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Sicherheitsvorrichtung mit lichtempfindlichen Zellen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Sicherheitsvorrichtung mit lichtempfindlichen Zellen, 3elenzellen oder ähnlich wirkenden Einrichtungen, welche in einem belichteten Raume aufgestellt und lurch Vorgänge in diesem Raume, z. B. durch Betreten des Raumes, beschattet werden. Durch eine, lurch Beschattung entstehende Vergrösserung des Widerstandes der Zellen findet mit Hilfe von Relais eine Kontaktauslosung statt, durch welche Melde-oder sonstige Vorrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden.
Sicherheitsvorrichtungen mit lichtempfindlichen Zellen konnten für einen allgemeinen Gebrauch bisher wenig nutzbar gemacht werden, teils wegen der Unbeständigkeit der Zellen und vor allem, weil in den Räumen, in denen diese lichtempfindlichen Zellen aufgestellt sind, ungewollte LichtSchwankungen auftreten, welche sowohl in Schwankungen der zur Belichtung der Zellen gewählten Lampe als auch in Schwankungen der im Raume vorhandenen Nebenbelichtung, z. B. des Tageslichtes, bestehen können. So würde eine lichtempfindliche Zelle, welche durch Beschattung ein Relais betätigen soll, lieses Relais auch dann betätigen, wenn die Zelle infolge zeitweiligen Dunklerbrennens der den Raum belichtenden Lampe vorübergehend verdunkelt wird.
Vorliegende Erfindung vermeidet diesen und andere in der Beschreibung weiter angegebene Nachteile. Sie besteht in der Hauptsache darin, dass dem Stromkreise einer lichtempfindlichen Zelle, die auf Beschattung ein Relais betätigen soll, in diesem Relais ein zweiter Stromkreis gegenübersteht, der an die Stromquelle derjenigen elektrischen Lampe angeschlossen wird, die zur Belichtung der Zelle dient, mit Vorrichtungen zur Gegenwirkung gegen gewisse nachteilige Eigenschaften der lichtempfindlichen Zellen und deren Nebenbelichtung.
Zur normalen Belichtung der Zellen sind in Ausführung der Erfindung demnach elektrische Lampen nötig. Das Licht wird vorteilhaft durch Scheinwerfer auf die lichtempfindliche Zelle geworfen und letztere kann wiederum im Brennpunkt oder annäherndem Brennpunkt eines Parabolspiegels oder einer Linse liegen, so dass die Zelle ihre Belichtung in der Hauptsache nur von den oben erwähnten elektrischen Lampen erhält und eventuell auftretende Nebenbelichtung der Zellen von der Hauptbelichtung wesentlich übertönt wird. In Räumen, in denen eine nennenswerte Nebenbelichtung nicht in Frage kommt, können Scheinwerfer oder Hohlspiegel oder auch beides fehlen. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform schematisch dargestellt.
Das Licht der als Scheinwerfer ausgebildeten Lampe 1 wird durch Spiegel 2 und 3 auf den Hohlspiegel 5 geworfen, in dessen Brennpunkt oder annäherndem Brennpunkt sich die lichtempfindliche Zelle 4 befindet. Die Stromquelle der Lampe 1 ist mit A bezeichnet. An diese gleiche Stromquelle A ist eine Stromverteilungsspule (+A über Leitung Bund -A über Leitung C) angeschlossen, von welcher der Zellenstromkreis und hiezu ein Gegensu'omkreis abgezweigt sind. Der Zellenstromkreis erstreckt sich von der Stromverteilungsspule, Abnahmestelle 6, über Leitung 7Zelle 4Leitung 8Relais 9 - Messinstrument. M-zur Stromverteilungsspule zurück, Abnahmestelle 11. In diesem Stromkreis können auch mehrere auf Beschattung das Relais betätigende lichtempfindliche Zellen liegen, z.
