Photoelektrische Abtasteinrichtung für die Eichung von Elektrizitätszählern
Bei der stroboskopischen Eichung von Elektrizitätszählern werden photoelektrische Abtastgeräte verwendet, auch Abtastköpfe genannt, welche eine Glühlampe, eine Photozelle und optische Linsen enthalten, wobei eine oder mehrere Linsen das Glühlampenlicht auf den Rand der Zählerankerscheibe fokussieren oder den Glühfaden abbilden und eine Linse das am Rand der Ankerscheibe reflektierte Licht sammelt und auf die Photozelle fokussiert.
Da die der Photozelle und der Lichtquelle zugeordneten optischen Achsen einen festen Winkel miteinander bilden, muss das Abtastgerät in eine solche Stellung vor den Zähler gebracht werden, dass der Schnittpunkt der optischen Achsen auf dem Rand der Ankerscheibe liegt, und ausserdem müssen die Achsen in der Ebene der Ankerscheibe und symmetrisch zum Lot des Scheibenrandes liegen, damit der maximale Lichtstrom auf die Photozelle reflektiert wird. Eine richtige optische Einstellung des Abtastgerätes in bezug auf den Rand der Ankerscheibe auf maximalen Photozellen strom ohne technische Hilfsmittel ist praktisch überhaupt nicht möglich, sondern kann mit blossem Auge nur ungefähr erfolgen. Man hat deshalb vorgeschlagen, diese Lageneinstellung anhand eines Milliamperemeters oder einer Abstimmanzeigeröhre, welche den maximalen Photozellenstrom anzeigt, vorzunehmen.
Aber auch die Lageneinstellung unter Verwendung eines solchen elektrischen Anzeigemittels ist umständlich, mühsam und zeitraubend, weil ein solches Anzeigemittel nicht im Blickfeld des Abtastgerätes und der Ankerscheibe angeordnet werden kann und das Auge immer wieder aus der arbeitenden Blickrichtung auf das Anzeigemittel abgelenkt werden muss. Es ist daher naheliegend, am Abtastgerät einen optischen Sucher anzubringen, wie dies bei Photoapparaten und Fernrohren üblich ist.
Bekannte optische Sucher sind wohl immer für einen Spezialzweck entwickelt und können nicht ohne weiteres sinnvoll an einem Abtastgerät angebracht werden. Es ist ein Abtastgerät bekannt, welches auf der Winkelhalbierenden des von den optischen Achsen der Lichtquelle und der Photozelle gebildeten Winkels einen Sucher aufweist, der aus einer Sammellinse und einer Mattglasscheibe besteht und den Rand der Ankerscheibe auf die Mattscheibe abbildet. Dieser Sucher gestattet jedoch nur, eine objektiv richtige Höheneinstellung vorzunehmen, indem auf der Mattscheibe die richtige Höhenlage durch zwei Striche markiert ist.
Eine objektive Feststellung der richtigen Seitenlage und des richtigen Einfallwinkels ist aber damit nicht möglich, weil das Bild des Scheibenrandes auf der Mattscheibe beidseitig über deren Rand hinausläuft und bei starker Abweichung von der richtigen Lage höchstens unscharf wird. Das Auffinden der optisch richtigen Lage, welche allein die maximale Lichtausbeutung und den maximalen Photozellenstrom liefert, ist trotz eines solchen Suchers von der subjektiven Übung der Bedienungsperson abhängig.
Diesem Bekannten gegenüber betrifft die Erfindung eine photoelektrische Abtasteinrichtung für die Eichung von Elektrizitätszählern, welche mit einem optischen Sucher zur Distanz-und Höheneinstellung versehen ist, um objektiv und eindeutig die richtige Lage, d. h. die Lage für den maximalen Photozellenstrom, zur Anzeige zu bringen. Die erfindungsgemässe photoelektrische Abtasteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang des Suchers mit dem Strahlengang der Objektivlinse der Photozelle teilweise zusammenfällt und hinter der Objektivlinse gebrochen ist, und eine mattierte Sucherfläche mit Fadenkreuz vorgesehen ist, auf die ein aus dem Gesamtlichtstrom herausreflektiertes achsnahes Licht bündel fokussiert ist.
Zweckmässigerweise wird dies dadurch erreicht, dass zwischen der Objektivlinse und der Photozelle eine aus zwei Teilen zusammengekittete Planparallelplatte aus optisch geeignetem Material angeordnet ist, deren Trennebene schräg zur optischen Achse der Objektivlinse steht und im Bereich dieser optischen Achse einen Spiegelbelag aufweist, welcher das achsnahe Lichtbündel aus dem Gesamtlichtstrom herausreflektiert. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher er läutert.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine photoelektrische Abtasteinrichtung mit aufgeschnittenem Gehäuse in verschiedenen Stellungen bezüglich des reflektierenden Randes einer Ankerscheibe und in
Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch den optischen Sucher nach der Linie A-A in Fig. 1.
