DE757703C

DE757703C - Device for photoelectric readjustment of objects according to the movement of a transmitter device

Info

Publication number: DE757703C
Application number: DEL99134D
Authority: DE
Inventors: Max Dr-Ing Nolte
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-09-27
Filing date: 1939-09-27
Publication date: 1953-06-01

Description

Vorrichtung zur lichtelektrischen Nachsteuerung von Gegenständen nach Maßgabe der Bewegung eines Gebergeräts Die Verwendung lichtelektrischer Zellen bei Folgesteuerungseinrichtungen, z. B. zur Fernübertragung von Zeigerstellungen, Registrierung von Meßwerten u. dgl., ist bekannt. Bei Anordnungen dieser Art ist durchweg die Absicht maßgebend, den Gegenstand, dessen Bewegung nachgebildet werden soll, z. B. den Zeiger eines Meßinstruments, möglichst nicht mit zusätzlichen trägen Massen zu belasten. Die bisher bekannten lichtelektrischen Folgesteuerungseinrichtungen beruhen im wesentlichen auf dem Zusammenwirken mehrerer lichtelektrischer Zellen, die zumeist in einer Brückenschaltung angeordnet sind. Unter anderem wird z. B. die Maßnahme zugrunde gelegt, zwei Zellen in Reihe zu schalten und mittels eines Spiegels, der z. B. an dem Zeiger eines Meßinstruments befestigt ist, einen Lichtstrahl so auffallen zu lassen, daß nur in der Normallage des Zeigers beide Zellen gleichmäßig beaufschlagt werden, während. bei einer Bewegung des Zeigers bzw. des Spiegels die unterschiedliche Widerstandsänderung der beiden Zellen zur Steuerung einer Rückmelde-oder Nachsteuereinrichtung benutzt wird.Device for photoelectric readjustment of objects according to Provision of movement of a donor device The use of photoelectric cells in Sequencing devices, e.g. B. for remote transmission of pointer positions, registration of measured values and the like is known. In arrangements of this type, the Intention decisive, the object whose movement is to be simulated, z. B. the pointer of a measuring instrument, if possible not with additional inertial masses to charge. The previously known photoelectric sequence control devices are essentially based on the interaction of several photoelectric cells, which are mostly arranged in a bridge circuit. Among other things, z. B. based on the measure to connect two cells in series and by means of a Mirror, the z. B. is attached to the pointer of a measuring instrument, a light beam to be noticed in such a way that only in the normal position of the pointer both cells evenly be acted upon while. with a movement of the pointer or the mirror the different Change in resistance of the two cells to control a feedback or readjustment device is used.

Die Erfindung stellt nun eine Verbesserung und gleichzeitig eine wesentliche Vereinfachung einer solchen lichtelektrischen Foi,-esteuerungseinrichtung dar. Irgendwelche Brückenschaltungen u. dgl. kommen dabei in W%Tegfall, da für die ganze Anordnung nur eine einzige lichtelektrische Zelle erforderlich ist.The invention represents an improvement and at the same time an essential one Simplification of such a photoelectric foil control device. Any Bridge circuits and the like come here in W% Tegfall, since for the entire arrangement only a single photoelectric cell is required.

Erfindungsgemäß ist auf dem Zeiger des Gebergeräts, dessen Angaben übertragen oder registriert werden sollen, ein in der Zeigerebene beweglicher Winkelspiegel angebracht, der zwei um einen kleinen Winkel gegeneinander symmetrisch geneigte Flächen aufweist, und es werden von einer in dem nachzusteuernden Gerät angeordneten, koaxial zur Zeigerachse drehbar gelagerten Lichtquelle zwei räumlich getrennte, symmetrisch zur Schnittgeraden der beiden Spiegelebenen verlaufende, wechselweise mit 18o° Phasenverschiebung intermittierende Lichtstrahlenbündel derart auf die Spiegelflächen geworfen, daß von den reflektierten Strahlen je nach Größe und Richtung der Winkelabweichung zwischen Geberzeiger und Nachsteuergerät ein mehr oder weniger großer Teil des einen bzw. des anderen Strahlenbündels auf eine mit der 'drehbaren Beleuchtungseinrichtung fest gekuppelte Fotozelle auftrifft, die über einen synchron mit dem Lichtstralllwechsel aus dem @v7echselstromnetz gespeisten Richtverstärker den Verstellmotor für die Beleuchtungseinrichtung samt Fotozelle in Abhängigkeit von Richtung und Größe des Zeigerausschlags der Zeigerbewegung nachsteuert.According to the invention is on the pointer of the encoder device, its information are to be transmitted or registered, an angular mirror movable in the pointer plane attached, the two inclined symmetrically to each other by a small angle Has surfaces, and there are arranged in the device to be adjusted, coaxially to the pointer axis rotatably mounted light source two spatially separated, symmetrical to the line of intersection of the two mirror planes running alternately with 18o ° phase shift intermittent light beams on the Mirror surfaces thrown that by the reflected rays depending on the size and direction the angular deviation between the encoder pointer and the post-control unit is more or less large part of one or the other beam on one with the 'rotatable Lighting device permanently coupled photocell impinges on a synchronous Directional amplifier fed with the Lichtstralllwechsel from the @ v7 AC network the adjustment motor for the lighting device including the photocell as a function adjusts the direction and size of the pointer deflection of the pointer movement.

