DD227233A1 - Optoelektronisches messinformationssystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Messinformationssystem zur Erfassung verschiedener Messdaten der prozessnahen Ebene sowie die optische Weiterleitung der gewonnenen Messinformationen und deren Auswertung in einer Mess- und Verarbeitungseinheit. Der Einsatz des erfindungsgemaessen Messinformationssystems ist besonders dort von Vorteil, wo elektromagnetische Stoerfelder die Zuverlaessigkeit eines Uebertragungssystems beeinflussen. Ziel der Erfindung ist es, durch den Einsatz von Lichtwellenleitern und anderen optischen Baugruppen bei der Uebertragung von Messinformationen von der prozessnahen Ebene zur Messwarte die Zuverlaessigkeit des Gesamtsystems zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Messinformationssystem zu entwickeln, das vollstaendig das Licht als Uebertragungsmedium nutzt und mehrere Messinformationen optisch uebertraegt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die zeitliche Verschachtelung der Messinformationen mittels einer Chopperscheibe geschieht. Die zeitlich versetzten Lichtimpulse werden optischen Messinformationsgebern zugefuehrt. Die Auswertung der gewonnenen Messinformationen erfolgt in einer Mess- und Verarbeitungseinheit.
Description
Optoelektronisches Meßinformationssystem Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Heßinformationssystem zur Erfassung verschiedener Meßdaten der prozeßnahen Ebene sowie die optische Weiterleitung der gewonnenen Meßinformationen und deren Auswertung in einer Meß- und Yerarbeitungseinheit. Der Einsatz des erfindungsgemässen Meßinformationssystems ist besonders dort von Vorteil, wo elektromagnetische Störfelder die Zuverlässigkeit eines Übertragungssystems beeinflussen·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist eine optische Meßeinrichtung (DE-PS 29 05 630), die eine Quelle zur Erzeugung zweier Arten von impulsförmigen optischen Signalen unterschiedlicher Wellenlänge besitzt. Weiterhin umfaßt die optische Meßeinrichtung einen Wandler, der die Menge des hindurchgehenden Lichts in Abhängigkeit von der physikalischen oder körperlichen Änderung eines zu messenden Objektes verändert, zwei optische Detektoren, von denen der erste das optische Ausgangssignal des Wandlers und der zweite das optische Signal der Quelle in jeweils ein elektrisches Signal umsetzt, eine optische Übertragungsleitung, die die optische Signalquelle, den Wandler und die optischen Detektoren mitein-
ander koppelt sowie eine Signalverarbeitungsschaltung, die das Verhaältnis aus den Ausgangssignalen der beiden optischen Detektoren sowie das Verhältnis der Ausgangssignale der beiden Arten von optischen Signalen entsprechend den unterschiedlichen Wellenlängen ermittelt und daraus eine Verschiebung oder Veränderung in dem Wandler feststellt.
