DE1763978U

DE1763978U - PHOTOELECTRIC SENSOR ON A ROTATING SHAFT.

Info

Publication number: DE1763978U
Application number: DE1958L0020233
Authority: DE
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1958-01-21
Filing date: 1958-01-21
Publication date: 1958-03-27

Description

L AN D I S & GY R AG., ZUG (Schweiz) Fotoelektrisohe Abtasteinrichtung an einer rotierenden Welle.L AN D I S & GY R AG., ZUG (Switzerland) Photoelectric scanning device on a rotating shaft.

Die Erfindung bezweckt, einen Messwertgeber für die Fernmessung von Werten zu schaffen, die positiv und negativ in Erscheinung treten, wie z. B. gelieferte und bezogene elektrisehe Energie. Es ist bereits bekannt, die Ankerumdrehung eines Elektrizitätszählers mittels eines durch eine Lochscheibe zerhackten Liohtstromes fotoelektrische abzutasten und Impulse,'deren Frequenz der Drehzahl proportional ist, über einen Uebertragungskanal zu übertragen. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art werden im Empfänger die empfangenen Impulse in einen der Impulsfrequenz proportionalen Gleichstrom umgesetzt und dieser Gleichstrom für Leistungsmessung mittels eines Drehspulinstrumentes angezeigt oder für Energiemessung mittels eines Gleichstromzählers integriert. Es ist weiter bekannt, zur Fernmessung von Leistungen bei Bezug und Abgabe von Energie am Geberzähler eine zweite Loohscheihèj welche von einem Synchronmotor mit konstanter Drehzahl angetrieben ist, in den Liohtstrom der Fotozelle zu bringen, wodurch ein Frequenzpegel erhalten wird. Die Leistungsanzeige Von gelieferte und bezogener Energie kann an eite) Nullmitte-Skala eines Drehspulinstrumentes direkt abgelesen werden, und dieses Prinzip hat den Vorteil, dass nur ein Uebertragungskanal erforderlich ist.The invention aims to provide a transducer for the remote measurement of To create values that appear positive and negative, such as B. delivered and drawn electrical energy. It is already known the armature rotation of a Electricity meter by means of a stream of electricity chopped up through a perforated disc Photoelectric to be scanned and pulses, 'whose frequency is proportional to the speed of rotation is to be transmitted via a transmission channel. At a known facility In this way, the received pulses are converted into one of the pulse frequency in the receiver proportional direct current implemented and this Direct current for Power measurement displayed by means of a moving coil instrument or for energy measurement integrated by means of a DC meter. It is also known for telemetry a second Loohscheihèj of services for the purchase and delivery of energy at the encoder meter which is driven by a synchronous motor with constant speed into the Liohtstrom to the photocell, thereby obtaining a frequency level. The performance indicator The energy supplied and drawn can be measured on the one hand) zero center scale of a moving-coil instrument can be read directly, and this principle has the advantage that only one transmission channel is required.

Soll jedoch empfangsseitig eine Integration erfolgen, z. B. für die Anzeige der Energie oder, wie häufig verlangt ist, des Leistungsmittelwertes über eine endliche Zeit, z. B. eine Stunde, so bereitet dieses Prinzip Schwierigkeiten und erfordert einen unvernünftig hohen Aufwand an zusätzlichen Apparaten.If, however, an integration is to take place on the receiving side, e.g. B. for the Display of the energy or, as is often requested, the mean power value above a finite time, e.g. B. an hour, this principle causes difficulties and requires an unreasonable amount of additional equipment.

