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具有光電位置傳感器的、基于磁力補償原理的稱量單元的制作方法與工藝

文檔序號:12038982閱讀:183來源:國知局
具有光電位置傳感器的、基于磁力補償原理的稱量單元的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種秤或者稱量單元,該秤或者稱量單元基于磁力補償原理并且包括光電位置傳感器。

背景技術:
電磁力補償原理在用于商業(yè)、工業(yè)和實驗室中的各種稱重儀器中具有廣泛應用。這個原理具有特別的優(yōu)點,即利用它可以實現(xiàn)極好測量精確度的稱重儀器?;陔姶帕ρa償原理的分析秤具有這樣的能力,例如確定具有0.01毫克測量分辨率的100克稱量負載,即具有一千萬之一的精確度。本發(fā)明涉及的這種秤或者稱量單元具有:固定基底部分;負載接收器,它可移動地被約束到基底部分并且用來接收稱量負載;永磁體系統(tǒng),它優(yōu)選地安裝在基底部分和具有氣隙;線圈,它可移動地懸在氣隙中并且引導補償電流的流動;及力傳遞機構,它把負載接收器連接到線圈上。傳感器信號與移動距離相應的光電位置傳感器典型地包括光源和光接收器,其中當該負載設定在負載接收器上時,秤的互連可移動部分與零位置相偏離該移動距離,該光接收器在最大多數(shù)情況下安裝在基底部分上,并且在它們之間具有空間間隔;及光閘片,它切割通過空間間隔,并且參與可移動部分的偏移。位置傳感器的信號被發(fā)送到控制器,該控制器在響應時以這樣的方式調節(jié)補償電流,即作為線圈和永磁體之間的電磁力的結果,光閘片和連接到光閘片上的秤的可移動部分返回到零位置。換句話說,該調節(jié)具有這樣效果,即電磁補償力抵消了稱量負載。假定根據(jù)電磁學定律,線圈電流大小和合力相互成比例,那么通過測量線圈電流可以確定放置在負載接收器上的稱量負載的重力。在上面所述的領域內,本發(fā)明集中在光電位置傳感器上、尤其是位置傳感器的幾何形狀上,即構件在位置傳感器裝置內的相對尺寸和空間關系,該位置傳感器裝置包括光源、光接收器和光閘片。光接收器在大多數(shù)情況下包括具有至少一個光敏區(qū)域或者構件的光電二極管。光電二極管是半導體構件,該構件在暴露于光時產生電流,在一定范圍內,該電流與入射光的量成比例。光閘片常常具有狹縫形通道開口,但其它形狀的、用來通過光的開口也是可能的,例如圓形孔或者伸長形孔洞。光接收器可以被配置成光電二極管的兩個分開的光敏區(qū)域,這兩個區(qū)域在微分電路裝置中工作。當光閘片偏離它的零位置時,這將引起光接收器上的照明圖像移動,因此這些光敏區(qū)域中的一個將接收更多的光,同時其他光敏區(qū)域接收的光較少。相應地,在光閘片的偏移位置上,由兩個光敏區(qū)域所產生的各自電流相互不同,其中由兩個光敏區(qū)域的微分電路布置所測得的電流差值代表光接收器的電輸出信號、即位置傳感器信號。該偏移和電位置傳感器信號之間的函數(shù)關系也稱為位置傳感器的特性。電磁補償秤的位置傳感器所不得不遇到的主要要求是,零位置即光閘片的具體位置(在該位置上,產生了傳感器信號從負值到正值的零相交)需要最高精確度地和最高再現(xiàn)性地被保持。零點靈敏度即在其零相交處特性的傾斜度因此實際上應該盡可能地陡峭,從而納米級的偏移量產生了明顯的可測量的傳感器信號。此外,在光閘片的移動范圍上所畫出的傳感器信號的圖表、即位置傳感器的特性,在同一生產過程內及還對于任何單獨稱量單元而言在后者例如受到溫度波動、沖擊或者震動時,從一個稱量單元到下一個稱量單元應該接近再現(xiàn)。