DE455987C - Vorrichtung zum Anzeigen von Lichtschwankungen durch eine lichtempfindliche Zelle und ein hochempfindliches Relais - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

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AUSGEGEBENAM
11. FEBRUAR 1928

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSEg74di'GRUPPE

John Joseph Dowling in Dublin, Irland.

und ein hochempfindliches Relais.

Patentiert im Deutschen Reiche^vom 10. April 1925 ab.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen von Lichtschwankungen durch eine lichtempfindliche Zelle und ein hochempfindliches Relais. Es soll eine hochempfindliche und dennoch im praktischen Gebrauche zuverlässige Vorrichtung geschaffen werden, die hauptsächlich dazu bestimmt ist, irgendein Warnungszeichen zu geben, sobald irgendeine Veränderung des Lichtes, so z. B. eine Schwächung durch Rauch oder Nebel, verursacht wird.

Die neue Vorrichtung ist so konstruiert, daß etwaige, vielleicht durch Nebel oder Rauch verursachteLichtschwankungen durch ein Farbfilter auf eine für bestimmte Strahlen des Spektrums, beispielsweise für ultraviolette oder ultrarote Strahlen, besonders lichtempfindliche Zelle einwirken und mittels eines mehrstufigen Röhrenverstärkers derart

ao verstärkt und gleichgerichtet werden, daß von zwei ungleichen, auf ein Relais einwirkenden Batterien die stärkere Batterie das Relais gewöhnlich, also z. B. bei klarem Wetter, nicht zum Ansprechen bringt, während bei unklarem Wetter (Nebel oder Rauch) die schwächere Batterie zufolge der Schwächung des Stromes im Röhrensysteme gegenüber der an sich stärkeren Batterie das Übergewicht gewinnt und das Signalrelais in Tätigkeit setzt. Erreicht wird hierdurch, daß die Vorrichtung in Nähe der Gefahrzone selbst bei schwacher Nebelbildung noch größte Empfindlichkeit besitzt.

Es werden natürlich dauernd elektrische Schwingungen unterhalten, um zu verhineiern, daß eine den jeweiligen Lichtverhältnissen nicht entsprechende Anzeige gegeben werden kann. Das Röhrensystem kann so aufgebaut werden, daß es immerwährend oder auch nur in regelrechten Abständen auf jene elektrischen Schwingungen anspricht. Im letzten Falle, d. h. wenn die elektrischen Schwingungen in bestimmten Abständen auf das Röhrensystem geschickt werden sollen, werden zusammen mit einem Relais rotierende Kontaktscheiben verwendet, welche die. Batterie zeitweise abschalten oder, mit anderen Worten, die Batteriestromkreise zeit-, weise unterbrechen.

Etwaige Störungen im System werden genau so wie ein in die Bahn des unterbrochenen Strahlenganges sich schiebendes Hindernis eine sofortige Signalgebung veranlassen.

Abb. ι und 2 zeigen zwei verschiedene

Ausführungen der Erfindung. Beide Ausführungen mögen zum Anzeigen von Rauch und Xebel dienen.

Abb. 3 stellt einen besonderen Teil der mit Abb. ι gegebenen Vorrichtung dar.

Abb. 4 stellt die Schaltung und das Zubehör einer anderen Ausführung dar.

