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Dämmerungssehalter.
Die Erfindung bezieht sich auf photoelektrische Schaltgeräte, u. zw. insbesondere auf solche photoelektrische Schaltgeräte, die zur Ein-und Ausschaltung von künstlichen Lichtquellen in Abhängigkeit vom Tageslicht dienen.
Bei solchen Geräten pflegt man einen Verzögerungsschalter vorzusehen, der die endgültige Einschaltung oder Ausschaltung der künstlichen Beleuchtung erst dann vornimmt, wenn das Tageslicht bereits längere Zeit die vorgegebene Grenzhelligkeit über-oder unterschritten hat, damit etwaige Spannungsschwankungen in den Betriebsstromquellen od. dgl. unter keinen Umständen Rückschaltungen und damit ein "Blinken" der gesteuerten Lichtquellen hervorrufen können. Die Erfindung bezieht sich auf die Einführung eines weiteren, an anderer Stelle eingefügten und einem andern Zwecke dienenden Ver- zögerungsschalters, der überdies vorzugsweise eine noch wesentlich längere Verzögerungszeit aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass es bei photoelektrischen Schaltgeräten der in Frage stehenden Art - besonders wenn sie zur Steuerung der Strassenbeleuchtung dienen-wünschenswert ist, dass die morgend- liche Ausschaltung der künstlichen Liehtquellen bei einer geringeren Tageshelligkeit erfolgt als ihre abendliche Einschaltung ; denn in den kritischen Morgenstunden ist das menschliche Auge im allgemeinen besser ausgeruht und dementsprechend lichtempfindlicher. Ausserdem ist morgens regelmässig die Verkehrsdichte erheblich geringer als in den kritischen Abendstunden. Durch die Erfindung wird ein Schaltgerät geschaffen, welches diese Forderung erfüllt, ohne Störungen zu unterliegen, die man aus den unten angeführten Gründen hiebei erwarten sollte.
Die Erfindung wird am besten an Hand der Figuren verständlich, von denen Fig. 1 und 2 schematisch das abendliche Absinken und morgendliche Ansteigen der Tageshelligkeit an zwei verschiedenen Tagen wiedergeben ; Fig. 3 eine erfindungsgemässe Schaltung unter Verwendung eines Gasdruckthermoschalters und Fig. 4 und 5 zwei erfindungsgemässe Schaltungen unter Verwendung von Bimetallthermoschaltern zeigt, während in Fig. 6eine erfindungsgemässe Anordnung mit mechanischem Verzögerungswerk und in Fig. 7 das Grundprinzip, in Fig. 8 die hiemit zusammenhängenden Vorgänge sowie in Fig. 9 nebst den Detailzeichnungen Fig. 10 und Fig. 11 die praktische Ausführung einer nach der Entladungsmethode arbeitenden Anordnung dargestellt ist, welche ebenfalls ein mechanisches Verzögerungswerk besitzt.
Betrachtet man Fig. 1. so erkennt man, dass die Tageshelligkeit L an einem wolkenfreien Tag abends mit fortschreitender Zeit t etwa exponentiell absinkt. Sie unterschreitet hiebei zunächst den für die abendliche Einschaltung der künstlichen Lichtquellen massgeblichen Schwellwert Sa im Punkte A und anschliessend den für die morgendliche Ausschaltung der künstlichen Lichtquellen massgebenden Schwellwert Sm im Punkte B. Umgekehrt überschreitet die ansteigende Tageshelligkeit morgens zuerst die Helligkeitsschwelle Sm im Punkte 0 und anschliessend die Schwelle Sa im Punkte D.
Ein Gerät, das die eingangs aufgeführten Bedingungen erfüllt. muss also im Punkte A die künstlichen Lichtquellen einschalten und sie im Punkte C wieder ausschalten, ohne dass die Überschreitung der Punkte Bund D hiebei zu Störungen führt.
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Solche Störungen würden z. B. entstehen, wenn man die Umschaltung auf die Empfindliehkeits- schwelle m abends bei der Einschaltung der Lampen (Überschreitung des Punktes A) oder die Umschaltung auf die Empfindlichkeitsschwelle Sa morgens bei Ausschaltung der Lampen (Überschreitung der Empfindlichkeitsschwelle Sm im Punkte 0) vornehmen wollte ; denn dann würde es in dem ganzen Gebiete A-C bzw. C-D zu periodischen Rückschaltungen, d. h. also zu einem dauernden Blinken der Lichtquellen, kommen.
