DE1548558A1 - Device for determining the distance between the center of oscillation of a pendulum and a given reference location - Google Patents

Device for determining the distance between the center of oscillation of a pendulum and a given reference location

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DE1548558A1 DE19661548558 DE1548558A DE1548558A1 DE 1548558 A1 DE1548558 A1 DE 1548558A1 DE 19661548558 DE19661548558 DE 19661548558 DE 1548558 A DE1548558 A DE 1548558A DE 1548558 A1 DE1548558 A1 DE 1548558A1
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    • G01D5/34—Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
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Description

Einrichtung zur Ermittlung des Abstandes des Schwin unL-mittelpunktes eines Pendels von einem vorgegebenen Referenzort Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Abstandes des Schwingungsmittelpunktes eines Pendels von einem vorgegebenen Referenzort, wobei die Schwingamplitude großer als der Abstand zwischen Schwingungsmittelpunkt und Referenzort ist. Device for determining the distance from the center of the oscillation of a pendulum from a predetermined reference location The invention relates to a device to determine the distance between the center of oscillation of a pendulum and a predetermined reference location, the oscillation amplitude being greater than the distance between Is the center of vibration and reference location.

Das schwingende Pendel kann z. B. Beståndteil einer physilcalischen Meßeinrichtung sein.The swinging pendulum can e.g. B. Part of a physical Be measuring device.

Die Erfindung bezweckt eine exakte sowie selbstätige und schnelle Messung und darüber hinaus eine ziffernmäßige Anzeige des Abstandes des Schwingungsmittelpunktes des Pendels vom vorgegebenen Referenzort.The invention aims to be precise, automatic and quick Measurement and, in addition, a numerical display of the distance from the center of the oscillation of the pendulum from the given reference point.

Dies erreicht die Erfindung bei einer Einrichtung der einleitend erwähnten Art dadurch, daß dem Pendel ein unabhangig von der Schwingungsrichtung Impulse mit konstanter Impulsrate je Schwingwegeinheit abgebender Impulsgenerator zugeordnet ist, dessen Impulse einem Umschalter zugeführt werden, der nach Durchlaufen der Schwingbewegung durch den Referenzort in der einen Richtung die vom Impulsgenerator gelieferten Impulse dem Vorwärtseingang, nach Durchlaufen in der anderen Richtung dem Rückwärtseingang einea Vor-Rückwärtszählera zuführt.This is achieved by the invention in a device of the type mentioned in the introduction Kind in that the pendulum is independent of the direction of oscillation with impulses assigned constant pulse rate per vibration displacement unit emitting pulse generator is, the pulses of which are fed to a changeover switch which, after passing through the Oscillating movement through the reference location in one direction, that of the pulse generator pulses delivered to the forward input, after passing through in the other direction supplies a up / down counter aa to the reverse input.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Impulsgenerator zur Feststellung des Schwingungsmittelpunktes des Pendels ein fotoelektrisches Gitterabtastsystem, dessen Gitter sich berülrrungslos einander gegenüberliegen und so angebracht sind, daß eines der Gitter fester Bestandteil des Pendels ist, während das andere Gitter an einer ortsfesten Stelle im Raum angebracht ist.In a preferred embodiment of the invention, the pulse generator is a photoelectric grid scanning system to determine the center of oscillation of the pendulum, whose grilles face each other without touching each other and are attached in such a way that that one of the grids is an integral part of the pendulum, while the other grid is attached to a fixed point in the room.

Fotoelektrische Gitterabtasteinrichtungen an sich sind bekannt und beispielsweise in den deutschen Patentschriften 1 0/10 268 und 1 060 609 bei einer Einrichtung zum Bestimmen der Relativlage zweier zueiander verschiebbarer Teile beschrieben.Photoelectric grid scanning devices are known per se for example in German patents 1 0/10 268 and 1 060 609 in a Device for determining the relative position of two mutually displaceable parts described.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in. der Zeichnung rein schematisch und nicht maßstäblich dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung sind einander entsprechende Teile in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen und die zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten der besseren Übersicht halber weggelassen worden.The invention is illustrated purely schematically below with reference to the drawing and exemplary embodiments not shown to scale. In the drawing Corresponding parts in the figures are provided with the same reference numerals and the details not necessary for an understanding of the invention are the better ones Has been omitted for the sake of clarity.