Die Erfindung will diesen Nachteil beheben. Sie betrifft eine fotoelektrische Abtasteinrichtung an einer rotierenden Welle zur Erzeugung drehzahlabhängiger und drehrichtungsausgeschiedener elektrischer Impulse, insbesondere an Elektrizitätszählern, welche Einrichtung durch zwei bistabile Multivibratoren mit je zwei fotoelektrisch gesteuerten elektronischen Kippelemente-n gekennzeichnet ist, deren Ausgangspotentiale paarweise über je einen Widerstand, eine Diode und die Primärwicklung, eines Uebertragers zusammengeschaltet und deren fotoelektrische Steuerteila nacheinander einem Lichtstrahl ausgesetzt sind, und zwar in solcher Reihenfolge, dass zuerst der eine fotoelektrische Steuerteil des einen Multivibrators, dann nacheinander die beiden fotoelektrischen Steuerteile des anderen Multivibrators und hierauf der andere fotoelektrische Steuerteil des erstgenannten Multivibrators dem Lichtstrahl ausgesetzt sind.The invention aims to remedy this disadvantage. It concerns a photoelectric Scanning device on a rotating shaft for generating speed-dependent and electrical impulses separated in the direction of rotation, especially on electricity meters, which device by two bistable multivibrators, each with two photoelectrically controlled electronic tilting elements-n is marked, their output potentials in pairs via a resistor, a diode and the primary winding of a transformer interconnected and their photoelectric control part a sequentially exposed to a light beam in such order that the one photoelectric control part of the one multivibrator, then one after the other the two photoelectric control units of the other multivibrator and then the other photoelectric control part of the the former multivibrators are exposed to the light beam.

Als fotoelektrisch gesteuerte elektronische Kippelemente gelangen vorzugsweise Fototransistoren zur Anwendung. Die Erfindung gestattet die Ausscheidung drehriohtungsabhängiger elektrischer Impulse in zwei getrennte Uebertragungskanäle, so dass empfangsseitig für jede Messart normale Anzeigeapparate ohne besondere Zusatzeinrichtungen verwendet werden können.Arrive as photoelectrically controlled electronic tilting elements preferably phototransistors for use. The invention allows elimination Rotation-dependent electrical impulses in two separate transmission channels, so that on the receiving side normal display devices without special additional devices for each type of measurement can be used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Schaltschema eines fotoelektrischen Impulsgebers mit zwei getrennten Ausgängen für die drehrichtungsausgeschiedenen Impulse, Fig. 2 eine räumliche Anordnung vonvier fotoelektrischen Zellen bezüglich einer Lochscheibe in einem Lichtstrom und die Fig. 3 und 4 Potential-und Impulsdiagramme für Vor-und Rückwärtsdrehung der Loohscheibe.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing explained. 1 shows a circuit diagram of a photoelectric pulse generator with two separate outputs for the impulses separated in the direction of rotation, Fig. 2 shows a spatial arrangement of four photoelectric cells with respect to a perforated disk in a luminous flux and FIGS. 3 and 4 potential and pulse diagrams for before and Reverse rotation the Looh disc.

Als Impulsgeber dienen zwei bistabile Multivibratoren, deren Ausgangspotentiale paarweise zusammengeschaltet sind. Die elektronischemIKippelemente der Multivibratoren haben fotoelektrisehe Einzelsteuerung. Die beiden Multivibratoren können in bekannter Weise mit je zwei Elektronenröhren, deren Gitter einzeln durch je eine Fotozelle gesteuert sind, gebildet werden.Two bistable multivibrators, their output potentials, serve as pulse generators are interconnected in pairs. The electronic tilting elements of the multivibrators have photo-electric individual control. The two multivibrators can be used in known Way with two electron tubes each, whose grids are individually through a photocell are controlled, are formed.

Vorteilhafter ist es jedoch, die Multivibratoren mit je zwei Fototransistoren auszurüsten.However, it is more advantageous to use the multivibrators with two phototransistors each equip.

Ein bespielsweises Schaltschema eines fotoElektrischen Impulsgebers gemäss der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Darin sind mit 1 bis 4 vier Fototransistoren bezeichnet, die paarweise einem der beiden Multivibratoren zugeordnet sind. Die Emitter der Transistoren 1,2 und 3,4 sind je zusammengesohaltet und liegen über einen Widerstand R1 an positivem Potential.An example of a circuit diagram of a photoelectric pulse generator according to the invention is shown in FIG. There are four photo transistors with 1 to 4 referred to, which are assigned in pairs to one of the two multivibrators. the The emitters of the transistors 1, 2 and 3, 4 are each joined together and are above a resistor R1 at positive potential.

