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DE3243074A1 - OPTICAL SENSOR - Google Patents

OPTICAL SENSOR

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Publication number
DE3243074A1
DE3243074A1 DE19823243074 DE3243074A DE3243074A1 DE 3243074 A1 DE3243074 A1 DE 3243074A1 DE 19823243074 DE19823243074 DE 19823243074 DE 3243074 A DE3243074 A DE 3243074A DE 3243074 A1 DE3243074 A1 DE 3243074A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical sensor
sensor according
optical
resonant circuit
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19823243074
Other languages
German (de)
Inventor
Morgan Dipl.-Ing. 72466 Västerås Adolfsson
Bertil Dr. 72348 Västerås Hök
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASEA AB filed Critical ASEA AB
Publication of DE3243074A1 publication Critical patent/DE3243074A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/243Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of AC

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Description

Optischer SensorOptical sensor

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an optical sensor according to the preamble of claim 1.

1010

Sensoren dieser Art haben oft einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau. Man möchte auch gerne die Möglichkeit haben, die Signale, die mehreren Sensoren zugeführt werden müssen bzw. von ihnen abgegeben werden, in multiplexierter Form über ein und dieselbe optische Übertragungsverbindung zu übertragen.Sensors of this type often have a relatively complex structure. One would also like to have the opportunity the signals that have to be fed to several sensors or are emitted by them, in multiplexed form to be transmitted over one and the same optical transmission link.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art zu entwickeln, der in seinem Aufbau verhältnismäßig einfach gehalten werden kann und dessen Signale mit denen weiterer Sensoren sich leicht multiplex übertragen lassen.The invention is based on the object of developing a sensor of the type mentioned at the outset which, in its structure can be kept relatively simple and its signals are easily multiplexed with those of other sensors permit.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein optischer Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an optical sensor according to the preamble of claim 1 is proposed, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

2525th

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüche genannt.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims called.

Unter dem Q-Wert eines Schwingkreises wird bekanntlich die Gütezahl oder der Wert Q = ω~. 5· verstanden, wobei L die Induktivität und R der Wirkwiderstand des Schwingkreises sind. Ein solcher Sensor gemäß der Erfindung hat im Verhältnis zu bekannten optischen Sensoren einen unkomplizierten optischenAs is well known, the Q value of a resonant circuit is the Figure of merit or the value Q = ω ~. 5 · understood, where L is the inductance and R is the effective resistance of the resonant circuit. Such a sensor according to the invention has in relation to known optical sensors have an uncomplicated optical

/5/ 5

;-r.ie.«.; -r.ie. «.

" *°21 190 P"* ° 21 190 P

. 5 —. 5 -

Aufbau und bietet vor allem auch die Möglichkeit zu der vorgenannten multiplexen Übertragung.Structure and, above all, also offers the possibility of the aforementioned multiplex transmission.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen die umwandelnden Glieder aus Fotodioden und Leuchtdioden und die Schwingkreise sind aus Induktivitäten und Kapazitäten aufgebaut, die in Reihe oder parallelgeschaltet sind^ wobei der Wert der Kapazität oder der Induktivität von der zu erfassenden oder zu messenden Größe abhängig ist» Die optisehe Energie wird dem Sensor mit einer bestimmten Frequenz zugeführt,, beispielsweise, in Impulsform,In a particularly preferred embodiment, exist the converting members of photodiodes and light emitting diodes and the oscillating circuits are made of inductances and capacitances constructed, which are connected in series or in parallel ^ where the value of the capacitance or inductance of the one to be detected or the size to be measured is dependent on »The optical energy is sent to the sensor with a certain frequency supplied ,, for example, in pulse form,

Im Vergleich zu anderen optischen Sensorprinzipien hat der Sensor nach der Erfindung also folgende Vorteile! 'Compared to other optical sensor principles, the sensor according to the invention has the following advantages! '

Er kann in vielen Fällen aus kommerziell zugänglichen Elektronikbauteilen aufgebaut werden»In many cases it can be made from commercially available electronic components being constructed"

Er hat einen unkomplizierten optischen Aufbau„ da die Signalinformation in Form einer intensitätsunabhängigen und'wellenlängenunabhängigen Modulationsfrequenz übertragen werden kann.It has an uncomplicated optical structure “because the signal information in the form of an intensity-independent and wavelength-independent Modulation frequency can be transmitted.

Durch Frequenzmultiplexierung kann dieselbe optische Übertragungsverbindung für mehrere Sensoren benutzt werden.,Frequency division multiplexing enables the same optical transmission link can be used for multiple sensors.,

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention is to be explained in more detail with the aid of the figures. Show it

Fig„ 1a - 1b anhand eines Ausführungsbeispieles dasFIGS. 1 a - 1 b using an exemplary embodiment

Grundprinzip des Sensors gemäß der Erfincbng, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Sensor gemäß der Erfindung und einer zugehörigen kompletten Signalübertragungsanordnung, Fig. 3a - 3d alternative Ausführungsformen eines SensorsBasic principle of the sensor according to the invention, Fig. 2 shows an embodiment with a sensor according to the invention and an associated complete Signal transmission arrangement, FIGS. 3a-3d alternative embodiments of a sensor

gemäß der Erfindung mit Schwingkreisen aus diskreten Elementen,according to the invention with resonant circuits discrete elements,

/6/ 6

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Sensors gemäß der Erfindung mit kontinuierlich verteilter Induktivität und Kapazität,4 shows an embodiment of a sensor according to the invention with continuously distributed inductance and capacity,

Fig. 5a - 5b eine Ausführungsform mit zwei Resonanzkreisen und gemeinsamer optischer SpeisungFIGS. 5a-5b show an embodiment with two resonance circuits and a common optical feed

und Signalübertragung sowie Diagramme zur Erläuterung eines Spezialfalls zweier Sensoren mit nur geringfügig verschiedener Resonanzfrequenz,and signal transmission as well as diagrams to explain a special case of two sensors with only slightly different resonance frequency,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensors gemäß der Erfindung.6 shows a further exemplary embodiment of a sensor according to the invention.

Die grundsätzliche Funktionsweise eines Sensors gemäß der Erfindung (siehe Fig. 1a - 1b) ist folgende:The basic mode of operation of a sensor according to the invention (see Fig. 1a - 1b) is as follows:

Ein Lichtimpuls 1 fällt auf das Empfängerglied 2 des Sensors, das aus einer Fotodiode oder mehreren Fotodioden besteht. Die dabei entstehende elektrische Spannung treibt einen Strom durch das Senderglied 3» das beispielsweise aus einer Leuchtdiode besteht. Dieser Strom wird durch den Schwingkreis 4 moduliert, so daß die intensität des ausgesandten Lichtes nach Maßgabe einer abklingenden Schwingung variiert, deren Abkling- oder Resonanzfrequenz f hauptsächlich von dem Schwingkreis 4 bestimmt wird. Die Abklingfrequenz ist alsoA light pulse 1 falls on the receiver element 2 of the sensor, which consists of a photodiode or several photodiodes. The resulting electrical voltage drives a current through the transmitter element 3, for example from a light-emitting diode consists. This current is modulated by the resonant circuit 4, so that the intensity of the emitted light varies according to a decaying oscillation, whose decay or resonance frequency f mainly depends on the Resonant circuit 4 is determined. So the decay frequency is

die Frequenz mit der ein z.B..durch einen Impuls angestoßener Schwingkreis unter allmählicher Aufzehrung der Energie frei ausschwingt. Der Schwingkreis ist so ausgebildet, daß die Resonanzfrequenz f von der zu messenden oder erfassenden Größe abhängig ist. Alternativ kann der Schwingkreis auch so beschaffen sein, daß sein Q-Wert oder seine Dämpfung von der zu messenden oder zu erfassenden Größe abhängig ist (Q =CÖq ir). Die Ausnutzung einer solcher Abhängigkeit erfordert jedoch höhere Ansprüche an die im System verwendeten Bauelemente. Siehe die Fluß/Zeit-Kurve links in Figur 1, wobei das obere Diagramm den Eingangslichtfluß 9ein und das untere Diagramm den zugehörigen Ausgangslichtfluß θ als Funktion der Zeit zeigt.the frequency with which an oscillating circuit, e.g. triggered by a pulse, oscillates freely while gradually consuming the energy. The resonant circuit is designed so that the resonance frequency f is dependent on the variable to be measured or detected. Alternatively, the resonant circuit can also be designed in such a way that its Q value or its damping depends on the variable to be measured or detected (Q = COq ir). The exploitation of such a dependency, however, places higher demands on the components used in the system. See the flow / time curve to the left in Figure 1, wherein the upper diagram 9 and the lower diagram shows the θ the associated Ausgangslichtfluß Eingangslichtfluß as a function of time.

