DE1588057B1

DE1588057B1 - Fotoelektrische abtastvorrichtung zur bestimmung der bewe gung eines mit einem optischen gitter verbundenen gegen standes

Info

Publication number: DE1588057B1
Application number: DE19671588057
Authority: DE
Inventors: Caruthers Felix P
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1966-06-14
Filing date: 1967-06-13
Publication date: 1971-08-26
Also published as: JPS4936023B1; US3421009A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische schaltung für die Lichtquelle als auch den des foto-

Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Bewegung elektrischen Abtastelementes kompensierende Aus-

eines mit einem optischen Gitter verbundenen Ge- gleichsschaltung in der Versorgungsleitung für die

genstandes, mit einer Lichtquelle und mindestens Lichtquelle vorgesehen ist, daß als Ausgleichsschal-

einem durch eine elektrische Ausgleichsschaltung 5 tung eine parallel zur Versorgungsspannungsquelle

temperaturgangkompensierten fotoelektrischen Ab- liegende Reihenschaltung aus mehreren temperatur-

tastelement. abhängigen Dioden und einer Zenerdiode vorgesehen

Bei bestimmten optischen Anordnungen mit einer ist, und daß die Lichtquelle über einen mit seiner Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Vorrichtung als Steuerelektrode dienenden Basis an die temperaweist die lichtempfindliche Vorrichtung eine sehr io turabhängige Reihenschaltung gelegten Transistor gegroße Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen des schaltet ist.

Lichts der Lichtquelle auf. Soll bei einer analog Eine Temperaturkompensation gemäß der Erfin-

arbeitenden Anordnung das Ausgangssignal der licht- dung gleicht nicht nur Änderungen der Lichtquelle,

empfindlichen Vorrichtung proportional der Licht- sondern auch Änderungen des fotoelektrischen Ab-

intensität sein, müssen bestimmte Faktoren, insbeson- 15 tastelements aus. Der Temperaturgang der aus einer

dere Temperarurbeeinflussungen, kompensiert wer- Reihenschaltung aus mehreren temperaturabhängigen

den, um Proportionalität aufrechtzuerhalten. Auch Dioden und einer Zenerdiode bestehenden Aus-

bei digital arbeitenden optischen Anordnungen, bei gleichsschaltung ist dabei so ausgebildet, daß die

denen die lichtempfindliche Vorrichtung anspricht, temperaturabhängige Abstrahlung der Lichtquelle

wenn die Intensität des Lichtes einen vorgebenen 20 sich komplementär zum Temperaturgang des nicht

Wert über- oder unterschreitet, muß eine Kompensa- unmittelbar kompensierten fotoelektrischen Abtast-

tion der Störfaktoren, insbesondere der Temperatur, elements verhält.

vorgesehen werden, wenn der Zeitpunkt eine Rolle Die Erfindung macht sich den Vorteil zu Nutze,

spielt, zu dem die Lichtintensität einen vorgebenen daß die Spannungsabhängigkeit einer Lichtquelle nor-

Wert erreicht. Ist bei einer fotoelektrischen Abtast- 25 malerweise sehr grob ist im Verhältnis zu der eines

Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines mit fotoelektrischen Abtastelements. Das bedeutet, daß

einem optischen Gitter verbundenen Gegenstands eine verhältnismäßig große Änderung in der Span-

derjenige Zeitpunkt maßgebend, zu dem die von dem nung eine verhältnismäßig kleine Änderung in der

fotoelektrischen Abtastelement empfangene Intensi- Intensität der Lichtquelle bewirkt. Daher brauchen

tat des Lichts der Lichtquelle einen vorgegebenen 30 die Elemente in der temperaturkompensierenden

Wert erreicht, führt eine Veränderung in der Kenn- Ausgleichsschaltung nicht so genau zu sein, wie sie es

linie des fotoelektrischen Abtastelements oder in der sein müßten, wenn sie in eine Schaltungsanordnung

Versorgung für die Lichtquelle zu einer fehlerhaften für das fotoelektrische Abtastelement geschaltet

Bestimmung der Bewegung dieses Gegenstandes. wären.

Bei einem Strahlungsdetektor ist bekannt, einen 35 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachFototransistor durch einen temperaturabhängigen stehend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben Widerstand zu kompensieren. Eine Temperaturkom- werden.

pensation in der Versorgungsschaltung für die den F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung für die erFototransistor bestrahlende Lichtquelle ist nicht vor- findungsgemäße fotoelektrische Abtastvorrichtung;
gesehen. Bei bekannten fotoelektrischen Abtastvor- 4° F i g. 2 zeigt perspektivisch Teile der erfindungsgerichtungen ist ferner bekannt, sowohl in der Ver- mäßen fotoelektrischen Abtastvorrichtung;
sorgung für die Lichtquelle als auch in der Schal- F i g. 3 zeigt das Ausgangssignal des fotoelektungsanordnung für das fotoelektrische Abtastele- irischen Abtastelements bei der Abtastung der Bement temperaturausgleichende Vorrichtungen zu ver- wegung eines optischen Gitters mittels der erfindungswenden. Bei derart doppelt ausgeglichenen Anord- 45 gemäßen Abtastvorrichtung.

nungen tritt eine Reihe von Schwierigkeiten auf. Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist eine Licht-Werden z. B. Fototransistoren als lichtempfindliche quelle 10 vorgesehen, deren Strahlen zwei Linsen 12 Elemente verwendet, dann erfordert ihre hohe und 14 beaufschlagen. Das durch die Linsen 12 und Empfindlichkeit, daß der Temperaturgang des korn- 14 hindurchtretende Licht fällt über ein mit einem pensierenden Elements genau komplementär verläuft 5° nicht gezeigten Gegenstand verbundenes optisches zu dem des Fototransistors. Ist dies nicht der Fall, Gitter 18 auf eine fotoelektrische Abtastvorrichtung, dann führt das zu Ungenauigkeiten in der fotoelek- Das optische Gitter 18 besteht aus einer länglichen irischen Abtastvorrichtung. durchsichtigen Glasplatte, die mit undurchsichtigen

Ferner ist es schwierig, die Schaltungen für das Querstrichen 20, die einen regelmäßigen Abstand

Abtastelement und für die Lichtquelle einander an- 55 voneinander aufweisen, versehen ist. Bei einer Be-

zupassen, da eine fehlerhafte Kompensation in einem wegung des optischen Gitters 18 zu den Lichtstrah-

Kreis sich jeweils auf den anderen auswirkt. Schließ- len von den Linsen 12 und 14 werden diese perio-

lich führt eine derartige Temperaturkompensation zu disch durch die Querstriche 20 unterbrochen. Auf

einer großen Anzahl von Schaltungselementen, so daß den Leitungen 22 der Abtastvorrichtung erscheinen

die Fehlermöglichkeiten an sich sehr hoch sind. ⁶° daher Impulse, die ein Maß für die Querbewegung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer foto- des Gitters 18 darstellen.

elektrischen Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist eine

Bewegung eines mit einem optischen Gitter verbun- Zenerdiode 28 über einen Widerstand 30 an die

denen Gegenstands eine einfache und wirksame Tem- Klemme B— einer Batterie angeschlossen. Mit der

peraturkompensation zu schaffen. 65 anderen Elektrode liegt die Zenerdiode 28 an

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art Masse 26. Der zur Spannungsstabilisierung dienenwird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine gleich- den Zenerdiode 28 ist ein Elektrolytkondensator 32 zeitig sowohl den Temperaturgang der Versorgungs- parallel geschaltet. Parallel zur Zenerdiode 28 liegt

eine weitere Zenerdiode 34, deren Durchbruchspannung niedriger ist als die der ersten Zenerdiode. Die letztere Zenerdiode 34 ist in Reihe geschaltet mit vier Germaniumdioden 38, 40, 42 und 44, die eine Einheit 36 bilden. Die Germaniumdioden haben einen positiven Temperaturkoeffizienten. Die letzte Germaniumdiode 44 liegt an der Basis eines Transistors 46, die außerdem über einen Widerstand 48 an einen Punkt zwischen dem Widerstand 30 und der Zenerdiode 28 geschaltet ist. Der Transistor 46 dient zur gesteuerten Versorgung zweier Lichtquellen 52 und 54. Sein Kollektor ist über einen Widerstand 50 ebenfalls mit der negativen Klemme B— der Versorgungsspannungsquelle verbunden.

Das Licht der Lichtquellen 52 und 54 gelangt über die Linsen 12 und 14 auf zwei Fototransistoren 56. Die Kollektoren der Fototransistoren 56 liegen jeweils über einen Widerstand 58 an deren Basen, während die Emitter an die positive Klemme B+ einer Spannungsquelle und an einen Lastwiderstand 60 angeschlossen sind. An die Widerstände 60 ist jeweils ein Verstärker 62 angeschlossen. Die aus den temperaturabhängigen Germaniumdioden 38 bis 44 und der Zenerdiode gebildete Ausgleichsschaltung ist nun so ausgelegt, daß unabhängig von Temperaturänderungen, die die Fototransistoren 56, den Transistor 46 und die Germaniumdioden 38 bis 44 beeinflussen, ein konstantes Eingangssignal über die Widerstände 60 an den Verstärkern 62 ansteht.

In F i g. 3 ist eine Kurve für das Eingangssignal der Verstärker 62 dargestellt für den Durchgangeines Querstriches 20 des optischen Gitters 18 durch den Strahlengang der Lichtquellen 52 bzw. 54. Die Ordinate der grafischen Darstellung gibt die Stromstärke des Eingangssignals wieder, während die Abszisse den Weg des optischen Gitters 18 beidseitig von einer Nullage darstellt, in der ein Querstrich 20

genau in der Mitte eines Lichtstrahles liegt. Es sind zwei Kurven 70, 72 dargestellt, wobei die Kurve 70 einer Umgebungstemperatur der fotoelektrischen Abtastvorrichtung bei 25° und die Kurve 72 einer Umgebungstemperatur von 65° entspricht. Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß trotz des erheblichen Temperaturunterschiedes nur eine geringe Stromschwankung auftritt.

Claims

Patentansprüche:

1. Fotoelektrische Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines mit einem optischen Gitter verbundenen Gegenstandes, mit einer Lichtquelle und mindestens einem durch eine elektrische Ausgleichsschaltung temperaturgang-kompensierten fotoelektrischen Abtastelement, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichzeitig sowohl den Temperaturgang der Versorgungsschaltung für die Lichtquelle (52, 54) als auch den des fotoelektrischen Abtastelementes (56) kompensierenden Ausgleichsschaltung in der Versorgungsleitung für die Lichtquelle (52, 54) vorgesehen ist, daß als Ausgleichsschaltung eine parallel zur Versorgungsspannungsquelle liegende Reihenschaltung aus mehreren temperaturabhängigen Dioden (38, 40, 42, 44) und einer Zenerdiode (38)· vorgesehen ist, und daß die Lichtquelle (52, 54) über einen mit seiner als Steuerelektrode dienenden Basis an die temperaturabhängige Reihenschaltung gelegten Transistor (46) geschaltet ist.

2. Fotoelektrische Abtastanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Spannungsquelle eine weitere Zenerdiode (28) und parallel zu dieser Zenerdiode (28) ein Kondensator (32) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen