DD291855A5

DD291855A5 - ARRANGEMENT FOR POSITION SYNCHRONOUS TRACKING OF A FILTER WHEEL IN SPECTROMETERS OR MULTISPEKTRALPYROMETERS

Info

Publication number: DD291855A5
Application number: DD33729990A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Pakendorf; Franz Engel; Claus-Peter Tzschaschel; Christian Schiewe; Guido Mahler
Original assignee: Messgeraete Gmbh,De
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1991-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades 11 in Spektrometern oder Multispektralpyrometern zur Gewinnung mit der Filterdrehzahl synchronisierter aequidistanter Auftastimpulse fuer einen A/D-Wandler und von Signalen 4 zur eindeutigen Erkennung einer vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad 11 mittels eines binaeren Positionsgebers 1. Erfindungsgemaesz befinden sich auf einem gemeinsamen Teilkreis am Filterrad 11 im gleichen Abstand zueinander Flaechen oder Durchbrueche 2 bzw. 8, welche den Sensor des Positionsgebers 1 jeweils mit gleich groszer Energie beeinflussen. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition ist die Groesze der einer den Flaechen oder Durchbruechen 2 bzw. 8 zugeordneten Energie von der Groesze der allen anderen Flaechen oder Durchbruechen 2 bzw. 8 zugeordneten Energie verschieden. Der Positionsgeber 1 gibt aequidistante Ausgangsimpulse 9 bzw. 10 ab, welche in einer nachfolgenden Impulsformerschaltung 6 in aequidistante Auftastimpulse 7 fuer den A/D-Wandler gewandelt werden und gleichzeitig ueber eine Impulsabtrennschaltung 5 der Signale 4 zur Erkennung der ersten Filterposition erzeugt werden. Fig. 1{positionssynchrone Abtastung; Filterrad; Multispektralpyrometer; aequidistante Auftastimpulse; A/D-Wandler; binaerer Positionsgeber; Sensor; Impulsformerschaltung; Impulsabtrennschaltung}The invention relates to an arrangement for position-synchronous sampling of a filter wheel 11 in spectrometers or Multispektralpyrometern for obtaining the filter speed synchronized aequidistater Auftastimpulse for an A / D converter and signals 4 for unambiguous detection of a predetermined filter position on the filter wheel 11 by means of a binary position sensor. 1 According to the invention, surfaces or breakthroughs 2 and 8, which in each case influence the sensor of the position sensor 1 with equally great energy, are located on a common pitch circle on the filter wheel 11 at the same distance from one another. To identify the first filter position, the size of a surface or breakthrough 2 or 8 associated energy from the size of all other surfaces or breakthroughs 2 and 8 associated energy is different. The position sensor 1 emits equidistant output pulses 9 and 10, which are converted in a subsequent pulse shaper 6 in equidistant Auftastimpulse 7 for the A / D converter and simultaneously generated via a Impulsabtrennschaltung 5 of the signals 4 for detecting the first filter position. Fig. 1 {position-synchronous scan; filter; Multispektralpyrometer; equidistant strobe pulses; A / D converter; binary position transmitter; Sensor; pulse shaper; Impulsabtrennschaltung}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung dient der positionssynchronen Abtastung eines Filterrades in Spektrometern oder Multispektralpyrometern zur Gewinnung äquidistanter Auftastimpulse für einen A/D-Wandler, wobei eine der Filterdrohzahl synchrone Chopperung und spektrale Strahlteilung der erfaßten Strahlung realisiert wird.The invention is the position-synchronous sampling of a filter wheel in spectrometers or Multispektralpyrometern for obtaining equidistant Auftastimpulse for an A / D converter, wherein one of the Filterdrohzahl synchronous chopping and spectral beam splitting of the detected radiation is realized.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

