DE2237723A1 - Servo-geraet - Google Patents
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G—PHYSICS
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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
- 2 3 0 9 8 10/06 h 9 **& ORIGINAL
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
3 0 Π B ] 0 / Ο 6 A 9
DipL-Phys. Heinridi Seids - Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · ® (06121) 56 53 82
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-
309810/0649 ^
BAD
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;
- 5 309810/0643
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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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1 - 6 -
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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·— V ·»
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 42y 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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«AD ORIGINAL
' ■ - 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
-10-
309110/064«
- 10 -
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
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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■ — 11 —
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 ists die für . .
die !Brücke 20 in Figur 1 einsetzbar ist. Die vier Ecken ASB.,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
- 13 309810/0649
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den
Figuren 8 bis 10 gezeigt ist, ist eine plattenförmige Einrich- ;'
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— 1 5
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.eatstonef 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
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Claims (1)
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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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
■ -;-■■_- 20 - '. "
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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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_ ο -ι
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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OO _
'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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Dipl.-Phys, Heinrich Seide · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 - ® (06121) 56 53
''..■■. - 23 -
: -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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1 .
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