Nach Abb. ι geht das Licht von irgendeiner Lichtquelle, von einer Lampe oder to einem Projektor ι durch Öffnungen 3 einer Scheine 4 zu einer mit 2 bezeichneten Kollimatorlinse. Die Lichtstrahlen werden durch die von einem Motor 5 gedrehte Scheibe + fortlaufend unterbrochen. Hinter der Kolliniatorlinse 2 werden die Strahlen von einer zweiten Linse 6 gesammelt und auf eine Zelle 7 gerichtet. Es könnte sich um eine gewöhnliche Selenzelle handeln. Vorzuziehen ist jedoch eine Zelle mit sehr hohem Widerao stände und besonderer Eignung für einen bestimmten Teil des Spektrums. Auch ließe sich eine für ultrarote (warme) Strahlen oder eine für ultraviolette Strahlen empfindliche Zelle verwenden, deren eine Klemme über eine Batterie J_a und über eine Leitung 8 mit dem Gitter einer Röhre 9 verbunden wird, während die andere Klemme der Zelle durch eine Leitung S_a an den Heizfaden der Röhre 9 angeschlossen wird. Die Röhre 9 stellt die erste Röhre eines mehrstufigen Verstärkers dar, der als solcher bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört. Eine Röhre, im vorliegenden Falle die Endröhre 10. wird zur Gleichrichtung der vom Verstärker gelieferten Ströme verwendet. Der Anodenkreis wird zur weiteren Verstärkung zweckmäßig auf das Gitter rückgekoppelt. In Abb. 1 bezeichnet 50 die übliche, allen drei Röhren 9, 9e> 9b gemeinsame Anodenbatterie: 52 die Heizbatterie; 53 einen allen Röhren gemeinsamen veränderlichen Heizwiderstand und 51 die üblichen Zwischentransformatoren.

Der Brennpunkt der von der Sammellinse 6 ausgehenden Strahlen liegt noch vor der photoelektrischen Zelle 7. Im Brennpunkte kann ein Schirm vorgesehen werden, um die Menge des der Zelle zutretenden Tageslichtes zu begrenzen. Gegebenenfalls kann ein Farbfilter oder eine Zusammenstellung mehrerer Filter in den Strahlengang zwischen ι und 11 eingeführt werden, um dadurch bei Zellen, die für einen bestimmten Teil des Spektrums besonders empfindlich sind, die jeweils beste Wirkung bezüglich .der Anzeige von Rauch und Nebel zu erzielen. Als Anzeigevorrichtung kann irgendein Relais dienen, das mit der Gleichrichterröhre, in diesem Falle mit der Röhre 10, verbunden wird. Das Relais ist hier z. B. durch einWeston-Drehspulinstrument gegeben. Die Spule ist mit 12 bezeichnet und an ihrem einen Ende durch eine Leitung 14 mit der Leitung 13 verbunden. Durch die Leitung 13 sind die Heizfäden aller Röhren 9, g_a, g_b und 10 an den einen Pol der Anodenbatterie 50 angeschlossen. Der andere, entgegengesetzte Pol der Anodenbatterie 50 steht über die Primärwicklungen der Transformatoren 51 mit den Anoden der Rohre 9, g_a, g_b in Verbindung. Das andere Ende der Spule 12 ist durch eine Leitung 15 an einem zwischen zwei Batterien 16, 17 liegenden Punkte angeschlossen. Die Batterie 17 ist die kleinere; beide sind mit einem Regulierwider stände 18 über die Leitung 13 und die Anode des Rohres 10 in Serie geschaltet. Solange das Röhrensystem durch den Empfang der von Lampe 1 ausgehenden Lichtimpulse erregt bleibt, wird die Batterie 16 gegenüber der Batterie 17 im Übergewicht bleiben und den Arm 19 durch Drehung der Spule 12 gegen einen toten Kontakt 20 halten. Wenn das Röhrensystem aber weniger wirksam werden sollte, z. B. dadurch, daß das Licht durch Rauch o. dgl. geschwächt wird, so wird die Batterie 17 einen Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Drehspule 12 schicken, so daß der Arm 19 gegen Kontakte 21 schlagen und einen Lokalstromkreis 2i_a irgendeiner Signalvorrichtung 22 (Wecker o. dgl.) schließen wird.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß das Relais 12 umgesteuert wird und die Signalvorrichtung ein Zeichen geben muß, wenn an irgendeiner Stelle zwischen der Lampe 1 und der Scheibe 4 irgendeine Störung auftritt und die mit Hilfe der photoelektrischen Zelle 7 erregten Schwingungen um ein bestimmtes Maß schwächer werden. Durch gleichmäßige Verstärkung kann in der letzten Röhre 10 oder in-einer der Röhre gleichwertigen Vorrichtung ein Sättigungsstrom erzielt werden, derart, daß das Relais 12, abgesehen davon, daß die Lichtstärke unter einen bestimmten Wert fällt, nicht zum Ansprechen kommt.