In Spektrometern und Multispektralpyrometern, welche zur spektralen Strahlteilung ein Filterrad verwenden, muß das zeitmultiplexe Ausgangssignal des Strahlungssensors filterradsynchron verarbeitet werden, so daß auch die entsprechende Eingangsgröße für den Strahlungssensor zeitsynchron zur Filterraddrehzahl bereit gestellt werden muß. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bekannt, daß das sich drehende Filterred durch zwei räumlich getrennte optische Positionsgeber, z.B. Lichtschranken, abgetastet wird. Dabei liefert die eine Lichtschranke entsprechend den auf einem gemeinsamen Teilkreis im gleichen Abstand im Filterrad angeordneten Durchbrüchen eine äquidistante Impulsfolge, welche durch eine nachfolgende Impulsfortnerschaltung in äquidistante Auftaktimpulse für einen A/D-Wandler gewandelt wird. Die andere Lichtschranke erzeugt dagegen einen, die Stellung des ersten Filters kennzeichnenden Impuls, welcher durch eine am Filterrad auf einem weiteren Teilkreis befindliche Fläche realisiert wird. Der Beginn eines wiederholten Filterdurchlaufs bzw. das Ende eines kompletten Filterdurchlaufs der Filter auf dem Filterrad wird durch diesen Impuls signalisiert. Nachteilig bei derartigen Anordnungen mit zwei Positionsgebern ist der hohe Justageaufwand, da die beiden Positionsgeber sowohl in ihrem Abstand zueinander als auch zeitrichtig zu den Sensorsignalmaxima der Sensoren der beiden Positionsgeber justiert werden müssen. Aus der EP-PS 0129150 ist eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades mit einer Lichtschranke als Positionsgeber bekannt, wobei die Filter auf dem Filterrad als Kreissektoren ausgebildet sind und zwischen jedem Filter eine durch die Lichtschranke laufende Kreissektorflache größeren Durchmessers angeordnet ist. Zur notwendigen Kennzeichnung des ersten Filters ist eine zwischen den Filtern angeordnete Kreissektorfläche derart geschlitzt, daß von der LichtschrankeIn spectrometers and Multispektralpyrometern, which use a filter wheel for the spectral beam splitting, the time-multiplexed output signal of the radiation sensor must be processed filter wheel synchronous, so that the corresponding input to the radiation sensor must be provided time synchronous to the filter wheel speed. To solve this problem, it is known that the rotating filterred is defined by two spatially separated optical position sensors, e.g. Photocells, is scanned. In this case, the one light barrier corresponding to the arranged on a common pitch circle at the same distance in the filter wheel openings an equidistant pulse train, which is converted by a subsequent Impulsfortnerschaltung in equidistant start-up pulses for an A / D converter. By contrast, the other light barrier generates a pulse which characterizes the position of the first filter and which is realized by a surface located on the filter wheel on a further pitch circle. The beginning of a repeated filter sweep or the end of a complete filter sweep of the filters on the filter wheel is signaled by this pulse. A disadvantage of such arrangements with two position encoders is the high adjustment effort, since the two position sensors must be adjusted both in their distance from each other and in the correct time to the sensor signal maximums of the sensors of the two position sensors. From EP-PS 0129150 an arrangement for position-synchronous scanning of a filter wheel with a light barrier is known as a position sensor, wherein the filters are formed on the filter wheel as a circle sectors and between each filter a current through the photocell Kreissektorflache larger diameter is arranged. For necessary identification of the first filter, a circular sector surface arranged between the filters is slotted in such a way that the photocell