B. noch die Zelle 24, die mit Zelle 4 in Serie liegen kann, oder die, wie in der Zeichnung angegeben ist, mit der Zelle 4 parallelgeschaltet sein kann. Zur Belichtung der Zelle 24 dient die Lampe 25. Zu obigem Zellenstromkreis ist ein Gegenstromkreis angeordnet von der Stromverteilungsspule, Abnahmestelle j ! J, über
Messinstrument 10-Relais 9-Leitung 12-verstellbarer Widerstand 13-zur Stromverteilungsspule zurück, Abnahmestelle 14.
Während aber letzerer Gegenstrom an die Lichtstromquelle nach dem Wesen
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der Erfindung angeschlossen sein muss, ist dieses beim Zllenstromkreis nicht unbedingt der Fall, es sei denn, dass dieser Zellenstromkreis wiederum als Gtgenstromkreis zu einer zweiten lichtempfindlichen Zelle dienen soll und dass die zweite Zelle ebenfalls auf Beschattung eine Kontaktbewegung auslösen soll (Zelle 15 im Stromkreis 11-10-9-8-15-16-14). Die lichtempfindlichen Zellen 4, 15 und 24, die durch Beschattung eine Kontaktbewegung im Relais veranlassen sollen, sind in folgender Beschreibung und in den Ansprüchen als Beschattungszellen bezeichnet, zum Unterschiede von der neben Zelle 4 liegenden Zelle 17, die auf Mehrbelichtung die Auslösung eines Kontaktes,'wie später weiter ausgeführt ist,
vornehmen soll.
Nachstehende Beschreibung bezieht sich zuerst auf den einen Beschattungszellenstromkreis der lichtempfindlichen Zelle 4, ohne dass im Gegenstromkreis eine zweite Beschattungszelle 15 vorgesehen ist. Wenn bei einer elektrischen Glühlampe bekannter, guter Konstruktion die Verbindungen und Anschlüsse in Ordnung sind, so können nennenswerte Lichtschwankungen einer elektrischen Lampe durchweg nur eintreten durch Stromschwankungen innerhalb der Stromquelle der Lampe. Diese Stromschwankungen finden dann auch in dem auf das Relais einwirkenden, an die Lichtstromquelle A angeschlossenen Gegenstromkreis 11-10-9-12-13-14 statt, sie sind mit jeder Beliehtungsschwankung der Zelle 4, soweit solche nicht aus Nebenbelichtung verursacht ist, verbunden. Findet eine Verdunklung der Zelle 4 durch Beschattung statt, z.
B. durch eine Durchquerung der Lichtstrahlen in der Pfeilrichtung P, so verringert sich wegen der Vermehrung des Widerstandes der Zelle 4 der Stromfluss in deren Stromkreis und der Gegenstrom 11-10-9-12-13-14 erhält gegenüber dem Beschattungszellenstrom 6-7-4-8-9- - M-jU ein solches Übergewicht, dass das Relais 9 seinen Anker 19 anzieht und eine Alarmglocke 20 oder eine sonstige Vorrichtung in Tätigkeit setzt.
Wird jedoch die Beschattungszelle 4 dadurch dunkler, dass die Lampe 1 vorübergehen ! dunkler brennt, was durch eine vorübergehende Stromverminderung in der Lichtzentrale A hervorgerufen ist, so tritt auch im gleichen Augenblick eine Stromverminderung in dem an die gleiche Lichtzentrale A angeschlossenen Stromkreis 11-10-9-12-13-14 ein, der das zur Betätigung des Relais nötige Übergewicht verhütet.
Zur Einstellung des Stärkeverhältnisses der sich im Relais gegenüberstehenden Ströme dient der Stellhebel an der Stromabnahmestelle 11 oder der verstellbare Widerstand 13. Die Stellvorrichtungen 11 oder 13 sind mit einer Skala 21 bzw. 22 versehen, an welcher die Stellung des Stellhebels in Zahlen
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auf eine Stromvermehrung im Gegenstromkreis 11-10-9-12-13-14 eingestellt, bis das Relais 9 den Anker 19 anzieht, die Glocke 20 also ertönt. Durch Ausschaltung des Schalters 23 wird der Strom- durchfluss durch das Relais sodann unterbrochen und nunmehr wird der Hebel des verstellbaren Widerstandes 13 an der Skala 22 oder der Hebel der Stromabnahmestelle 11 an der Skala 21 um eine gewünschte Anzahl Skalateile zurückgestellt.