/7/ 7

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer kompletten Meßanordnung, in der ein optischer Sensor nach der Erfindung verwendet wird. Für die Signalübertragung ist eine optische Faser 5 mit zwei Verzweigungen 6 und 7 vorhanden» Die Leuchtdiode 8 liefert einen Lichtimpuls 1 hoher Intensität und kurzer Dauer (im allgemeinen kurzer als die Periodendauer der Resonanzschwingung), Der von dem Sensor 9 gelieferte Abklingverlauf des Ausgangslichtflusses wird von der Fotodiode 10 erfaßt, deren Fotostrom im Verstärker 11 verstärkt wird. Das Signal wird durch ein Bandpaßfilter 12 gefiltert, um Störsignale weitgehend zu beseitigen, die beispielsweise durch elektromagnetische Einkopplung auf dem Wege von der Erzeugung des Anregungsimpulses bis zur Leuchtdiode 8 hervorgerufen werden können«. Das gefilterte Signal für eine sogenannte PLL-Einheit 13 (Phase Locked Loop =Phasenhaltekreis)« Die PLL-Einheit besteht aus einem Phasenkomparator 14, einem Tiefpaßfilter 15 und einem spannungsgesteuerten Oszillator 16» In dem Phasenkomparator 14 wird die Frequenz des Eingangs signals,, also das Signal vom Bandpaßfilter 12 mit der Frequenz des Ausgangssignals, also der Frequenz des Oszillators 16^ verglichen (Phasenvergleich). Eine eventuell vorhandene Abweichung zwischen den beiden Frequenzen wird vom Phasenkomparator 14 in elektrische Spannungsvariationen umgewandelt P- welche die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 16 an die Frequenz des Eingangssignals "binden"» Das Ausgangssignal des PLL-Kreises wird einem Frequenzteiler oder Rechner (Zähler) 17 zugeführt, der die Frequenz dieses Signalsdurch eine ganze Zahl, z.B. 4 oder 8, teilt. Das in der Frequenz verkleinerte Signal wird einer monostabilen Kippstufe 18 zugeführt, welche die Zeitdauer des Impulses bestimmt. Die Kippstufe 18 ist auf eine Treiberstufe 19 geschaltet, welche eine genügend hohe Ausgangsleistung für die Leuchtdiode 8 zur Verfügung stellt,, Als Ausgangssignal der Meßanordnung für beispielsweise eine Signalverarbeitungseinheit, ein Anzeigegerät oder ein Stellglied kann entweder das analoge Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 15FIG. 2 shows an embodiment of a complete measuring arrangement in which an optical sensor according to the invention is used. An optical fiber 5 with two branches 6 and 7 is available for the signal transmission. The light-emitting diode 8 supplies a light pulse 1 of high intensity and short duration (generally shorter than the period of the resonance oscillation) the photodiode 10 is detected, the photocurrent in the amplifier 11 is amplified. The signal is filtered by a bandpass filter 12 in order to largely eliminate interference signals which can be caused, for example, by electromagnetic coupling on the way from the generation of the excitation pulse to the light-emitting diode 8 «. The filtered signal for a so-called PLL unit 13 (Phase Locked Loop) "The PLL unit consists of a phase comparator 14, a low-pass filter 15 and a voltage-controlled oscillator 16" In the phase comparator 14, the frequency of the input signal, that is the signal from the bandpass filter 12 with the frequency of the output signal, that is, the frequency of the oscillator 16 ^ compared (phase comparison). Any deviation between the two frequencies is converted by the phase comparator 14 into electrical voltage variations P - which "tie" the frequency of the voltage-controlled oscillator 16 to the frequency of the input signal , which divides the frequency of this signal by an integer, e.g. 4 or 8. The signal, reduced in frequency, is fed to a monostable multivibrator 18, which determines the duration of the pulse. The flip-flop 18 is connected to a driver stage 19 which provides a sufficiently high output power for the light-emitting diode 8

/8 BAD ORIGINAL ./ 8 ORIGINAL BATHROOM.