最后,作為另一個理想特性,位置傳感器的特性利用良好近似法應遵隨線性輪廓。尤其地,傳感器信號應該與光閘片的偏移量成比例。傳感器信號的直線性要求、更加具體地說是成比例要求在與電磁力補償?shù)目刂齐娐酚嘘P的其它因素之中,該電磁力補償?shù)目刂齐娐穬?yōu)選地設計成所謂的PID控制器,意味著補償力和因此作為控制電路輸出所產生的線圈電流表示與偏移量大小成比例的分量P、與偏移量的時間積分成比例的分量I和與偏移量的時間導數(shù)成比例的分量D的稱量總和。為了確保線圈電流的三個分量P、I、D的各自比例,因此傳感器信號顯然應該盡可能與偏移量成比例。將位置傳感器視為光學投影系統(tǒng)的方法例如公開在CH463137中,其中電磁補償秤被示成,平衡梁在一端具有懸著的稱重盤,及在另一端具有帶狹縫形通道開口的光閘片,該通道開口延伸到位于光源和光接收器之間的空間間隔內。光學系統(tǒng)用來改善或者提高光源的光學圖像,該光學圖像被投影到光接收器上,該光學系統(tǒng)在上述參考文獻中的圖1中以基本方式表示成透鏡,該透鏡各布置在光路中在光閘片之前和之后。但是,光學透鏡在位置傳感器光路中的這種裝置需要合適地定尺寸,即通常較長的從光閘片到光源和到光接收器的距離,該要求尤其在緊湊的單片設計的稱量單元中是不可能滿足的。此外,該制造的成本被增加了。在U.S.5,338,902中所提出的技術方案的目的是通過機械裝置來提高電磁補償秤的位置傳感器的靈敏度。光源和光接收器在這種情況下不安裝在秤的底盤基底的固定位置上,該底盤基底是傳統(tǒng)的裝置,但是布置在長的懸臂上,該懸臂牢固地連接到秤的可移動負載接收器上,因此光源和光接收器與負載接收器一起上下移動??蓸修D地支撐在秤的固定底盤基底上的兩臂杠桿在一側被連接到秤的負載接受機上,并且在另一端具有光閘片,因此,在負載接收器向下移動時,光閘片向上移動,及反之亦然。因此,光閘片與沿著相反方向移動的光源和光接收器相一致地上下移動,其結果是,光閘片相對于光源和光接收器具有較大的相對移動。因此,與光源和光接收器的傳統(tǒng)固定布置相比,負載接受機的相同偏移量使得產生了更強的位置傳感器信號。利用這種概念,還具有一些實際問題,因為懸臂不得不通過稱量單元的一部分,該一部分在許多情況下已被上述力傳遞機構所占有,該力傳遞機構把負載接收器連接到補償線圈。在根據(jù)U.S.3,805,907的光電位置傳感器中,光源由發(fā)光二極管構成,并且光接收器由微分電路裝置中的兩個光電晶體管形成。光電晶體管在直徑上相互對稱地裝置在載體盤的表面上,該載體盤可旋轉地安裝在秤的固定底盤框架上。借助轉動該載體盤,可以調整靈敏度特性,即傳感器信號在光閘片偏移量上的函數(shù)相關性。關于光學投影系統(tǒng)的幾何形狀,它明確地表明,位于光接收器的兩個光敏表面部分之間的距離相應于狹縫孔的寬度,光源的該發(fā)光表面盡可能地靠近光閘片,光接收器的光敏表面區(qū)域是圓形,及光源的發(fā)光表面稍微寬于狹縫孔,尤其是1.5倍的狹縫孔寬度。在這里,產生了缺陷,即具有光接收器圓形光敏表面部分的這種裝置的上述特性或者靈敏度圖表在光閘片的整個偏移范圍上決不是線性,而是隨著偏移量的增加,它的傾斜角度可以變得例如逐漸陡峭或者逐漸較窄。公知的現(xiàn)有技術包括具有電磁力補償?shù)姆Q量單元,它具有位置傳感器,其中,光閘片布置在接近位于光源和光接收器之間的中間的光閘平面上。在稱量單元的制造過程中所產生的光閘平面位置的稍稍變化,將導致傳感器單元靈敏度的隨意改變。因此它需要一定產品來在稱量單元的制造過程中單個地調整每個單元,這增加了制造成本。