Damit wird ein an der Skala erkenntlicher Empfindlichkeitsgrad eingestellt, unter welchem die Anlage auf Beschattung der Zelle 4 den Kontakt auslösen soll. Sodann wird der Schalter 23 wieder geschlossen.
Durch einen dauernden Stromdurchfluss durch die Zelle 4 kann deren Leitfähigkeit-wenn z. B. die Zelle 4 eine Selenzelle ist-allmählich grosser werden. Auch kann der Widerstand einer Selenzelle noch durch dauernde Belichtung allmählich weiter sinken. Ferner konnte, wenn eine Anlage abends bei geringer Nebenbelichtung eingestellt war, eine unzeitgemässe Kontaktbewegung auch dadurch hervorgerufen werden, dass am andern Morgen durch Auftreten des Tageslichtes eine Vergrösserung der Nebenbelichtung eintritt.
Um obigen Übelständen zu begegnen, wird im Brückenstrom der beschriebenen Gegenstromschaltung ein Drehspulenrelais mit einer nur einseitigen Kontaktstelle angeordnet, so dass nur eine Stromrichtung den Kontakt schliessen kann, u. zw. nur diejenige Stromrichtung, die in der Gegenstromschaltung durch Verminderung des Beschattungszellenstromes bzw. Vermehrung des Gegenstromes entsteht. Als ein solches Drehspulsnrelais kann das Messinstrument 10 ausgebildet sein und das elektromagnetische Relais 9 kann dann fortfallen. Oder es wird anstatt dessen oder hiemit gleichzeitig die nötige Entnahme des Gegenstromes aus der Lichtstromquelle so bemessen, dass der Gegenstrom den Stromdurchfluss durch die Beschattungszelle im normal belichteten Zustande dieser Zelle wesentlich überwiegt.
Dann wird vorteilhaft das elektromagnetische Relais 9 gewählt und das Drehspulenrelais 10 kann fortfallen. Nunmehr wird eine Vermehrung des Stromes in der Beschattungszelle durch stärker werdende Nebenbelichtung oder durch die vorhin erwähnten Erscheinungen der Unbeständigkeit und Trägheit der Selenzelle eine Kontaktbewegung nicht veranlassen können. Anderseits wird-wie bereits ausgeführt-auch eine Verminderung des Stromes in der Beschattungszelle durch dunkler brennende Lampe, bei Stromverminderung in der Lichtstromquelle, eine Kontaktbewegung nicht hervorrufen können, selbst dann nicht, wenn diese Verdunklung der Zelle eine sehr starke wird, während eine Verdunklung der Zelle durch Beschattung die Kontaktbewegung auslösen wird.
In der Regel finden wesentliche Lichtschwankungen einer elektrischen Lampe nur nach unten statt, d. h. die Lampe brennt infolge zeitweilig eintretender, plötzlicher grösserer Stromentnahme aus deren Stromquelle (z. B. aus einer städtischen Lichtzentrale) vorübergehend plötzlich dunkler. Dagegen ist eine wesentliche Überschreitung der normalen Lichtstärke durch Überspannung in einer städtischen Lichtzentrale, wobei eventuell die Lampen durchbrennen würden, selten.
Einer durch geringere Stromüber-
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spannung in der Lichtzentrale hervorgerufenen Stromvermehrung im Gegenstrom würde eine Stromvermehrung im Beschattungszellnstromkreis entgegenstehen,. einerseits wegen der Belichtungsvermehrung der Zelle 4 und anderseits wegen der im Zellenstromkreis direkt hervorgerufenen Stromvermehrung, falls auch dieser Stromkreis, wie in der Zeichnung angegeben, an die Lichtzentrale angeschlossen ist.
