<Desc/Clms Page number 1>
Vierpolelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Vierpolelement, das zwischen den Eingangsklemmen eine Reihenschaltung von wenigstens zwei Impedanzen enthält, von denen wenigstens eine von einem einer ver- änderlichen Beleuchtung unterworfenen lichtempfindlichen Element gebildet wird und bei dem die Ausgangsklemmen an einem Teil dieser Reihenschaltung angeschlossen sind.
Ein solches Element kann, wie bekannt, als lichtempfindlicher elektronischer Schalter arbeiten, indem das lichtempfindliche Element von einer Photodiode oder einem Phototransistor gebildet wird, die bzw. der entsprechend der Beleuchtung eine den Eingangsklemmen zugeführte elektrische Spannung entweder nicht oder praktisch vollständig einem mit einem Verbrauchsapparat parallel geschalteten Reihenwiderstand weitergibt. Mit diesem Reihenwiderstand kann gegebenenfalls eine zweite Photodiode bzw. ein zweiter Phototransistor parallelgeschaltet sein, wobei mit Hilfe zweier abwechselnd in denselben Stromkreis zu schaltenden elektrischen Lichtquellen entweder die bzw. der erstgenannte oder die bzw. der zweitgenannte Photodiode bzw. Phototransistor beleuchtet wird und damit der vom Vierpolelement gebildete Schalter geschlossen bzw. geöffnet wird.
Die Erfindung bezweckt ein Vierpolelement der eingangs erwähnten Art, bei dem im Gegensatz zu der bekannten Ausführung beliebige Zwischenstufen zwischen ganz geschlossen und ganz offen eingestellt werden können. Das Vierpolelement gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element zwecks Erhaltung einer kontinuierlich einstellbaren Teilspannung einer den Eingangsklemmen zugeführten zeitlich veränderlichen Signalspannung als Photowiderstand mit beleuchtungsabhängiger Steigung der im wesentlichen linearen Stromspannungskennlinie ausgebildet ist, dem eine elektrische Lichtquelle mit Einstellmittel zur Regelung der Beleuchtung des Photowiderstandes zugeordnet ist.
Als Einstelleinrichtungen sind nicht nur mechanisch arbeitende Anordnungen (z. B. Blende, Widerstandsschieber), sondern auch solche rein elektrischer Natur zu verstehen, indem beispielsweise die Stromstärke der Lichtquelle elektrisch oder elektronisch geregelt wird.
Bei einer Ausführungsform des Vierpolelementes gemäss der Erfindung wird die Einstellung der Belichtung des Photowiderstandes mittels eines Schiebers erzielt, der in der Bahn des von der Lichtquelle zum Photowiderstand gehenden Lichtstroms quer zu diesem verschiebbar ist und in Abhängigkeit von seiner Lage diesen Lichtstrom in grösserem oder geringerem Masse abfängt. Dieser Schieber kann verschiedenartig ausgebildet sein, er kann beispielsweise aus einer mit einer Öffnung versehenen Maske oder einer Scheibe veränderlicher Dichte, beispielsweise einem photographischen Graukeil, bestehen, es kann jedoch auch ein Farbfilter Anwendung finden, das an verschiedenen Stellen jeweils Licht einer andern Farbe hindurchlässt.
Bei einer andern Ausführungsform des Vierpolelementes nach der Erfindung wird zum Einstellen der Lichtquelle die von ihr aufgenommene elektrische Energie gesteuert.