Die zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens erforderlichen Teile sind aus Fig. i ersichtlich. Es sei dabei angenommen, daß die Anordnung beispielsweise zur Registrierung der Angaben eines Meßinstruments etwa bei der Dauerprüfung im Thermostaten verwendet wird, wobei naturgemäß das Instrument, abgesehen von der Beobachtungsmöglichkeit durch eine Glasscheibe, normalerweise nicht zugänglich ist. Der auf der Achse des Meßinstruments 1 befestigte Zeiger 2 trägt an seiner Spitze einen kleinen Spiegel 3, der zwei um einen kleinen V#'inkel gegeneinander symmetrisch geneigte Flächen 3', 3" aufweist. Auf einem Flansch q, dessen Achse genau in der Verlängerung der Zeigerachse von i verläuft, ist die aus einer .Glühbirne 6, Linsen 7, 7' und Prismen 8, 8' bestehende Beleuchtungseinrichtung sowie eine Fotozelle g angebracht. Die Glühbirne 6 ist von einem aus lichtundurchlässigen Stoff hergestellten drehbaren Mantel 1o umgeben, der ein sich über den halben Umfang erstreckendes Fenster r 1 aufweist. Der Mantel 1o ist mit einem Synchronmotor I 12 gekuppelt, der ebenfalls auf dem drehbaren Flansch 4. angebracht ist. Die Fotozelle 9 ist über Schleifringe 13, 1.1 mit einem Richtverstärker 13 verbunden, der seinerseits einen n»t dein Flansch - beispielsweise über ein Schneckengetriebe 16 gekuppelten VerstellmOtor 17 speist.The parts required to implement the idea of the invention can be seen from Fig. i. It is assumed that the arrangement, for example for registering the details of a measuring instrument, for example during the endurance test in Thermostat is used, naturally the instrument, apart from the Possibility of observation through a pane of glass, which is normally not accessible. The pointer 2 attached to the axis of the measuring instrument 1 carries at its tip a small mirror 3, the two symmetrical to each other about a small V # 'angle has inclined surfaces 3 ', 3 ". On a flange q, the axis of which is exactly in the Extension of the pointer axis from i is that of a .Lühbirne 6, lenses 7, 7 'and prisms 8, 8' existing lighting device as well as a photocell g attached. The light bulb 6 is made of an opaque material surrounding rotatable jacket 1o, which has a window extending over half the circumference r 1 has. The jacket 1o is coupled to a synchronous motor I 12, which is also mounted on the rotatable flange 4.. The photocell 9 is via slip rings 13, 1.1 connected to a directional amplifier 13, which in turn has a flange - For example, via a worm gear 16 coupled VerstellmOtor 17 feeds.