statt einem langen Dunkelimpuls drei kurze Dunkelimpulse geliefert werden. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß durch die drei kurzen Dunkelimpulse die Äquidistansdor Ausgangsimpulsfolge der Lichtschranke erheblich gestört ist, so daß es nicht möglich ist, mit einfachen elektronischen Mitteln äquidistante Auftastimpulse für den A/D-Wandler zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen ist es, daß als Positionsgeber nur solche mit optischem Sensor verwendbar sind und für Positionsgeber mit einem anderen strahlungsempfindlichen, elektrischen oder magnetischen Sensor nicht geeignet sind.instead of a long dark pulse, three short dark pulses are delivered. This has the disadvantage that the Equidistansdor output pulse train of the light barrier is significantly disturbed by the three short dark pulses, so that it is not possible to produce equidistant Auftastimpulse for the A / D converter with simple electronic means. Another disadvantage of the known arrangements is that only those with optical sensor can be used as a position sensor and are not suitable for position sensor with another radiation-sensitive, electrical or magnetic sensor.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel derErfindung ist es, eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades mit einem binären Positionsgeber zu schaffen, wobei der Sensor des Positionsgebers beliebiger Art sein kann und den mechanischen Justageaufwand sowie den elektronischen Schaltungsaufwand erheblich vermindert und damit die Zuverlässigkeit von Spektrnmetern und Multispektralpyrometern erhöht.The aim of the invention is to provide an arrangement for position synchronous scanning of a filter wheel with a binary position sensor, wherein the sensor of the position sensor can be of any kind and significantly reduces the mechanical adjustment effort and the electronic circuitry and thus increases the reliability of Spektrnmetern and Multispektralpyrometern.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur positionssynchro'nen Abtastung eines Filterrades mit einem einzigen binären Positionsgeber zu schaffen, wobei unter Verwendung eines beliebigen elektrischen, magnetischen oder strahlungsempfindlichen Sensors für d jn Positionsgeber eine äquidistante Auftastimpulsfolge für einen A/D-Wandler und Signale zur eindeutigen Erkennung einer vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad direkt aus der Ausgangsimpulsfolge dos Positionsgebers mit einfachen elektronischen Mitteln gewonnen werden können.The invention has for its object to provide a device for positionssynchro'nen scanning a filter wheel with a single binary position sensor, wherein using any electrical, magnetic or radiation-sensitive sensor for d jn position encoder an equidistant Auftastimpulsfolge for an A / D converter and Signals for the unique detection of a predetermined filter position on the filter wheel directly from the output pulse sequence dos position encoder can be obtained with simple electronic means.

Bekannterweise befinden sich auf einem gemeinsamen Teilkreis am Filterrad 11 im gleichen Abstand zueinander Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8, welche den Sensor des Positionsgebers 1 jeweils mit gleich großer Energie beeinflussen. Erfindungsgemäß ist die Größe der einer den Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8 zugeordneten Energie, auf die der Sensor des Positionsgebers 1 anspricht, von der Größe der allen anderen Flächen oder Durchbrüchen 2 bzw. zugeordneten Energie verschieden. Dem Positionsgeber 1 ist eine Impulsformerschaltung 6 nachgeordnei, welche durch die Ausgangsimpulse des Positionsgebers 1 getriggert ist und die äquidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler liefert. Parallel zur Inipulsformerschaltung 6 ist eine Impulsabtrennschaltung 5 angeordnet, welche die Signale 4 zur eindeutigen Erkennung der vorbestimmten Filterposition auf dem Filtorrad 11 aus der Ausgangsimpulsfolge 8 bzw. 10 des Positionsgebers 1 erzeugt. Damit kann z. B. pro Umdrehung des Filterrades 11 ein Signal 4 zur Kennzeichnung der ersten Filterposition erzeugt werden. Die Modulation der Ausgangsimpulsfolge 9 bzw. 10 des Positionsgebers 1 kann sowohl amplitudenmoduliert als auch impulslängenmoduliert erfolgen. Die Modulationsart ist von der Gestaltung der Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8 am Filterrad 11 abhängig, welche die Größe der Ansprechenergie für den Sensor des Positionsgebers 1 derart bestimmen, daß entweder bei gleicher Zeitdauer die Intensität der Ansprechenergie oder bei gleicher Intensität die Zeitdauer der Ansprecheneregie verändert wird.Known manner are on a common pitch circle on the filter wheel 11 at the same distance from one another surfaces or openings 2 and 8, which influence the sensor of the position sensor 1 each with the same amount of energy. According to the invention, the size of the energy associated with the surfaces or openings 2 or 8, to which the sensor of the position sensor 1 responds, differs from the size of all other surfaces or openings 2 or associated energy. The position sensor 1 is a pulse shaping circuit 6 nachgeordnei, which is triggered by the output pulses of the position sensor 1 and the equidistant Auftastimpulse 7 provides for the A / D converter. Parallel to Inipulsformerschaltung 6 a Impulsabtrennschaltung 5 is arranged, which generates the signals 4 for the unique detection of the predetermined filter position on the Filtorrad 11 from the output pulse train 8 and 10 of the position sensor 1. This can z. B. per revolution of the filter wheel 11, a signal 4 to identify the first filter position are generated. The modulation of the output pulse train 9 or 10 of the position sensor 1 can be both amplitude-modulated and pulse-length-modulated. The modulation is dependent on the design of the surfaces or openings 2 and 8 on the filter wheel 11, which determine the magnitude of the response energy for the sensor of the position sensor 1 such that either the same period of time, the intensity of the response energy or at the same intensity, the duration of the Ansprecheneregie is changed.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Show