Die genannte Lösung hat den Nachteil, daß für eine Meßgröße zwei Sender und zwei Empfänger benötigt werden, ein hoher-feinmechanisch-optischer Auf?/and errorderlich und nur die Erfassung einer Meßgröße möglich ist. Weiterhin ist eine faseroptische Meßanordnung zum Messen physikalischer Größen bekannt (BP - 91 394), die aus einem Sender und Empfänger umfassenden Slektronikteil und einem Sensor besteht, die über mindestens eine optische Faser miteinander verbunden sind. Der Sensor enthält Material zur Erzeugung von Lumineszenzlicht mit mindestens zwei verschiedenen, den Abklingverlauf bestimmenden Zeitkonstanten. Dieses Lumineszenzlicht wird zum Empfänger des Elektronikteils übertragen, wo der Quotient aus den erzeugten Lumineszenzlichtanteilen für die verschiedenen Zeitkonstanten gebildet wird, der ein Haß für die zu messende Größe darstellt. Diese Anordnung hat ebenfalls den Bachteil, daß nur die Erfassung einer Meßgröße möglich ist.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, durch den Einsatz von Lichtwellenleitern und anderen optischen Baugruppen bei der Übertragung von Meßinformationen von der prozeßnahen Ebene zur Meß?/arte die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu erhöhen und durch den Einsatz kostengünstiger Systemkomponenten ökonomische Vorteile zu erreichen·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Meßinformationssystem zu entwickeln, das vollständig das Licht als Übertragungsmedium nutzt und mehrere Meßinformationen optisch überträgt. Die dazu benötigte zeitliche Verschachtelung der Meßinformationen muß optisch realisierbar sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von Lichtwellenleitern dadurch gelöst, daß ein optischer Sender einer^ Meß- und Verarbeitungseinheit über eine optische Sendeleitung an einen optischen Verzweiger, dessen η optische Ausgänge an einer Chopperscheibe positioniert sind, angeschlossen ist. Die Chopperscheibe ist mit einem Synchronmotor gekoppelt. Nach der Chopperscheibe sind η Emitterlichtwellenleiter positioniert, deren erster Emitterlichtwellenleiter an einen Synchronimpulsempfänger der Meß- und Verarbeitungseinheit angeschlossen ist. Die nachfolgenden Emitterlichtwellenleiter sind jeweils vor einem von η optischen Meßinformationsgebern positioniert, lach den η optischen Meßinformationsgebern sind Detektorlichtwellenleiter positioniert, die über eine optische Koppeleinheit auf einer optischen Informationssammelleitung zusammengefaßt sind. Die optische Informationssammelleitung ist an einen optischen Empfänger der Meß- und Verarbeitungseinheit angeschlossen· In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist jeder der optischen Meßinformationsgeber wahlweise als optischer Inkremental-' geber OIGR, der mit einem Stellmotor verbunden ist, als optischer Inkrementalgeber OIGR, der mit einem Durchflußmesser gekoppelt ist, als optischer Binärwertgeber OBGR, als optisches Empfangs- und Sendemodul, das über einen Spannungs/Strom-Frequenzwandler mit einem Temperaturmeßfühler verbunden ist und als optisches Empfangsund Sendemodul über einen Spannungs/Strom-Frequenzwandler an einen Druckmeßfühler angeschlossen ist, ausgebil-
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det. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die optische'Koppeleinheit aus einem Sternkoppler oder aus mehreren T-Kopplera.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden
Die "beiliegende Zeichnung zeigt:
-^iS* 1: Optoelektronisches Meßinformationssystem
Vom optischen Sender 1 wird Licht in eine optische Sendeleitung 3 eingekoppelt und einem optischen Verzweiger 4 zugeführt. Dieses Licht verteilt eine durch einen Synchronmotor β angetriebene Chopperscheibe 5 auf η Emitterlichtwellenleiter 7·1·.···7·η derart, daß in jeden dieser Emitterlichtwellenleiter 7·1 7.η nacheinander für eine
bestimmte Zeitdauer Licht eingekoppelt wird. Die einzelnen Lichteinkoppelzeiten können gleich sein oder auch in einem beliebigen Verhältnis zueinander stehen. Über einen Emitterlichtwellenleiter 7·1 wird ein durch die Chopperscheibe 5 erzeugter Lichtimpuls als Synchronimpuls einen zur Meß- und Verarbeitungseinheit 2 gehörenden Synchronimpuls empfänger 8 zugeführt.