Es zeigt : Fig. 1 den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 eine Einzelheit aua Fig. 1 in perspektivischer Darstellungsweise, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 eine Ansicht in Richtung"X"der Fig. 4.It shows: FIG. 1 the structure of the device according to the invention, FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 in a perspective representation, FIG. 3 shows another Embodiment of the device according to the invention, FIG. 4 shows a section the line IV-IV of FIG. 3, FIG. 5 shows a view in the direction "X" of FIG. 4.

In der Zeichnung ist mit 10 bzw. 10'das Pendel einer physikalischen Meßeinrichtung bezeichnet, das in nicht gezeigter Weise an einer ortsfesten Stelle im Raum reibungsarm gelagert ist und das im angeregten Zustand in Richtung des Doppelpfeiles 11 eine hin-und hergehende Bewegung ausführt.In the drawing, the pendulum is a physical one with 10 or 10 ' Measuring device denotes that in a manner not shown at a fixed point is mounted with low friction in space and that in the excited state in the direction of the double arrow 11 performs a reciprocating motion.

Beidseitig des Pendels 10 bzw. 10'sind in nicht gezeigter Weise Sicherheitsanschläge zur Begrenzung der Schwingbewegung des Pendels 10 bzw. 10'auf das erlaubte Maß vorgesehen.On both sides of the pendulum 10 or 10 'there are safety stops in a manner not shown provided to limit the oscillating movement of the pendulum 10 or 10 'to the permitted level.

Der dem Pendel 10 bzw. 10'zugeordnete Impulsgenerator ist in den Ausführungsbeispielen eine fotoelektrische Gitterabtasteinrichtung, deren Gitter 12/13 bzw. 12'/13 berührungslos in geringem Abstand einander gegenüberliegen.The pulse generator assigned to the pendulum 10 or 10 ′ is in the exemplary embodiments a photoelectric grid scanning device whose grid 12/13 or 12 '/ 13 is contactless face each other at a small distance.

In der Zeichnung ist z. B. das längere Gitter 12 bzw. 12'fest mit dem Pendel 10 bzw. 10'verbunden, während das andere kürzere Abtastgitter 13 bzw. 13'in nicht gezeigter Weise ortfest z. B. iiber einen Halter an einer Gehäusewand der physikalischen Meßeinrichtung angebracht ist.In the drawing, for. B. the longer grid 12 or 12 'fixed with the pendulum 10 or 10 ', while the other shorter scanning grating 13 or 13 'stationary in a manner not shown z. B. via a holder on a housing wall the physical measuring device is attached.

Das an sich lichtundurchlässige Gitter 12/13 bzw. 12'/13'weist eine bestimmte Anzahl von lichtdurchlässigen Schlitzen auf, so daß die Gitterspur 14/15 bzw. 14/15' aus abwechselnd lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Feldern zusammengesetzt ist.The per se opaque grid 12/13 or 12 '/ 13' has a certain number of translucent slots, so that the grid track 14/15 or 14/15 'of alternating opaque and translucent fields is composed.

Außer der Gitterspur 14/15 bzw. 14'/15'ist erfindungsgemäß zur Erzeugung eines Referenzimpulses noch eine weitere als einzelner lichtdurchlässiger Schlitz ausgebildete Gitterspur 16/17 bzw.In addition to the grid track 14/15 or 14 '/ 15', according to the invention, it can be generated of a reference pulse yet another as a single transparent slit trained lattice track 16/17 resp.

1, 6'/17' vorgesehen.1, 6 '/ 17' provided.