21 190 P21 190 P.

oder das frequenzmodulierte Signal des spannungsgesteuerten Oszillators 16 verwendet werden.or the frequency-modulated signal of the voltage-controlled oscillator 16 can be used.

Es ist natürlich auch möglich, den Schwingkreis mit einem andersartigen Eingangssignal anzuregen, beispielsweise mit einem sinusförmigen Signal. In diesem Fall können die Amplitude, die Frequenz oder die Phasenlage des Ausgangssignals benutzt werden, um eine Aussage über die Größe der Resonanzfrequenz f zu erhalten.It is of course also possible to excite the resonant circuit with a different input signal, for example with a sinusoidal signal. In this case, the amplitude, the frequency or the phase position of the output signal can be used to obtain a statement about the size of the resonance frequency f.

Figur 3 zeigt einige alternative Ausführungsformen des Schwingkreises 4. In Figur ja wird ein Parallelschwingkreis verwendet, bei dem die zu messende oder zu erfassende veränderliche Größe die Kapazität C des Schwingkreises beeinflußt. Die Resonanzfrequenz ist durch fr = 1/2TfTLC" bestimmt. In Figur 3b ist die Größe der Induktivität L von der zu messenden oder zu erfassenden Größe abhängig. Die Figuren 3c und 3d zeigen* Reihenschwingkreise, in denen die meßgrößenabhängige Kapazität C bzw. Induktivität L zur Modulation verwendet wird.FIG. 3 shows some alternative embodiments of the resonant circuit 4. In FIG. Yes, a parallel resonant circuit is used in which the variable variable to be measured or detected influences the capacitance C of the resonant circuit. The resonance frequency is determined by f r = 1 / 2TfTLC ". In FIG. 3b, the size of the inductance L depends on the variable to be measured or detected L is used for modulation.

Figur 4 zeigt einen integrierten LC-Kreis, der durch Anwendung von Dünnfilm- oder Dickfilmtechnologie hergestellt ist. Induktivität und Kapazität erscheinen hier nicht als diskrete Bauteile, sondern sind gleichmäßig verteilt und als leitende Schichten auf zwei Platten 20, 21 ausgebildet. Die leitenden Schichten bilden ein Muster von zwei flachen Spulen 22. Die Resonanzfrequenz ist von dem Abstand zwischen den Platten abhängig. Die Anordnung kann also bei geeigneter mechanischer Ausbildung beispielsweise eine an ihr angreifende Kraft 23 erfassen.Figure 4 shows an integrated LC circuit, which by application is made by thin film or thick film technology. Inductance and capacitance do not appear as discrete here Components, but are evenly distributed and formed as conductive layers on two plates 20, 21. The conductive layers form a pattern of two flat coils 22. The resonance frequency is of the distance between depending on the plates. With a suitable mechanical design, the arrangement can, for example, act on it Record force 23.

Weitere Möglichkeiten zuralternativen Ausbildung des Schwingkreises bestehen in der Ausnutzung der mechanischen Resonanz eines piezoelektrischen Kristalls, z.B. eines Quarzes, oder in der Verwendung von auf akustischen Oberflächenwellen basierenden Elementen.Further possibilities for alternative training of the Oscillating circuit consist in the utilization of the mechanical resonance of a piezoelectric crystal, e.g. a Quartz, or in the use of elements based on surface acoustic waves.

/9/ 9

7TTT7TTT

4 «» C4 «» C

21 190 P21 190 P.

Figur 5a zeigt, wie zwei Sensoren kombiniert werden können, um über dasselbe optische Glied zwei unabhängige Meßsignale übertragen zu können. Dabei kann das zweite Meßsignal entweder zur Temperaturstabilisierung der Meßanordnung verwendet werden oder zur übertragung einer zweiten zu erfassenden oder zu messenden Größe« Im Vergleich zu Figur 2 sind zwei zusätzliche Faserverzweigungen 24, 25 vorhanden. Bei dieser Anordnung werden die beiden Schwingkreise durch denselben Impuls 26 angeregt (Figur 5b)β Wenn die beiden Resonanzfrequenzen die Bedingung Af <<fr erfüllen, wobei/^f der Frequenzunterschied zwischen den beiden Resonanzfrequenzen ist, so erhält man ein Ausgangssignal θ,,,,» wie es Figur 5b zeigt* Der exponential abklinaus FIG. 5a shows how two sensors can be combined in order to be able to transmit two independent measurement signals via the same optical element. The second measuring signal can either be used to stabilize the temperature of the measuring arrangement or to transmit a second variable to be detected or measured. In comparison to FIG. 2, there are two additional fiber branches 24, 25. In this arrangement, the two resonant circuits are excited by the same pulse 26 (Figure 5b) β If the two resonance frequencies meet the condition Af << f r , where / ^ f is the frequency difference between the two resonance frequencies, one obtains an output signal θ ,, ,, »as Figure 5b shows * The exponential decreases

