DE2852530C3 - Photoelemente-Schaltung - Google Patents

Photoelemente-Schaltung

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DE2852530C3 DE2852530A DE2852530A DE2852530C3 DE 2852530 C3 DE2852530 C3 DE 2852530C3 DE 2852530 A DE2852530 A DE 2852530A DE 2852530 A DE2852530 A DE 2852530A DE 2852530 C3 DE2852530 C3 DE 2852530C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Photoelemente-Schaltung, insbesondere für inkrementale oder absolute digitale Lagemeßsysteme, bei der an jeden der beiden Eingänge eines ersten Differenzverstärkers eine Reihenschaltung eines Photoelements und eines Widerstands mit ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt angeschaltet ist.
Eine derartige Photoelemente-Schaltung wird beispielsweise bei inkremantalen oder absoluten digitalen Längen- oder Winkelmeßsystemen verwendet, bei denen diese Photoelemente den durch die Teilungen eines Maßstabes und einer Abtastplatte modulierten Lichtstrom in elektrische Signale umwandeln, die der Ermittlung und digitalen Anzeige von Weginformationen dienen.
Aus der Siemens-Druckschrift »Technische Mitteilungen: Halbleiter: Neue fotoelektrische Bauelemente in Anwendungsschaltungen«, Best.-Nr. B 114/1062/47 120 ist auf S. 11 und 12 ein Weg-Spannungswandler bekannt, bei dem an jeden der beiden Eingänge eines rückgekoppelten Differenzverstärker eine Reihenschaltung eines Photoelements und eines Widerstands mit ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt angeschaltet ist. Diese Anordnung eignet sich zwar für eine monolithische Anordnung von Photoelementen, da diese eine gemeinsame Elektrode aufweisen, weist aber einen großen Dunkelstrom wegen der Vorspannung an den Photoelementen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Photoelemer.te-Schaltung der oben erwähnten Gattung anzugeben, die einen geringen Dunkelstrom aufweist, eine monolithische Anordnung der Photoelemente erlaubt und zusätzlich für wechselnde Beleuchtungsstärken geeignet ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Weitere Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
ίο erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Photoelemente-Schaltung nach der Erfindung und
F i g. 2a, b, c die Spannungsverläufe an den Eingängen der Differenzverstärker.
Bei der in der F i g. 1 gezeigten Photoelemente-Schaltung ist an jeden der beiden Eingänge eines über einen Widerstand 1 mitgekoppelten ersten Differenzverstärkers 2 eine Reihenschaltung eines Photoelements 3, 4 und eines Widerstands 5, 6 mit ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt angeschaltet An den nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 7 ist eine Reihenschaltung eines weiteren Photoelements 8 und eines weiteren Widerstands 9 mit ihrem gemeinsamen Anscblußpunkt angeschaltet. Der Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 7 ist dabei einmal über eine Leitung 10 mit den Photoelementen 3,4,8 und zum anderen direkt mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Die Widerstände 5,6,9 sind weiterhin über eine Leitung 11 mit einem Potential verbunden, das
3ü zwischen den Versorgungsspannungen+ U, —Uiür die Differenzverstärker 2, 7 liegt und beispielsweise Null Volt betragen kann.
Während die Photoelemente 3, 4 im Gegentakt beleuchtet werden, wird das Photoelement 8 mit Gleichlicht beaufschlagt. Die Beleuchtung der einzeln abgleichbaren Photoelemente 3,4,8 erfolgt dabei durch die gleiche Lichtquelle.
Die vorgeschlagene Photoelemente-Anordnung arbeitet wie folgt:
Die durch die Gegentaktbeleuchtung in den Photoelementen 3,4 erzeugten Photoströme bewirken an den Widerständen 5, 6 Spannungsabfälle U$, U6, die an den Eingängen des Differenzverstärkers 2 anliegen. In F i g. 2a sind der Spannungsverlauf Us als Funktion des Meßweges X am invertierenden Eingang und in F i g. 2b der Spannungsverlauf U6 als Funktion des Meßweges X am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 2 dargestellt. Diese Spannungen i/5, U6 sind um 180° phasenverschoben und gelten für den Fall idealer