Bei einer weiteren Ausführung des Vierpolelementes gemäss der Erfindung enthält dieses einen mit. dem zuersterwähnten Photowiderstand in Reihe geschalteten zweiten gleichartigen Photowiderstand, dem die dem ersten Photowiderstand zugeordnete Lichtquelle ebenfalls zugeordnet ist und sind Einstellmittel zur gleichzeitigen einstellbaren Änderung der Beleuchtung der beiden Photowiderstände derart vorgesehen, dass eine Abnahme der Beleuchtung des einen Photowiderstandes eine Zunahme der Beleuchtung des andern Photowiderstandes bedingt und umgekehrt.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Vorderansicht des in der Vorrichtung nach Fig. 1 angewendeten Photowiderstandes, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, während Fig. 4 eine Abwicklung der beiden zusammenarbeitenden Masken dieses zweiten Ausführungsbeispieles darstellt. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, die sich besonders gut zur Fernbetätigung eignet, die Fig. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Impedanz der Reihenschaltung praktisch unabhängig von der Einstellung der Vorrichtung ist, Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht eines Mehrfachphotowiderstandes, wie er bei der Vorrichtung nach Fig. 7 Anwendung finden kann, und Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel zur Verwendung bei physiologischer Verstärkungsregelung von Niederfrequenzverstärkern.
In den unterschiedlichen Figuren sind die Eingangsklemmen der Vorrichtung mit 1 und 2 und die Ausgangsklemmen mit 3 und 4 bezeichnet. An die Eingangsklemmen 1 und 2 wird eine elektrische Signalspannung Vi gelegt. Diese Spannung enthält in jedem Augenblick eine bestimmte Information, die von der Vorrichtung weitergeleitet werden soll, u. zw. derart, dass diese Information in der Spannung Vu an den Ausgangsklemmen 3 und 4 erscheint, welche letztere Spannung ein bestimmtes, durch die Einstellung der Vorrichtung bedingtes Verhältnis zur Eingangsspannung Vi aufweist.
Bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 wird die Eingangsspannung Vi einer Reihenschaltung eines Widerstandes 5 und eines Photowiderstandes 6 zugeführt. Dieser Photowiderstand besteht aus einer gepressten Scheibe 7 aus photoempfindlichem Material, d. h. Material, dessen spezifischer elektrischer Widerstand von der Belichtung abhängig ist. Auf dieser Scheibe, die beispielsweise aus mit Kupfer aktiviertem Kadmiumsulfid bestehen kann, sind zwei kammförmige, ineinander eingreifende Elektroden 8 und 9 angebracht. Von diesen Elektroden, die beispielsweise aus Silber oder leitendem Zinnoxyd bestehen können, ist die eine galvanisch mit dem Widerstand 5 und die andere galvanisch mit der Eingangsklemme 2 und der Ausgangsklemme 4 verbunden.
Dem Photowiderstand 6 ist eine elektrische Lichtquelle 10, beispielsweise eine Fahrradlaternenlampe, zugeordnet. Zwischen der Lichtquelle 10 und der mit den Elektroden 8 und 9 versehenen Oberfläche des Photowiderstandes 6 ist eine Irisblende 11 angeordnet. Durch Einstellung dieser Blende, wobei die mittlere Öffnung 12 vergrössert oder verkleinert wird, ist die Grösse des von der Lampe 10 belichteten Teiles 13 (Fig. 2) des Photowiderstandes 6 beliebig bestimmbar. Bei grosser Öffnung 12, wobei somit der Photowiderstand 6 völlig oder wenigstens grösstenteils belichtet wird, ist sein elektrischer Widerstand niedrig, während bei sehr geringer Öffnung 12 sein elektrischer Widerstand hoch ist.
Ist dieser Photowiderstand 6 beispielsweise eine Kadmiumsulfidscheibe mit einem Durchmesser von 8, 5 mm, wobei der Abstand der Elektroden 8 und 9 voneinander 0, 2 mm ist, so kann mittels der Blende 11 der Widerstandswert des Photowiderstandes 6 zwischen etwa 5 Mss und 0,5 kQ eingestellt werden.
Bei einem Wert des Widerstandes 5 von beispielsweise 0, 5 MQ bedeutet dies, dass die Ausgangsspannung Vu an den Klemmen 3 und 4 auf einen Wert einstellbar ist, der etwa zwischen neun Zehnteln und einem Tausendstel der Eingangsspannung Vi liegt.