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung mit LichtschrankeFig. 1 shows an inventive arrangement with light barrier

Fig. 1a eine Draufsicht auf das Filterrad bei einer Anordnung mit LichtschrankeFig. 1a is a plan view of the filter wheel in an arrangement with a light barrier

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Filterrad bei einer Anordnung mit Reflexkoppler undFig. 2 is a plan view of the filter wheel in an arrangement with reflex coupler and

Fig. 3 die Darstellung zweier Ausgangsimpulsfolgen des Positionsgebers.Fig. 3 shows the representation of two output pulse trains of the position sensor.

Bekannterweise sind auf einem gemeinsamen Teilkreis auf dem Filterrad 11 Filter 3 in gleichem Abstand angeordnet. Gemäß Fig. 1 und 1 a wird als Positionsgeber 1 eine Lichtschranke in Form eines Gabelkopplers verwendet, deren Sensor durch im Filterrad 11 befindliche gleich große Durchbrüche 2, welche ebenfalls auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind, angesprochen wird.As is known, filters 3 are arranged equidistantly on a common pitch circle on the filter wheel 11. 1 and 1a, a light barrier in the form of a fork coupler is used as a position sensor 1, the sensor is addressed by located in the filter wheel 11 equal openings 2, which are also arranged on a common pitch circle.

Die Größe der Energie mit welcher der Sensor der Lichtschranke jeweils angesprochen wird, wird durch die Größe der Lichtdurchlässigkeit der Durchbrüche 2 bestimmt. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition auf dem Filterrad 11 ist ein Durchbruch 12 nicht mit lichtdämpfenden Material versehen, während alle anderen Durchbrüche 2 mit gleichermaßen lichtdämpfenden Material abgedeckt sind. Als äquidistante amplitudenmodulierte Ausgangsimpulsfolge des Positionsgebers 1 ergibt sich die in Fig.3 dargestellte erste Impulsfolge 9. Durch einen nachgeordneten Komparator als Impulsabtrennschaltung 5 wird bei jeder Filterumdrehung entsprechend der durch den Durchbruch 12 gekennzeichneten Filterposition ein Impuls 4 erzeugt. Eine parallel zur Impulsabtrennschaltung 5 angeordnete Impulsformerschaltung 6, z. B. ein Monoflop, welche durch die äquidistante Ausgangsimpulsfolge 9 des Positionsgebers 1 getriggert ist, erzeugt die äquidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler.The size of the energy with which the sensor of the light barrier is addressed in each case, is determined by the size of the light transmission of the apertures 2. To mark the first filter position on the filter wheel 11, an opening 12 is not provided with light-damping material, while all other openings 2 are covered with equally light-damping material. The first pulse train 9 shown in FIG. 3 results as an equidistant amplitude-modulated output pulse train of the position sensor 1. A pulse 4 is generated by a downstream comparator as pulse separation circuit 5 in each filter revolution corresponding to the filter position indicated by the breakthrough 12. A pulse shaping circuit 6 arranged parallel to the pulse separation circuit 5, e.g. As a monoflop, which is triggered by the equidistant output pulse train 9 of the position sensor 1, generates the equidistant Auftastimpulse 7 for the A / D converter.