Um derartige Störungen zu vermeiden, kann man z. B. den Richtungssinn des Dämmerungsverlaufes heranziehen, d. h. Mittel benutzen, die eine Einschaltung der Lichtquellen nur bei Überschreitung der Schwelle' ; S'a unter abnehmender Tageshelligkeit (Kurvenverlauf in Richtung des Pfeiles Pa) und eine Ausschaltung der Lichtquellen nur bei Überschreitung der Schwelle Sm unter zunehmender Tageshelligkeit (Kurvenverlauf in Richtung des Pfeiles Pm) zulässt. Hiebei treten jedoch Störungen auf, sobald der Dämmerungsverlauf-z. B. durch vorübergehende Wolkenschatten-im kritischen Gebiete zeitweise seinen Riehtungssinn ändert.
Man erkennt dies an Hand der Fig. 2. Nimmt der Dämmerungsverlauf abends zufällig die hier gezeichnete Kurvenform (Pfeil Pa) an, so wird die Beleuchtung im Punkte J. eingeschaltet, aber wenige Minuten später im Punkte E wieder ausgeschaltet und bleibt dann die ganze Nacht über ausgeschaltet, weil die Schwelle Sa nicht nochmals überschritten wird. Umgekehrt kann es morgens vorkommen, dass der Dämmerungsverlauf die in Fig. 2 gezeichnete ansteigende Kurvenform (Pfeil Pm) annimmt. Die Beleuchtung wird dann im Punkte D ausgeschaltet, anschliessend im Punkte F jedoch wieder eingeschaltet ; sie bleibt dann den ganzen Tag über in Betrieb, weil die"Ausschaltschwelle'Sm nicht nochmals berührt wird. Störungen dieser Art müssen natürlich unter allen Umständen vermieden werden.
Nach der Erfindung wird ein von Störungen dieser und ähnlicher Art völlig freier Betrieb dadurch erzielt, dass bei jeder Umschaltung (Ein-oder Ausschaltung der künstlichen Lichtquellen) ein Verzögerungswerk in Gang gesetzt wird, welches das Gerät erst nach seinem Ablauf auf die jeweils andere Empfindlichkeitsschwelle (Sa bzw. Sni) einstellt, als bei der die betreffende Umschaltung erfolgt ist. Die Laufzeit dieses Verzögerungsgliedes wird aber nicht nur auf 1 bis 2 Minuten, sondern auf mindestens 10 bis 20 Minuten und gegebenenfalls sogar auf bis zu einer Stunde bemessen, so dass sie den gesamten Dämmerungsverlauf mit Sicherheit überbrückt.
In einer besonders zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung wird die Ablaufzeit des Verzögerungswerkes sogar von der Dauer der Dämmerung abhängig, so dass das Gerät mit der gleichen Einstellung im hohen Norden (sehr flacher Dämmerungsverlauf) und in südlichen Breiten (überaus kurze Dämmerung) Verwendung finden kann.
Die nachfolgenden Figuren zeigen eine Reihe von Ausführungsformen der Erfindung. In allen diesen Figuren sind gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Als lichtempfindliches Organ wurde in allen Fällen eine Photozelle mit Verstärkerröhre eingezeichnet, obwohl man ohne weiteres an Stelle dieser Hilfsmittel auch andere lichtempfindliche Vorrichtungen zur Steuerung des ersten Relais heranziehen kann.
In Fig. 3 und 4 ist die Photozelle 1 mit dem Widerstand 2 und der Batterie 3 in Reihe geschaltet und steuert unter Zwischenschaltung einer unmittelbar vor das Gitter gelegten kleinen Drosselspule 4 das Gitter der Elektronenröhre 5. Im Anodenkreis der Röhre 5 liegt das Vorrelais 6, dessen Sekundärkreis zu den Klemmen 7 geführt ist. Dieses Vorrelais steuert in üblicher Weise über einen (nicht gezeichneten) Verzögerungsschalter (Thermoschalter od. dgl.) den eigentlichen Lampenkreis. Gleichzeitig steuert das Relais 6 jedoch noch einen zweiten Kontakt 8, der über das erfindungsgemäss eingeführte, mit sehr hoher Trägheit ausgerüstete Verzögerungsrelais die Umschaltung der Empfindlichkeitsschwelle vornimmt.