Die @I@'irkungsweise der Anordnung ist im folgenden an Hand der Fig. 1 erläutert. Die Lichtquelle 6 sendet durch das Fenster 11 des umlaufenden ':Mantels 1o ein Strahlenbündel, welches jeweils während einer halben Umdrehung des Mantels 1o al)wechselild durch die Linse 7 auf das Prisma 8 bzw. durch die Linse 7' auf das Prisma 8' gelangt. Beide Prismen reflektieren diese auftreffenden Stralilen jeweils in Richtung nach dem Spiegel 3. Von jedem Prisma geht somit ein intermittierendes Strahlenbündel 18 bzw. 1g aus, wobei jedes Bündel gegenüber dein anderen um 18o° zeitlich phasenverschoben ist. Die Prismen sind dabei so angeordnet, daß sich die Strahlen vor dem Auftreffen auf den Spiegel überkreuzen, und zwar z. B. so, daß in der Ruhestellung des Zeigers, d. h. wenn weder an der Zeigerwelle noch an der Flanschwelle Drehmomente auftreten, das Strahlenbündel 18 nur auf die Spiegelfläche 3", das Strahlenbündel 19 dagegen nur auf die Spiegelfläche 3' auftrifft. Durch die gegenseitige Neigung der beiden Spiegelflächen werden dabei sämtliche auftreffenden Lichtstrahlen derart nach außen reflektiert, daß auf die Fotozelle g kein Licht auftrifft. Der Verstellmotor 17 befindet sich daher in Ruhe.The mode of operation of the arrangement is explained below with reference to FIG. The light source 6 sends a bundle of rays through the window 11 of the circumferential jacket 1o, which passes through the lens 7 to the prism 8 or through the lens 7 'to the prism 8' during half a revolution of the jacket 1o al) . Both prisms reflect these strikes each in the direction of the mirror 3. An intermittent beam 18 or 1g thus emanates from each prism, each beam being 180 ° out of phase with the other. The prisms are arranged so that the rays cross each other before hitting the mirror, namely z. B. so that, ie when occur in the rest position of the pointer either to the pointer shaft or at the stub shaft torques, the radiation beam 18 only on the mirror surface 3 ", the bundle of rays 1 9, however, only the mirror surface 3 is incident '. Due to the mutual When the two mirror surfaces are inclined, all the incident light rays are reflected outwards in such a way that no light is incident on the photocell G. The adjusting motor 17 is therefore at rest.

Die Justierung der optischen Einrichtung wird durch Verdrehen der Prismen 8, 8' gemeinsam mit den Linsen 7, 7' und durch Änderung des Abstands zwischen Spiegel und Prismen bzw. zwischen dem --\Ießinstrument und der Beleuchtungseinrichtung oder durch eine dieser Maßnahmen allein vorgenommen. Als Kriterium mag dabei etwa gelten, daß die von den beiden intermittierenden Strahlenbündeln auf einem nur zum Zweck der Justierung dicht vor den Spiegel des Zeigers geschobenen dünnen Schirm erzeugten Einzelbilder der Glühdrahtspirale (vgl. Fig. 2) sich gerade in der Schnittlinie der beiden Spiegelflächen berühren, wenn die Stellung von Zeiger und Nachführungseinrichtung übereinstimmt.The adjustment of the optical device is done by turning the Prisms 8, 8 'together with the lenses 7, 7' and by changing the distance between Mirrors and prisms or between the measuring instrument and the lighting device or done by one of these measures alone. As a criterion, for example apply that the two intermittent beams on one only for The purpose of the adjustment is to put the thin screen close to the mirror of the pointer generated individual images of the filament spiral (see. Fig. 2) are just in the cutting line of the two mirror surfaces touch when the position of the pointer and tracking device matches.

Zum Verdrehen der Prismen und Linsen dient jeweils eine besondere Einstellvorrichtung, die in Fig. 3 beispielsweise für Prisma 8 und Linse 7' dargestellt ist. Durch einen Bügel 30 sind Prisma 8' und Linse 7' mittels Zylinderschrauben 31, 32 fest miteinander verbunden. Mittels einer Stiftschraube 33 und einer einstellbaren Rändelschraube 34 ist der Bügel samt Linse und Prisma federnd aufgehängt. Durch Drehen der Rändelschraube 34 können dann Prisma und Linse gemeinsam innerhalb der gegebenen Grenzen so verdreht werden, daß bei Normalstellung von Zeiger und Nachführungseinrichtung die Bilder der Glühdrahtspirale sich in der Schnittgeraden der beiden Spiegelflächen berühren.A special adjusting device is used to rotate the prisms and lenses, which is shown in FIG. 3, for example for prism 8 and lens 7 '. The prism 8 ′ and lens 7 ′ are firmly connected to one another by means of cylinder screws 31, 32 by means of a bracket 30. The bracket, including the lens and prism, is resiliently suspended by means of a stud screw 33 and an adjustable knurled screw 34. By turning the knurled screw 34, the prism and lens can then be rotated together within the given limits so that when the pointer and tracking device are in the normal position, the images of the filament spiral touch in the straight line of intersection of the two mirror surfaces.