Die Gitterspur 14/15 bzw. 14'/15'und 16/17 bzw. 16'/17' wird mittels der Lampe 18 über den Kondensor 19 beleuchtet, wobei die die Gitterspuren 14/15 bzw. 14'/15' und 16/17 bzw.The grid track 14/15 or 14 '/ 15' and 16/17 or 16 '/ 17' is made using the lamp 18 illuminated via the condenser 19, the grating tracks 14/15 or 14 '/ 15' and 16/17 or

16'/17' durchsetzenden Lichtbündel über das objektiv 20 bzw. 21 auf die Lichteintrittsfläche der nachgeschalteten fotoelcktronischen Bauelemente 22 und 23 konzentriert werden.16 '/ 17' penetrating light bundle over the objective 20 or 21 the light entry surface of the downstream photo-electronic components 22 and 23 are concentrated.

Die von den fotoelektronischen Bauelementen 22 und 23 abgegebenen Signale werden über die elektrischen Leitungen 24 und 25 einem elektronischen Umschalter 26 zugeleitet, der nach Durchlaufen der Schwingbewegung des Pendels 10 bzw. 10'durch den Referenzort 17 bzw. 17'in der einen Richtung die von der Gitterspur 14/15 bzw. 14'/15'gelieferten Impulse dem Vorwärtseingang 27, nach Durchlaufen in der anderen Richtung dem Rückwärtseingang 28 eines elektronischen Vor- Rückwärtszählwerkes 30 zuführt. Der jeweilige Abstand des Schwingungsmittelpunktes des Pendels 10 bzw. 10' vom vorgegebenen Referenzort 17 bzw. 17' ist am Anzeigetableau des elektronischen Vor-Rückwärtszählers 30 in diesem Fall als Zählergebnis über einen odernehrere volle Hin-und Hergänge des Pendels 10 bzw. 10'in Ziffernform ablesbar.The output from the photoelectronic components 22 and 23 Signals are sent via the electrical lines 24 and 25 to an electronic switch 26 supplied, which after passing through the oscillating movement of the pendulum 10 or 10 'by the reference location 17 or 17 'in the one direction that is determined by the grid track 14/15 or 14 '/ 15' pulses delivered to the forward input 27, after passing through the other Direction of the reverse input 28 of an electronic up / down counter 30 feeds. The respective distance from the center of oscillation of the pendulum 10 or 10 'from the specified reference location 17 or 17' is on the display panel of the electronic Up-down counter 30 in this case as a count over one or more full The back and forth movements of the pendulum 10 or 10 'can be read off in the form of digits.

Die elektronische Umwchaltebaueinheit 26 enthält außerdem eine Impulsformerstufe bekannter Bauart, welche das über die elektrische Leitung 24 zugeführte Signal in einen Rechteckimpulszug umformt, aus dem mit Hilfe bekannter Schaltungsanordnungen im elektronischen Vor-Rückwärtszähler 30 der jeweilige Abstand des Schwingungsmittelpunktes des Pendels 10 bzw. 10'vom Referenzort 17 bzw. 17'durch Zahlung ermittelt wird.The electronic switching assembly 26 also includes a pulse shaper stage known design, which the signal supplied via the electrical line 24 in formed a square pulse train, from which with the help of known circuit arrangements in the electronic up / down counter 30, the respective distance between the center of the oscillation of the pendulum 10 or 10 'from the reference location 17 or 17' is determined by payment.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist das Gitter 12/13 eine zy. lindrische Gitteroberfläche auf. Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 3 bis 5 das Gitter 12'/13'als Radialgitter ausgebildet.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the grid 12/13 has a zy. Lindrian Grid surface. In contrast to this, in FIGS. 3 to 5 the grid 12 '/ 13' is Radial grid formed.

In Fig. 1 ist außerdem eine Gewichtsausgiichsvorrichtung für das Pendel 10 vorgesehen.In Fig. 1 is also a weight balancing device for the pendulum 10 provided.