Wenn bei der Einschaltung des Apparates eine stärkere Nebenbelichtung der Zelle 4 vorhanden sein sollte, so ist diese erkennbar und sie kann dann durch Abdeckung od. dgl. vermieden werden, falls sie zur Zeit der Einstellung des Apparates eine derartige Stärke hätte, dass im Laufe des Betriebes eine wesentliche Verdunklung der Zelle durch etwaiges späteres Nachlassen dieser Nebenbelichtung zu befürchten wäre. Eine geringere Abnahme der Nebenbelichtung, die eine geringere Abnahme des Stromdurchflusses durch den Zellenstromkreis zur Folge hat, wird dadurch ausgeglichen, dass der für den normalen Betrieb vorgesehene Stromüberschuss des Gegenstromes 11-10-9-12-13-14 um einen entsprechenden Teil kleiner eingestellt wird.
In gleicher Weise ist auch eine durch stärkere Stromüberspannung in der Lichtzentrale eventuell möglich werdende, schädliche Vermehrung des Stromüberschusses im Gegenstrom auszugleichen und ferner können auf diese Weise eventuelle Unbeständigkeiten einer Selenzelle ausgeglichen werden, soweit diese Unbeständigkeiten eine Stromverminderung im Beschattungszellenstromkreis oder eine Stromvermehrung im Gegenstromkreis (bei der später beschriebenen Zelle 17) veranlassen können.
Bei vorstehend beschriebener Anordnung kann es möglich werden, dass eventuell ein Unbefugter durch Anbringung einer kräftigen zweiten Lampe vor der Beschattungszelle 4 den Stromdurchfluss durch deren Stromkreis derart vergrössert, dass bei einer Durchquerung der normalen Belichtung eine Kontaktbewegung nicht ausgelöst würde. Um dieses zu vermeiden, ist neben der Beschattungszelle 4 eine weitere lichtempfindliche Zelle 17 so angeordnet, dass sie beim Vorhalten einer zweiten Lampe vor der Zelle 4 von dieser zweiten Lampe mitbelichtet werden muss. Die Zelle 17 kann sodann durch besondere Leitung mit einem besonderen Relais in Verbindung stehen, welches in bekannter Weise durch Mehrbelichtung der Zelle 17 ein besonderes Läutewerk od. dgl. auslösen kann.
Letztere Zelle kann jedoch auch-wie in der Zeichnung dargestellt ist-parallel mit dem Widerstande 13 im Gegenstrom zum Beschattungszellenstromkreis liegen, u. zw. in der Leitung 11-10-9-8-17-16-14. Sie wird dann bei grösserer Mehrbelichtung den Stromüberschuss in diesem Stromkreise so vermehren, dass das Relais 9 zum Anziehen seines Ankers 19 veranlasst wird. In diesem Falle ist eine starke Mehrbelichtung der Zelle 17 durch etwa morgens auftretende Sonnenbelichtung bei entsprechender Wahl des Aufstellungortes des Zellengehäuses oder in zweckentsprechender Abdeckung des direkten Sonnenlichtes zu vermeiden.
Die Beschattungszelle 4 ist mit ihrer lichtempfindlichen Schicht nach dem Innern des Hohlspiegels 5 gerichtet, sie erhält demnach das vom Spiegel 3 auf den Hohlspiegel 5 reflektierte Licht in konzentrierter Form. Die Zelle 17 dagegen ist mit ihrer lichtempfindlichen Schicht vom Hohlspiegel 5 abgewendet und direkt auf den Spiegel 3 gerichtet, so dass die Zelle 17 das vom Spiegel 3 reflektierte Licht nur in einfacher Form erhält. Demnach wird auch eine bei einer Durchquerung P der Lichtstrahlen auftretende Beschattung den Widerstand der im normalen Zustande stärker belichteten Zelle 4 weit mehr vergrössern als den Widerstand der nur einfach belichteten Zelle 17, so dass bei einer Beschattung beider Zellen im Stromkreis der Zelle 4 eine weitergehende Verminderung des Stromes eintritt als im Stromkreis der Zelle 17.