技術實現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的目的是提供一種用于秤的位置傳感器,該秤基于電磁力補償原理,其中,與目前的現(xiàn)有技術相比,更大程度地滿足了零位置的精確度和再現(xiàn)性及靈敏度特性的再現(xiàn)性和線性的上述主要要求。這個目的通過最佳適合于制造要求的原理來實現(xiàn)。這個目的通過一種秤或者稱量單元來實現(xiàn),該秤或者稱量單元基于電磁力補償原理并且具有根據(jù)獨立權利要求1所述的光電位置傳感器。本發(fā)明的其他實施例和細節(jié)在從屬權利要求中描述。根據(jù)電磁力補償原理的稱量單元包括:固定基底部分;負載接收器,它被約束到基底部分具有有導向的運動性并且用來接受稱量負載的重力;永磁體系統(tǒng),它具有氣隙;線圈,它可移動地懸在氣隙中,及在以稱量模式進行工作時引導補償電流的流動;力傳遞機械連接件,它位于負載接收器和線圈之間。稱量單元還包括光電位置傳感器和控制器,該控制器響應位置傳感器的信號以這樣的方式調節(jié)補償電流,即,通過其到線圈的連接,線圈和負載接收器借助線圈和永磁體之間的電磁力返回到它們的零位置。位置傳感器包括光源和光接收器,該光源和光接收器被布置成橫跨空間間隔彼此面對,并且該光源和光接收器的中點限定出位置傳感器的光軸線,該位置傳感器還包括光閘片(shuttervane),該光閘片牢固地連接到可移動的力傳遞連接部上,并且實質上與光閘平面內的光門(lightgate)一樣在該空間間隔中移動,該光閘平面垂直于光軸線地延伸。光接收器用來產生與光閘片從零位置的偏移相對應的位置傳感器信號,該偏移通過把負載放置在負載接收器上來產生。是該裝置的一部分的控制器用來響應位置傳感器信號以這樣的方式調節(jié)補償電流,即光閘片和連接到光閘片上的稱量單元的可移動部分借助作用在線圈和永磁體系統(tǒng)之間的電磁力被返回到零位置。包括光閘片并且垂直地與光軸線相交的平面在下文中被稱為光閘平面。根據(jù)本發(fā)明,光閘距離(shutterdistance)位于空間間隔的子區(qū)段中,所述子區(qū)段鄰接光接收器并且比空間間隔小幾倍,這意味著,該子區(qū)段在不超過空間間隔的1/3上延伸。換句話說,光軸線與光閘平面的相交點位于所選擇的空間間隔的子區(qū)段內,所述子區(qū)段定位成鄰近光接收器,它的長度相當大程度地短于空間間隔,并且僅占空間間隔的一小部分。該小部分為最大1/3、優(yōu)選為整個空間間隔的1/4。根據(jù)本發(fā)明的裝置,其中,與光源相比,光閘片被定位成更加靠近光接收器幾倍,在原理上不同于把光閘片布置成大致在中部,即與光源和光接收器等距離的傳統(tǒng)實踐。尤其地,該裝置也與所引用的現(xiàn)有技術U.S.3,805,907不同,其中光閘片被布置成盡可能靠近光源。優(yōu)選地,永磁體系統(tǒng)牢固地安裝在基底部分上。同樣地,光電位置傳感器優(yōu)選地緊固在基底部分的固定位置上。位置傳感器信號是光閘片偏移(deflection)的函數(shù),這樣它也可以被稱為位置傳感器的信號函數(shù)或者特性,它相對于偏移的導數(shù)在下文中稱為位置傳感器的靈敏度。在優(yōu)選布置中,子區(qū)段由于下面的事實而不同于空間間隔的剩余部分:位置傳感器的標準化靈敏度(normalizedsensitivity),相應于位置傳感器信號關于偏移的導數(shù)并且與標準化常數(shù)的比例,基本上采用它的最大值。