Dadurch, dass die Eingangs- und Ausgangsspannungskreise keine beweglichen elektrischen Kontakte enthalten, wird das Auftreten von Kontaktgeräuschen in der Ausgangsspannung Vu verhindert.
In den Figuren der nachstehenden Beispiele sind die den Teilen der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 nur in der Ausbildung der Mittel, durch die der von der Lampe 10 ausgesandte und vom Photowiderstand 6 aufgefangene Lichtstrom geregelt wird. In einem Gehäuse 30, das an der Unterseite durch einen Träger 31 abgeschlossen ist, auf dem sich der Photowiderstand 6 befindet, ist parallel zu dieser Bodenfläche eine zylindrische Buchse 32 mit einem Nippel 33 befestigt, die an einem Ende eine Lampenfassung35 mit der in der Mitte angeordneten Lampe10 trägt. Innerhalb der Buchse 32 und um die Lampe 10 befindet sich eine zweite zylindrische Buchse 34, die um ihre Achse drehbar ist.
Die Buchse 32 ist zwischen der Lampe 10 und dem Photowiderstand 6 mit einer mehr oder weniger tropfenförmigen Öffnung 36 versehen, während die Buchse 34 eine kometenförmige Öffnung 37 aufweist, deren Längsrichtung mit derjenigen der Öffnung 36 einen Winkel einschliesst. Fig. 4 stellt eine Abwicklung der beiden von den Buchsen 32 und 34 gebildeten Zylindermäntel mit ihren Öffnungen dar. Durch Drehung der Buchse 34 aus der Lage, in der die Öffnungen 36 und 37 sich möglichst überlappen, ist eine allmähliche Verringerung des sich zu den Schwänzen der Öffnungen verschiebenden überlappenden Teiles erzielbar. Die Winkellage der drehbaren Buchse 34 in bezug auf die feststehende Buchse 32 bestimmt so-
<Desc/Clms Page number 3>
mit den Lichtstrom, der vom Photowiderstand 6 aufgefangen wird.
Die Winkeleinstellung der Buchse 34 bestimmt mithin auf ähnliche Weise wie die Einstellung der Blende 1 bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 das Verhältnis der Ausgangsspannung Vu zur Eingangsspannung Vi.
Die Gestalt der Öffnungen 36 und 37 ist so gewählt, dass der Widerstandswert des Photowiderstandes 6 als Funktion der Winkellage der Buchse 34 einen mehr oder weniger logarithmischen Verlauf aufweist.
Durch richtige Wahl der Gestalt der Öffnungen 36 und 37 ist praktisch jede erwünschte Form der Widerstandskurve des Photowiderstandes erzielbar.
Während bei den vorstehenden Vorrichtungen der Widerstandswert des Photowiderstandes in der Reihenschaltung durch eine das auf den Photowiderstand auffallende Lichtbündel begrenzende Öffnung in einer Maske bestimmt wird, wird bei der Vorrichtung nach Fig. 5 nicht die Grösse des Lichtbündels, son- dern die Lichtmenge je Oberflächeneinheit des Photowiderstandes geändert. Dies könnte z. B. dadurch geschehen, dass zwischen der Lampe 10 und dem Photowiderstand 6 eine Maske mit verlaufender Dichte oder ein Farbfilter mit farbgemäss veränderlicher Durchlässigkeit verschiebbar angeordnet wird. Bei der Vorrichtung nach Fig. 5 erfolgt diese Lichtstromsteuerung jedoch auf eine andere Weise, die sich insbesondere für Fernsteuerung eignet.
Die Vorrichtung nach Fig. 5 unterscheidet sich von denjenigen nach Fig. 1 - 4 durch das Fehlen eines besonderen verschiebbaren Organs zwischen der Lampe 10 und dem Photowiderstand 6 und durch den Zusatz eines regelbaren Widerstandes 52 in der Speiseleitung 50 von der Speisequelle 51 für die Lampe 10 zu dieser Lampe.