Dadurch entsteht im Stromkreis der Zelle 17 in Verbindung mit dem parallelgeschalteten Stromkreis 11-10-9-12-13-14 ein genügend starker Stromübersehuss, um das Relais 9 zum Anziehen seines Ankers J9 zu veranlassen. Anderseits wird bei einer Mehrbelichtung der Zellen 4 und 17 durch eine von unbefugter Seite etwa vorgehaltene zweite Lampe die Zelle 4 nur dann wesentlich mehr belichtet werden können, wenn die Strahlen der zweiten Lampe genau in die Richtung : Spiegel 3Reflektor 5 fallen. Hiebei würde aber zuvor bereits eine Unterbrechung der ordnungsmässigen Lichtstrahlen durch den Körper der mitgebrachten zweiten Lampe und damit eine Kontaktauslösung stattgefunden haben.
Ein in schräger Richtung, etwa in der Richtung des Pfeiles Q, auf die Zellen geworfenes Licht trifft jedoch, da die lichtempfindliche Schicht der Zelle 4 nach dem Innern des Reflektors 5, die lichtempfindliche Schicht der Zelle 17 dagegen nach aussen gerichtet ist, letztere Zelle so überwiegend, dass dadurch die Kontaktbewegung im Relais ausgelöst wird.
Zur Ersparung von Lichtkosten und zur Schonung der lichtempfindlichen Zelle, die unter einer dau rnden Strombelastung schädlich beeinflusst werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Anlage zeitteilig ausgeschaltet wird. Hiezu können bekannte automatische Schaltwerke benutzt werden, die die Anlage in Perioden ein-und aussehalten'oder bei denen durch Erschütterungskontakte im Falle der Annäherung von Personen ein mit Laufwerk versehener Elektromagnet in Tätigkeit gesetzt wird, der die Anlage einschaltet und nach Ablauf einiger Zeit wieder ausschaltet. Mit Laufwerk versehene Schaltwerke sind (z. B. für automatische Treppenbeleuchtung) hinreichend bekannt. In der Zeichnung ist ein Schaltanker 27 vorgesehen, welcher durch die Magnetspule 35 eines derartigen, bekannten und deshalb hier nicht mitgezeichneten Schaltwerkes zeitweilig auf die Kontaktstelle 28 gelegt wird.
Liegt der Anker 27 auf der Kontaktstelle 28, so ist die Anlage eingeschaltet, nachdem zuvor durch Umlegung des Schalters 29 auf die Stelle 30 der dauernde Betrieb in einen Wechselbetrieb umgestellt ist. Nun würde aber bei einem
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solchen Wechselbetrieb bei der Einschaltung der Anlage die Zelle 4 vorher eine Zeitlang im Dunkeln gelegen haben, so dass deren Widerstand sich inzwischen wesentlich vergrössert hätte. Wegen der Trägheit mancher Zellen (z. B. einer Selenzelle) würde sodann im Moment des Einschalten der Anlage der Stromdurchfluss durch die Zelle 4 ein von dem normalen Stromdurchfluss abweichender sein, so dass hiedurch eine Kontaktbewegung im Relais hervorgerufen werden kann.
Um dieses zu vermeiden, hat der Hohlspiegel 6, in dessen Brennpunkt oder annäherndem Brennpunkt die lichtempfindliche Zelle 4 gelagert ist, einen Ausschnitt oder eine Durchsicht 31, was durch Fortlassen des Spiegelbelages eines Glashohlspiegels an der betreffenden Stelle gegeben sein kann, hinter welcher Durchsicht eine kleinere Lampe 32 angeordnet wird. Durch diese Lampe wird die lichtempfindliche Schicht der Zelle 4 dann belichtet, wenn die Lampe 1 dadurch ausgeschaltet ist, dass der Schaltanker 27 auf der Kontaktstelle36 liegt. (Der Stromkreis der Lampe 32 ist A+, 30-27-36-32, A-zurück.) Da die Lampe 32 in unmittelbarer Nähe der Zelle 4 angebracht ist, genügt deren schwaches Licht, um dieselbe Belichtung-
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stattfindet.
Die neben der Zelle 4 angeordnete Lampe 32 wird (je nach der Bauart des Zellengehäuses) auch von einer andern Stelle aus die Zelle 4 belichten können, falls die Durchbrechung eines Hohlspiegels nicht stattfinden soll oder falls ein Hohlspiegel nicht zur Verwendung gelangt.