具體地,與標準化常數(shù)成比例的位置傳感器信號函數(shù)至少在偏移的有限范圍內基本上是線性的,其中所述有限范圍隨著光閘距離的減小而增大。在其內光閘片可以與光接收器間隔開的空間間隔的上述子區(qū)段與該空間間隔的剩余部分的不同之處在于有利的性能,即在偏移的上述有限范圍內的標準化靈敏度不會明顯受到光閘距離變化的影響。作為實驗的令人驚訝主要結果,產生了這樣的發(fā)現(xiàn)即在光源和光接收器之間的空間間隔內具有子區(qū)段,在該子區(qū)段內對于信號函數(shù)在零位置處具有陡傾斜角度、良好線性及不隨著光閘平面沿著光軸線的移動而變化的上述條件基本上得到滿足,并且這個子區(qū)段鄰近光接收器,該實驗被進行并且在下面借助圖表來更加詳細地描述。光閘片在通過零位置時刻的移動限定出Z方向,該Z方向垂直于光軸線的Y方向地延伸,及同時限定出垂直于Y方向和Z方向的X方向。光閘平面垂直于光軸線地延伸并且因此與x/z平面重合。嚴格地講,光閘片的移動只在其剛好通過零位置的時刻沿著z方向進行,然而在別的時刻由于圓形偏移路徑而彎曲離開z方向。在有利的實施例中,光閘片的偏移范圍由停止部來界定。有利的是,光閘片包括通道開口,明確地說是沿著z方向具有給定寬度的狹縫孔。但是,該通道開口也可以具有圓形或者伸長形孔洞的形狀。在本發(fā)明的另一個有利改進中,光源包括發(fā)光二極管,該二極管被嵌入到載體臺中。光接收器優(yōu)選地包括至少一個沿著z方向具有給定高度的光敏表面區(qū)域。當以稱量模式工作時,從光源輻射的光通過狹縫孔把照明圖像投影到光接收器的光敏表面區(qū)域上。狹縫孔的寬度或者通道開口的直徑、空間間隔、光閘片離光接收器的距離、光源的發(fā)光表面區(qū)域的直徑、光接收器的光敏區(qū)域的高度和光接收器的整個偏移幅度之間的尺寸關系被如此地設計,即,即使是整個幅度(full-amplitude)偏移,照明圖像將落入光敏光接收器區(qū)域的高度內。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,光接收器包括具有兩個分開的光敏表面區(qū)域的微分(differential)光電二極管,該兩個區(qū)域在微分電路裝置中工作,具有相等的矩形形狀和尺寸大小,并且在分開帶的相反側部上相互分開一距離,該分開帶沿著x方向延伸并且沿著z方向比較窄。該矩形表面由兩個光敏表面區(qū)域構成,及分開帶的特征尤其在于它沿著z方向的總高度。響應于通過狹縫孔從光源所接收的光的分布,第一光敏表面區(qū)域產生了第一電流,及第二光敏表面區(qū)域產生了第二電流,這兩個電流之間的差異體現(xiàn)了相應于光閘片的偏移的傳感器信號。有利的是,借助反饋控制器以這樣的方式來調整光源的供電,即,相應于落在第一和第二光敏區(qū)域上的光的總量的該電流的和保持不變?,F(xiàn)在保持不變的該電流的和被用來用作上述標準化常數(shù),以把位置傳感器信號S轉換成標準化位置傳感器信號,并且把靈敏度轉換成標準化靈敏度。從上述實驗中所得出的另一個重要結論涉及通道開口,更加具體地說(如果通道開口是狹縫形狀)是光閘片的狹縫孔的寬度。一方面,盡可能多的光應該從光源通過狹縫孔落到光接收器上,從而獲得可靠的傳感器信號,但是另一方面,已經發(fā)現(xiàn),利用光閘平面靠近光接收器的本發(fā)明布置,如果沒有超過狹縫孔的一定最大寬度,那么可以最佳地滿足上述條件。