Nach Fig. 3 erfolgt diese Umschaltung durch Änderung der Lichtempfindlichkeit des Photozellenkreises. Zu diesem Zwecke ist ausser dem Widerstand 2 im Zellenkreis noch ein zweiter Widerstand 9 vorgesehen, der im gezeichneten Zustande (Tagesstellung) durch die Quecksilbersäule eines Gasdruckschalters kurzgeschlossen wird. Der Gasdruckschalter besteht aus einer gasgefüllten Glühlampe 10, die über einen Gipspfropfen 11 mit einem Kontaktmanometer 12 in Verbindung steht.
Bei Tage unterliegt die Photozelle 1 einer kräftigen Beleuchtung. Infolgedessen wird das Gitter der Röhre 5 negativ, und der Anker des Relais 6 fällt ab ; er schliesst hiebei den Kontakt 8, der die Glüh- lampe 10 unter Strom setzt. Die erwärmte Gasfüllung der Glühlampe 10 dehnt sich aus, durchdringt den Gipspfropfen 11 und bringt die Quecksilbersäule zum Ansteigen, bis sie nach 10 bis 30 Minuten die gezeichnete Lage annimmt und den Widerstand 12 kurzschliesst. Da die von der Photozelle 1 am Gitter der Röhre 5 erzeugte Steuerspannung mit der Grösse des Reihenwiderstandes 2, 9 wächst, wird die
Anlage hiedurch unempfindlich gemacht. Die Apparatur wird also auf die Empfindlichkeitsschwelle Sa (Fig. 1 und 2) eingestellt.
Sinkt abends die Beleuchtung der Zelle 1, so wird das Gitter der Röhre 5 positiv, und der anwachsende Anodenstrom bringt das Relais 6 zum Ansprechen. Hiebei wird der Steuerkreis 7 geschlossen, aber der Kontakt 8 geöffnet. Infolgedessen kühlt sich die abgeschaltet Glühlampe 10 wieder ab und saugt durch den Pfropfen 11 das Gas aus dem Manometerrohr 12 wieder zurück, so dass die Queck- silbersäule abzusinken beginnt und nach einiger Zeit der den Widerstand 9 überbrückende Kurzschluss wieder aufgehoben wird. Es liegen dann die beiden Widerstände 2 und 9 mit der Photozelle in Reihe,
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so dass die Anlage auf hohe Empfindlichkeit (Schwelle Sm) umgessehaltet ist.
Inzwischen ist es jedoch völlig dunkel geworden, und das Relais 6 verharrt daher bis zum nächsten Morgen in Anzugsstellung, lässt also die Lampen während der ganzen Nacht eingeschaltet.
Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung arbeitet in ähnlicher Weise. Als Verzögerungsschalter dient hier der Bimetallstreifen13, dessen Wärmeträgheit durch eine Fahne 14 so weit erhöht ist, dass der Kontakt 15 erst etwa 10 bis 30 Minuten nach Schliessung des Kontaktes 8 geöffnet wird. Bei geschlossenem
Kontakt 15 liegt der Widerstand 16 parallel zum Relais 6, so dass dieses verhältnismässig unemfindlicher ist (Ansprechschwelle Sm). Am Tage ist der Kontakt 15 geöffnet. Sinkt abends die Beleuchtung der Photozelle 1, so wird der Anker des Relais 6 also bereits bei einer verhältnismässig hohen Tageshelligkeit (geringer Anodenstrom) angezogen und der Steuerkreis 7 eingeschaltet. Gleichzeitig wird der Kontakt 8 geöffnet, so dass sich 10 bis 20 Minuten später der Kontakt 15 schliesst. Inzwischen ist es völlig dunkel geworden.
Da das Relais 6 jetzt infolge des parallel geschalteten Widerstandes 16 eine geringere Empfindlichkeit besitzt, wird sein Anker am darauffolgenden Morgen bei einer geringeren Helligkeit (Ansprechschwelle Sm - stärkerer Anodenstrom) abfallen und den Kontakt 8 wieder schliessen. Einige Zeit hierauf wird sich dann auch der Kontakt 15 wieder öffnen.
Eine sehr einfache Anordnung, die mit gittergesteuerter Glühkathodengasentladungsröhre nach Art des bekannten Thyratron arbeitet, zeigt Fig. 5. Die Gasentladungsröhre 17 liegt mit einer Röhre 18 und den zu steuernden Glühlampen 19 in Reihe. Die Röhre 18 enthält eine Heizwicklung und den Bimetallstreifen 20, der eine Metallplatte 21 trägt ; aussen trägt die Röhre 18 einen Metallbelag 22, der gemeinsam mit der Platte 21 einen Kondensator bildet. Wird der Bimetallstreifen 20 erwärmt, so biegt er sich nach rechts, und es vermindert sich hiebei die Kapazität des Kondensators 21-22.
