Skalenbild
Skalen-Mechanik
Die Herausforderung der Konstruktion einer elektronischen Skala bestand in der Auswahl geeigneter Fotosensoren und ihrer präzisen Anordnung in eine Skala. Die langjährigen Erfahrungen mit einer Papierskala ergaben eine brauchbare Abschätzung der Skalenbreite im Bereich von 50 - 80 cm. Die Wahl des Sensors fiel auf den Infrarot - Fototransistor BPX 81-3 von Siemens mit einem geringen Dunkelstrom von 25 nA (< 200nA) bei 25°C und einer Fotoempfindlichkeit von ca. 2mA bei 1000 Lx Beleuchtungsstärke. Der Sensor hat eine lichtempfindliche Fläche von 0,6 x 0,6 mm, welche im Abstand von 1,3 - 1,9 mm von der Gehäuseoberfläche unterhalb einer konvexen Linsenkalotte aus klarem Epoxymaterial von 2mm Durchmesser angebracht ist.
Die präzise Ausrichtung und Montage der Fototransistoren wurde mittels des Programms 'Frontplattendesigner' der Fa. Schaeffer Apparatebau, Berlin, und der dahinter stehenden Fertigungstechnologie mit CNC-Frästechnik realisiert. Da zudem Gewindebolzen und -hülsen auf der Rückseite der Aluminium-Skala ebenso genau zu plazieren waren wie die 2mm Bohrungen, konnten 64 Fototransistoren und die gesamte Elektronik der AD-Wandler auf 2mm Lochrasterplatinen der Fa. Roth aus Epoxy-Material ohne größere Probleme passgenau montiert werden.
Die Konstruktionsdatei der Skala für den Frontplattendesigner der Fa. Schaeffer Apparatebau kann man hier herunterladen. Wer die Skala nachbauen möchte, dem sind die Hinweise zum Aufbau der Skala dringend empfohlen.
Skalen-Elektronik
Skalen-Mechanik – Skalendicke
Da der Laserstrahl auf die Skalenebene fokussiert wird, kann man durch eine größere Materialstärke des Aluminiummaterials der Skala die Einstrahlung des Umgebungslichtes auf die Fotofläche des Sensors reduzieren, so dass sich dadurch eine höhere Umgebungslicht - Unterdrückung (Ambient Light Rejection) ergibt, welche durch das elektronische Messverfahren - Messung mit ein- bzw. ausgeschaltetem Laser - noch weiter erhöht werden kann.
Frontplattendesigner
Konstruktion der Skalenmechanik im Frontplattendesigner der Fa. Schaeffer Apparatebau (www.schaeffer-ag.de)
Fototransistor BPX81
Einpassen des Fototransistors in das 2mm Loch der Skala.
Skala / Foto-Sensoren
In die Skala eingepasste Fototransistoren
Epoxy-Platine
Epoxy-Platine der Fa. Roth im Europakartenformat, RM 2mm
Umgebungslicht
Reduktion des Umgebungslichts durch größere Skalendicke.