DE2335911C2 - Servo-Gerät - Google Patents

Description

a) der !Vreßgeber in oder an einen Zweig und das lichtelektrische Bauelement in oder an einen anderen Zweig einer mit vier Zweigen ausgestatteten Meßbrücke geschaltet sind,

b) das Galvanometer über Verstärker an zwei sich gegenüberliegenden Punkte der Meßbrücke gelegt ist, während über die beiden anderen Eckpunkte der Meßbrücke ein Gleichspannungspotential gelegt ist und

c) das Lichtteiler-Element mit seinen einen mit der Stellung variierenden Teil des Lichtes auf das lichtelektrische Bauelement führenden Teilen zur Null-Abstiremung Λγ Meßbrücke bei Erreichen der dem vom Meßgeber festgestellten Meßwert entsprechende; Anzeigestellung am Galvanometer mit der Anzeigeskala des Galvanometers abgestimmt ist, nach Patent 22 37 723, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtteiler-Element (42, 42a, 112, 144, 144c 144c/, 158) derart ausgebildet und gegenüber dem lichtelektrischen Bauelement (34,122) ausgerichtet ist, daß es in jeder Stellung einen länglichen, sich nach einer Seite hin gleichförmig verjüngenden Schatten und zu dessen beiden Seiten je einen beleuchteten Bereich (68, 70; 126,128; 136,138) auf der empfindlichen Oberfläche (64, 120) des lichtelektrischcn Bauelements (34,122) erzeugt und der mit der Stellung des Lichtteiler-Elements gegenüber dem elektrischen Bauelement variierende Schatten durch jeweils eine scharfe Trennungslinie gegenüber jedem der beleuchteten Bereiche (68; 126,128; 136,138) angegrenzt ist.

2. Servo-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die befeuchteten Flächenbereiche (68, 70; 126, 128; 136, 138) auf der empfindlichen Oberfläche (64. 120) des lichtelektrischen Bauelements (34, 122) im wesentlichen einander gleiche Flächenausdehnung aufweisen.

3. Servo-Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichttciler-Elemcnl (42a, 112,144) ein längliches lichtabsorbicrendcs Element (106,116,148) zum Wegnehmen eines Teiles der von der elektrisch betriebenen Lichtquelle (36, 40) zum lichtelektrischen Bauelement (34, 122) geführten Lichtstrahlen aufweist.

4. Servo-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabsorbierende Element (106,

116, i48b) im wesentlichen mit nur den Mittelbereich der empfindlichen Oberfläche (64, 120) des lichtelekektrischen Bauelements (34, 120) aussparender Keilform bzw. Sichelform ausgebildet ist.

5. Servo-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lichiabsorbierende Element (148) mit in seiner im wesentlichen nur den Mittelbereich der empfindlichen Oberfläche (64,120) des 'ichtelektrischen Bauelements (34, 120) aussparenden Breite in einem der jeweils gewünschten Steuercharakteristik entsprechenden Musler variiert ist.

6. Servo-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das lichtabsorbierende Element (\48d) mit seiner auf der empfindlichen Oberfläche (64,120) des lichtelektrischen Bauelementes (34, 120) beleuchtete Bereiche zu beiden Seiten des erzeugten Schattens belassenden Breite nur nach einer Seite hin variiert und nach der anderen Seite (Randteil 164) konstant gehalten ist.

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Servo-Gerät für Meß- und Regeleinrichtungen mit einem auf die zu messenden Größen ansprechenden elektrischen Meßgeber und einer in Art eines Fotozellen-Kompensators ausgebildeten, dem vom Meßgeber abgegebenen elektrischen Signal gegensteuernden, mit einem Galvanometer ausgestatteten Einrichtung, deren Gegensteuerungsstellung zugleich die Anzeige für die Meßgröße darstellt, indem ein zwischen der Lichtquelle konstanter Licht-