Auch liegt jede Transistorbasis über einen Widerstand R2 an positivem Potential. Die Kollektoren liegen je über einen Widerstand R3 an negativem Potential und sind je über einen Widerstand R4 mit parallelgeschaltetem Kondensator in jedem Multivibrator mit der Basis des gegenüberliegenden Transistors verbunden. Die Ausgangspotentiale entstehen an den Punkten A, B, C, D. Die Punkte A und C sind über einen Widerstand Re, eine Diode G1 und die Primärwicklung eines Uebertragers T1 miteinander verbunden, ebenso sind die Punkte B und D über einen Widerstand 6) eine Diode G2 und die Primärwicklung eines Ueber-. tragers T2 miteinander verbunden. In diesen beiden Verbindungen können dann Ströme fliessen, wenn Punkt A bzw. B ein höheres Potential hat als der Punkt C bzw. D. Weist jedoch Punkt C bzw. D ein höheres Potential auf als der Punkt A bzw. B, so kann wegen der Dioden Gl, G2 kein Strom fliessen. Die Uebertrager T1 und T2 sind mit Verstärkern V1 bzw. V2 verbunden, an denen die erzeugten Impulse entnommen werden können. Um charakteristische Potentialuntersohiede zwischen den Punkten A und C bzw. B und D zu erhalten, müssen die Transistoren 1 bis 4 in bestimmter Reihenfolge nacheinander belichtet werden. Ein Beispiel für die räumliche Anordnung der Transistoren 1 bis 4 ist aus Fig. 2 ersichtlich. An einer abzutastenden Welle 11, z. B. der Ankerachse eines Elektrizitätszählers, ist eine Lochscheibe 12 angebracht, welche Löcher 13 aufweist. Die Transistoren 1 bis 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene unterhalb der Scheibe 12 in einem Sektor zwischen zwei Löchern 13 angeordnet, und zwar liegen die Transistoren 3,4 des zweiten Multivibrators zwischen den Transistoren 1,2 des ersten Multivibrators. Die Scheibe 12 und die Transistoren 1 bis 4 werden von oben von einem zur Läuferaohse 11 parallelen, nicht dargestellten Liohtstrom beleuchtet. Bei Drehung der Scheibe 12 werden die Transistoren nacheinander beleuchtet. Diese Beleuchtung findet bei Drehung der Scheibe 12 in der Pfeilriohtung a in der Reihenfolge 1-3-4-2 und bei Drehung in der Pfeilrichtung r in der Reihenfolge 2-4-3-1 statt. Durch die Belichtung in diesen Reihenfolgen entstehen elektrische Impulsie, die für Drehung in der Pfeilrichtung a am Ausgang des Verstärkers V1 und für Drehung in der Pfeilriohtung r am Ausgang des Verstärkers V2 abgenommen werden können. Die Anordnung der vier Transistoren ist nicht an die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform gebunden. Beispielsweise kann jeder der vier Transistoren ausgehend von der in der Fig. 2 dargestellten Lage um mindestens eine ganze Lochteilung versetzt angeordnet werden.Each transistor base is also positive via a resistor R2 Potential. The collectors are each connected to a negative potential via a resistor R3 and are each via a resistor R4 with a capacitor connected in parallel in each Multivibrator connected to the base of the opposite transistor. The output potentials arise at points A, B, C, D. Points A and C are across a resistor Re, a diode G1 and the primary winding of a transformer T1 connected to one another, likewise points B and D are across a resistor 6) a diode G2 and the primary winding of an over-. tragers T2 connected to each other. In these Both connections can then flow currents if point A or B is higher Has potential than point C or D. However, point C or D has a higher potential than point A or B, no current can flow because of the diodes Gl, G2. The transmitters T1 and T2 are connected to amplifiers V1 and V2, where the generated pulses can be taken. About characteristic potential differences to get between points A and C or B and D, the transistors 1 to 4 are exposed one after the other in a certain order. An example for the spatial arrangement of the transistors 1 to 4 can be seen from FIG. At a shaft 11 to be scanned, e.g. B. the anchor axis of an electricity meter a perforated disk 12 is attached, which has holes 13. The transistors 1 to 4 are in this embodiment in a plane below the disk 12 in arranged in a sector between two holes 13, namely the transistors 3.4 of the second multivibrator between the transistors 1.2 of the first multivibrator. The disk 12 and the transistors 1 to 4 are from above from one to the rotor shaft 11 parallel, not shown Liohtstrom illuminated. When the disc rotates 12 the transistors are illuminated one after the other. This lighting takes place at Rotation of the disk 12 in the arrow direction a in the order 1-3-4-2 and at Rotation in the direction of the arrow r in the order 2-4-3-1 takes place. Through the exposure in this order electrical impulses arise, necessary for rotation in the direction of the arrow a at the output of the amplifier V1 and for rotation in the direction of the arrow r at the output of the amplifier V2 can be removed. The arrangement of the four transistors is not bound to the embodiment shown in FIG. For example can each of the four transistors starting from the position shown in FIG be arranged offset by at least one whole hole division.