Das Gitter der Gasentladungsröhre 17 wird in der bekannten Hullschen Phasenschaltung (amerikanisches Patent Nr. 1832707) von der Photozelle 1 gesteuert, die ihre Spannung aus dem Transformator 23 erhält und mit dem Kondensator 24 in Reihe liegt. Parallel zu diesem Kondensator 24 liegt gemäss der Erfindung der selbsttätig veränderliche Kondensator 21-22.
Am Tage ist die Photozelle 1 stark beleuchtet, so dass das Gitter der Röhre 17 negativ und die Röhre stromlos wird. Der Bimetallstreifen 20 ist daher gestreckt, und der Kondensator 21-22 besitzt seinen grössten Kapazitätswert. Dieser entspricht der Einschaltschwelle geringer Empfindlichkeit (Sa). Sinkt die Tageshelligkeit abends, so wird das Gitter positiver, bis bei der kritischen Helligkeit die Entladung einsetzt. Die Lampen 19 leuchten dann auf ; gleichzeitig wird die Gegenwicklung 25 des Transformators 23 unter Strom gesetzt und hiedurch die Spannung an der Photozelle 1 erniedrigt, so dass die einmal erzeugte Entladung auch aufrechterhalten bleibt. Der den Lampen 19 zugeführte Strom durchfliesst die Heizwicklung der Röhre 17 ; infolgedessen biegt sich der Bimetallstreifen 20 nach rechts.
Nach etwa 20 Minuten hat der Kondensator 21-22 seinen geringsten Kapazitätswert erreicht. Die Schaltung ist dann auf die Empfindlichkeitsschwelle Sm eingestellt ; inzwischen ist es jedoch längst völlig dunkel geworden.
Am nächsten Morgen wird infolge der verringerten Kapazität des Kondensators 21-22 das für die Unterbrechung der Entladung in der Röhre 17 kritische Gitterpotential bei einer viel geringeren Zellenbeleuchtung (Schwelle Sm) erreicht. Sobald diese Unterbrechung erfolgt, wird die Gegenwicklung 25 stromlos und hiedurch die Zellenspannung so weit erhöht, dass die einmal unterbrochene Entladung in der Röhre 17 mit Sicherheit unterbrochen bleibt. Anschliessend beginnt sich der Bimetallstreifen 20 abzukühlen. Da diese Abkühlung im Vakuum der Röhre 18 sehr langsam vor sich geht, dauert es etwa 30 Minuten, bis sich die Platte 21 wieder in der gezeichneten Stellung befindet. Inzwischen ist es völlig hell geworden, und die Anlage ist dann wieder zur Abendumschaltung bereit.
Voraussetzung für das sichere Arbeiten der bisher beschriebenen Schaltungen ist stets, dass die Zeitkonstante des Verzögerungsschalters merklich grösser als diejenige des Dämmerungsablaufes ist. Sie muss also jeweils dem Breitengrade des Aufstellungsortes angepasst werden. Dies kann jedoch durch Anordnungen vermieden werden, wie sie Fig. 6 und 9 zeigen und bei denen die Verzögerungszeit vom Dämmerungsverlauf ahängig wird.
In Fig. 6 liegt die Photozelle 1 wiederum mit dem Widerstand 2 und der Batterie 3 in Reihe und steuert über die zur Unterdrückung von wilden Schwingungen vorgesehene kleine Drosselspule 4 das Gitter der Röhre 5. Die Röhre 5liegt mit dem Widerstand 26in Reihe und bildet mit den Widerständen 27, 28, 29 eine Brückenschaltung, in deren Brückenzweig das Galvanometerrelais 30 liegt. In dieser Brückenschaltung korrespondieren entweder der Widerstand 27 allein oder die Widerstände 27 und 28 gemeinsam mit dem inneren Widerstande der Röhre-je nachdem, ob im Brückenzweige der Kontakt 31 oder der Kontakt 32 geschlossen ist.