Die Linsen 2 und 6 lassen sich durch irgendein anderes optisches System ersetzen. Einzelheiten können vielleicht auch noch geändert werden; so wäre es z.B. auch mög-Hch, verschiedene andere Röhrensysteme zu verwenden.

Da die Vorrichtung für längere Zeit ununterbrochen wirken wird und wirken kann, ist es zweckmäßig, ein Läutewerk oder eine andere gleichwertige mechanische Vorrichtung zu verwenden und die Batterie für kurze Zeit, z. B. in minütlichen Abständen, abzuschalten.

Eine solche Ausführungsform, welche mit drei gemeinsam umlaufenden Kontaktscheiben 23, 24, 25 versehen worden ist, wird in

der Abb. 2 dargestellt. Der mehrstufige Verstärker besteht hier aus den vier Rohren g_c, g_d, g_c und io₀. Das letzte Rohr ro_u wirkt als Gleichrichter und wird zu diesem Zwecke mit einem Potentiometer 54 und einer Gittervorspannungsbatterie 55 versehen. Die Rohre g_c und g_d werden durch den Transformator 5i_a und die Rohre g_e und io_a durch den Transformator 51₆ gekoppelt, während die Rohre g_d und <j_c in ebenfalls bekannter Weise über Widerstände kapazitiv gekoppelt werden durch einen Anodenwiderstand 56, einen Kondensator 57 und einen Gitterwiderstand 58. Von der Batterie 28 dient ein Teil dazu, veränderliche Spannungen im Verein mit der photoelektrischen Zelle 7 und dem Widerstände 60 über das Gitter und den Heizfaden des Rohres g_c 211 schicken, und ein Teil als Anodenbatterie für die Rohre g_c und g_d. Die Anoden der Rohre g_e und io_a werden durch die Batterie i6_a, auf welche weiter unten nochmals Bezug genommen wird, gespeist. Die mit iy_a bezeichnete Batterie wird zur gegebenen Zeit bewirken, daß das Relais I2_O umgesteuert und der Ortsstromkreis mit der Alarmvorrichtung o. dgl. geschlossen wird. 59 bezeichnet einen veränderlichen Widerstand für das Relais I2_a. Die Kontaktscheibe 23 besteht aus Isolationsmaterial und ist mit einem Metallstreifen 2G versehen, der bei jedem Umlaufe der Scheibe mit zwei Bürsten 27 Kontakt bilden und dadurch den Stromkreis der mit der photoelektrischen Zelle 7 verbundenen Batterie 28 schließt und öffnet. Die Kontaktscheibe 24 besteht aus Metall und trägt einen Isolationsstreifen 29. Die zugehörigen Bürsten 30 sind mit der Wicklung 31 eines Hilfsrelais verbunden, dessen Anker 32 durch Federkraft gegen einen Kontakt 33 gehalten wird, solange das Relais stromlos ist. Die Kontaktscheibe 25 besteht aus Isolationsmaterial und ist mit einem Metallstreifen 34 versehen. Dieser Metallstreifen 34 hat zwei verschie- dene Breiten, \vodurch ein Bürstenpaar 35 den Stromkreis zwischen der großen und kleinen, zum Hauptrelais mit der Spule I2_a gehörigen Batterie i6_a, 170 schließt. Die Bürste 36 soll das eine Ende jener Spule I2_a an derselben Stelle mit beiden Batterien i6₀, I7o verbinden, jedoch immer nur, nachdem die Verbindung zwischen den Batterien hergestellt ist. Das eben erwähnte Ende der Spule 12_a wird wieder abgeschaltet, bevor die Verbindung zwischen den Batterien 16^, I7_O unterbrochen wird. Eine der Bürsten 30 ist über einen Leiter 37 mit einem Kontakte 38 des Hauptrelais I2_O verbunden. Die andere Bürste 30 ist durch einen Leiter 39 mit einem Kontakte 40 verbunden, der