CH423977A

CH423977A - Verfahren und Vorrichtung zur stroboskopischen photoelektrischen Abtastung von Teilungen

Info

Publication number: CH423977A
Application number: CH409565A
Authority: CH
Inventors: Kamber Franz Dipl-El-Ing
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1965-03-24
Filing date: 1965-03-24
Publication date: 1966-11-15
Also published as: FR1446141A; DE1917991U

Description

Verfahren und Vorrichtung zur stroboskopischen photoelektrischen
Abtastung von Teilungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum stroboskopischen photoelektrischen Abtasten von Teilungen und betrifft insbesondere ein solches Verfahren, das es ermöglicht, die die Abtastungsimpulse registrierende und auswertende Einrichtung von der eigentlichen abzutastenden, die Teilungen tragenden Anordnung entfernt vorzusehen.

Zur Messung der Zählwerkreibung von Elektrizitätszählern ist es bekanntlich erforderlich, die System scheibe photoelektrisch abzutasten. Die bekannten vorhandenen Abtasteinrichtungen, die hierfür in die Elektrizitätszähler eingebaut werden müssen, können dazu jedoch nicht verwendet werden, da sie für die bei der Prüfung und somit der Abtastung vorgeschriebenen Prüftemperatur von etwa 80"C nicht mehr arbeiten. Vor allem versagt bei dieser Temperatur der die elektrischen Abtastimpulse registrierende und verarbeitende Phototransistor.

Da, unbeschadet der jeweiligen Temperatur an der abzutastenden Stelle, der Phototransistor einwandfrei arbeitet, sobald er von dieser Stelle entfernt angeordnet ist, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das von einer Lichtquelle her kommende Licht in einem Lichtleiter zu einem die Abtastung vorzunehmenden Lichtstrahl zu bündeln und mittels dieses Lichtleiters den Lichtstrahl an die abzutastende Stelle heranzuführen und nach der Abtastung die dabei entstehenden Lichtimpulse mittels eines weiteren Lichtleiters zu einem von der Abtaststelle entfernt vorgesehenen Phototransistor weiterzuleiten. Zweckmässig wird hierbei der Lichtstrahl entweder durch entsprechende Schlitze in der abzutastenden Stelle hindurchgeführt oder aber von darauf angeordneten Markierungen reflektiert.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einer Lichtquelle, einem die davon kommenden Lichtstrahlen zu einem einzigen Lichtstrahl bündelnden und letzteren zur Abtastungsstelle führenden Lichtleiter sowie einem anderen die von der Abtaststelle erzeugten Lichtimpulse zu einem Phototransistor leitenden Lichtleiter. Als besonders zweckmässig hat sich für den Lichtleiter ein glasklarer Kunststoff, z.B. Polymetakrilester, erwiesen.

Die Erfindung wird anhand dreier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 eine Abtastvorrichtung mit zwei übereinander, im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordneten Lichtleitern,
Fig. 2 eine Abtastvorrichtung mit zwei achsgleichen hintereinander angeordneten Lichtleitern und
Fig. 3 abermals eine Abtastvorrichtung mit zwei übereinander im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Lichtleitern, wobei die abzutastende Fläche unterhalb davon vorgesehen ist.

In den Fig. 1 bis 3 ist 1 eine Systemscheibe eines hier nicht weiter gezeichneten Elektrizitätszählers, von dem lediglich das Gehäuse 2 angedeutet ist. Die in der Fig. 1 dargestellte Abtastvorrichtung besteht in ihren wesentlichen Teilen aus einer Lichtquelle 3, einem dieser zugehörigen Lichtleiter 4, einer Blende 5, einem weiteren Lichtleiter 6 und einem diesen zugehörigen Phototransistor 7. Die beiden Lichleiter 4, 6 weisen vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt auf und bestehen aus Glas oder vorzugsweise aus einem glasklaren Kunststoff, z.B. Polymetakrylester, insbesondere aus dem unter der Marke Plexiglas bekanntgewordenen Kunststoff. Die beiden Lichtleiter 4, 6 sind mit einem eine Prüfstrecke A bildenden Abstand übereinander und im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet.

An ihren, der Systemscheibe 1 zugekehrten Enden weisen sie, im wesentlichen jeweils miteinander deckungsgleich in einem Winkel oc von 45" zueinander verlaufende Abschrägungen 8 auf, zwischen denen - also in der eigentlichen Prüfstrecke A - die Systemscheibe 1 mit ihren eingefrästen Schlitzen 9 während des Prüfvorgangs anzuordnen ist.