Das Relaisgalvanometer 30 steuert über die beiden Kontakte 33 und 34 die Magnetspulen 35 und 36, welche aus der Batterie 37 gespeist werden. Diese wirken auf den T-förmigen Anker 38, der mit seiner unteren Spitze die Kontakte 31, 32 steuert und zwei Nasen 39,40 trägt, die mit einem halben Sperrad 41 zusammenwirken. Das Sperrad 41 besitzt eine Nase 42 und wird in Richtung des eingezeichneten Pfeiles durch Friktion von dem durch ein Uhrwerk betätigten Stahlrädchen 43 angetrieben. In dieser Bewegung wird das Sperrad 41 jedoch aufgehalten, sobald sich die Nase 42 gegen die Nase 44 bzw. 45 derjenigen zu den Kontakten 31 bzw. 32 gehörigen Kontaktzunge legt, deren Kontakt jeweils geöffnet ist.
Der
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Anker 38 steuert einen nicht gezeichneten Schalter, welcher im Kreise der zu schaltenden Lampen liegt und bei der gezeichneten Stellung des Ankers 38 geöffnet, bei der entgegengesetzten Stellung geschlossen ist.
Am Tage ist die Photozelle 1 stark beleuchtet, das Gitterpotential der Röhre 5 also negativ und der innere Widerstand der Röhre 5 entsprechend hoch. Die Brückenschaltung ist daher nicht im Gleichgewicht, und das Relaisgalvanometer 30 wird von einem Strom durehflossen, der zu der Schliessung des Kontaktes 34 führt ; infolgedessen steht die Spule 36 unter Strom und zieht den Anker 38 in die gezeichnete Lage, bei welcher der Kontakt 32 geschlossen ist. Da in dieser Lage die Summe der Widerstände 27 und 28 mit dem Röhrenwiderstand korrespondiert, muss sich der Strom im Brückenzweig schon bei Gitterpotentialen umkehren, die noch verhältnismässig hohen negativen Werten, d. h. einer ziemlich kräftigen Zellenbeleuchtung entsprechen (Schwelle Sa).
Sobald nun abends der innere Widerstand der Röhre 5 sinkt, wird der Kontakt 33 geschlossen und die Spule 35 unter Strom gesetzt. Hiedurch wird der Hebel 38 nach links hinübergeschwenkt ; er schliesst hiebet den Kontakt 31, so dass dann in der Brückenschaltung nur noch der Widerstand 27 mit lern Röhrenwiderstand korrespondiert. Infolgedessen kehrt sich der Brückenstrom wieder um und das Galvanometerrelais 30 schliesst erneut den Kontakt 34 ; der Magnet 36 ist dann bestrebt, den Anker 38 meder in die gezeichnete Lage zurückzuführen. Hiebei bleibt die Nase 40 jedoch im Sperrad 41 hängen, so dass sich Anker und Sperrad in ihrer Lage gegenseitig festhalten.
Erst wenn sich der Brückenstrom erneut umkehrt (Unterschreitung der Schwelle Sm) und das Galvanometerrelais den Kontakt 33 schliesst, der die Spule 35 wieder unter Strom setzt, gibt die Nase 40 das Sperrad 41 frei, welches sich dann unter ler Friktion des Reibrades 43 langsam in die (gezeichnete) Lage bewegt, in der es sich mit seiner Nase 42 an der Nase 45 festhängt.
Morgens verläuft der Vorgang umgekehrt. Wenn die Beleuchtung der Zelle 1 steigt, wird zunächst der Kontakt 34 geschlossen und der Hebel 38 in die gezeichnete Stellung hinübergeschwenkt. Hiebei wird der Kontakt 31 geöffnet und der Kontakt 32 geschlossen ; infolgedessen kehrt sich der Brückenstrom sofort um, und das Galvanometerrelais 30 schliesst wieder den Kontakt 33. Der hiedurch erregte Magnet 35 ist bestrebt, den Anker 38 wieder nach links zu schwenken, wird aber hieran dadurch gehindert, dass die Nase 39 sich im Zahnkranz des Sperrades 41 festhängt. Diesen Augenblick bringt Fig. 6 zur Darstellung.
Erst wenn die Zellenbeleuchtung wieder so weit gestiegen ist, dass sich der Strom im Galvanometerrelais 30umkehrt, d. h. dass der Kontakt 34 erneut geschlossen wird, zieht der Magnet 36 den Anker 38 so weit nach rechts, dass das Sperrad 41 wieder freigegeben wird und sich dann unter dem Einfluss des Reibrades 43 langsam so weit zu drehen vermag, bis sich seine Nase 42 an der Nase 44 aufhängt. In dieser Stellung ist die Anordnung dann wieder zur Abendumschaltung bereit.