In Fig. 2 ist eine Anordnung von auf den Sensor eines Reflexkopplers als Positionsgeber wirkenden Flächen 8 auf dem Filterrad 11 dargestellt. Die Größe der auf den Sensor des Reflexkopplers wirkenden Energie wird von der Größe der jewieligen Fläche 8 bestimmt. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition auf dem Filterrad 11 ist eine gegenüber allen anderen Flächen 8 vergrößerte Fläche 13 vorhanden. Als äquidistante impulslängenmodulierte Ausgangsimpulsfolge des Reflexkopplers ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte zweite Impulsfolge 10, aus der über eine bekannte ImpulsformerschaUnnn fi Hie äouidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler geliefert werden. Als Impulsabtrennschaltung 5 zur Erzeugung eines die orste Filterposition kennzeichnenden Impulses 4 kann ein entsprechend der Impulslänge dimensioniertes Zeitglied dienen. Als Sensor des Positionsgebers 1 kann ein beliebiger elektrischer, magnetischer oder strahlungsempfindlicher Sensor dienen, wobei dann die Flächen 8 entsprechend ausgebildet sein müssen, z. B bei einem magnetischen Sensor müssen die Flächen 8 aus magnetischem Material bestehen.FIG. 2 shows an arrangement of surfaces 8 acting on the sensor of a reflex coupler as position sensor on the filter wheel 11. The size of the energy acting on the sensor of the reflex coupler is determined by the size of the respective surface 8. To mark the first filter position on the filter wheel 11 is compared to all other surfaces 8 enlarged surface 13 is present. The equidistant pulse-length-modulated output pulse sequence of the reflex coupler results in the second pulse train 10 shown in FIG. 3, from which a pulse shaping circuit of the prior art is provided with the same pulse signals for the A / D converter. As Impulsabtrennschaltung 5 for generating a filter position the orignal characteristic pulse 4 can serve a correspondingly sized pulse length timer. As a sensor of the position sensor 1 can serve any electrical, magnetic or radiation-sensitive sensor, in which case the surfaces 8 must be designed accordingly, for. B in a magnetic sensor, the surfaces 8 must be made of magnetic material.

Claims

1. Arrangement for position-synchronous sampling of a filter wheel in spectrometers or Multispektralpyrometern for obtaining the filter speed synchronized equidistant Auftastimpulse for an A / D converter and signals for uniquely detecting a predetermined filter position on the filter wheel with a binary position sensor, the one on electrical, magnetic or radiation energy responsive sensor, wherein the filters are arranged at the same distance on a common pitch circle on or in the filter wheel and on a further common pitch circle on the filter wheel (11) at the same distance from one another surfaces or openings (28), which the sensor of Position transmitter (1) in each case impressed with the same amount of energy, characterized in that the size of one of the surfaces or openings (2, 8) associated energy to which the sensor of the position sensor (1) responds, the size of all others Surfaces or Durchb ranks (2,8) energy is different, that the position sensor (1) is followed by a by the leading or trailing edges of its output pulses (9,10) triggered Impulsformerschaltung (6), which the equidistant Auftastimpulse (7) for the A / D-converter supplies and that parallel to the pulse shaper circuit (6) a Impulsabtrennschaltung (5) is arranged, which supplies the signals (4) for unambiguous detection of the predetermined filter position on the filter wheel (11).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the position sensor (1) is a light barrier, that the surfaces (2) breakthroughs of any shape in the filter wheel (11) whose light transmittance, the size of the light energy to which the sensor of the light barrier responds , determined and that the output from the light barrier output pulse train (9) is amplitude modulated.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the position sensor is a reflection coupler, that the surfaces (8) are reflective whose surface size determines the size of the reflected light energy to which the sensor of the reflex coupler responds, and that the output from the reflex coupler output pulse train (10) is pulse length modulated.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the sensor of the position sensor (your Maynetfeldsensor is and
the surface (8) consists of magnetic material.