Schlägt nun der Zeiger :2 des zu beobachtenden Meßinstruments um einen kleinen Betrag aus, so daß sich der Spiege13 beispielsweise nach links bewegt, dann trifft, für die angenommene Justierung, das Strahlenbündel 18 nach wie vor nur auf die Spiegelfläche 3", wird nach außen reflektiert und gelangt daher nicht in die Fotozelle. Das Strahlenbündel 1g aber trifft nun je nach der Größe des Zeigerausschlags ganz oder teilweise ebenfalls auf die Fläche 3". Der Anteil des intermittierenden Strahlenbündels rg, der auf die Fläche 3" auftrifft, gelangt nach erfolgter Reflexion in die Fotozelle g, löst dort einen intermittierenden Strom, d. h. einen Wechselstrom mit Gleichstromkomponente, aus, der über die Schleifringe 13, 14 dem Richtverstärker 15 zugeführt wird. Infolgedessen beginnt der Verstellmotor 17 sich zu drehen und verstellt damit den Flansch 4 in solchem Sinn, daß die Beleuchtungseinrichtung samt Fotozelle der Auslenkung des Zeigers :2 bzw. des Spiegels 3 nachfolgt und den Ausgangszustand wieder herstellt.If the pointer: 2 of the measuring instrument to be observed deflects by a small amount, so that the mirror 13 moves, for example, to the left, then, for the assumed adjustment, the beam 18 still only hits the mirror surface 3 ″, turns outwards reflects and therefore does not get into the photocell. The bundle of rays 1g, however, now also hits the surface 3 ″ in whole or in part, depending on the size of the pointer deflection. The portion of the intermittent bundle of rays rg that strikes the surface 3 ″ reaches the photocell g after the reflection, where it triggers an intermittent current, ie an alternating current with a direct current component, which is fed to the directional amplifier 15 via the slip rings 13, 14 As a result, the adjusting motor 17 begins to rotate and thus adjusts the flange 4 in such a way that the lighting device including the photocell follows the deflection of the pointer: 2 or the mirror 3 and restores the initial state.

Ganz entsprechend erfolgt die Nachführung des Flansches 4., wenn der Zeiger 2 bzw. der Spiegel 3 sich nach rechts bewegt. In diesem Fall trifft das intermittierende Strahlenbündel 18 ganz oder teilweise auf die Fläche 3' und löst damit einen entsprechenden intermittierenden Strom mit Gleichstromkomponente entgegengesetzten Vorzeichens zur Speisung des Verstellmotors 17 aus. Da das intermittierende Strahlenbündel 18 gegenüber dem Strahlenbündel rg aber eine zeitliche Phasenverschiebung von 18o° aufweist, sind nämlich die von der Fotozelle dem Richtverstärker zugeführten Stromimpulse gegenüber den beim Zeigerausschlag nach links auftretenden Impulsen um 18o° phasenverschoben. Am Ausgang des Richtverstärkers tritt daher die entgegengesetzte Polarität auf, so daß sich der Verstellmotor 17 nunmehr in entgegengesetztem Sinn dreht und damit die Beleuchtungseinrichtung entsprechend der neuen Bewegungsrichtung des Zeigers 2 nachfährt.The tracking of the flange 4 takes place accordingly when the pointer 2 or the mirror 3 moves to the right. In this case, the intermittent beam of rays strikes 18 entirely or partially on the surface 3 'and triggers a corresponding intermittent stream with direct current component of opposite sign to power the variable displacement motor 1 from 7. Since the intermittent bundle of rays 18 has a phase shift of 180 ° in relation to the bundle of rays rg, the current pulses supplied by the photocell to the directional amplifier are phase-shifted by 180 ° compared to the pulses that occur when the pointer deflects to the left. The opposite polarity therefore occurs at the output of the directional amplifier, so that the adjusting motor 17 now rotates in the opposite direction and the lighting device thus follows the new direction of movement of the pointer 2.

Die Registrierung der Meßwerte kann z. B. einfach so erfolgen, daß mit der Verstellwelle eine Spindel gekuppelt wird, deren Mutter al's beweglicher Teil einer Registriereinrichtung dient. Läßt man z. B. mittels eines Uhrwerks ein Papierband vor der mit der Mutter verbundenen Schreibspitze ablaufen, so werden alle Bewegungen des Zeigers 2 registriert, und zwar mit einer hohen Empfindlichkeit: Die Genauigkeit kann dabei in der Größenordnung von etwa 1/lo.mm Zeigerausschlag liegen.The registration of the measured values can e.g. B. simply be done so that a spindle is coupled to the adjusting shaft, the nut of which is more movable than that Part of a registration device is used. If you let z. B. by means of a clockwork Paper tape run off in front of the writing tip connected to the mother, so will all movements of pointer 2 are registered with a high degree of sensitivity: The accuracy can be in the order of magnitude of about 1 / lo.mm pointer deflection lie.