so Photoelemente. Die Triggerschwellenspannung TS bestimmt sich durch die Gleichheit der Spannungen Us, Uf1 und ist in den F i g. 2a, b durch die horizontalen Geraden TSdargestellt.
Da handelsübliche Photoelemente wegen ihrer unterschiedlichen Leckströme kein ideales Verhalten zeigen, verschieben sich die Spannungsverläufe t/5, U6 gegeneinander und damit auch die Triggerspannung TS. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß der durch die Gleichlichtbeleuchtung im Photoelement 8 erzeugte Photostrom am Widerstand 9 einen Spannungsabfall Lk bewirkt, der am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 7 und über seinen Ausgang und die Leitung 10 an den Anoden der Photoelemente 3,4,8 anliegt und in F i g. 2c dargestellt
Die Photoströme der Photoelemente 3, 4, 8 werden !....π so abgeglichen, daß die Spannungen Lk an den Anoden der Photoelemente 3, 4 gleich den mittleren
3 4
Spannungen Us, Ut bei der Triggerschwelienspannung Ordnung den Vorteil einer großen Bandbreite und einer
7X sind. Dadurch weisen die Photoelemente 3, 4 Kompensation unterschiedlicher Beleuchtungsverhält-
vorteilhafterweise sehr geringe Dunkelströme auf. nisse auf. Zusätzlich ist sie für eine Anordnung der
Dieser Abgleich kann in nicht dargestellter Weise Photoelemente 3, 4, 8 auf einem monolithischen
dadurch erfolgen, daß die Querschnitte dr*r auf die 5 Substrat geeignet, da die Photoelemente 3, 4, 8 eine
Photoelemente 3, 4, 8 fallenden Lichtstrahlen durch gemeinsame Elektrode aufweisen,
geeignete Mittel variiert werden oder daß variable Anstelle des Differenzverstärkers 7 kann auch ein
Widerstände 5,6,9 vorgesehen werden. beliebiger Impedanzwandler mit der Verstärkung +1
Weiterhin weist die vorgeschlagene Schaltungsan- verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Photoelemente-Schaltung, insbesondere für inkremental oder absolute digitale Lagemeßsysteme, bei der an jeden der beiden Eingänge eines ersten Differenzverstärkers eine Reihenschaltung eines Photoelements und eines Widerstands mit ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein rückgekoppelter zweiter Differenzverstärker (7) vorgesehen ist, an dessen nichtinvertierenden Eingang eine Reihenschaltung eines Photoelements (8) und eines Widerstands (9) mit ihrem gemeinsamen Anschlußpunkt angeschaltet ist, und daß die an den Eingängen des ersten Differenzverstärkers (2) angeschlossenen Photoelemente (3, 4) und das Photoelement (8) mit dem Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (7) verbunden sind.
2. Photoelemente-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (3, 4) im Gegentakt beleuchtet werden und daß das Photoelement (8) mit Gleichlicht beaufschlagt wird.
3. Photoelemente-Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (3, 4,8) von der gleichen Lichtquelle beleuchtet werden.
4. Photoelemente-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differenzverstärker (2) über einen Widerstand (1) mit seinem nichtinvertierenden Eingang und der zweite Differenzverstärker (7) direkt mit seinem invertierenden Eingang rückgekoppelt sind.
5. Photoelemente-Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (3,4,8) einzeln abgleichbar sind.
DE2852530A 1978-12-05 1978-12-05 Photoelemente-Schaltung Expired DE2852530C3 (de)

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CH989779A CH643944A5 (de) 1978-12-05 1979-11-05 Lichtelektrische laengen- oder winkelmesseinrichtung mit photoelementschaltung.
US06/096,619 US4302668A (en) 1978-12-05 1979-11-23 Variably biased photoelectric circuit
AT0747679A AT380953B (de) 1978-12-05 1979-11-26 Photoelemente-schaltung
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DE2852530B2 DE2852530B2 (de) 1980-10-02
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JP (1) JPS5582010A (de)
AT (1) AT380953B (de)
CH (1) CH643944A5 (de)
DE (1) DE2852530C3 (de)
FR (1) FR2443764A1 (de)
GB (1) GB2036961B (de)
IT (1) IT1124369B (de)

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ATA747679A (de) 1985-12-15
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