Wesentlich ist lediglich, dass die Beliohtungsreihenfolge der Transistoren eingehalten bleibt, Die Potentialverläufe für die Impulsbildung sind für die Drehung in der Pfeilrichtung a aus Fig. 3, in der Pfeilrichtung r aus Fig. 4 ersichtlich. Zu diesen Figuren sind oben die Beliohtungszyklen L durch bestimmte Reihenfolgen der Ziffern 1 bis 4 angedeutet. In den Diagrammen A bis D sind die Potentialverläufe an den Punkten A bis D der Schaltung gemäss Fig. 1 angegeben. Die Diagramme IAC und IBD zeigen den Verlauf der Ströme über die Leitungen zwischen den Punkten A und C bzw. B und D der Schaltung nach Fig. 1. Waren zuletzt die Transistoren 4 und 2 belichtet, dann haben die Punkte A und C negatives und die Punkte B und D positives Potential. Dreht nun die Scheibe 12 in der Pfeilriohtung a, so wird der Transistor 1 belichtet, das Potential in Punkt A kippt auf positiv, und es fliesst solange ein Strom von A nach C bis Transistor 3 belichtet wird, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich'ist. In diesem Moment kippt auch-'das Potential C auf positiv, und der Stromfluss bricht ab. Der Potentialverlauf an den Punkten B und D ist entgegengesetzt demjenigen der Punkte A und C, und es wurde auch ein Strom von D nach B fliessen, was jedoch durch die Diode G2 verhindert wird. Wird Transistor 4 belichte, so kippt das Potential C wieder auf minus, und es fliesst solange wieder Strom von A nach C bis Transistor 2 belichtet wird, wodurch auch das Potential A auf minus kippt, und der Strom wieder abbricht. Für die Drehung in der Pfeilrichtung a entstehen also nur Impulse am Verstärker Val, während am Verstärker V2 keine auftreten. Völlig analog ist die Impulserzeugung für die Drehung in der Pfeilrichtung r, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Waren zuletzt die Transistoren 3 und 1 belichtet, so haben die Punkte B und D negatives, die Punkte A und 0 positives Potential. Wird Transistor 2 belichtet, so kippt das Potential B auf positiv, und es fliesst ein Strom von B nach D, solange bis Transistor 4 beliohtet wird. Jetzt kippt auch das Potential D auf positiv, Und der Strom bricht ab. Gleichzeitig mit dem Strom von Beach D würde auch ein Strom von C nach A fliessen, welcher aber durch die Diode G gesperrt wird. Wird Transistor 3 belichtet, so kippt das Potential D wieder auf minus, und es fliesst wieder ein Strom von B nach D, solange bis Transistor belichtet wird, wodurch auch das Potential B auf minus ki'p ; p't, und der Strom abbrioht. Bei Drehung in der Pfeilriohtung r entstehen also Impulse am Verstärker Vp, während am Verstärker V, keine auftreten.It is only essential that the lighting sequence of the transistors is maintained. The potential curves for the pulse formation can be seen for the rotation in the direction of the arrow a from FIG. 3 and in the direction of the arrow r from FIG. The exposure cycles L for these figures are indicated above by specific sequences of the numbers 1 to 4. In the diagrams A to D, the potential curves at points A to D of the circuit according to FIG. 1 are given. The diagrams IAC and IBD show the course of the currents over the lines between points A and C and B and D of the circuit according to FIG Points B and D positive potential. If the disk 12 now rotates in the direction of the arrow a, the transistor 1 is exposed, the potential at point A switches to positive, and a current flows from A to C to transistor 3 as long as it is exposed, as can be seen from FIG. is. At this moment the potential C also flips to positive and the current flow breaks off. The potential profile at points B and D is opposite to that of points A and C, and a current would also flow from D to B, but this is prevented by diode G2. If transistor 4 is exposed, the potential C flips back to minus, and current flows again from A to C until transistor 2 is exposed, whereby the potential A also flips to minus, and the current breaks off again. For the rotation in the direction of the arrow a, only pulses arise at amplifier Val, while none occur at amplifier V2. The generation of pulses for the rotation in the direction of the arrow r, as shown in FIG. 4, is completely analogous. If transistors 3 and 1 were last exposed, points B and D have negative potential, points A and 0 have positive potential. If transistor 2 is exposed, the potential B flips to positive, and a current flows from B to D until transistor 4 is exposed. Now the potential D also tilts to positive, and the current breaks off. Simultaneously with the flow of Beach D would a current can also flow from C to A, but this through the diode G is locked. If transistor 3 is exposed, the potential D flips back to minus, and a current flows from B to D again until the transistor is exposed, whereby the potential B also drops to minus ki'p;p't, and the power cuts off. When rotating in the direction of the arrow r, pulses are generated at amplifier Vp, while at amplifier V, none occur.