genden Schwingung gemäß Figur 1 überlagert sich eine Schwebung mit der Schwebungsfrequenz Af β Ein Nachteil bei der Realisierung einer solchen Anordnung besteht allerdings darin, daß bedeutend höhere Anforderungen an die Q-Werte der Schaltkreise gestellt werden, um eine ausreichend genaue Bestimmung vonAf zu ermöglichen» 20 A beat with the beat frequency Af β is superimposed on the low vibration according to FIG

Bei allgemeineren multiplexierten Übertragungen müssen die verschiedenen Resonanzfrequenzen so voneinander getrennt sein, daß sie unabhängig voneinander mit zweckmäßig gewählten Kurven formen für das Anregungssignal angeregt werden können«,In the case of more general multiplexed transmissions, the various resonance frequencies must be so separated from one another be that they are stimulated for the excitation signal independently of one another with appropriately chosen curves can",

Auch hinsichtlich der Beeinflussung der Resonanzfrequenz f durch die zu erfassende oder zu messende Größe (Eingangsvariable) gibt es viele Realisierungsmöglichkeiten,, Die nachfolgende Tabelle nennt einige solcher Möglichkeiten;Also with regard to the influence on the resonance frequency f by the variable to be recorded or measured (input variable) there are many implementation options, The following table lists some of these possibilities;

/10/ 10

* Ί9Ο P* Ί9Ο P

1010

1515th

2020th

2525th

3030th

3535

EingangsvariableInput variable

Lage (bei Zweipunktme s sung "Ein/Aus")Position (with two-point measurement "On / Off")

Lage (bei kontinuierlicher Messung), Kraft, Druck, Flüssigkeitsniveau, FlußPosition (with continuous measurement), force, pressure, liquid level, Flow

Temperatur CEin/Aus")Temperature C on / off ")

Temperatur (kontinuierlich) Temperature (continuous)

Spannung, Strom, MagnetfeldVoltage current, Magnetic field

Lage ("Ein/Aus"), MagnetfeldPosition ("On / Off"), magnetic field

Strom, MagnetfeldElectricity, magnetic field

- 10 -- 10 -

Aktives ElementActive element

Zungenelement, Magnet, mechanischer Umschalter, Schütz, RelaisTongue element, magnet, mechanical changeover switch, contactor, relay

Induktivität, KapazitätInductance, capacitance

BimetallschalterBimetal switch

Diode, FotodiodeDiode, photodiode

Kapazitätcapacity

InduktivitätInductance

InduktivitätInductance

Mechanismusmechanism

Ein- und Ausschaltung von parallel- oder reihengeschalteter Induktivität (L) oder KapazitätSwitching on and off of parallel or series connected Inductance (L) or capacitance

Änderung beispielsweise des die Kapazität .bestimmenden ELd:tenab stände s oder der Lage des Ferritkerns einer Induktivität, mechanisches UmwandlungselementChange, for example, the .determining the capacity ELd: ten spacing s or the position of the ferrite core an inductance, mechanical conversion element

Ein- und Ausschaltung von Induktivität oder KapazitätSwitching inductance or capacitance on and off

Variation von Kapazität (Raumladungsbereich bei pn-übergang) mit der TemperaturVariation of capacitance (space charge area at pn junction) with temperature

Spannungsabhängige Kapazität, Kapazitätsdiode Voltage-dependent capacitance, capacitance diode

Gegenseitige Induktivität , die aus Wirbelströmen in naheliegenden Metallgegenständen gebildet wird.Mutual inductance resulting from eddy currents in obvious Metal objects is formed.