Zwischen dem Lichtleiter 6 und der Systemscheibe 1 ist die Blende 5, die ebenfalls mehrere Schlitze aufweist, so dass bei auftretenden Mängeln in der Teilung während der Abtastung keine Impulse ausfallen können.

Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2 sind zwei Lichtleiter 10, 11 mit einem die Prüfstrecke B bildenden Abstand achsgleich x-x hintereinander angeordnet. Die hierbei der Systemscheibe 1 zugekehrten Enden verlaufen mit letzterer parallel. Auch hier ist in der Prüfstrecke B, also zwischen den beiden Lichtleiterenden, die Systemscheibe 1 mit ihren eingefrästen Schlitzen 9 während des Abtastvorgangs vorzusehen. Ebenso ist zwischen dem Lichtleiter 10 und der Systemscheibe 1 eine Blende 12 vorgesehen.

Schliesslich zeigt die Fig. 3 als drittes Ausführungsbeispiel eine Abtastvorrichtung, bei der zwei Lichtleiter 13, 14 übereinander und im wesentlichen parallel zueinander, und zwar oberhalb der Systemscheibe 1, angeordnet sind. Ihre der Systemscheibe 1 zugekehrten Enden sind hierbei jeweils in einem unterschiedlichen Winkel mit gleicher Abschrägrichtung zueinander verlaufend, angewinkelt. Hierbei beträgt der Winkel a des dem Phototransistor 7 zugeordneter Lichtleiters 14 450, während der Winkel p des der Lichtquelle 3 zugeordneten Lichtleiters 13 in Abhängigkeit vom Brechungsindex n des jeweils verwendeten Materials nach der Formel sin 8 =-n. cos3, 8 berechnet werden muss. So hat dieser Winkel p beispielsweise für einen Brechungsindex n = 1,5 den Wert 38,10.

Der Winkel 3 muss genau eingehalten werden. Für n = 1,5 beträgt der Grerzwinkel der Totalreflektion 41,80. Hierbei ist es unbedingt erforderlich, dass der Einfallwinkel grösser als 41,8" ist, da sonst keine Reflektion erfolgen kann.

Auch bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist eine Blende 15 zwischen der Systemscheibe 1 und dem Lichtleiter 13 vorgesehen. Da hierbei die Abtastimpulse durch Reflektion erzielt werden, sind hier an der Systemscheibe 1 keine Schlitze, sondern vielmehr auf ihrer Oberfläche Markierungen 16 vorgesehen, die das darauf fallende Licht reflektieren.

Vorteilhaft sind zur besseren Lichtbündelung die dem Phototransistors 7 jeweils zugeordneten Lichtleiter 6 bzw. 10 bzw. 14 an ihren dem Phototransistor zugekehrten Enden konisch geformt, während das der Lichtquelle 3 zugekehrte Ende der Lichtleiter 4 bzw.

11 bzw. 13 zylindrisch gestaltet ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtungen ist folgende: Das von der Lichtquelle 3 kommende Licht wird mittels den Lichtleitern 4 bzw. 11 bzw. 13 gebündelt und in die zu prüfende Einrichtung, z.B. einen Elektrizitätszähler, hineingeführt. Hierbei wird der Lichtstrahl an den Enden entweder gebrochen (Fig. 1 und Fig. 3) oder nichtgebrochen (Fig. 2) von der Lichtquelle 3 zum Phototransistor 7 geführt.

Im ersteren Fall, Fig. 1, durchsetzt der Lichtstrahl jeweils die Schlitze 9 der sich drehenden Systemscheibe 1, wobei der Lichtstrahl in Abtastimpulse umgewandelt wird, die nun ihrerseits vom Lichtleiter 6 abermals gebrochen, aus dem Elektrizitätszähler wieder heraus- und dem Phototransistor 7 zur weiteren Umwandlung in elektrische Werte u.dgl. zugeführt werden.

Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 3 wird der Lichtstrahl mittels des Lichtleiters 13 in den Elektrizitätszähler hineingeführt und an seinem Ende auf die Systemscheibe 1 gelenkt, worauf er von den Markierungen 16 auf der Systemscheibe als Tastimpuls reflektiert und vom Lichtleiter 13 nochmals umgelenkt wird, um schliesslich vom Ende des Lichtleiters 14 in diesem in Richtung auf den Phototransistor 7 zu aus dem Elektrizitätszähler herausgeleitet zu werden.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2, bei der der Lichtstrahl in gerader Linienführung durch die geschlitzte Systemscheibe 1 geführt wird, Fig. 2, ist der Wirkungsgrad ausserordentlich gut.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur stroboskopischen photoelektrischen Abtastung von Teilungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Lichtquelle her kommendes Licht in einem Lichtleiter zu einem die Abtastung vorzunehmenden Lichtstrahl gebündelt und mittels dieses Lichtleiters an die abzutastende Stelle hingeführt und nach der Abtastung die dabei erzeugten Lichtimpulse mittels eines weiteren Lichtleiters zu einem von der Ab taststelle entfernt vorgesehenen Phototransistor weitergeleitet werden.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl durch Schlitze an der abzutastenden Stelle hindurchgeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl bzw. die Lichtimpulse wenigstens einmal umgelenkt werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl bzw. die Lichtimpulse von der Lichtquelle bis zum Phototransistor geradlinig verlaufen.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl von entsprechenden Markierungen auf der abzutastenden Stelle reflektiert wird.

PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (3), einem die davon kommenden Lichtstrahlen zu einem einzigen Lichtstrahl bündelnden und letzteren zur Abtastelle führenden Lichtleiter, sowie einem anderen die von der Abtaststelle erzeugten Lichtimpulse zu einem Phototransistor leitenden Lichtleiter.

UNTERANSPRüCHE 5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (4, 6 bzw. 10, 11 bzw. 13, 14) aus Polymetakrylester bestehen.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (4 und 6) in einem eine Prüfstrecke (A) bildenden Abstand übereinander und im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, wobei sie an ihren der Abtaststelle zugekehrten, deckungsgleich übereinander liegenden Enden jeweils in einem Winkel cc von 45" zueinander verlaufend abgeschrägt sind.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (10 und 11) mit einem eine Prüfstrecke (B) bildenden Abstand achsgleich (x-x) hintereinander angeordnet sind, wobei sie an ihren der Abtaststelle zugekehrten Enden mit der abzutastenden Stelle bzw. Fläche parallel sind.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (4 und 6) bzw.

(10 und 11) derart angeordnet sind, dass die abzutastende Stelle bzw. Fläche zwischen ihnen in der Prüfstrecke (A bzw. B) liegt 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (13 und 14) übereinander und im wesentlichen parallel zueinander verlaufend oberhalb der abzutastenden Stelle bzw. Fläche angeordnet sind, wobei sie an ihren der Abtaststelle zugekehrten Enden je eine in gleicher Richtung verlaufende Abschrägung aufweisen, deren Winkel unterschiedlich sind.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) des dem Phototransistor (7) zugeordneten Lichtleiters (14) an dem der Abtaststelle zugekehrten Ende 450 beträgt.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (, B) des der Lichtquelle (3) zugeordneten Lichtleiters (13) an dem der Abtaststelle zugekehrten Ende in Abhängigkeit vom Brechungsindex n des jeweils verwendeten Materials nach der Formel sin 8 = p=-n.cos3p zu berechnen ist.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Brechungsindex n = 1,5, der Einfallwinkel grösser ist als 41,80, d.h. der Grenzwinkel für die totale Reflektion.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Phototransistor (7) zugehörigen Lichtleiter (6 bzw. 10 bzw. 14) an ihren dem Phototransistor zugekehrten Enden konisch geformt sind.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (4, 6, 10, 11, 13 und 14) einen quadratischen Querschnitt aufweisen.

15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Systemscheibe (1) und einem der Lichtleiter eine Blende (5 bzw. 12 bzw. 15) mit mehreren Schlitzen befindet.

16. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze in der jeweiligen Blende eine gleiche Breite wie diejenigen auf der Systemscheibe aufweisen.

PATENTANSPRUCH III Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, in einem Elektrizitätszähler zur Messung der Zählwerksreibung, wobei die abzutastende Stelle bzw.

Fläche eine Systemscheibe (1) des Elektrizitätszählers ist.

UNTERANSPRÜCHE 17. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Systemscheibe (1) des Elektrizitätszählers Lichtstrahlen reflektierende Markierungen (16) vorgesehen sind.

18. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass in die Systemscheibe des Elektrizitätszählers Schlitze (9) eingefräst sind.