Die Speisequelle 51 kann beispielsweise ein Speisetransformator für ein Funkgerät od. dgl. sein. Die Einstellung des regelbaren Widerstandes 52, der ein billiger Draht- oder Kohlewiderstand sein kann, bestimmt den auf den Photowiderstand 6 fallenden Lichtstrom und somit den Widerstandswert dieses Photowiderstandes. Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Fernbedienung der Verstärkungsregelung bei Schallwiedergabe- und bzw. oder Aufnahmegeräten. Der Regelwiderstand 52 kann mittels einer praktisch beliebig langen Doppeladerschnur 50 mit dem Gerät verbunden sein, das den übrigen Teil der Vorrichtung enthält. Auch dann, wenn der Regelwiderstand 52 im Gerät selbst angeordnet ist, bietet die Vorrichtung nach Fig 5 Vorteile. Bei einem Funkempfänger z.
B. ist es möglich, die Reihenschaltung des Widerstandes 5 und des Photowiderstandes 6 in unmittelbarer Nähe des Demodulators und der nachfolgenden ersten Niederfrequenzverstärkerstufe anzubringen, während der Regelwiderstand 52 an einer leicht zugänglichen Stelle angeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Leiter, die das Niederfrequenz-
EMI3.1
wird.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 erfolgt gleichfalls eine Einstellung des Widerstandswertes des Photowiderstandes 6 mittels einer Regelung der von der Lampe 10 absorbierten elektrischen Energie. Diese Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von der vorstehenden dadurch, dass der feste Widerstand 5 durch einen Photowiderstand 60 ersetzt ist, dem eine zweite Lampe 61 vom gleichen Typ wie die Lampe 10 zugeordnet ist. Ein Schirm 63 verhütet, dass die Lampe 10 den Photowiderstand 60 und die Lampe 61 den Photowiderstand 6 belichtet. Die Lampen 10 und 61 sind in Reihe an den Transformator 64 angeschlossen.
Parallel zu den beiden Lampen 10 und 61 liegt ein Spannungsteiler 65 von der üblichen Art, dessen beweglicher Kontakt 66 elektrisch mit der Mitte der Reihenschaltung der beiden Lampen verbunden ist. In der in Fig. 6 höchsten Lage des Kontaktes 66 ist die Lampe 61 kurzgeschlossen, während an der Lampe 10 die volle Spannung des Transformators 64 liegt. In der niedrigsten Lage des Kontaktes 66 ergibt sich das Umgekehrte. Bei Änderung der Einstellung des Kontaktes 66 ändern sich die elektrischen Widerstände der Photowiderstände 6 und 60 in entgegengesetztem Sinne. Die Ausgangsspannung Vu an den Klemmen 3 und 4 lässt sich infolgedessen auf einen Bereich ändern, der sich, von einem sehr kleinen Bruchteil der Eingangsspannung Vi bis zu praktisch der vollen Eingangsspannung erstreckt.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach Fig. 6 ist der, dass die an den Eingangsklemmen 1 und 2 gemessene Impedanz weniger von der Einstellung abhängig ist, als dies bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen der Fall ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 7 enthält ebenso wie diejenige nach Fig. 6 zwei in Reihe geschaltete Photowiderstände 6 und 60, deren Widerstandswerte in entgegengesetztem Sinne regelbar sind. Diese Regelung erfolgt durch die Verschiebung einer längs der in einer Ebene liegenden Photowiderstände verschiebbaren Maske 70 mit einer rechteckigen Öffnung 71. Den beiden Photowiderständen 6 und 60 ist die gleiche Lampe 10 zugeordnet, die durch die Öffnung 71 hindurch einen durch die Lage der Maske 70 bestimmten Teil jedes dieser Photowiderstände belichtet. Das Verhältnis zwischen den Oberflächen dieser belichteten Teile wird durch die Lage der Maske 70 bestimmt.