J5 stärke und dem lichtclektrischen Bauelement des Fotozellen- Kompensator angeordnetes, bewegliches Lichtteilcr-Elcment mit von Stellung zu Stellung verschiedenem Licht-Teilungsverhältnis /u seiner Betätigung an das bewegliche System des Galvanonieters angekoppelt ist, wobei nach dem Hauptpatent

a) der Meßgeber in oder an einen Zweig und das lichtelektrische Bauelement in oder an einen anderen Zweig einer mit vier Zweigen ausgestatteten Meßbrücke angeschaltet sind,

b) das Galvanometer über Verstärker an zwei sich gegenüberliegende Endpunkte der Meßbrücke gelegt ist, während über die beiden anderen Punkte der Meßbrücke ein Gleichspannungspoiential gclegt ist, und

c) das Lichtteiler-Element mit seinen einen mit der Stellung variierenden Teil des Lichtes auf das lichtelektrische Bauelement führenden Teilen zur Nullabstimmung der Meßbrücke bei Erreichen der dem vom Meßgeber festgestellten Meßwert entsprechenden Anzeigcstcllung am Galvanometer mit der Anzeigeskala des Galvanometers abgestimmt ist.

bo Aufgabe der F.rfindung isi es, ein Servo-Gerät gemäß Hauptpatent dadurch wesentlich zu verbessern, daß günstigere Teile der Arbeitskurve bzw. Charakteristik des lichtclektrischen Bauelements ausgenutzt werden können und für kleine Verslelliingswcrtc des l.ichltci-

M lcr-Elemente.·; große beleuchtete Bereiche auf der empfindlichen Obcrfliichc des lichtclektrischen Bauelements möglich werden, um dadurch den Wirkungsgrad angeschlossener Verstärker zu erhöhen und eine stabilere

Arbeitsweise zu erreichen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Lichtteiler-Element derart ausgebildet und gegenüber dem lichteiektrischen Bauelement ausgerichtet ist, daß es in jeder Stellung einen länglichen, sich nach einer Seile hin gleichförmig verjüngenden Schatten und zu dessen beiden Seiten je einen beleuchteten Bereich auf der empfindlichen Oberfläche des lichtelektrischen Bauelementes erzeugt und der mit der Stellung des Lichtteiler-Elements gegenüber dem elektrischen Bauelement variierende Schatten durch jeweils eine scharfe Trennungslinie gegenüber jedem der beleuchteten Bereiche abgegrenzt ist

Aus US-PS 26 93 990 ist bereits ein Servo-Gerät bekannt, bei welchem eine an das bewegliche System des Galvanometers angeschlossene Abdeckfahne vorgesehen ist, die seitlich über die empfindliche Oberfläche des lichtelektrischen Bauelements geführt wird. In einer anderen Ausführungsform gemäß US-PS 26 93 990 ist das bewegliche System des Galvanometers mit einem Spiegel versehen, der bei Verdrehen die empfindliche Oberfläche des lichtelektrischen Bauelements von einer zur anderen Seite hin beleuchtet. In beiden Fällen *ird gerade bei geringer Auslenkung des Lichtteiler-Eiemenls die Beleuchtungsänderung im Randbereich der empfindlichen Oberfläche des lichtelektrischen Bauelements erfolgen und daher die Abstimmungsgenauigkeit bzw. die Arbeitsempfindlichkeit nur beschränkt sein. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe läßt sicii daher mit diesem bekannten Scrvo-Gerät nicht lösen.

Bei einer aus US-PS 35 21 072 bekannten Steuereinrichtung werden grundsätzlich lichtelektrische Zwillings-Bauelemente benutzt, wobei der von stabförmigen Lichtteiler-Elementen erzeugte Schatten in Mittelstellung die empfindlichen Bereiche dieser Zwillingselemente bis hin zu an diesen lichtelektrischen Zwillingselementen angebrachten Abschlußplatten praktisch vollständig überdeckt. Der Schatten wird seitlich verschoben, so daß auch bei dieser bekannten Steuereinrichtung gerade bei geringer Auslenkung des Lichtteiler-Elements die Belcuchtungsunterschiede nur in den Randbereichen der empfindlichen Oberfläche der lichtelektrischen Zwiilings-Baueieinenie vorgenommen wird. Es läßt sich daher auch mit einer solchen Vorrichtung nicht die der Erfindung zugrunde "iegende Aufgabe lösen.

Demgegenüber wird durch die Erfindung auf der empfindlichen Oberfläche des lichteleklrischen Bauelements ein streifenförmiger Schatten gebildet, der in jeglicher Stellung des Lichtteiler-Elemcnts auf der empfindlichen Oberfläche des lichtelektrischen Bauelementes zu beiden Seiten beleuchtete Bereiche aufweist. Man kann auf diese Weise den streifenförmigen Schatten durch entsprechende gegenseitige Anordnung von Lichtteiler-Element und lichtempfindlichem Bauelement stets in den empfindlichsten Bereich der empfindlichen Oberfläche legen.