Bei dem beschriebenen Beispiele setzt sich die Gesamtverzögerung also aus zwei Teilen zusammen : Zunächst wird jeweils die neu eingenommene Schaltstellung festgehalten, bis auch die nächste Schwelle (Sa
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Verzögerungswerk 41 zu laufen, um erst etwa 10 bis 30 Minuten später, wenn sich die Nase 42 bei 44 oder 45 aufgehängt hat, den Weg zur Rückschaltung freizugeben.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Stärke des von einer Photozelle
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Kondensator benötigt, um sich über eine Photozelle zu entladen ; der Kondensator ist hiebei mit dem Gitter einer Elektronenröhre verbunden, deren Anodenstrom gedrosselt bleibt, solange der Kondensator geladen ist, dagegen einsetzt und ein Relais betätigt, wenn der Kondensator seine Ladung verloren hat. Dieses Prinzip hat den Vorteil, dass man von Änderungen in der Charakteristik der Röhre oder in der Höhe der Betriebsspannungen weitgehend unabhängig wird sowie dass man sehr empfindliche - dafür aber erfahrungsgemäss meist konstantere-Photozellen verwenden kann.
Das angewandte Prinzip sei zunächst an Hand von Fig. 7 und 8 erläutert. Das Gitter der Elektronenröhre 5 ist einerseits mit dem Kondensator 46, anderseits über die Photozelle 1 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden. Der Verzweigungspunkt 47, welcher mit der vom Gitter abgewendeten Belegung des Kondensators 46 verbunden ist, liegt über dem Widerstand 48 an einem positiven Potential, das von dem Spannungsteiler 49 im Punkte 50 abgegriffen ist ; der Schalter 51 ermöglicht es jedoch, den Punkt 47 auch unmittelbar mit der Kathode der Röhre 5 zu verbinden.
Fig. 8 zeigt den zeitlichen Verlauf, welcher sich für die Gitterspannung Vy ergibt, wenn man den Schalter 51 vorübergehend öffnet. Normalerweise nimmt dieses Gitter etwa sein Sondenpotential (zirka - 2 Volt) an, bei dem es aus dem Anodenstrom ebensoviel Ionen wie Elektronen aufnimmt ; es fliesst dann ein kräftiger Anodenstrom, so dass der Anker des Relais 6 angezogen wird. Öffnet man jetzt im Zeitpunkt t1 den Kontakt 51, so steigt das Potential des Punktes 47 gemäss der gestrichelten Kurve V. nach positiven Werten hin an, da der Kondensator 46 dann über den Widerstand 48 am Punkte 50 liegt.
Durch die positive Ladung der einen Kondensatorbelegung werden auf der mit dem Gitter verbundenen Kondensatorbelegung Elektronen gebunden, die das Gitter aus dem Anodenstrom aufnimmt ; während dieses Vorganges wird das Gitterpotential vorübergehend etwas positiver, um jedoch sofort wieder auf den Wert des Sondenpotentials zurückzukehren. Wird im Zeitpunkte t2 der Schalter 51 wieder geschlossen,
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so verliert der Punkt 47 seine positive Ladung, und die auf der gitterseitigen Belegung des Kondensators 46 vorher gebundenen Elektronen strömen auf das Gitter zurück und laden es negativ auf, wie man aus dem Verlauf der Kurve Vk (Fig. 8) im Zeitpunkte erkennt.
Ist die Kapazität des Kondensators 46 gross gegenüber der Gitterkapazität, so entspricht die erzielte Gitteraufladung fast genau der Potentialdifferenz zwischen dem Punkte 50 und der Kathode der Röhre 5. Die Gitteraufladung fliesst anschliessend über die Photozelle 1 wieder ab (im Beispiel eine Hochvakuumzelle ohne Edelgasfüllung). Hiebei schneidet die Kurve Vg den Gitterspannungswert Vr, bei dem das Relais 6 anspricht, im Zeitpunkt < s. Der Anker des Relais 6 ist also innerhalb der Zeitspanne bis abgefallen ; diese Zeitspanne ist der Zellenbeleuchtung umgekehrt proportional und kann daher als Mass für die Beleuchtung der Zelle 1 benutzt werden.
In Fig. 9 entspricht die Magnetwicklung 52 dem Relais 6 und die Quecksilberwippe 53 dem Schalter 51 der Fig. 7 ; im übrigen sind die gleichen Bezugsziffern verwendet.