Die Anordnung ist also besonders geeignet zur Verfolgung und zur vergrößerten Wiedergabe sehr kleiner Bewegungen eines Zeigers. Jedoch ist der Anwendungsbereich der Erfindung nicht auf Meßinstrumente beschränkt. Es besteht z. B. ohne weiteres die Möglichkeit. an einem beliebigen Gegenstand, dessen Drehbewegungen registriert werden sollen, einen Zeiger anzubringen, der einen Spiegel der beschriebenen Art trägt, und dann zu verfahren, wie in dem Ausführungsbeispiel erläutert ist.The arrangement is therefore particularly suitable for tracking and for magnified Reproduces very small movements of a pointer. However, the scope is of the invention is not limited to measuring instruments. There is z. B. without further ado the possibility. on any object whose rotational movements are registered are to be attached to a pointer that has a mirror of the type described carries, and then proceed as explained in the embodiment.

Die Anordnung nach der Erfindung besitzt ferner einen bemerkens"vert einfachen Aufbau. Als Lichtquelle ist z. B. eine gewöhnliche Glühbirne vorgesehen. Außerdem ist für die ganze lichtelektrische Nachsteuerung nur eine einzige Fotozelle erforderlich.The arrangement according to the invention also has a notable "vert simple structure. As a light source z. B. an ordinary light bulb is provided. In addition, there is only one photocell for the entire photoelectric readjustment necessary.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Device for photoelectric readjustment of objects in accordance with the movement of a donor device, in which by from Encoder pointer moved deflecting mirrors to transmit the rays from light sources to photocells Action can be brought to the adjustment drive up to compliance with control the pointer position of the donor device, especially for the purpose of registration of measured values, characterized in that on the pointer of the transmitter device, z. B. of a measuring instrument, expediently near the pointer tip, one in the pointer plane movable corner mirror is attached, the two at a small angle 'against each other has symmetrically inclined surfaces, and that of one in which to be readjusted Device arranged, coaxially rotatable about the pointer axis light source two spatially separate, symmetrical to the intersection of the two mirror planes, alternately with z80 ° phase shift intermittent light beams like this be thrown onto the mirror surfaces, depending on the size and direction of the angular deviation a more or less large proportion of the one or the other beam onto one with the rotatable lighting device firmly coupled photocell, which is synchronized with the change of light beam The directional amplifier fed from the AC network drives the adjustment motor for the post-control device controls depending on the size and direction of the relative pointer deflection as long as until if the pointer and the readjustment device are in the same position, that of both beams the proportion that hits the photocell is the same.

2. Device according to claim i, characterized in that a light bulb is arranged as the light source, the from an opaque fabric driven by a synchronous motor produced circumferential jacket is surrounded, dei extending over half the circumference having extending window, such that the light source after two different Directions each emits an intermittent bundle of rays and the light pulses of the two bundles are each shifted in phase from one another by 180 °.

3. Device according to claims i and 2, characterized in that the after bundles of rays emitted in different directions by means of optical devices, for example each one Sämmell lens in connection with a totally reflective one Prism, be reflected so that they are before hitting the mirror surfaces of the pointer overlap in such a way that when the pointer resp. Mirror and tracking device from the two intermittent beams Images of the glowing filament spiral designed on the corner mirror are reflected in the lines of intersection of the two mirror planes touch.

4. Device according to the claims i, 2 and 3, characterized in that the lighting device and the photocell are fastened together on a flange which is rotatable coaxially with the pointer axis stored and, for example via a worm gear, by a control motor according to the movements of the pointer depending on the ones reaching the photocell Control pulses is adjustable.

5. Apparatus according to claim i and following, characterized characterized in that each prism together with the associated lens by a Bracket taken and rotated by a knurled screw so that the images of the filament spiral touch in the line of intersection of the two mirror surfaces.

6. Recording device for the reaction-free recording of measured values using a photoelectric readjustment device according to claims i to 5, thereby characterized in that the pointer of the continuously monitored measuring, verks as the encoder pointer with attached corner mirror is used and that the wave of the photoelectric the measuring device pointer tracked adjustment drive, z. B. by means of a spindle drive, the pen a registration device in the direction perpendicular to the movement of the registration strip or the like. Moved back and forth. To delimit the subject matter of the invention from the prior art Technik, the following publications are considered in the granting procedure been: German patent specification No. 362 016; British Patent No. 272 q.2q ..