In der in der Fig. 1 gezeigten Abtasteinrichtung ist in einem Rohr 1 eine Glühlampe 2 und eine Linse 3 angeordnet, welche das Glühlampenlicht auf den Rand 4 einer Ankerscheibe 5 fokussiert. Anstelle einer einfachen Linse 3 kann auch ein System aus mehreren Linsen angeordnet sein. In einem anderen Rohr 6 ist eine Sammellinse 7 als Objektiv und eine Photozelle 8 angeordnet. Die Achse der Objektivlinse 7 schneidet die Achse der Linse 3 im gemeinsamen Brennpunkt 9 auf dem Rand 4 der Ankerscheibe 5, und die Objektivlinse 7 ist so bemessen, dass sie das reflektierte Licht auf die Photozelle 8 fokussiert. Die beiden Rohre 1 und 6 sind durch einen Steg 10 fest miteinander verbunden, und diese drei Teile bilden das Gehäuse der Abtasteinrichtung.
Zwischen der Objektivlinse 7 und der Photozelle 8 ist eine Planparallelplatte aus optisch geeignetem Material senkrecht zur optischen Achse der Objektivlinse 7 angeordnet. Diese besteht aus zwei zusammengekitteten Teilen 11 und 12, wobei, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die Trennebene 13 schräg zur optischen Achse der Objektivlinse 7 steht. In der Trennebene 13 ist im Bereich der optischen Achse der Objektivlinse 7 ein Spiegelbelag 14 angebracht, welcher ein achsnahes Lichtbündel von etwa 5100/o des Gesamtlichtstromes aus diesem herausreflektiert.
Der obere Teil 12 der Planparallelplatte ist in der Brennebene des reflektierten Lichtbündels senkrecht zu dessen Achse abgeschnitten und die so gebildete Schnittfläche 15 als Sucherfläche ausgebildet, indem sie mattiert ist und ein Fadenkreuz aufweist. Das vom Spiegelbelag 14 aus dem Gesamtlichtstrom herausreflektierte Lichtbündel erzeugt auf der Sucherfläche 15 einen Lichtpunkt, der bei richtiger Lage des Abtastgerätes zum Rande 4 der Ankerscheibe 5 im Schnittpunkt des Fadenkreuzes liegt. Zur deutlichen Ablesung dieses Lichtpunktes und des Fadenkreuzes ist der Sucherfläche 15 bildseitig eine Sammellinse 16 als Lupe vorgesetzt. Die Photozelle 8 liegt unmittelbar an der Fläche der Planparallelplatte an, an welcher das Hauptlichtbündel aus der Planparallelplatte austritt. Diese Austrittsfläche geht durch den Brennpunkt der Objektivlinse 7.
Die Planparallelplatte hat zudem die Eigenschaft, die sphärische Aberration der Objektivlinse 7 weitgehend aufzuheben.
In der Fig. 1 ist im Rohr 6 der obere Teil 12 der Planparallelplatte mit dem Spiegelbelag 14 und der Sucherfläche 15 sichtbar. Das Fadenkreuz wird durch den Vertikalstrich 17 und den Horizontalstrich 18 gebildet. Liegt der Schnittpunkt 9 der optischen Achsen der Linsen 3 und 7 auf dem Rande 4 der Ankerscheibe 5 und liegen diese beiden Achsen symmetrisch zum Lot des Scheibenrandes, so bildet der Sucher den Punkt 9 als Lichtpunkt 19 im Schnittpunkt des Fadenkreuzes 17, 18 ab. Ist die eingestellte Distanz zum Scheibenrand 4 zu kurz, wie durch den strichpunktiert in der Fig. 1 eingezeichneten Scheibenrand 20 angedeutet, so erscheint der Lichtpunkt 21 des Scheibenrandes 20 in einer Lage 22 rechts vom Vertikalstrich 17.
Ist dagegen die Distanz zum Scheibenrand zu gross, wie durch den strichpunktiert gezeichneten Scheibenrand 23 angedeutet, so erscheint der Lichtpunkt 24 des Scheibenrandes 23 in einer Lage 25 links vom Vertikalstrich 17. Liegt der Scheibenrand 4 zu hoch oder zu niedrig, so erscheint im Sucher der Lichtpunkt ober- bzw. unterhalb des Horizontalstriches 18 Aus der Lage des Lichtpunktes 19 zum Fadenkreuz kann objektiv die richtige Lage des Abtastgerätes zum Rande 4 der Ankerscheibe 5 ermittelt werden, d. h. diejenige Lage der Abtasteinrichtung, in welcher sich der maximale Photozellenstrom ergibt.