Sättigung des Kerns einer Eisenkernspule'."Saturation of the core of an iron core coil '. "

40 Auch die Ausführung des. Empfängergliedes 2 und des Sendergliedes 3 kann im Rahmen der Erfindung variiert werden. Wenn Fotodioden und Leuchtdioden verwendet werden, müssen diese natürlich kombiniert werden, damit das Wellenband der Leuchtdiode 8 gut mit dem Maximum der spektralen An-40 Also the design of the receiver element 2 and the transmitter element 3 can be varied within the scope of the invention. If photodiodes and light emitting diodes are used, must these are of course combined so that the waveband of the light-emitting diode 8 corresponds well with the maximum of the spectral

45 sprechkurve der Fotodiode 2 übereinstimmt. Dasselbe gilt für die Leuchtdiode 3 und die Fotodiode 10, deren Wellenbänder am besten gegenüber denen der vorgenannten verschoben sind, um eine optische Ausfilterung von Reflexionen in45 speech curve of the photodiode 2 matches. The same applies to the light-emitting diode 3 and the photodiode 10, their wavebands are best shifted with respect to those of the aforementioned in order to optically filter out reflections in

/11/ 11

NAOHQEREICHTNEAR-REACHED

_ 11 -_ 11 -

Verzweigungen und Verbindungsstellen zu ermöglichen* Diese haben zwar keine direkt störende Entwicklung, da die Signale bandpaßgefiltert werden* sie vergrößern jedoch in unerwünschtem Maße das Rauschen der Fotodiode 10„ 5Branches and junctions to allow * This do not have a directly disruptive development because the signals are bandpass filtered * but they enlarge in an undesirable manner Measure the noise of the photodiode 10 “5

Eine besonders elegante Ausführungsform besteht darin, als Empfängerglied 2 und Senderglied 3 dasselbe optoelektronische Bauteil zu verwenden» Dies ist möglich mit einer sogenannten Fotolumineszenzdiode 27f und einen solchen Sensor zeigt Figur 6. Die Funktion einer solchen Fotolumineszenzdiode .ist in der europäischen Patentanmeldung 81 10 4609»3 näher beschrieben.A particularly elegant embodiment consists in using the same optoelectronic component as receiver element 2 and transmitter element 3. This is possible with a so-called photoluminescent diode 27f and such a sensor is shown in FIG »3 described in more detail.

Die Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden«The invention may come within the scope of the general disclosed Inventive idea can be varied in many ways «

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Claims (1)

PatentansprücheClaims Γ1.)Optischer Sensor zur Erfassung oder Messung von Größen, wie z.B. einer Lage, einer Kraft» eines Druckes, eines Flüssigkeitsniveaus, eines Flusses, einer Temperatur, einer Spannung, eines Stroms oder eines Magnetfeldes mit Gliedern (2, 3, 27) zur Umwandlung optischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor außerdem mindestens einen elektrisehen Schwingkreis (4) enthält, dessen Resonanzfrequenz oder Q-Wert von der zu messenden oder zu erfassenden Größe abhängig ist. Γ 1.) Optical sensor for detecting or measuring variables such as a position, a force »a pressure, a liquid level, a flow, a temperature, a voltage, a current or a magnetic field with members (2, 3, 27) for converting optical energy into electrical energy and vice versa, characterized in that the sensor also contains at least one electrical oscillating circuit (4), the resonance frequency or Q value of which is dependent on the variable to be measured or detected. 2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet«, daß die optische Energie mittels mindestens einer optischen Faser (5) dem Sensor zugeführt und/oder von diesem fortgeführt wird.2. Optical sensor according to claim 1, characterized in that «, that the optical energy is fed to and / or from the sensor by means of at least one optical fiber (5) is continued. 3. Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Energie in Form von Impulsen3. Optical sensor according to claim 1 or 2, characterized in that that optical energy in the form of pulses (1) zugeführt wird.(1) is supplied. 4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Länge der Impulse (1) kleiner als die Periodendauer der Resonanzschwingung ist.4. Optical sensor according to claim 3, characterized in that that the length of the pulses (1) is shorter than the period of the resonance oscillation. 3030th Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Energie in Form eines sinusförmigen Signals zugeführt wird«Optical sensor according to Claim 1 or 2, characterized in that the optical energy is in the form of a sinusoidal Signal is supplied « Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis aus mindestens einer Induktivität und einer Kapazität besteht, die in Reihe oder parallelgeschaltet sind,Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating circuit consists of at least an inductance and a capacitance that are connected in series or in parallel, /2/ 2 BftD ORIGINALBftD ORIGINAL 7. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kapazität oder der Induktivität ein Maß für die zu erfassende oder zu messende Größe ist.7. Optical sensor according to claim 6, characterized in that that the size of the capacitance or the inductance is a measure of the size to be detected or measured. 8. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (2) zur Umwandlung optischer Energie in elektrische Energie mindestens eine Fotodiode enthält.8. Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the member (2) for conversion optical energy into electrical energy contains at least one photodiode. 9. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (3) zur Umwandlung elektrischer Energie in optische Energie eine Leucht-" diode ist.9. Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the member (3) for conversion electrical energy into optical energy is a light emitting diode. 10. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied zur Umwandlung optischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt eine Fotolumineszenzdiode (27) ist.10. Optical sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the member for converting optical Energy into electrical energy and vice versa is a photoluminescent diode (27). 11. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) aus einem verteilte Induktivitäten und Kapazitäten enthaltenden Leitergebilde (22) besteht.11. Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the resonant circuit (4) consists of a conductor structure (22) containing distributed inductances and capacitances. 12. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) Zungenelemente, Bimetallelemente, Schütze, Relais und/oder mechanische Umschalter zur Ein- und Ausschaltung von In- v duktivitäten oder Kapazitäten enthält.12. Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the resonant circuit inductances (4) tongue elements, bimetallic elements, contactors, relays and / or mechanical switch for switching on and off of Germany v contains or capacity. 13. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis mindestens eine spannungsabhängige Kapazität enthält.13. Optical sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the resonant circuit at least contains a voltage-dependent capacitance. 14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis mindestens eine temperaturabhängige Kapazität enthält.14. Optical sensor according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the resonant circuit contains at least one temperature-dependent capacitance. /3/ 3 ORIGINALORIGINAL 15. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 1Oj1 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) mindestens einen piezoelektrischen Kristall enthält«15. Optical sensor according to one of claims 1 to 5 or 8 to 1Oj 1, characterized in that the resonant circuit (4) contains at least one piezoelectric crystal. 16. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) mindestens ein auf akustischen Oberflächenwellen basiertes Element enthält,,16. Optical sensor according to one of claims 1 to 5 or 8 to 10, characterized in that the resonant circuit (4) operates at least one on surface acoustic waves based element contains ,, 17. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 1O9 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) eine Induktivität enthält, deren Induktivitätswert von einem in der Nähe befindlichen metallischen Gegenstand beeinflußbar ist.17. Optical sensor according to one of claims 1 to 1O 9, characterized in that the resonant circuit (4) contains an inductance whose inductance value can be influenced by a metallic object located in the vicinity. 18. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10f dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (4) eine Induktivität mit Kern enthält, dessen Permeabilitätszahl von einem äußeren Magnetfeld beeinflußbar ssto 18. Optical sensor according to one of claims 1 to 10 f, characterized in that the resonant circuit (4) contains an inductance with a core, the permeability of which can be influenced by an external magnetic field sst o 19. Anordnung zur Multiplexierung mehrerer optischer Sensoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Sensoren über Faserverzweigungen (24, 25) an dieselbe Faser (5) angeschlossen sind.19. Arrangement for multiplexing several optical sensors according to one of the preceding claims, characterized in that at least two sensors are connected to the same fiber (5) via fiber branches (24, 25). 20. Anordnung nach Anspruch 19 zur Kombination der Signale von zwei optischen Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren nahezu identische Resonanzfre™ quenzen haben.20. Arrangement according to claim 19 for combining the signals of two optical sensors, characterized in that the two sensors have almost identical Resonanzfre ™ have sequences. 21. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzelehnet, daß mehrere Sensoren vorhanden sind, deren Resonanzfrequenzen deutlich voneinander verschieden sind«"21. The arrangement according to claim 19, characterized gekennzelehnet that there are several sensors whose resonance frequencies are clearly different from one another «" /4 BAD ORIGINAL / 4 ORIGINAL BATHROOM
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