借助考慮下面這些可以確定該最大寬度:即使在光閘片的全幅度偏移處,入射光所填滿的表面區(qū)域(包括從完全照明的中央區(qū)域到非照明周圍區(qū)域的過渡部位)應該完全位于光接收器的光敏表面區(qū)域內。此外,詳細的研究結果獲得一些特別的結論,這些結論可以用來使位置傳感器布置最佳化,并且在下面詳細描述中借助附圖來解釋。附圖說明根據(jù)本發(fā)明的稱量單元的細節(jié)在下文中被描述并且被示出在附圖和圖表中。在所示出的構件從一個附圖到另一個附圖是相同的情況下,它們用相同的標記來標記。在附圖中:圖1以示意圖示出了具有電磁力補償?shù)某拥睦樱粓D2示出了具有光源、光接收器和光閘片的光電位置傳感器;圖3示出了三維圖表,該圖表以計算機模型為基礎并用來體現(xiàn)本發(fā)明的原理;及圖4是位置傳感器的光線幾何形狀的圖表,該圖表用來示出本發(fā)明的狹縫孔的寬度尺寸。具體實施方式在圖1中示意性地示出了具有電磁力補償和光電位置傳感器的秤或者稱量單元1。加入直角坐標系作為空間方位的基準,該坐標系的x和z軸位于圖1的附圖平面內,而y軸線指向位于附圖平面后面的半空間(half-space)。所示出的構件包括:固定基底部分2;負載接收器3,它被約束到基底部分2為了有導向的運動性并且用來接收稱量負載4的重力;杯形永磁體系統(tǒng)5,它具有氣隙6(在橫截面視圖中),該系統(tǒng)剛性地安裝在基底部分2上;線圈8,它可移動地懸在氣隙6中并且引導補償電流7的流動;及力傳遞機械連接件9,它位于負載接收器3和線圈8之間,在這里示成平衡梁的形狀。光電位置傳感器(在Y方向的視圖中以符號表示示出在圖1中和在X方向的視圖中詳細地畫出在圖2中)產生了位置傳感器信號S,該位置傳感器信號S與線圈8與它的零位置之間的偏移量z一致,該偏移是由于把負載4放置在負載接收器3上而產生的。該零位置借助示出相互對準的箭頭10和12、13在圖1中象征性地表示,其中連接到基底部分2的箭頭12、13象征性地表示光源12和光接收器13,該光源12和光接收器13被布置在基底部分2上,橫跨空間間隔彼此面對(參見圖2)。連接到平衡梁9上的箭頭10表示具有狹縫形通道開口11的光閘片10,該光閘片10在雙箭頭20所示的空間間隔內上下移動(參見圖2)并且因此借助調制從光源12流到光接收器13中的光流產生了位置傳感器信號S。位置傳感器的信號S被輸送到反饋控制器15,該控制器15響應信號S而以這樣的方式來調整補償電流7,即,作用在線圈8和永磁體5之間的電磁力使光閘片10與平衡梁9、線圈8和負載接收器3一起返回到零位置,在該位置上,電磁補償力與稱量負載4平衡。根據(jù)電磁學定律,補償力與線圈電流7成比例,及因此,借助測量線圈電流7可以確定放置在負載接收器3上的稱量負載4的重量。圖2的目的尤其是利用字母符號來指明幾何尺寸。光源12和光接收器13被布置成橫跨空間間隔d彼此面對。光閘平面16在該空間間隔的子區(qū)段u內位于離光接收器13的距離dB處,光閘片10在光閘平面16中可以在-a≤z≤a的偏移范圍內沿著Z方向上下移動,其中該子區(qū)段u與光接收器13鄰接。狹縫形通道開口11沿著X方向延伸,該通道開口在上面已經被限定,并且具有狹縫寬度b。本發(fā)明典型實施例的光源12由發(fā)光二極管17構成,該發(fā)光二極管被嵌入到載體臺18中并且位于在凹進部19的中心。與在典型實施例中的一樣,光接收器13由微分光電二極管構成,該光電二極管具有兩個分開的光敏表面區(qū)域21和22,該光敏表面區(qū)域21和22具有相同的直角形狀和尺寸、在微分電路布置中工作,該兩個表面區(qū)域在相對較窄的分開帶23的相反側上相互隔開距離t,該分開帶沿著x方向延伸。