Soll im Gegenstromkreis ebenfalls noch eine lichtempfindliche Zelle auf Beschattung das Relais zum Ansprechen bringen (Zelle 15 mit Belichtungslampe 26), so kann diese entweder mit dem verstellbaren Widerstand 13 parallel, wie in der Zeichnung mit Leitung 11-10-9-8-15-16-14 angegeben ist, oder in Serie geschaltet sein, auch kann eventuell der Widerstand 13 fehlen und die Stromregulierung findet nur durch Verstellen der Stromabnahmestellen 6, 11 oder 14 an der Stromverteilungsspule statt.
Dann hat natürlich, unter Fortfall des elektromagnetischen Relais 9, das Drehspulenrelais 10 doppelseitige Kontaktstellen nötig. Die beiden Lampen 1 und 26 sind an die gleiche Stromquelle A angeschlossen.
Damit finden gleichzeitige Lichtschwankungen in beiden Lampen statt, so dass durch die Lichtschwankungen dieser Lampen beide Zellen gleichzeitig betroffen werden und deren Widerstandsänderungen sich damit im Gegenstrom ausgleichen können. Ebenso kann zur Erreichung dieses Zweckes auch nur eine Lampe gewählt werden, durch welche beide Zellen gemeinsam belichtet werden.
Nun ist aber die normale Belichtungsstärke beider Zellen wegen der verschiedenen Entfernungen der einzelnen Zellen von ihren Lampen in der Regel nicht gleich, so dass durch plötzliches Dunklerbrennen beider Lampen die Widerstandsvermehrung in der einen Zelle wesentlich kleiner oder grösser sein kann als in der andern. Auch kann letzteres selbst bei gleicher Bclichtungsstärke beider Lampen der Fall sein, wenn zwei Zellen sich dem inneren Wesen nach ungleich verhalten (z. B. zwei Selenzellen).
Es kann die eine Zelle bei gleicher Verdunklung grössere Widerstandsänderungen ergeben und die unterschiedlich Trägheit zweier Zellen wird die Widerstandsänderung der einen Zelle schneller oder langsamer vornehmen lassen als die der andern, so dass Betriebsstörungen hiedurch stattfinden können. Dieses wird wiederum vermieden durch Anschluss der beiden sich gegenüberstehenden Beschattungszdlen- stromkreise an die Stromquelle der Lampen und durch eine genaue Einstellungsmöglichkeit des Grössenverhältnisses der beiden gegenüberstehenden Ströme zueinander.
Zu diesem Zweck ist das als Drehspulenrelais ausgebildete Messinstrument 10 mit genügend grossem Zeigerausschlag versehen und die Stromabnahmestelle 11 an der Stromverteilungsspule ist als Feineinstellvorrichtung ausgebildet. Damit wird die Einstellung und genaue Beschränkung eines-nach der einen oder andern Richtung hin zeit- wEilig nötigen-Differenzstromes möglich, welcher die unterschiedliche Trägheit und das unterschiedliche sonstige Verhalten zweier im Gegenstrom zueinander liegender BeschattungszeIlcn bei Licht- schwankungen ausgleicht.
Die Funktion des Apparates ist mit der Auslösung einer Kontaktbewegung im Relais durch Beschattung einer oder mehrerer lichtempfindlicher Zellen gegeben. Welcher Art Vorrichtungen, die durch obige Kontaktauslösung in Tätigkeit gesetzt werden sollen, an den Apparat, etwa an die Polklemmen 33 und M, angeschlossen werden können, ist für das Wesen vorliegender Erfindung unerheblich.
Dieses können sowohl Einbruchs-und Diebstahls-Melde-und Abwehrvorrichtungen sein, als auch sonstige Einrichtungen, die zur Überwachung oder Regelung eines Betriebes dienen und durch Beschattung einer lichtempfindlichen Zelle beeinflusst werden sollen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Sicirrheitsvorrichtung mit licht : mpfindlichen Einrichtungen, welche durch Belichtungs-
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eine elektrische Lampe belichtet-n Zelle, welche durch Beschattung ein Relais betätigen soll, ein zweiter Stromkreis im Relais gegenübrrstcht, wrichrr an die Stromquelle der obenerwähnten elektrischen
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