Bei Benutzung solcher lichtelektrischer Bauelemente, deren empfindlichster Bereich im Mittelteil der empfindlichen Oberfläche liegt, wird man bevorzugt die beleuchteten Flächenbereiche der empfindlichen Oberfläche mit im wesentlichen einander gleicher Flächenausdehnung vorsehen, und da.; l.ichtteiler-Element derart ausbilden, daß sich sein Schatten bei der Verstellung seitlich nach beiden Seiten hin verbreitert. Bei Benutzung von lichtelektrischer Bauelementen, bei denen der empfindlichste Teil der empfindlichen Oberfläche seitlich ;ius der Mitte verlagert ist, kann man auch den durch das Lichtteiler-Element erzeugten Schatten entsprechend seitlich verlagert anordnen, und das Lichtteiler-Element so ausbilden, daß sich der Schatten beim Verstellen des Lichtleiter-Elementes nur nach einer Seite hin verbreitert und nach der anderen Seite hin konstant bleibt.

Zur Bildung des Schattens kann das Lichtleiter-Element selbst als einen Teil des von der elektrischen Lichtquelle zum lichteiektrischen Bauelement geführten

ίο Lichtstrahlen abdeckendes, sich keilförmig verbreiterndes Element ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, das Lichtteiler-Element mit einem länglichen lichtabsorbierenden Element zum Wegnehmen eines Teiles der von der elektrisch betriebenen Lichtquelle zum lichtelektrischen Bauelement geführten Lichtstrahlen versehen. 1st das Lichtteiler-Element zum Durchleuchten ausgebildet, so kann das lichtabsorbierende Element als opakes Element ausgebildet werden. 1st das Lichueiler-Element als reflektierende Einrichtung ausgebildet, dann kann das lichtabsorbie/ende Eic.·*. ->ent ein nichtrefiektierender Teil des Lichtteiler-Elemente! sein.

Für die Ausbildung des lichtabsorbierenden Elementes kommt im Rahmen der Erfindung beispielsweise in Betracht, daß dieses Element im wesentlichen mit nur dem Mir.elbereich der empfindlichen Oberfläche des lichteiektrischen Bauelements aussparender Keilform bzw. Sichelform ausgebildet ist. Dies bedeutet, daß bei vollständigem Einführen des lichtabsorbierenden Elements in den Weg der Lichtstrahlen noch immer Seiten-

jo bereiche auf der empfindlichen Oberfläche des lichteiektrischen Bauelements beleuchtet sein können. Anstatt Keilform bzw. Sichelform kann das lichtabsorbierende Element auch mit seiner Teile der empfindlichen Oberfläche des lichlelektrisrhen Bauelements aussparende Breite in einem der jeweils gewünschten Steuercharakteristik entsprechenden Muster variiert sein.

Bei Benutzung von lichteiektrischen Bauelementen mit seitlich aus der Mitte der empfindlichen Oberfläche verlagertem empfindlichsten Bereich kann ein lichtabsorbierendes Element benutzt werden, das mit seiner auf eier empfindlichen Oberfläche des lichteiektrischen Bauelementes beleuchtete Bereiche zu beiden Seiten des erzeugten Schattens belassenen Breite nur nach einer Seite hin variiert und nach der anderen Seite konstant gehalten ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I teilweise schematisch ein Servo-Gerät,

F i g. 2 die Vorderansicht eines D'Arsonval- oder Galvanometer-Systems;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Instrumentensystems nach f i g. 2, die die zugeordnete Lichtstrahlsteuerung wiedergibt;

Fig.4 eine rückwärtige Teilansicht der Lichtstrahl-Steuerung gemäß F i g. I und 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Licht-Steuer-Element der Lichtstrahlsteue^rung nach F i g. 4;

F i g. 6 eine rückwärtige Ansicht der Lichtstrahlsteue:-

bo rung ähnlich derjenigen nach F i g. 4 in anderer Ausführungsform, bei der eine Reflexion des steuernden Lichtstrahles benutzt wird;

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Licht-Steuer-Element der Lichtslrahlsteueri ng nach F i g. 6;

F i g. 8 eine rückwärtige Ansicht eines anderen Types des Lieht-Stcuer-Elements in anderer Ausführungsform;

Fig. 9 eine schematische Wiedergabe einer Licht-

strahlsteuerung;

F i g. 10 eine Seitenansicht einer L.ichtslrahlsteuerung nach Fig.8 und9;

Fig. Il die rückwärtige Ansicht eines Licht-Stcuer-F.lementes in anderer Ausführungsform;

Fig. 12 eine Seitenansicht einer Lichtstrahlstcucrung unter Benutzung eines Elementes nach Fig. 11;

Fig. 13 eine rückwärtige Ansicht eines Lichtsicuerelementes in weiterer Ausführungsform;

Fig. 14 eine rückwärtige Ansicht eines Lichtsteuerelementes einer anderen Ausführungsform;

Fig. 15 eine schematische Schaltskizze einer Whcatstone'schen Brücke mit Verstärkersystem und Galvanomeier-Kombination;

Fig. 16 eine schematische Brückenschaltungsskizze für Benutzung eines anderen Meßgebers anstatt einer Brückenschaltung nach Fig. I;

Fig. 17 eine vergrößerte Darstellung der empfindlichen Oberfläche eines fotoelektrischen Bauelementes, die die beleuchteten und beschatteten Flächenteile wiedergibt, wie sie durch ein Nichtsteuerelement nach F i g. 3 bis 5 erzeugt werden;

Fig. 18 eine vergrößerte Wiedergabe der empfindlichen Oberfläche eines fotoelektrischen Bauelementes, die beleuchtete und beschattete Teile wiedergibt, wie sie dort durch ein Lichtsteuerelement nach Fig.8 hervorgerufen werden, und

Fig. 19 eine vergrößerte Darstellung der empfindlichen Oberfläche eines fotoelektrischen Bauelementes mit im wesentlichen rechteckiger Ausbildung, die die beleuchteten und beschatteten Flächenteile wiedergibt, wie sie dort durch Lichtsteuerelement ähnlich demjenigen nach Fig. 13 hervorgerufen werden.

Die F i g. 1 bis 5 zeigen eine Wheatston'sche Brücke 20. ein Galvanometer 22 und dazwischcngeschaltete Operationsverstärker 24 bzw. 26, die benutzt werden, um die dem Galvanometer zugeführte Energie zu erhöhen, wenn die Brücke unausgeglichen ist.

Der Brückenzweig 28 enthält einen auf die jeweilige Meßgröße ansprechenden Meßgeber 30, beispielsweise die Wicklung eines Widerstandsthermometers, während der Brückenzweig 32 eine fotoelektrische Zelle oder ein fotoelektrisches Bauelement 34 variabler Leitfähigkeit enthält. Eine elektrische Glühlampe 36 stellt die elektrisch betriebene Einrichtung zur Bildung einer konstanten Lichtquelle dar, und bildet einen Lichtstrahl 38, der das fotoelektrische Bauelement 34 trifft. Die Kondensorlinse 40 konzentriert das Licht im Lichtstrahl 38.

Ein längliches, opakes, d. h. durchschimmerndes, aber im wesentlichen licht-undurchlässiges bewegliches Lichtsteuerelement 42 ist vorgesehen, das eine sich verjüngende oder nicht gleichmäßige Ausbildung aufweist, und eine Segment einer Zylinderseitenwand bildet. Dieses Element wird durch den Arm 46 getragen, der direkt auf die Spindel 48 des Instrumenten-Systems bzw. des Galvanometers 22 gekuppelt ist. Der Arm stellt dabei eine Einrichtung dar, die das Lichtsteuerelement drehbar für Bewegung über den Weg des Lichtstrahles 38 trägt. Das Instrumentensystem hat ein vorderes und ein hinteres Lager oder Schwenkzapfenelemente 50 bzw. 52. einen permanenten Feldmagneten 54, eine sich bewegende Spule 56, die von der Spindel 48 getragen ist, und eine Zeigeranordnung 58, bestehend aus Zeiger 60 und Skala 62. Das Verschwenken der beweglichen Spule des Galvanometers 22 verursacht eine Schwenkbewegung des Lichtsteuerelemcntes 42. um die Achse des Inslrumenlcnsyslems.

Gemäß I ig. J befindet sich die fotoclckirischc Zelle 34 unter dem I.ichisieucrclcmcnt 42, während sich die Lampe 36 und die Linse 40 darüber befinden. Ein Teil des die empfindliche Oberfläche des fotoclektrisehen Bauelementes 34 treffenden Lichtstrahles 38 wird durch das bewegliche Element 42 unterbrochen. Jc nach der Drehstellung der beweglichen Teile des Galvanometers wird entweder mehr oder weniger Licht auf die Zelle 34 treffen, da aufgrund der sich verjüngenden ΙΌπη des beweglichen Elementes 42 der Lichtstrahl mehr oder

ίο weniger abgeschnitten wird.

F i g. 17 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ausgedehnten empfindlichen Oberfläche 64 eines fotoelcktnschen Bauelementes 34. Das Ansprechen des fotoelck-Irischen Bauelementes 34 hängt von der Intensität des die empfindliche Oberfläche treffenden Lichtes ab und von dem jeweiligen Teil der Gesamtfläche der empfindlichen Oberfläche, der im jeweiligen Augenblick beleuchtet ist. Wenn das bewegliche Element 42 um die Achse der Galvanomcterspindcl 48 in eine mittlere Stcllung bewegt wird, schneidet das Element 42 einen Teil des Lichtstrahles 38 ab und erzeugt eine definierte längliche Schattenfläche 66 (Fig. 17) auf der empfindlichen Oberfläche 64, wobei die Schattenfläche 66 an beiden Seiten an beleuchtete Flächen 68 bzw. 70 angrenzt. Die beleuchteten Flächcntciie enthalten ein Paar von in Abstand liegenden seitlichen Grenzberciche 72 bzw. 74. wobei der Abstand zwischen diesen beiden letzteren entspvochend dem vorher festgelegten Muster abhängig von der besonderen Konfiguration oder Verjüngungsform des Elementes 42 variiert. Die Randbereiche 72 und 74 sind durch in Abstand voneinander liegende Trennlinien 76 bzw. 78 charakterisiert, von denen jeweils eine zwischen der Schattenfläche 66 und dem benachbarten beleuchteten Flächenbereich 68 bzw. 70 auf

j5 der empfindlichen Oberfläche 64 liegt. Das bewegliche Element 42 hält Licht ab, das normalerweise zwischen den in Abstand liegenden Trennlinien 76 und 78 auf die empfindliche Oberfläche fallen würde. Die Ausdehnung der beleuchteten Flächenteile 68 und 70 auf der empfindlichen Oberfläche variiert mit der Drehbewegung des beweglichen Elementes 42 um die Achse der Galvanomctcrspindcl 48, je nach der verjüngten Form des Elementes 42. Die Linien 76 und 78 sind gemäß Fig. 17 nicht parallel, sondern konvergent. Das Element 42 ist für Bewegung längs eines Weges angeordnet, wodurch eine Schattenfläche 66 gebildet wird, die bezüglich der empfindlichen Oberfläche 64 zentrisch ist. so daß die beleuchteten Flächenteile 68 und 70 im wesentlichen einander gleiche Ausdehnung haben. Eine unerwünschte Variation in dem Ansprechen des fotoelek' ischen Bauelementes aufgrund zufälliger seitlicher Verschiebung der Schattenfläche 66 bezüglich der empfindlichen Oberfläche 64 wird auf ein Mindestmaß herabgesetzt, da kleine Verschiebungen in seitlicher Richtung der Schattenfläche 66 nichl die relative Größe zwischen beleuchteter Fläche und Schaltenfläche beeinflussen. Diese relative Größe ist dabei der Hauptfaktor für das vom fotoelektrischen Bauelement abgegebene Signal.
Wie F i g. 1 zeigt, ist die Brückenschaltung 20 an ihren Ecken B und D von einer Batterie 80 gespeist, deren eine Klemme geerdet ist. Die Klemme A der Brückenschaltung 20 ist über die Leitung 82 mit dem »Einstellverstärker« 24 verbunden, dessen anderer Eingang 84 geerdet ist. Der Einstellverstärkcr 24 spricht auf das

b5 Potential über den Zweig 28 der Brücke 20 an. Veränderungen der elektrischen Spannung am Meßgeber 30 liegen am F.ingang des Verstärkers 24. Der »Null«-Verstärker 26 hat einen Hingang 86 der in Verbindung mit

dem Eingang 82 des Verstärkers 24 steht. Der zweite Eingang 88 des Verstärkers 26 liegt an der Brückcneckc C Dem Nullverslärker 26 werden die Spannungsdifferen/.en /wischen den Brückenenden A und Czugeführt.

Die Verstärker 24 und 26 betreiben das Galvanomcicr 22 über den Anschluß 90 und die Leitung 92 des F.inste"vi:rsiärkcr.s 24 und den Anschluß 94 und die Leitung <ms des Nullvcrstärkers26.

Der Nullverstärker 2b cr/cugt einen Ausgangswerl umgekehrter Polarität zu demjenigen des Einstcllverstärkers 24. Bei ausgeglichener Brücke 20 liegt am Ausgang des Nullvcrstärkcrs 26 der Wert Null an, und das Galvanometer 22 zeigt die Differenz zwischen den Verstiirkerausgängen an.

In F i g. I ist die mechanische Verbindung zwischen dem beweglichen System des Galvanometers 22 und dem Lichtstcuerelemenl 42 durch gestrichelte Linien angedeutet. Während des Ueiriebes, angenommen bei ausgeglichener Brücke 20, ist der Ausgangswert am Verstärker 26 Null, und das Galvanometer 22 nimmi eine vorherbestimmte Stellung ein. Eine gewisse Licht menge von der Lampe 36 trifft auf die empfindliche Oberfläche 64 des foioelcktrischen Bauelementes 34. wodurch der einer jeweiligen Meßgröße ausgesetzte Meßgeber 30 ausgeglichen wird. Da das Galvanometer 22 sich in Ruhe befindet, nimmt der Zeiger 60 eine definierte Anzeigestcllung ein. und die geeichte Skala zcigi den Wert der Meßgröße an, der der Meßgeber 30 ausgesetzt ist. Die Skala 62 kann beispielsweise eine Ablesung η Temperalurgradcn geben. Wenn die den Meßgeber 30 beeinflussende Meßgröße sich ändert, ändert auch der Meßgeber entsprechend seiner elektrischen Charakteristik den von ihm abgegebenen Meßwert und erzeugt dadurch ein Ungleichgewicht an der Brücke 20, wodurch die Verstärker 24 und 26 das Galvanometer entweder skalenaufwärls oder skalenabwärts antreiben, je nach Richtung der Änderung der Meßgröße. Eine Verschiebung des Galvanometersystems verursacht, daß der Lichtstrahl 38 durch das Lichtsteuerelemcnt 42 modifiziert wird, also entweder mehr oder weniger Licht aul das fotoelektrische Bauelement 34 trifft. Die Änderung der auf die empfindliche Oberfläche 64 treffenden Lichtmenge hai zur Folge, daß das fotoelcktrische Bauelement 34 das Gleichgewicht der Brücke wieder herstellt, wobei das Galvanometer 22 um ein solches Maß verschoben wird, um eine notwendige Lichtmenge zum fotoelektrischen Bauelement 34 zuzuführen, die diesem neueingestellten Gleichgewicht entspricht. Wenn die Brücke wieder ausgeglichen wird, nimmt die Galvanometcrnadel 60 eine neue Stellung ein, die den neuen Wert auf der Skala 62 entsprechend dem vom Meßgeber 30 festgestellten neuen Meßgrößenwert angezeigt.

Das Ansprechen des Galvanometers 22 ist somit eine Funktion der Änderung der den Meßgeber beeinflussenden Meßgröße. Wahlweise kann die Zelle 34 vom Spannungserzeuger-Typ sein, also elektrische Spannung erzeugen, wenn Licht auf trifft.

Der Meßgeber kann ein Thermoelement 100 gemäß Fig. 16 sein, das durch kalte Verbindung 102 mit dem Zweig 28a der anstatt der Brücke 20 nach Fig. 1 einsetzbaren Brücke 20a verbunden ist. Die vier mit A, B, C, und D bezeichneten Ecken der Brücke nach F i g. 1 entsprechen den vier Ecken A'. B'. C und D' der Brücke nach Fig. 16, um die richtigen Verbindungen für das Einsetzen der Brücke 20a gemäß Fig. 16 in die Schaltung der Fig. 1 anzugeben.

Die Verstärker 24. 26 können unveränderlich und in Miniaturgiöße ausgebildet sein. Die Wheatston'sche Brücke 20 erfordert nur geringen Platz. Die Lampe 36 und Linse 40, das Lichtsteuerelement 42, das fotoelektrische Bauelement 34 und das D'Arsonval-System benötigen auch nur wenig Platz. Die gesamte Servo-Einheit ist klein und kompakt und hat nur geringes Gewicht. Sie kann aus kleinen elektrischen Batterien betrieben werden und stellt eine tragbare Einheit dar. Der einzige bewegliche Teil ist das bewegliche System des Galvanometers mit dem Lichtsteuerelement.

Eine andere, in den F i g. 6 und 7 wiedergebene Ausführungsform zeigt ein Lichtsteuerelement 42;f, das ein Segment eines Zylinders aufweist, das ausgedehnte vorspiegelte oder versilberte reflektierende, zylindrische Wandflächen 104 und einen nicht reflektierenden, sieh verjüngenden nichtreflektierenden Teil 106 aufweist. In F i g. 6 sind das fotoelektrische Bauelement 34 und die Glühlampe 36 außerhalb des Elements 42a angeordnet. Der opake Lichtschirm 108 verhindert von der Glühlampe 36 kommendes Streulicht am Auftreffen auf die fotoelektrische Zelle 34, die somit nur Licht durch Reflexion von der reflektierenden Oberfläche 104 des Elementes 42a erhält. Sowie das Element 42a in seiner Winkelstellung verschoben wird, ist ein größerer oder kleinererTeil der reflektierenden Fläche 104 von dem Licht erreichbar, das schließlich auf das fotoelektrische Bauelement 34 fällt. Die Stellung des Steuerelementes 42a bestimmt demnach die Lichtmenge, die von der Zelle 34 aufgenommen wird. Das Element 42a hat eine sektorenförmige Querwand 110 zum Anbringen auf der Spindel 48 des Galvanometers 22. Das Lichtsteuerelement 42a erzeugt abgeschattete und beleuchtete Flächenbereiche auf der empfindlichen Oberfläche 64 des fotoelektrischen Bauelementes 34, so wie es in Fig. 17 dargestellt

j5 ist. In den Fig.6 und 7 bestimmt die Ausbildung des nichireflektierenden Teils 106 die Form der Schattenfläche 66 gemäß Fig. Ϊ7, was das Ansprechen des foioelcktrischen Bauelementes 34 hervorruft, wenn das Element 42a um die Achse der Galvanometerspindel 48 gedreht wird. Die reflektierende Oberfläche 104 ist zylindrisch, und der reflektierte Teil des Lichtstrahles 38 ist divergent (nach der Reflexion).

Ein anderes Ausführungsbeispiel enthält nach den Fig.8—10 ein Lichtsteuerelement 112 mit flachem, scheibenförmigem Blech, das einen ausgedehnten versilberten oder verspiegelten Reflexionsteil 114 und einen länglichen. Licht absorbierenden nichtreflektierenden Teil 116 aufweist. Dieser nichtreflektierende Teil 116 kann als Auflageschicht auf den jeweiligen Teil 114 und keilförmig, wie in F i g. 8 dargestellt, ausgebildet sein, wobei die Breite des nichtreflektierenden Teiles entsprechend einem vorgegebenen Muster in Umfangsrichtung variiert. Das Lichtsteuerelement 112 ist auf der Galvanomcterspindel 48 anstelle entweder des Elementes 42 oder 42a angebracht. Die Glühlampe 36 richtet Licht durch die Linse 40 gegen den reflektierenden Teil 114 zur empfindlichen Oberfläche 64 des fotoelektrischen Bauelementes 34.

Die Arbeitsweise ist ähnlich derjenigen der Vorrich-

bo tung nach Fig.6 und 7, mit der Ausnahme, daß das Steuerelement 112 flach-scheibenförmig ist, während das Steuerelement 42a gemäß F i g. 6 und 7 ein Zylindersegment enthält. Die Fig. 18 und 18 zeigen kreisförmig, bzw. rechteckig ausgebildete empfindliche Oberflächen 64 und 120 von fotoelektrischen Bauelementen 34 und 12Z Das Lichtsteuerelement 112 nach Fig.8 bis 10 erzeugt eine längliche Schattenfläche 124 und beleuchtete Flächen und 126 und 128 auf der Oberfläche 64. der

Fotozelle 34 gemäß Fig. 18. Die in Abstand voneinander liegenden Trennlinien 130 und 132 sind kurvenförmig aufgrund der Ausbildung des nichtrefleklierenden Teiles 116 des Lichtsteucrelemenles 112 und sind konvergent, beispielsweise wie in Fig. 18. Wenn ein foto- ■> elektrisches Bauelement 122 mit rechteckiger empfindlicher Fläche 120 in der Anordnung nach Fig. 8 bis 10 benutzt wird, erzeugt das Lichtsteuerelemcnt 112 eine längliche Schattenfiäche !34 im wesentlichen gleichgroße beleuchtete Flächen 136 und 138. Die Trennlinien 140 und 142 zwischen der Schaüenfläche und den beleuchteten Flächen sind kurvenförmig und konvergent aufgrund der Ausbildung des nichtrcflektierendcn Teils 116 des Lichtsteuerelementes 112.

In einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. Il π und 12 ist das Lichtsteuerelement 144 als flache Scheibe zum Anbringen auf der Galvanometerspindel 48λ ausgebildet. Das Lichtsteuerelement 144 hat einen ausgedehnten transparentenTeii 146, uni Lichiduici'i/.uias&en, und einen länglichen, sich verjüngenden opaken Teil 148. Die Verjüngung ist ungleichförmig und irregulär, um den Lichtstrahl entsprechend einer vorher festgelegten Funktion zu modifizieren. Die Glühlampe 36 und die Zerstreuungslinse 40;i sind zu einer Seite des Lichtsteuerelementes 144 angeordnet. Das fotoclcktrische Bauelement 34a hat eine rechteckige empfindliche Oberfläche und liegt zur anderen Seite des Lichtstcucrelemcntes 144. Das durch den transparenten Teil 146 tretende und auf die empfindliche Oberfläche des fotoelektrischen Bauelementes treffende Licht bestimmt dessen jo Ansprechwert. Dieser Ansprechwert variiert in dem Maße, wie das Lichtsteuerelement 144 gedreht wird, aufgrund der verjüngten Ausbildung des opaken Teiles 148 des Lichtsteuerelementes 144. Durch Modifizieren der Gestalt des opaken Teiles 148 kann die Lichtstranlsteuerung verschiedenste Charakteristiken aufweisen.

weiligen Verstä'kcrn 24 und 26 zugeordnete veränderliche Widerstünde 154 und 156 ermöglichen deren Ausgangswcrlc zu justieren.

wendungsfalles anzupassen. Der opake Teil 106 der F i g. 7 oder 116 der F i g. 8 kann auch im Unterschied zu der dargestellten Form eine Kontur aufweisen, die ihm -to eine gewünschte besondere Steuercharaktcristik verleiht.

Die unregelmäßige Verjüngung des Opakenteiles 148 des Elementes 144 in Fig. It kann auch gleichförmige Charakteristik gemäß Fig. 13 haben, mit einem transparenten Teil 1466 und einem opaken Teil 1486.

In einer anderen Ausführungsform nach Fig. 14 ist ein Lichtsteuerelement 144c/ mit einem transparenten Teil 146c/ und einem opaken Teil 148c/ in Form eines kurvenförmiges Keiles vorgesehen, dessen innerer Randteil 164 längs eines Bogens konstanten Radius bezüglich der Drehachse des Elements liegt. Das Lichtsieuereiement 144t/ kann das Element 144 in Fig. 12 ersetzen.

Fig. 15 sieht ein Schaltschema vor, das eine Wheatston'sche Brücke 20 sowie einen Einstell- und einen Nullverstärker 24 bzw. 26 enthält. Die Lampe 36 wird mit 5 V betrieben, die Verstärker 24,26 mit 9 V plus und minus; die Wheatston'sche Brücke mit 5 V. Das Galvanometer 22 hat eine Empfindlichkeit von 2 mA für vollen Ausschlag. Die Verstärker 24,26 sind auf dem Markt erhältliche Produkte (die in Fig. 15 angegebenen Nummern der Anschluß-Stifte betreffen den Verslärkertyp MC 1437 L).

Die verschiedener! Stellungen des Galvanometers biiden die Anzeige für die zu überwachende Meßgröße. Die Kalibrierung des Geräts wird mit einem veränderlichen Widerstand 152 in Fig. ί 5 vorgenommen. Den jeHierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Servo-Gerät für Meß- und Regeleinrichtungen mit einem auf die zu messenden Größen ansprechenden elektrischen Meßgeber und einer in Art eines Fotozellen-Kompensators ausgebildeten, dem vom Meßgeber abgegebenen elektrischen Signal gegensteuemden, mit einem Galvanometer ausgestatteten Einrichtung, deren Gegensteuerungsstellung zugleich die Anzeige für die Meßgröße darstellt, indem ein zwischen der Lichtquelle konstanter Lichtstärke und dem lichtelektrischen Bauelement des Fotozellen-Kompensators angeordnetes, bewegliches Lichtteiler-Element mit von Stellung zu Stellung verschiedenem Licht-Teilungsverhältnis zu seiner Betätigung an das bewegliche System des Galvanometers angekoppelt ist, wobei