Die übrigen Emitterlichtwellenleiter 7.2 7·η sind mit
η optischen Meßinformationsgebern 9·1·.···9·η verbunden» Die optischen Meßinformationsgeber 9.1....9.n prägen der Lichtströmung die entsprechende Information über die gemessene physikalische Größe auf· Im Ausführungsbeispiel (Pig. 1) sind dies die;Meßgrößen Drehzahl, Durchfluß, Temperatur bzw. Druck und Binärsignale. Als Meßinformationsgeber für Drehzahl und Durchfluß dienen optische Inkrementalgeber OIGR, die entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit des Stellmotors 14 oder des Durchflußmessers 15 das Licht modulieren. Als optischer Binärwert-
geber OBGR dienen z.B. optische Schalter in den Ausführungsformen Bndlagenschalter oder Maximal-Hinimalwertschalter. Bei der Temperatur- und/oder Druckmessung wird im Ausführungsbeispiel ein elektrisches Einheitssignal am Ausgang des Temperaturmeßfühlers 17 bzw. Druckmeßfühlers 18 mittels Spannungs/Strom-Prequenzwandler 16.1; 16.2 in frequenzanaloge Signale gewandelt. Durch das Signal von der Chopperscheibe 5 wird ein Impulsrahmen gegeben, in dem das optische Empfangsund Sendemodul o/e/o das anliegende frequenzanaloge Meßsignal optisch umsetzt und in die Detektorlichtwellenleiter 10.4, 10.5 einkoppelt. Die modulierten Lichtsignale werden von den optischen Meßinformations-
gebern 9.1 9.η über die Detektorlichtwellenleiter
10.1.....10.η der optischen Koppeleinheit 11 zugeführt. Vom Ausgang der optischen Koppeleinheit 11 werden die Meßinformationen im Zeitmultiplex über eine optische Informationssammelleitung 12 auf den optischen Empfänger 13 übertragen und von der Meß- und Yerarbeitungseinheit 2 ausgewertet.
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Claims (3)
- Srfindungsanspruch1. Optoelektronisches Meßinformationssystem unter Verwendung von Lichtwellenleitern, gekennzeichnet dadurch « daß ein optischer Sender (1) einer Meß- und Verarbeitungseinheit (2) über eine optische Sehdeleitung (3) an einen optischen Verzweiger (4), dessen η optische Ausgänge an einer Chopperscheibe (5). positioniert sind, angeschlossen ist, wobei die Chopperscheibe (5) mit einem Synchronmotor (6) gekoppelt ist und nach der Chopperscheibe (5) η Emitterlichtwellenleiter (7.1;·.·;7.n) positioniert sind, deren erster Emitterlichtwellenleiter (7·1) an einen Synchronimpulsempfänger (8) der Meß- und Verarbeitungseinheit (2) angeschlossen ist und die nachfolgenden Emitterlichtwellenleiter (7·2;...; 7·η) jeweils vor einem von η optischen Meßinformationsgebern (9·1;·.·;9·η) positioniert sind, nach den η optischen Meßinformationsgebern (9.1;... 9«n) Detektorlichtwellenleiter (10·1;...;10.n) positioniert sind, die über eine optische Koppeleinheit(11) auf einer optischen Informationssammelleitung(12) zusammengefaßt sind und die optische Informationssammelleitung (12) an einen optischen Empfänger (13) der Meß- und Verarbeitungseinheit (2) angeschlossen ist.
- 2. Optoelektronisches Meßinformationssystem nachino/ .Punkt 1, gekennzeichnet dadurch., daß jeder der optischen Meßinformationsgeber (9.1;·..;9.n) wahlweise als optischer Incrementalgeber OIGR, der mit einem Stellmotor verbunden ist, als optischer Inkrementalgeber OIGR, der mit einem Durchflußmesser gekoppelt ist, als optischer Binärwertgeber OBGR, als optisches Smpfangs- und Sendemodul, das über einen Spannungs/Strom-!frequenzwandler mit einem Temperaturmeßfühler verbunden ist und als optisches Empfangs- und Sendemodul über einen Spannungs/Strom-Frequenzwandler an einen Druckmeßfühler angeschlossen ist, ausgebildet ist·3· Optoelektronisches Meßinformationssystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die optische Koppeleinheit aus einem Sternkoppler oder aus mehreren T-Kopplern besteht·F.d.R.d.A./
- 17.12.84
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1984
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1985
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