Die Gewichtsausgleichsvorrichtung besteht aus einem Stift 32 und einem darauf in Richtung des Doppelpfeiles 33 verschiebbaren Gewicht 34, das nach erfolgter Einstellung mittels der Schraube 35 unverrückbar feststellbar ist, Ist beispielsweise in Fig. 1 und 3 der Bewegungsvorgang des Pendels 10 bzw. 10f geddmpft, dann geht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Ermittlung der Lage des Schwingungsmittelpunktes des Pendels 10 bzw. 10'vom vorgegebenen Referenzort 17 bzw. 17'so vor sich, daß im elektronischen Vor-Rückwärtszähler 30 n Zählvorgänge in der einen und n + 1 Zählvorgänge in der anderen Zählrichtung abwechaelnd nacheinander durchgeführt werden und der elektronische Vor-Rückwärtszähler 30 die Impulse jeder Zählrichtung mit dem Gewicht regiatriert, das umgekehrt proportional der Anzahl der Zählvorgänge in t dieser Richtung ist. Es wird z. B. ein Zählvorgang in der einen und zwei Zählvorgänge in der anderen Zählrichtung durchgeführt, wobei der elektronische Vor-Rückwärtszähler 30 jeden Impuls der erstgenannten Zählrichtung und jeden zweiten Impuls der zweitgenannten Zählrichtung registriert.The counterbalance device consists of a pin 32 and a then in the direction of the double arrow 33 displaceable weight 34, which after Setting can be fixed immovably by means of the screw 35, Is for example In Fig. 1 and 3, the movement process of the pendulum 10 or 10f is dampened, then goes in a further embodiment of the invention, the determination of the position of the center of oscillation of the pendulum 10 or 10 'from the predetermined reference location 17 or 17' in front of you that in the electronic up / down counter 30 n counting processes in one and n + 1 counting processes be carried out alternately one after the other in the other counting direction and the electronic up-down counter 30 the pulses of each counting direction with the weight regiatrated, which is inversely proportional to the number of counts in t this Direction is. It is z. B. a counting process in one and two counting processes in the other counting direction, the electronic up / down counter 30 every pulse of the first-mentioned counting direction and every second pulse of the second-mentioned Counting direction registered.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, da# der Impulsgenerator 12/13 bzw. 12'/13'zum 3' zum Festatellen des Abstandes des Schwingungsmittelpunktes des pendels 10 bzw. 10' vom vorgegebenen Referenzort 17 bzw. i7'eine sogenannte fotoelektrische Durchlicht-Gitterabtasteinrichtung ; nit zwei Transmissionsgittern ist, sondern es ist selbstverständlich auch möglich, diese z. B. durch eine fotoelektrische Auflicht-Gitterabtasteinrichtung mit einem optischen Reflexionsgitter und einem vorgelagerten Transmissionsgitter zu ersetzen.The invention is not limited to # the pulse generator 12/13 or 12 '/ 13' to 3 'to determine the distance from the center of the oscillation of the pendulum 10 or 10 'from predetermined reference location 17 or i7 'a so-called transmitted light photoelectric grating scanner; with two transmission grids is, but it is of course also possible to use this z. B. by a photoelectric Incident light grating scanner with an optical reflection grating and a to replace upstream transmission grids.

Claims (4)