vom Anker 32 bei Erregung des Hilf srelais 31 berührt wird. Der Anker 32 ist über einen Leiter 41 mit einem zweiten Kontakte 42 des Hauptrelais I2_a verbunden. Der Anker 32 trägt außerdem einen isolierten Kontakt 43, der mit den Kontakten 2i„ eines die Signalvorrichtung, z.B. eine Glocke 22_O, enthaltenden Stromkreises in Berührung kommt. Für gewöhnlich nehmen die Teile die hier dargestellte Stellung ein. Die Batterien 1O₁,. XJa und 28 sind sonach unbelastet. Bei der Drehung der Kontaktscheiben 23, 24, 25 wird der Stromkreis zur Batterie 28 über die Bürsten 27 geschlossen. Zu gleicher Zeit werden die Bürsten 35 die Batterien ΐθ_α, ΐ~_α miteinander verbinden. Kurz danach verbindet die Bürste 36 die Hauptrelaisspule I2_a mit jenen Batterien. Ist kein Rauch vorhanden, so wird das Röhrensystem g_c, g_d, g_e, io_ü. unmittelbar nach Schließung der Stromkreise oder Batterien i6_a, I7_fl und 28 in Wirkung treten. Die Hauptrelaisspule I2_O erhält sofort einen Strom von ganz bestimmter Stärke. Der Anker ig_a des Hauptrelais bleibt in der im ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Stellung und gibt somit keine Signale. Wenn das Röhrensystem g_c, g_d, g_e, 1 °a jedoch durch vorhandenen Rauch in der Wirkung geschwächt wird, so wird die Batterie I7_a den Anker ig_a umsteuern und eine elektrische Verbindung der Kontakte 38, 42 veranlassen. Demzufolge wird ein Stromkreis der Batterie 44 durch die Relaisspule 31 über Leitung 41 und über einen Teil der Leitung 37 geschlossen. Der Anker 32 des Hilf srelais 31 wird demzufolge angezogen und den Stromkreis zur Glocke 22_a über Kontakte 2i_a und 33 schließen. Dieser Zustand bleibt so lange, bis der Isolationsstreifen 29 der Scheibe 24 die Bürsten 30 verläßt. Jetzt kommen die Bür- iou sten 30 wieder mit dem metallischen Teile der Scheibe 24 in Berührung und schließen hierdurch den Dauerstromkreis für Batterie 44 und für die Relaisspule 31 .über den Anker 32, Kontakt 40, Leitung 39, einen Teil der Leitung 37. Trotzdem nun die Stromkreise der Batterien i6_a, 17« und 28 an den Bürsten 35 und 27 wieder unterbrochen sind, wird das Signal 22_ß bis zur Vollendung der Scheibenumdrehung fortdauern. Wenn der Rauch bzw. Nebel auch während der nächsten Umdrehung der Scheibe noch vorhanden sein sollte, so wird das Hilfsrelais 31 zuerst wieder durch die Batterie I7_a und nicht sofort durch die Batterie 44 erregt, da der Isolationsstreifen 29 der Scheibe 24 den Dauerstromkreis unterbricht. Ist kein Rauch mehr vorhanden und verhindert das Röhrensystem durch das Hauptrelais i2_a eine Schließung des Stromkreises der Batterie 44, so wird das Hilfsrelais 31 ausgelöst, sobald der Isolationsstreifen 29 der Scheibe 24 unter de:»

Bürsten 30 vortritt. Die Zeichengebung wird jetzt aufhören.

Neben den schon erwähnten Vorteilen bietet die Erfindung die Möglichkeit. Transformatoren zur Verstärkung zu benutzen. Da man einen zeitlich in bestimmter Folge unterbrochenen Lichtstrahl verwendet, entfällt die Notwendigkeit, der direkten Stromverstärkung. In solchen Fällen ist es bekanntlich sehr schwer, ausreichende Gleichgewichtsbedingungen mit den Batterien und Relais zu erzielen.

Abb. 4 bringt eine weitereAnordnung. Die Zwischentransformatoren 5i_OJ 5I₆ sind ähn-Hch wie unter Abb. 2 geschaltet; auch sind, soweit als möglich, die gleichen Bezugszeichen wie dort verwendet worden. 6r ist die gemeinsame Anodenbatterie für die Rohre o,,.. 9d< 9e- °² *^st die Anodenbatterie für das Rohr io_a, und 63 ist die sämtlichen Rohren gemeinsame Heizbatterie. 64 ist eine Gittervorspannungsbatterie und 6$_a ein Potentiometer für die Anodenrektifikation im Rohre io_a. Um die zur Spannungsveränderung der' Batterien bedingte Änderung der mittleren Gitterspannung zu vermeiden, wird das Gitter des Rohres g_c über einen Kondensator 45 an die photoelektrische Zelle 7 geschaltet. 46 bezeichnet einen Gitterwiderstand und 47 einen Widerstand, dessen Wert nicht geringer sein soll als der Widerstandswert der voll belichteten Zelle. Die Anodenbatterie 61 dient hier zugleich auch dazu, die photoelektrische Zelle 7 mit dem in Serie geschalteten Widerstände 47 unter Spannung zu halten; die Anzapfung zum Gitterkondensator 45 wird zwischen Zelle 7 und Widerstand 47 vorgenommen.

Die Erfindung kann unter anderem auch zum Zählen vorbeibewegter Gegenstände ver-A\-endet werden. Zeitungen oder andere bedruckte Gegenstände können z.B. mit schwarzen Strichen versehen werden, die in die Bahn des fortgesetzt unterbrochenen Licht-Strahles bewegt werden, also ein Hemmnis in die Bahn der Lichtstrahlen legen und dadurch die Anzeige veranlassen. Die Erfindung kann auch zum Feuermelden verwendet werden. In solchem Falle hätte die Rauchentwicklung des ausbrechenden Feuers die Zeichengebung herbeizuführen.

In ähnlicher Weise kann die Erfindung zum Anzeigen der Trübung von Flüssigkeiten vorwendet werden. Falls es verlangt wird, kann auch ein Registriergalvanometer an Stelle des dargestellten Relais oder neben einem solchen Relais verwendet werden, wenn z. B. die Stärke des Nebels, Rauches oder der Trübung einer Flüssigkeit angezeigt oder neben der Anzeige eine bestimmte Größe bzw. Stärke des Rauches, Nebels usw. registriert werden soll.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Anzeigen von Lichtschwankungen durch eine lichtempfindliche Zelle und ein hochempfindliches Relais, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Nebel oder Rauch verursachten Lichtschwankungen, welche mittels Färbfilter auf die für bestimmte Spektrumsstrahlen (ultraviolette oder ultrarote) besonders lichtempfindliche Zelle (7) einwirken, mittels eines mehrstufigen Röhrensystems (9, 10) derart verstärkt und gleichgerichtet werden, daß von zwei ungleichen, auf ein Signalrelais (12, 19) einwirkenden Batterien (16, 17) die stärkere (16) das Signalrelais (12, 19) für gewöhnlich (bei klarem Wetter) nicht zum Ansprechen bringt, während bei unklarem Wetter (Nebel oder Rauch) die schwächere Batterie (17) infolge des Sinkens des Stromes im Röhrensystem (9, 10) die stärkere (16) überwiegt und das Signalrelais (12, 19) in Tätigkeit setzt, um der Gesamtvorrichtung die größte Empfindlichkeit in der Nähe der Gefahrzone selbst bei schwacher Nebelbildung zu geben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrensystem nur in regelmäßigen Zeitabständen auf dauernde elektrische Schwingungen anspricht und die Batterien (i6_a, 17 _a, 28) zu diesem Zwecke durch sich drehende Kontaktscheiben (23, .24, 25) zeitweise abgeschaltet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.