Die erfindungsgemässe fotoelektrische Abtasteinrichtung an einer rotierenden Welle gestattet, elektrische Impulse zu erzeugen, deren Frequenz der abgetasteten Drehzahl proportional ist. Ferner gestattet sie, diese Impulse entsprechend der Drehriohtung der Welle in zwei getrennte Kanäle aufzuteilen und an Fernmess-Empfangsstellen mit normalen Anzeigeapparäten getrennt zu zählen.The inventive photoelectric scanning device on a rotating Wave allows to generate electrical impulses whose frequency is that of the sampled Speed is proportional. It also allows these impulses according to the To divide the rotation of the shaft into two separate channels and at remote measurement receiving points counted separately with normal display devices.

Claims

protection BASE CLAIMS

1. Photoelectric scanning device on a rotating Shaft for generating speed-dependent and rotational direction low electrical impulses, especially at electricity x & hlern characterized by two bistable multivibrators with

two photoelectrically controlled electronic flip-flops whose output potential switching points are connected in pairs via a resistor, a diode and the primary winding of a transformer and whose photoelectric control parts are successively exposed to a light beam, in such an order that first one photoelectric control part of one Multivibrators, then one after the other the two photoelectric control parts of the other multivibrator and then the other photoelectric control part of the first-mentioned multivibrator are exposed to the light beam.

2. Device according to claim 1, characterized in that the shaft carries a perforated disk rotating between the light source and the photoelectric control parts and the photoelectric one Control parts are arranged on a circle so that they are inside . t "."., ". 4th of a circular arc section formed by the hole division

gene.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that each of the photoelectric control parts, based on its position on the Circular arc section, is arranged offset at least by a whole hole division.

4. Device according to claim 1, characterized in that the photoelectrically controlled, electronic tilting elements of the two multivibrators, photo transistors are.