<Desc/Clms Page number 4>
Die beiden Photowiderstände 6 und 60 der Vorrichtung nach Fig. 7 können zu einer baulichen Einheit vereinigt sein. Fig. 8 ist eine Vorderansicht einer solchen Einheit. Eine auf einem (nicht dargestellten) Träger aufgebrachte photoempfindliche Schicht 80 ist mit einer Anzahl paralleler Elektrodenlinien versehen, die so miteinander verbunden sind, dass sich drei Gruppen 81,82 und 83 ergeben. Die Linien der Gruppen 81 und 83 wechseln jeweils mit einer Linie der Gruppe 82 ab. Die Linien der Gruppe 81 sind mit der Eingangsklemme 1, die der Gruppe 82 mit der Ausgangsklemme 3 und die der Gruppe 83 mit der Eingangsklemme 2 verbunden, die auch die Ausgangsklemme 4 bildet. Der Teil, der bei der in Fig. 7 dargestellten Lage der Maske 70 von der Lampe 10 belichtet wird, ist in Fig. 8 durch das gestrichelte Rechteck 84 angegeben.
Ein Mehrfachphotowiderstand nach Fig. 8 kann den Widerstand 5 und den Photowiderstand 6 der Vorrichtungen nach den Fig. l, 3 und 5 ersetzen. Dabei soll ein Teil, beispielsweise der Teil mit den Elektrodenlinien 81, dauerhaft gegen Strahlung aus der Lampe 10 abgeschirmt werden, beispielsweise durch einen auf diesen Teil aufgebrachten schwarzen Lack.
Bei den vorstehend an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Ausgangsspannung V stets am Photowiderstand 6 abgenommen, dessen eine Seite unmittelbar mit der Eingangsklemme 2 verbunden ist. Es dürfte einleuchten, dass an Stelle dieser Spannung auch diejenige Spannung als Ausgangsspannung abgenommen werden kann, die über einem andern Teil der Schaltungsanordnung steht. So kann als Ausgangsspannung die Spannung zwischen den Klemmen 1 und 3 benutzt werden.
Der Widerstand 5 kann durch eine Reaktanz, beispielsweise einen Kondensator, oder durch eine Reihenschaltung mindestens zweier Impedanzen ersetzt werden. Im letzteren Falle kann die Ausgangsspannung an einer dieser Impedanzen abgenommen werden.
Fig. 9 stellt eine Vorrichtung nach der Erfindung dar, die für physiologische Verstärkungsregelung tonfrequenter elektrischer Signale bestimmt ist.
Die tonfrequente Eingangsspannung wird über die Klemmen 1 und 2 der Reihenschaltung eines Widerstandes 91, eines zweiten Widerstandes 92 und eines Photowiderstandes 93 zugeführt, welcher Photowiderstand mit einem zweiten Photowiderstand 94 eine bauliche Einheit bildet. Die beiden Photowiderstände weisen je eine gesonderte kammförmige Elektrode 95 bzw. 96 und eine gemeinsame kammförmige Elektrode J7 auf. Diese Elektroden sind auf der Oberfläche einer gepressten Scheibe aus einem photoempfindlichen Material, beispielsweise mit Kupfer aktiviertem Kadmiumsulfid, angebracht. Die Elektrode 96 des Photowiderstandes 94 ist über einen Kondensator 98 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 91 und 92 verbunden. Weiter ist ein Kondensator 99 parallel zu diesen beiden letzteren Widerständen geschaltet.
Die Ausgangsklemmen 3 und 4 sind galvanisch mit den Elektroden des Photowiderstandes 93 verbunden.
Mittels einer Lampe 10, die an einen Transformator im Funkgerät, im Verstärker oder sonstigem Tongerät, in das die Vorrichtung aufgenommen ist, angeschlossen sein kann, werden die beiden Photowiderstände 93 und 94 ir gleichem Masse belichtet. Der Lichtstrom 100, der auf diese Photowiderstände fällt, ist durch in der Zeichnung nicht näher dargestellte Mittel einstellbar. