DE2237723A1

DE2237723A1 - Servo-geraet

Info

Publication number: DE2237723A1
Application number: DE2237723A
Authority: DE
Inventors: Stewart F Bottorf; Harrison F Edwards
Original assignee: Lewis Engineering Co
Current assignee: Lewis Engineering Co
Priority date: 1971-08-23
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1973-03-08
Also published as: IL40138A; JPS4829986A; US3767992A; FR2170363A5; GB1365406A; IT964145B; DE2237723C3; IL40138A0; CA978623A; DE2237723B2

Description

2237723 PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 181008 · Bank Deutsche Bank 3956372 · Nass. Sparkasse 108003065

Wiesbaden, den 28. Juli 1972 1 210 S/K

TIEB LEWIS EIiGIlJEERIHG GOHPAlIY Ii a u. g a "t u ο k j Conn. / USA

Servo-Gerät

Priori bat: USA vorn 23. August 1971,

-US-Patentanmeldung ITr. 173 748

jjiri'indung bezieht aich tau oin Servo-Gerät für Hess- und liegeloiiiriclitungen iait einem auf die nu messenden Grossen ansprechenden Messgeber und einer dem vom Hessgeber abgegebenen elektrischen Signal gegensteuernden, angebriebenen Einrichtung, dero/i Gegenateuerungaabellung ^f. zugleich die Anzeige darstellt.

Es ,;inu üoryo-Anzeigegerlito bekannt, bei welchen ein nit'Motor Ut ige br Lo ί^· Af i s iOtentlorneter als Einrichtung κ urn Gegensteuern dos /ULi i-ie wo geber abgegebenen elektrischen Signals benutzt wird, Die ube.Lluii;·; diesos t/u Ler.bio.-ie bor v/ird dabei vieli'aoh χUr die

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Anzeige der gemessenen Grosse benutzt. Diese Gerübe ben?) Ligen beträchtlichen Energie- und enthalten eine grosso Anzahl beweglicher Teile. Ferner sind diese bekannten Geräte teuer in der Y/artung, wodurch sie für viele Anwendungszweckc ungeeignet werden,

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile und Mängel der bekannten Servo-Geräte zu vermeiden und ein neuartiges bervogerät zu schaffen, das nur wenig Energie benötigt, nur wenige bewegliche Teile enthält und nur geringe Ileratellungs- und Vurtungskosten verursacht, Das Gerfit soll dabei klein, kompakt und tragbar sein und mit sehr kleinen Strömen betrieben v,^rerden küriT nen.

Diese Aufgabe wird gemäss der ErfLndung dadurch gelöst, dass die Gegenateuerungseinrictitung gebildet ist durc:i;

a) ein fotoelektrisohes Bauelement mit ausgedehntec empfindlicher Oberf l'i :Lo,

b) eine olektrisch betriebene Lichtquelle, die zur i]i:;ougung eines beleuchte! ten l'lächenboreiches auf die ο ^i ρ f i ndliehe Oberfläche lon ϊο toe l.:;l: 'tr ί κύ'Ο^ fJauoleniftii Le₁.) gerichtet ist,

υ) eine dar; Lieh!; Aue Li.chtque L Le /,u eiii^i :.:uf die a!:iui'."indliche Oberfläche Λ ■;; L'c-boeJe · L ;i c; h.;;; -iiauoleLienl :.; treffenden u.;'i.'ahi. :;a;iii..eltul.e üLui.¹ Lciitiui.·; im.1

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el) eine in den \/eg des Lichtstrahles eingesetzte "bewegliche Hinrichtung, die dazu ausgebildet ist, steuerbar 'feile derj Lichtstrahles abzufangen, und zwar den von der Lichtquelle zum χotoelektrischen Element gelangenden Lichtstromteil fortschreitend zu vermindern und dadurch da:3 Ansprechen des £otoelektrischen Bauelementes kontinuierlich in Abhängigkeit von der Stellung dieser Einrichtung su variieren.

Hats ijervo-Gerät geiaäss der Erfindung hat nur einen beweglichen Teil, und zwar einen solchen, der im wesentlichen reibungsfrei beweglich ist und so die üblichen Getriebe ersetzt. Der bewegliche Teil kann beispielsweise ohne weiteres direkt mit einem Galvanometer o.dgl. Anzeigeinstruraent gekuppelt sein, so das-s daß Galvanometer oder sonstige Anzeigeinstrument selbst den üteilantrieb für den bewegten Teil darstellt. Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der Erfindung, das b'ervo-Gerät in Verbindung mit einer Wheatstone·sehen Brücke zusammen mit einem GaI-vanoneter zu benutzen, wobei Verstärker vorgesehen sein können, um den Galvaiioineterausschlag zu vergrö'ssern, wenn dieBrücke in unabgcglichenein Zustand ist. In dem einen Brückenzweig kann dann der Hessgeber und im anderen Brückenzweig das Eotoelektrische Bauelement, beispielsweise eine Fotozelle, angeordnet ioin. Der auf das JEotoelektrische Bauelement, beispielsweise die l'oto^elle gerichtete Lichtstrahl wird durch ein spitz zu-

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laufendes oder nicht einförmiges Element modifiziert, das vom Galvanometer getragen und bewegt wird und mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Galvanometer durch ein bei Minderungen der vom Hessgeber überwachten GiJössen hervorgerufenes Brücken- und Gleichgewicht abgelenkt. Das Galvanometer selbst ändert dabei mit der angekuppelten Einrichtung den auf die Fotozelle treffenden Lichtstromteil, um so die Brückenabstimmung wieder einzustellen. Die neue Stellung des Galvanometers gibt somit die neue vom Messgeber festgestellte Grosse wieder.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schaubildliche Wiedergabe eines Servo-Gerätes in einer Ausführungsform der Erfindung}

Figur 2 die Vorderansicht eines D'Arsonval Galvanometers, wie es in Verbindung mit dem Servo-Gerät benutzt wird;

Figur 3 eine Seitenansicht des Galvanometers nach Figur 2;

Figur 4 eine teilweise geschnittene rückwärtige Ansicht einer Lichtstrahlensteuerung nach Figur 1 und 3j

Figur 5 eine Draufsicht auf das Lichtstrahl-Steueelement der Einrichtung nach Figur 4;

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Figur 6 eine rückwärtige Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit reflelcborartiger, "den lichtstrahl modifizierender Einrichtung;

Figur 7 eine Draufsicht auf ein den Lichtstrahl modifizierendes Element nach Figur 6;

Figur 8 eine rückwärtige Ansicht eines anderen den Lichtstrahl modifizierenden Elementes, das eine andere: Ausführungsform der Erfindung bildet;

Figur 9 eine schaubildliche Wiedergabe einer Lichtstrahlsteuerung mit Element nach Figur 8}

Figur 10 eine Seitenansicht einer Lichtstrahlsteuerung nach Figur 8 und 9}

Figur 11 eine rückwärtige Ansicht eines einen Lichtstrahl modifizierenden Elementes, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Figur 12 eine schaubildliche Wiedergabe einer Lichtstrahlensteuerung mit Element nach Figur 11;

Figur 13.eine rückwärtige Ansicht eines einen Lichtstrahl modifizierenden Elementes, das eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Figur 14 ein Schaltschema einer Wheatstone'sehen Brücke, mit Verstärker und Galvanometer gemäsa der Erfindung;

Figur 15 ein Sohaltscheraa ähnlich demjenigen nach Figur 14, jedoch mit unterschiedlichem Messgeber.

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Im Beispiel der Figuren 1 bis 5 sind eine Wheatstone'sche Brücke 20 und ein Galvanometer 22 sowie dazwischen angeordnete Verstärker 24 bzw. 26 vorgesehen, wobei die Verstärker zum Verstärken der dem Galvanometer zugeführten Energie vorgesehen sind, wenn die Brücke in unabgeglichenem Zustand, d.h. Ungleichgewicht kommt.

In einem Brückenzweig 28 ist ein Hessgeber 30 gelegt, beispielsweise die Messwicklung eines Widerstandsthermometers, und in einen anderen Brückenzweig 32 eine Fotozelle 34 vom Typ mit variabler Leitfähigkeit und mit einer ausgedehnten empfindlichen Oberfläche. Bine Latupe 36 führt einen Lichtstrahl 38 zu der die Zelle 34 trifft. Der Lichtstrahl 38 wird dabei von einer Kondensorlinse 40 gebündelt.

Gemäss der Erfindung wird der Lichtstrahl 38 durch ein spitz zulaufendes oder nicht gleichförmiges Element 42 modifiziert, das ein Zylindersegment mit spitz zulaufendem Schlitz oder spita zulaufender Öffnung 44 aufweist, durch die der Lichtstrahl 38 hindurchtritt, wobei die Kanten dieser Öffnung 44 die abgefangenen Teile des Lichtstrahles definieren. Das Element 42 hat eine Wand 46, die an der Spindel 48 des Galvanometers 22 befestigt ist. Das Galvanometer 22 hat Lagerelemente !30 bzw. 52, ein permanentes Magnetfeld 54 als otator, eine Drehspule oder Rotorteil 56, der von der Spindel 48 getragen ist, und eine

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Zeigeranordnung 58, die den über die Skala 62 "beweglichen eigentlichen Zeiger 60 enthält. Ein Verschwenken der G-alvanometerspule hat eine Versehwenkbewegung des den Lichtstrahl steuernden Elementes 42_y um die Instrumentenachse zur 3?olge.

Uach Figur 3 ist die Anordnung so getroffen, dass der Lichtstrahl 38 von der Lampe 36 durch den spitz zulaufenden Schlitz 44 tritt und auf die Zelle 34 trifft. In Abhängigkeit von der Drehstellung der bewegliehen Teile des Galvanometers trifft ein mehr oder weniger grosser Teil des von der Lampe 36 ausgehenden Lichtstromes auf die Zelle 34v da der Lichtstrahl 38 aufgrund der spitz zulaufenden ]?orm des Schlitzes 44 mehr oder weniger abgefangen oder abgeschnitten wird. Die lichtempfindliche Zelle bzw. das fotoelektrische Bauelement 34 hat eine ausgedehnte empfindliche Oberfläche, die nur teilweise vom Lichtstrahl 38 getroffen wird,, da die lichtempfindliche Zelle zylindrische Form hat. Die empfindlichen Oberflächen der Zelle haben leider von beträchtlicher Ausdehnung. Das Licht, das irgendeinen Teil dieses empfindlichen Peldes trifft, verursacht ein Ansprechen der Zelle. Da das den Lichtstrahl steuernde EIeuent 42 Teile des Lichtstrahles 38 abschneidet bzv/. abfängt, gibt der spitz zulaufende Schlitz 44 des Elementes 42 Anlass zu einem abgeschatteten Plächenbereich auf der empfindlichen Oberfläche, wobei dieser abgeschattete Plächenbereich durceh die in Abstand voneinander liegenden seitliehen Ränder definiert ist, zwischen denen ein Lichtstrahl besteht, der einen spitz- .

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zulaufenden keilförmigen Querschnitt, definiert durch die Form den Schlitzes hat. Der Abstand zwischen diesen Rändern variiert entsprechend einem vorher bestimmten Muster, das direkt von der besonderen Form des Schlitzes 4-4 abhängt. Die Ränder definieren in Abstand voneinandei· liegenden ¹I¹ rennungslinien zwischen abgeschatteten Flächenbereichen und dem keilförmigen beleuchteten Flächenbereich auf der empfindlichen Oberfläche. Die Ausdehnung der abgeschatteten Bereiche auf der empfindlichen Oberfläche variiert kontinuierlich in Abhängigkeit von der graduellen Bewegung den den Lichtstrahl steuernden Elementes 4-2. Ein solches Variieren gibt wiederum Anlass für eine Änderung im Ansprechen der Zelle 54. Im Beispiel der Figur 1 fängt das Element 42 Licht ab, das normalerweise in Abstand voneinander liegende Flächenbereiche der empfindlichen Oberfläche der Zelle 54 treffen würde, um dadurch in Abstand voneinander liegende Schattenbereiche auf der empfindlichen Oberfläche hervorzurufen, die durch einen keilförmigen beleuchteten Flächenbereich auf der empfindlichen Oberfläche (aufgrund der spitz zulaufenden Form des Steuerschlitzes 44) voneinander getremt sind. Das Element 42 mit Schlitz 44 stellt somit eine bewegliche Einrichtung mit lichtdurchlässigem Element mit Einrichtungen zum Durchlassen von Licht durch Teile von ihm dar. Für eine gegebene Schlitzform, wie in Figur 1 dargestellt, erhält der beleuchtete Fläohenbereich auf der empfindlichen Oberfläche der Zelle 54 eine Ke ilforra. Aber er, ist klar, dass auch andere Schlitzformen

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' ■ - 9 variierbare Beleuchtungs/Schatten-Tluster ergeben.

Im Beispiel der Pigur 1 werden die Ecken B und D der Wheatstone¹ sehen Brücke 20 von einer Batterie 64 gespeist. Die Klemme A der Brücke 20 ist über eine leitung 68 mit einem "Einstellverstärker¹¹ 24 verbunden, dessen zweiter Eingang 70 geerdet ist. Der Verstärker 24 spricht auf das Potential über den Brückenzweig 28 an. Spannungsänderungen über den Hessgeber liegen somit am Eingang des Verstärkers 24· ·

Hach der Erfindung hat der Verstärker 26, der im folgenden als "l.ull-Ver stärker" bezeichnet wird, eine Eingangsleitung 72 in Verbindung mit der Eingangsleitung 68 des Verstärkers 24 und seine andere Eingangsleitung 74 in Verbindung mit der Ecke ö der Brücke 20. Der Verstärker 24 ist auf das Galvanometer 22 geschaltet. Das Galvanometer ist über eine Leitung 78 mit der Ausgangsleitung 80 des Einstellverstärkers 24 und über eine Leitung 82 mit der Ausgangsleitung 84 des Null-Verstärkers 26 verbunden.

Der ITull-Ver stärker 28 ergibt ein Ausgangssignal umgekehrter Polarität als dasjenige des Einstellverstärkers 24 .und ergibt deshalb einen sogar schnelleren Ausschlag des Galvanometers 22, wenn die Brücke 20 unabgeglichen ist. In abgeglichenem Zustand

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der Brücke 20 ergibt der Verstärker 26 ein UuI!-Ausgangssignal und das Galvanometer 22 zeigt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker an.

In Figur 1 ist die mechanische Verbindung zwischen dem beweglichen System des Galvanometers 22 und dem den Lichtstrahl modifizierenden Element 42 durch die gestrichelte linie 86 angedeutet. Die Arbeitsweise des Servo-Gerätes geraäss der Erfindung ist jetzt wie folgt su »verstehen. Bei abgeglichener Brücke ist das Ausgangssignal des Verstärkers 26 Hull und das Galvanometer 22 hat eine vorherbestimmte Stellung, durch* die ein dadurch definierter Teil des Lichtstromes von der Lampe 36 auf die Seile 34 trifft, so das3 die Zelle 34 den Kessgeber 30 ausgleicht, der einer Hessgrösse, beispielsweise einer Temperatur unterworfen ist. Wenn sioh das Galvanometer 22 in Ruhestellung befindet, hat der Zeiger 60 eine bestimmte Anzeigestellung, und die Skala 62 kann in verschiedenen Einheiten je nach den gev/üiitjeliten Benutzungszwecken des Servo-Gerätes graduiert werden. Die Anzeige des Zeigers 60 kann dementsprechend als direkte Anzeige für die Messgrösse justiert werden, der der Messgeber 30 unterworfen

in
wird. Bei Änderung/der den Messgeber 30 beeinflussenden fiessgrösse ändert der Messgeber seine elektrische Charakteristik und bewirkt ein Ungleichgewicht an der Brücke 20. Diea hat aur Folge, dass die Verstärker 24 und 26 das Galvanometer je nach

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der Richtung der Änderung der Messgr'össe aufwärts der Skala oder abwärts der Skala verstellen.

Ein Verstellen des Galvanometers hat aur Folge, dass der lichtstrahl 3 k durch das Lichtstrahlsteuerelement 42 modifiziert wird, so dass entweder mehr oder .weniger Licht auf die Zelle 34 fällt« Die Zelle 34 spricht hierauf so an, dass die Brücke wieder in Gleichgewicht gebracht wird, d.h. dass das Galvanometer um ein solches 1-lass verstellt wird, wie es erforderlich ist, um der Zelle 34 einen solchen Teil des "Lichtstromes von der Lampe 36 zuzuführen, wie er nötig ist, um das Gleichgewicht an der Brücke # 20 wieder herausteilen. Beim Herstellen des Brüekengleichgewicates nimmt der Galvanometerseiger 60 eine iieue Stellung ein, die einen neuen Wert an der Skala 62 entsprechend dem neuen Wert der den Hessge"ber 30 beeinflussenden Grosse entspricht«, Die Anzeige des Galvanometers 22 ist damit eine Punktion der Änderungen in der den Hessgeber beeinflussenden Grosse.

Die Zelle 34 kann auch von dem Typ sein, isei welchem eine Spannung erseugt wird, wenn sie von Licht getroffen wird (Fotoelement). Der Messgeber 30 kann, wie in Figur 15 gezeigt, ein Thermoelement 83 sein, das durch eine kalte Verbindung 90 an den Zweig 26a der Brückenschaltungen 20a gelegt ist_s die für . . die !Brücke 20 in Figur 1 einsetzbar ist. Die vier Ecken A_SB.,G und D in Figur 1 und die vier Ecken A¹ , B¹ , 0.' und D⁸ der

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Brücke in Figur 15 geben die Verbindungen zum Einsetzen der Brücke 20a in Figur 15 für die Brücke 20 in Figur 1 an.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt, bei der das den Lichtstrahl steuernde kEleinent 42a ein Zylindersegment mit zylindrischer Wand 92 aufweist, die mit einer spitz zulaufenden reflektierenden Oberfläche 94 versehen ist. In Figur 6 sind die Zelle 34 und die Lampe 36 ausserhalb des Elementes 42a gelegen zusammen mit der Linse 40. Ein äurchscheinerider Schild 96 verhindert, dass Streulicht der Lampe auf die Zelle 34 fällt. Die Zelle 34 nimmt das Licht durch Reflefction vom Reflektor 94 auf. Der Reflektor hat eine Wölbung mit Krümraungsmittelpunkt in der Achse des Steuerelementes, Wenn das Steuerlement 42a um einen Winkelbetrag verstellt wird, wird je nach Richtung der Verstellung ein grösserer oder kleinerer reflektierender Flächenbereich des Elementes 94 verfügbar, um Licht von der Lampe 36 durch die Zelle 34 zu richten. Die Stellung des Steuerelementes 42a bestimmt somit den Teil des von der Lampe 36 kommenden Lichtstromes, der von der Zelle 34 aufgenommen wird. Das Element 42a hat eine sektorförmige Stirnwand 98 zum Befestigen an der Spindel 48 des Galvanometers 22,

tung vorgesehen, die ein scheibenförmiges Steuerelement 100

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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den

Figuren 8 bis 10 gezeigt ist, ist eine plattenförmige Einrich- ;'

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für den Lichtstrahl rait einem Reflektorelement 102 in Form eines spits Eulaufenden Kreiszweieckabschnittes enthalte Das den lichtstrahl steuernde Element 100 kann anstelle eines der BIeiiiente 42 oder 4'-'a an der Spindel 40 eines Galvanometers angebracht sein. Die Lampe 36 richtet einen Lichtstrahl durch die Linse 40 gegen den Reflektor 102 zur Zelle 34ο Die v/irkuiig der Lichtstrahlsteuerung gemäss Figur B "bis 10 ist entsprechend ähnlich denjenigen, wie sie in Mauren 6 und 7. gezeigt Lot, mit der Ausnahme, dass.das Steuerelement 100 für den Lichtstrahl eine flache Scheibe aufweist, während d#as Steuerelement 42 a in Figur C und 7 ein Zylindersegment enthält»

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 11 und 12 wiedergegeben, bei der ein auf einer Galvanometerspindel 43a angebrachtes flaches Lichtstrahl-Steuerelement 100a einen im wesentlichen spi bz zulaufenden oder als Kreiszweieckabschnitt ausgebildeten Schlitz 106 hat. Die spitz zulaufende 'form des Schlitzes ist nicht gleichförmig und hat eine unregeImässige Ausbildung, die dazu gedacht ist, den Lichtstrahl entsprechend einein vorher bes bimmten Muster zu modifizieren„ Die Lampe 56 und eine Diffusorlinse 40a sind an einer Seite des Elementes 100a angeordnet', während die lichtempfindliche Zelle 34 ^an der gegenüberliegenden Seite sitzt. Das durch den Schlitz 106 tretende und auf die Zelle 34 treffende Licht erzeugt abhängig

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von dor !''laehengruorje des jGhlitsos 106 durch die das lacht tritt, ein grösserco oder ]:1οίί·:.!ΐ-οα juin^reohei der [jelj.e. iiuroh Variieren der Formgebung de::; »Jolilitses 100 küurtan verschiedenste Charakteristiken in der LichtatruLilateuerur.g abgebildet v/oi'den, uiu besonderen Anv;endimgsf j.llen gerecht zu uordeti. Ks ist :'u beachten, du^t; dot¹ Iiei'lektor 'J4 aaoh Pi^arc 7 oder der liei'lektor 10^ iiaoh i'lgur C auch in unterschied au der dargestellten Porm unregeliiiässi^'o Kontur aufweinet, kann, um ijev/iu to elite besondere Steueroharai:toristiken ;^u erhalten.

l'Jino v/eitere /LU3:^;'.'tLhrunj,^r;rortj] der En"indun^; ist in Pi^ur 13 gezeigt, i)ort hat das Llohtsteuer-Eleuent 100b eine bogenförmige Öffnung 107i die durch einen lichtdurchlässigen '^IXn 109 überspannt ist, der graduierte Lichtdurchlüssigkcit in Art eines Graukeiles υ.dgl. aufweist, mit jV/inohonteilen, die entsprechend dem Einsatzsweck v/eniger durchselieinend sind, um eino gev/iinschte nicht gloichförrnige Uharakteristil: ?;u erhalten. Durch geeignetes Auslegen der lichtdurclilässigkeit des !''ilnieo können variierte Charakteristiken erhalten v/erden. Das Element 100 könnte anstelle des Elementes 100a in l'igur 12 eingesetzt werden.

1'¹IgUr 14 zeigt Einzelheiten einer ochaltung mit Brüclcenachal bung 20 und Ein3tellver3 tür leer 24 und iiull-Verstärker 26. l)aa Galvanometer 22 kann eine Empfindlichkeit haben, die einem lindausschlag "bei 2 mA entspricht. Die Veratärker 24 und 26 können im

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Handel erhältliehe Bausteine sein-("beispielsweise mit der Typen-Bezeichnung MC 1437 I») ·

Wie ersichtlich, wird durch die Erfindimg ein neuartiges, verbessertes Servo-Gerät geschaffen, das_besondere Bedeutung in Verbindung mit einer- ¥fe.eatstone^f sehen Brücke und einem Galvanometer sowie lie istungsver stärkern hat, die Aus gangs signale entgegengesetzter Polarität liefern und- rait dem Galvanometer zur Verstärkung des Ausschlages verbunden sind, Bas bewegliche System des Galvanometers stellt den einzigen "beweglichen Teil des Servo-Gerätes dieser Ausfuhrungsform dar und "betätigt eine Lichtstrahlsteuerung, die eine lichtempfindliche Zelle enthält, weiche in einen Brückenzweig gelegt ist. Ber andere Brückenzweig enthält den auf die Messgrösse ansprechenden Messgeber, mit dem zusaimaen das Gerät zu "benutzen ist„ Bie Ealibrierung des Systems kann durch den veränderbaren Widerstand 108» wie in Pigur 14 gezeigt, erfolgen. Bie den Ausgängen der Verstärker 24 und 26 zugeordneten, veränderbaren ."Widerstände 110 und 112 ermöglichen die Justierung dieser Ausgänge« Gegenüber den oben erläuterten Ausführungsbeispielen, sind Änderungen und Modifizierungen möglich, ohne vom Srfindungs ge danken abzuweichen.. Alle in cfeer Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale können einzeln oder" in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.

Patentanspruches - ' - 16-

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Claims

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 ■ ® (06121) 56 53 82 - 16 ~ Patentansprüche

1. Servo-Gerät für Hess- und Regeleinrichtungen mit einem auf die zu messenden Grossen ansprechenden Messgeber und einer dem vom Messgeber abgegebenen elektrischen Signal gegensteuernden, angetriebenen Einrichtung, deren Gegensteuerungsstellung ggf. zugleich die Anzeige für die Messgrüsse darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegensteuerungseinrichtung gebildet ist durch:

a) ein fotoelektrisches Bauelement (34) mit ausgedehnter empfindlicher Oberfläche,

b) eine elektrisch betriebene Lichtquelle (26), die zur Erzeugung eines beleuchteten Flächenbereiches auf die empfindliche Oberfläche des fotoelektrischen Bauelementes (34) gerichtet ist,

c) eine das Licht der Lichtquelle (36) zu einem auf die empfindliche Oberfläche des fotoelektrischen Bauelementes treffenden Strahl sammelnde oder zerstreuende Einrichtung (40,40a) und

d) eine in den Weg des Lichtstrahles (38) eingesetzte j bewegliche ^Einrichtung (42,42a,100,100a,100b), die dazu ausgebildet ist, steuerbar Teile des Lichtstrahles (3ö) abzufangen, und zwar den von der Lichtquelle (36)

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zum fo to elektr is chen Element (34) gelangenden Lichtströmt eil fortschreitend zu vermindern und dadurch, das Ansprechen des £otoelektrischen Bauelementes (34) · , kontinuierlich in Abhängigkeit von der Stellung dieser Einrichtung (4-,423,100,10OaJiOOTo) zu variieren.

2. Üervo-G-orät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die "bewegliche Lichtstrom-Steuerungseinrichtung (42,42a,100,100a) dazu ausgebildet ist, in gegenseitigem Abstand gegen die I¹Iachenbereiche der empfindlichen Oberfläche des fotoelektrischen Eaueleraentea (34) aus der Beleuchtung durch den Lichtstrahl (30) auszusparen, um Schattenbereiche zu bilden, die durch einen beleuchteten "Jlächenbereich der empfindlichen Oberfläche getrennt sind.

3.,Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Lichtstrom-Steuereinrichtung (42,100a) ein lichtdurchlässiges Element mit Einrichtungen zum Durchlassen von Licht durch Teile .(44,106.) dieses Elementes enthält.

4. »Jervo-ü-orät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element einen Schlitz (44,106) zum Durchlas«en des Lichtes aufweist.

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5. oervo-Gerivb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Lichtstrom-Üteuereinrichtung (100Ta) ein an !'eilen «einer Fläche lichtdurchlässiges Element enthält und in diesen lichtdurchlässigen »Teilen ein FiIm mit rereichen gröscerer und kleinerer Lichtdurchläosigkeit angebracht ist.

6. Servo-Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den ochattenbereichen angeordnete beleuchtete 1<ΊLlθ chenbercich der empfindlichen Oberfläche des f otoelektrischeii Bauelementes (34) die l-'orra eines Keiles auiVeist.

7. Servo-Gerät nach Anspruch 1 , gekennzeichnet, durch:

a) eine Brückenschaltung (20) mit vier Zweigen, die in gegenseitiger Beziehung stehende otroinkreise bilden,

b) einen Messgeber (3iO,oJ,90) , der in einen Br Uc kens we ig (L'o,2üa) zur Urzeugung eines Brücleenungleichge achtes in Abhängigkeit von Änderungen in der 1-Iessgrösse geschaltet iüt,

c) Klemmen an dieser Brückenschaltung als mit den Brückenzweigen verbundene Ausgänge,

d) Verstärker (24,26) mit Eingangs- und Ausgangsverbindungen, wobei die Eingangsverbindungen der Verstärker mit den Ausgängen der Brüokenschaltung :;ur übernähme

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Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt - 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · @ (0 6121) 56 53

von neuer Energie aus der Brücke verbunden sind j

e) ein Galvanometer (22), das mit den Ausgängen der Verstärker (24) verbunden ist, um von den Verstärkern lier "betrieben zu werden,

•f) ein bewegliches Liehtstrora-Steuerelement (42,42a,100, 100a,100b), das zu seiner Betätigung mit dem Galvanometer (22J verbunden ist, wobei .

g) dieses Lichtstrom-SteueieLement--(42,42a, 100,100a, 100b) vom GalvaiioBieter in Abhängigkeit von der Anzeige der das Brückeiiuiigleichgewiclit hervorrufenden Messgrösse verstellt und der das fotoelektrisohe Bauelement (34) treffende iichtstromteil derart verändert wird, dass das Brückengleichgewicht durch das fotoelektrische Bauelement (54) wieder hergestellt wirdo

8. Servo-Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass.

. das Lichtstrom-Steuerelement (42a,100). einen Reflektor (94,. 1.02) mit spitz zulaufender reflektierender Fläche aufweist*

9. Servo-Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Üchtstrom-Steuerelement (42a) drehbar gelagert ist und ein Zylindersegment (92) aufweist und

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b) der spitz zulaufende Reflektor (94) eine Wölbung mit Krtomungsrarfcbelpunkt in der Achse dee Liohtstrotii*-Stetier~· elementes (42a) hat.

10, Servo-Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstrom-SteueieöLement te(42) drehbar gelagert ist» ein Zylindersegment mit dem abzuschneidenden l'eil des Lichtstrahles (38) definierenden Kantenteilen (44) enthält,

11. Servo-Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenteile an einer das Zylindersegment durchsetzenden Öffnung (44) gebildet sind.

12« Servo-Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennaeichnet, dass

das Lichtstrom-Steuerelement (42,42a,100,100a,100b) direkt

vom bewegten System (48) des Galvanometers (22) getragen ißt.

13» Servo-Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet * das Lichtstrom-Steuereleffient plattenartig von beiden Seiten zugänglich ausgebildet ist und eine keilartige Einrichtung enthält, die je nach Stellung des Mlementes mehr odes? weni*- ger licht von einer Seite des Elementes zur anderen durch- ■ ■' treten lässt. >-

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14. ijervo-Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die keilartige Ausbildung Kantenteile einer Öffnung (106) im plattenartigen. Lichtstrom-Steuerelement (100a) sind.

15. Servo-Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Licht'strom-Steuerelement plattenartig ausgebildet mindestens von einer iüeite zugänglich ist und einen kei Ifür mi gen Reflektor (94) trägt. .

16. üervo-G-erät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das LichtötroBi-ßteuerelemeiit (42,100a) eine spits zulaufende Öffnung (44,106·) aufweist, deren Kanten denjenigen 'feil des Lichtstrahles (3G) bestimmen, die .auf das foto'elektrische bauelement (54) geführt werden.

17. iJorvo-Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstrom-öteuereleiaent (100b) eine öffnung (107) aufweist, deren Kanten den auf das fotoelektrische Bauelement (54)'fcreAenden Lichtstrahl begrenzen und dass ein "bereichswoiöc mehr und weniger Licht durchlässiger I¹Um über diese öffnung (107) gelegt lsi;, der die Intensität des durchtrelondoii Lichtes vermindert.

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'ILi. iJervo-Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass e;in Paar von Verstärkern (24,26) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet sind, zur Betätigung des Galvanometers (22) an ihren Ausgängen Signale entgegengesetzter l'olarität abzugeben, atwl

19. Servo-Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, drior;

a) die jiingangsverbindungen des ersten Verat-lrkers ('.'4) über den Hessgeber (30,90) gelegt sind und

b) die Eingangsverbindungen des zweiten Verstärkers (26) mit denjenigen Zweigen der Brücke (20,20a) verbunden sind, die den Messgeber nicht enthalben.

20. Servo-Gerät nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass das Lichts tr oin-ü Lo uoreleme ut (100a , 1 00b) g nicht gleichf ürmi g derart ausgebildet ist", dass es verschiedene vorher bosfcinnite iietriebsoharakberistiken des Liervo-Gerätes crmöglichon.

21. Servo-Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) ein iiessinstrutiiont (22) mit Utatorfceil und liotorteil,

b) einer elelctrI...'ohon iJpule in einoui dieser Tei'e und Einrichtungen :,um Leiten von elektrische« Utrutn ilur-;h diese üpuln, um eine Bev/egung des liotorteiloii hor\orzurui'en,

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_: -C-) ein bewegliches Liehtstrom--Steuerele:ment (42»42a>1O0, 100a,1O0h), das init dem_Rotorteil zur Betätigung verbunden ist, ■"-.--

d) Anbringung des ixctatstromsteuerungselementes (42j'42a» 100,100a, 100l>) im ¥eg eines lichtstrahles (38) τοη einer. Iiielitquelle (36), \fobei das iJichtstr.oBi-SteUerungs— element Eiiirielilrungen zum f ortsclareitenden. Vermindern oder Erhöhen des lichtstrom-iPeiles des Mchtstrahles enthält, um die elektrische Beaufschlagung der elek-. .trischen Spule des Instrumentes (22) in Lichtstromänderungen des Uclrfcstrahles (38) umsusetzen,

a) Ausbildung des liehtstrom-Steuerelement.es in lorra. einer Platte (100,100a,100b), V

f) Ausbildung der lichMurehlassenden Einrichtung (106,109) in Art eines Keiles und _'■ ' .

g) Ausbildung von Kanten an der lichtdurchlassenden richtung sur Begrenzung des durchgelassenen £iehtstrahl

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