Ansprüche 1.) Einrichtung zur Ermittlung des Abstandes des Schwingungsmittelpunktes eines Pendels von einem vorgegebenen Referenzort, wobei die Schwingamplitude großer als der Abstand zwischen Schwingungsmittelpunkt und Referenzort ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pendel (10 bzw. 10') ein unabhängig von der Schwingungsrichtung Impulse mit konstanter Impulsrate je Schwingwegeinheit abgebender Impulsgenerator (12/13 bzw. 12'/13') zugeordnet ist, dessen Impulse einem Umschalter (26) zugeführt werden, der nach Durchlaufen der Schwingbewegung des Pendels (10 bzw. @. 10') durch-den Referenzort (17 bzw. 17') in der einen Richtung die vom Impulsgenerator (12/ 13 bzw. 12'/13') gelieferten Impulse dem Vorwärtseingang (27), nach Durchlaufen in der anderen Richtung dem Rückwärtseingang (28 eines Vor-Rückwärtszählers (30) zuführt. Claims 1.) Device for determining the distance from the center of oscillation of a pendulum from a given reference location, the oscillation amplitude being greater than the distance between the center of oscillation and the reference point, characterized in that that the pendulum (10 or 10 ') a pulse regardless of the direction of oscillation Pulse generator (12/13 or 12 '/ 13'), the pulses of which are fed to a changeover switch (26), which after passing through the swinging movement of the pendulum (10 or @. 10 ') through Reference point (17 or 17 ') in one direction that is determined by the pulse generator (12/13 or 12 '/ 13') pulses delivered to the forward input (27), after passing through in the other direction to the reverse input (28 of an up-down counter (30). 2.) Einrichtung zur Ermittlung der Lage des Schwingungsmittelpunktes einer gedämpften Schwingung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elektronischen Vor-Rückwärtszähler (30) n Zählvorgänge in der einen und n + 1 Zählvorgänge in der anderen Zdhlrichtung abwechsel-nd nacheinander durchgefuhrt werden und der elektronische Vor-Rückwärtszähler (3y die Impulse jeder ZKhlrich*ung mit dem Gewicht registriert, das umgekehrt proportional der Anzahl der Zahlvorgänge in dieser Richtung ist, z. B. daB ein Zählvorgang in der einen und zwei Zähloorgänge in der anderen Zählrichtung durchgeführt werden und der elektronische Vor-Rückwärtszahler (30) jeden Impuls der erstgenannten Zählrichtung und jeden zweiten Impuls der zweitgenannten Zählrichtung registriert.2.) Device for determining the position of the center of oscillation a damped oscillation according to claim 1, characterized in that in the electronic Up / down counter (30) n counts in one and n + 1 counts in the other counting direction can be carried out alternately and one after the other and the electronic Up / down counter (3y registers the impulses of each counting direction with the weight, the is inversely proportional to the number of payments in this direction, e.g. B. that one counting process in one and two counting processes in the other counting direction and the electronic up / down counter (30) every pulse the first-mentioned counting direction and every second pulse of the second-mentioned counting direction registered. 3.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Pendel (10 bzw. 10') zugeordnete Impulsgenerator (1-2/13 bzw. 12'/13') ein fotoelektrisches Gitterabtastsystem ist, dessen Gitter sich berührungslos in geringem Abstand einander gegenüberliegen und so angebracht sind, daß eines der Gitter integrierender Bestandteil des Pendels (10 bzw. 10') iat, während das andere Gitter an einer ortsfesten Stelle im Raum angebracht ist.3.) Device according to claim 1 and 2, characterized in that the pulse generator (1-2 / 13 or 12 '/ 13') assigned to the pendulum (10 or 10 ') photoelectric grid scanning system, the grid of which is contactless in a small amount Opposite a distance and are attached so that one of the grids integrating Part of the pendulum (10 or 10 ') iat, while the other grid on a stationary Place in the room. 4.) Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (12/13 bzw. 12'/13') eine aus licht. undurchlässigen und lichtdurchlässigen Feldern bestehende Gitterspur (14/15 bzw. 14'/15') zur Erzeugung der Impulse aufweist und daß außerdem eine weitere als lichtdurchlässiger Schlitz ausgebildete Gitterspur (16/17 bzw. 162/ 17') zur Erzeugung eines Referenzimpulses vorgesehen ist.4.) Device according to claim 1 to 3, characterized in that the pulse generator (12/13 or 12 '/ 13') one out of light. opaque and translucent Fields existing grid track (14/15 or 14 '/ 15') for generating the pulses and that, in addition, another grid track designed as a translucent slot (16/17 or 162/17 ') is provided for generating a reference pulse.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2923361A1 (en) * 1978-06-08 1979-12-13 Westinghouse Electric Corp VIBRATION KNIFE
US4467527A (en) * 1982-02-11 1984-08-28 Larry North Digital head-out level
US4492029A (en) * 1982-05-06 1985-01-08 Jeco Company Limited Inclinometer
US4716534A (en) * 1984-10-31 1987-12-29 Baucom D Michael Microprocessor based level and angle finder

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