Der Anker 54 des Relais 52 steuert keinen Kontakt, sondern bewegt nur das mit zwei eingefrästen Rinnen versehene, schrägstehende Kopfstück 55. Die jeweilige Stellung dieses Kopfstückes 55 wird durch den in seiner Längsrichtung federnden Fühlhebel 56 periodisch geprüft, dessen nach vorn umgebogenes Endstück in eine Rinne des Kopfstückes 55 eingreift. Der Fühlhebel 56 dreht sich um die Achse 57, auf der gleichzeitig die als Hauptschalter dienende Quecksilberwippe 58 sitzt. Auf der gleichen Achse sind zwei weitere Hebel 59 und 60 befestigt (vgl. auch die Schnittzeichnung Fig. 10), von denen der erste mit der Steuerscheibe 61, der zweite mit der Verzögerungsscheibe 62 zusammenwirkt. Die Steuerscheibe 61 trägt zwei verschieden lange Stifte 63 und 64.
Der kurze Stift 6. 3 hebt bei seinem Vorbeilauf unter dem Drahtbügel 53 a die Quecksilberwippe 53 vorübergehend an und öffnet hiedurch den Kontakt in ihrem Inneren. Im Augenblick, wo sich dieser (dem Schalter 51 in Fig. 7 entsprechende) Kontakt wieder schliesst, wird das Gitter der Röhre 5 in der beschriebenen Weise negativ aufgeladen und beginnt sich über die Photozelle 1 zu entladen (Zeitpunkt ) ; gleichzeitig fällt der Anker 54 ab und nimmt die gezeichnete Lage ein. Einige Zeit darauf berührt der Stift 64 den am Hebel 59 angebrachten Führungslappen 65 und schiebt den genannten Hebel etwas nach rechts, um dann zwischen den Lappen 65 und 66 hindurchzugleiten.
Dabei kommt der Fühlhebel 56 vorübergehend ausser Eingriff mit dem Ankerkopf 55, in dessen Rinne er nur dann zurückfällt, wenn der Anker inzwischen in seiner Lage verharrt hat, d. h. wenn die Zellenbeleuchtung noch zu gering ist, um den Gitterkondensator 46 in der Zwischenzeit zwischen der Schliessung der Wippe 53 und dem Zurückfallen des Fühlhebels 56 zu entladen.
Die Steuerscheibe 61 dreht sich in der Minute einmal um ihre Achse ; es wird also gewissermassen jede Minute einmal geprüft, ob die Zellenbeleuchtung über oder unter einer gewissen Schwelle (Sm) liegt. Die Stärke der kritischen Zellenbeleuchtung hängt von dem Winkelabstand zwischen den Stiften 63 und 64
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Hilfe man den Widerstand 48 wahlweise an die Punkte 50 a, 50 oder 50 b legen kann.
Wenn die Zellenbeleuchtung den kritischen Wert überschreitet, so geht der Anker 54 in Anzugsstellung über ; hiebei folgt ihm der Fühlhebel 56, solange er in Eingriff mit dem Ankerkopfe 55 steht.
Wird der Fühlhebel 56 jedoch in der beschriebenen Weise vorübergehend ausgehoben, so fällt er nicht mehr in die betreffende Rinne ein, sondern gleitet unter der Einwirkung des Gewichtes 68 an dem Ankerkopf 55 nach oben entlang. Hiedurch gelangt auch der Hebel 59 weiter nach links, so dass der Lappen 66 von dem Stift 64 erfasst und ganz nach links geschoben wird. Sobald der Stift 64 hiebei ausser Eingriff mit dem Lappen 66 kommt, ist der Hebel 59 unter dem Einfluss des Gewichtes 68 bestrebt, wieder ein Stück nach rechts hinüberzufallen. Dabei hängt sich der Fühlhebel 56 in der oberen Rinne des Ankerkopfes 55 auf. In dieser Stellung ist der Kontakt in der Schaltwippe 58 unterbrochen ; die bei 7 angeschlossenen künstlichen Lichtquellen sind also ausgeschaltet (Tagesstellung).
Abends verläuft der Vorgang umgekehrt ; es ist jedoch dann die Zeitstrecke zwischen der Betätigung der Quecksilberwippe 53 durch den Stift 69 und dem nach oben hin durch den gegen den Lappen 66 drückenden Stift 64 erfolgenden Ausheben des Fühlhebel 56 massgebend. Diese zweite Zeitspanne kann durch Einschrauben des Stiftes 69 in ein entsprechendes Loch wesentlich kürzer als die oben erwähnte Zeitspanne gewählt werden. Sie entspricht dann der höheren Helligkeitsschwelle Sa. Es ist also die Stellung des Stiftes 63 für die Umschaltung auf "Nacht" und die Stellung des Stiftes 69 für die Umschaltung auf "Tag" massgebend. Um dies zu markieren, trägt die Steuerscheibe 61 ein der Aufgabe der beiden Lochkränze entsprechend zur einen Hälfte schwarzes, zur andern Hälfte weisses Zelluloidblatt 70.
Die erfindungsgemässe Verzögerung wird durch die Verzögerungsseheibe 62 in Verbindung mit dem Fühlhebel 60 erzeugt. Die Verzögerungsscheibe 62 trägt die beiden halben Zahnkränze 71 und 72, zwischen denen ein Schlitz frei gelassen ist ; sie wird von der Steuerscheibe 61 aus über das Reibrad 75 angetrieben. Diesem Antrieb folgt sie jedoch jeweils nur, bis sich der Stift 74 an dem umgebogenen Ende des Hebels 60fängt (vgl. Fig. 11). Erfolgt die Umschaltung, so gleitet dieses umgebogene Ende des Hebels 60 durch den Schlitz zwischen den beiden Zahnkränzen 71 und 72 hindurch, und die hiedurch freigegebene Verzögerungsscheibe beginnt sich zu drehen.
Sobald der Hebel durch den Schlitz hindurchgeglitten ist,
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wird jedoch die andere Empfindlichkeitsschwelle massgebend, und es tritt-wie im Beispiel Fig. 6-das Bestreben zur Rückschaltung ein. Infolgedessen vermag sich der Fühlhebel 56 weder in der oberen noch in der unteren Rinne des Kopfstückes 55 aufzuhängen. Dafür hängt sich das umgebogene Ende des Hebels 60 im Zahnkranz des jeweils unter ihm befindlichen Halbrades 71 bzw. 72 auf, so dass dann weder eine Rückschaltung, noch eine Weiterbewegung der Verzögerungsscheibe 62 mehr möglich ist.
Dieser Übergangszustand findet sein Ende, wenn auch die zweite Schwelle über-bzw. unterschritten ist und sich der Fühlhebel 56 dementsprechend in der oberen oder unteren Rinne des Kopfstückes 55 endgültig aufgehängt hat. Dann wird auch die Verzögerungsscheibe 62 freigegeben und vermag sich im Laufe von etwa 20 Minuten so weit zu drehen, bis sich der Stift 74 wieder an dem umgebogenen Ende des Hebels 60 fängt.
Die Gesamtwirkungsweise des an Hand von Fig. 7-11 beschriebenen Gerätes entspricht also derjenigen des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles. Bei jeder Umschaltung erfolgt zwar sofort der Übergang auf die andere Empfindlichkeitsschwelle, aber gleichzeitig eine Sperrung jeglicher Rück- schaltmöglichkeiten. Erst wenn auch die andere Empfindlichkeitsschwelle über-bzw. unterschritten ist, beginnt das eigentliche Verzögerungswerk seinen Ablauf und gibt dann etwa 10 bis 30 Minuten später den Weg zur Rückschaltung frei.
Der Hauptvorteil der zuletzt beschriebenen Anordnung liegt-trotz ihrer scheinbaren Unübersichtlichkeit-in ihrer grossen Einfachheit und Empfindlichkeit sowie in ihrer Betriebssicherheit, die vor allem durch das völlige Fehlen von merklich belasteten Kontakten und durch die einem Uhrwerk ähnliche Wirkungsweise begründet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dämmerungssehalter mit zwei Empfindlichkeitsschwellen, von denen die eine zur Morgenumschaltung, die andere zur Abendumschaltung herangezogen und die jeweils gewählte Schaltstellung für eine gewisse Zeit beibehalten wird, gekennzeichnet durch ein Zeitwerk, welches jeweils nach Überschreitung einer Empfindlichkeitsschwelle (Sa bzw. Sm) in Betrieb gesetzt wird und das durch seinen Ablauf im Anschluss an ein Ansprechen des Schalters auf der niedrigen Empfindlichkeitsschwelle die hohe Empfindlichkeitsschwelle, dagegen im Anschluss an ein Ansprechen auf der hohen Empfindlichkeitsschwelle die niedrige Empfindlichkeitsschwelle einschaltet.