該兩個光敏表面區(qū)域21、22具有沿著z方向的總高度h和沿著x方向的總寬度。如已經所述那樣,用于位置測量的光接收器13的功能基于如下事實:光閘片10的偏移量、即至離零位置的距離z的偏移具有這樣的效果,即兩個光敏構件將產生不同大小的電流I1和I2,其中電流差值S=(I1-I2)表示光接收器的電輸出信號、即位置信號S。位置傳感器信號函數(shù)S(z)、即偏移量z和位置傳感器信號S之間的函數(shù)關系可以表示成圖表,該圖表稱為位置傳感器的特性。如果光敏表面區(qū)域21、22的電路布置和幾何形狀是對稱的,那么在負偏移量-z處所產生的信號S(-z)將等于并相反于在正偏移量z處產生的信號S(z)。相應地,特性S(z)是奇函數(shù),即S(-z)=-S(z),并且它的圖示相對于原點是點對稱的。圖表的傾斜度即位置傳感器信號函數(shù)的導數(shù)dS/dz在下文中也稱為位置傳感器的靈敏度E。為了不依賴于不同情況下可以改變的光源照明強度來評估位置傳感器信號函數(shù)S(z),因此考慮標準化的、無尺寸的位置傳感器信號S*=(I1-I2)/(I1+I2)是方便的。這種標準化的位置傳感器信號S*的導數(shù)dS*/dz在下文中稱為以單位[mm-1]所測得的位置傳感器的標準化靈敏度E*。在根據(jù)下面描述的本發(fā)明的位置傳感器的優(yōu)選實施例中,以這樣的方式以電子方式調整光源的光強度,從而和(I1+I2)保持不變。利用標準化常數(shù)N=I1+I2,標準化位置傳感器信號函數(shù)可以表達為:S*=(I1-I2)/N=S/N標準化靈敏度dS*/dz=(1/N)×dS/dz其中E=dS/dz可以被表達成如下:E*=E/N圖3以三維圖表示出了作為偏移量z的和光閘平面離光源的距離y的函數(shù)的標準化靈敏度E*。該圖表是基于具有這樣的尺寸的位置傳感器的理論模式,即該尺寸是根據(jù)本發(fā)明位置傳感器的實踐實施例的典型的尺寸,即光閘平面離光源的距離d=8mm,光閘片的偏移范圍a=±0.2mm,微分光電二極管的光敏表面區(qū)域的結合總高度h大約為1.4mm,在微分光電二極管的兩個光敏表面區(qū)域21和22之間的分開帶23的寬度t大約為0.1mm,及狹縫孔的寬度b為大約0.7mm。該圖表示出,隨著光閘平面離光源的距離y增大,標準化靈敏度E*在從y=4mm至6mm的范圍內急劇增大,但是采用大約5mm-1的接近不變的值,或者至少在鄰近光接收器的三角穩(wěn)定狀態(tài)區(qū)域內在y>6mm處以小得多的傾斜度而增大。對于在與剛才所描述的至少相同級別的幅度內成比例的尺寸的圖2位置傳感器,因此圖3的圖表得到關于光閘平面位置的結論,即在從光源到光接收器的空間間隔d內,存在子區(qū)段u,在該子區(qū)段中,1.)標準化靈敏度達到它的最大值;2.)標準化靈敏度在偏移范圍z上幾乎保持不變,該偏移范圍z位于三角形內,從而表明信號函數(shù)S(z)在該z的范圍內是線性的,及3.)即使光閘平面沿著光軸y的位置變化,三角形范圍內的標準靈敏度也保持不變。如上所述那樣,根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的優(yōu)選實施例的光源的光強度以這樣的方式進行電子調節(jié),即,由光接收器的兩個光敏表面區(qū)域所產生的電流(I1+I2)的和保持不變。除比例因數(shù)N=I1+I2之外,圖3的圖表和從它所得到的前述結論因此同樣適用于非標準靈敏度E。在圖3所示出的典型例子中,從三角形平穩(wěn)狀態(tài)區(qū)域的頂點P到光接收器表面的子區(qū)段u總計大約從光源到光接收器的空間間隔d的1/4。但是,下面這些是建議的,把光閘平面布置成甚至更靠近光接收器,從而,如果光閘平面的位置沿著y方向移動,那么不僅在z=0的附近,而且在偏移量z的更大范圍上靈敏度將保持不變。另一方面,光閘片應與光接收器隔開足夠遠,從而毫無問題地適應該光接收器的生產公差,即絕對防止了在光閘片和光接收器之間的任何直接接觸或者以及灰塵橋接的形成。在具有上面給定的尺寸的位置傳感器中,利用在光閘片和光接收器之間大約0.8mm到1.2mm的空曠距離可以獲得很好的結果。圖4示出了選擇狹縫孔的寬度b時的相關因數(shù)。該圖表示出了從光源12通過光閘片10的狹縫11到達光接收器13的光線的幾何形狀。如這里可以看到的那樣,邊緣光線R1和R2界定出中央全照明區(qū)域V,該區(qū)域V在上側和下側具有兩個部分照明的區(qū)域T。借助邊緣光線R3與光敏表面區(qū)域21、22的相交點,在它們的外側邊沿處限定出后者,并且它們的照明從全照明區(qū)域V向著外側邊沿連續(xù)地減小。在上部和下部局部照明區(qū)域T的外側的光敏表面區(qū)域21、22的鄰近區(qū)域完全位于光閘片的陰影內。利用光閘片的偏移,具有全照明區(qū)域V和局部照明區(qū)域T的整個照明圖像24上下移動相應量。圖3的圖表的數(shù)學模型基于這樣的設想,即,對于在偏移范圍-a≤z≤+a內的任何偏移量z,投影到光敏表面區(qū)域21、22上的照明圖像24完全保持在整個光敏區(qū)域21、22內。如果傳感器裝置的所有其它尺寸和距離間隔和最大偏移量a被指明了,那么下面這些是可能的,基于光線幾何形狀的分析以這樣的方式確定狹縫孔最大寬度,即,例如在最大偏移量+a處,相應移動的照明圖像24’仍然剛好落入感光靈敏度的總區(qū)域的高度h內。但是,比利用該確定所獲得的寬度更窄的狹縫孔不總是理想的,因為這會僅減小了落在光接收器13上的光量。在上述尺寸的位置傳感器中,這種考慮導致實際狹縫孔的寬度b為0.6到1mm。盡管借助具體實施例的例子來描述了本發(fā)明,但是顯然應該考慮到,根據(jù)本發(fā)明的教導可以進行許多其他變形,例如,用不同類型的光源和光接收器取代所示出的、市場上可以得到的產品,或者改變作為例子來給出的尺寸。還可以想象到的是,使用由具有光敏表面區(qū)域的單個光敏構件構成的光接收器,例如該接收器呈所謂的光學位置傳感器(產品分類:光敏探測器、光敏設備、PSD)的形式。附圖標記列表1秤、稱量單元2基底部分3負載接收器4負載、稱量負載5永磁體系統(tǒng)6氣隙7補償電流、線圈電流8線圈9平衡梁10光閘片11狹縫孔12光源13光接收器15反饋控制器16光閘平面17發(fā)光二極管18載體臺19凹進部20雙箭頭21、2213的光敏表面區(qū)域2321和22之間的分開帶24、24’照明圖像x、y、z軸向V、V’全照明區(qū)域T、T’部分照明區(qū)域u子區(qū)段R1、R2、R3、R4邊緣光線幾何和物理量列表d空間間隔dB光閘平面離13的距離D光源直徑b11的寬度t23的寬度h21、22和23的總結合高度I1、I2借助入射光在21和22中所產生的電流S、S(z)位置傳感器的信號函數(shù)S*、S*(z)位置傳感器的標準信號函數(shù)E、dS/dz位置傳感器的靈敏度E*、dS*/dz位置傳感器的標準靈敏度N標準常數(shù)
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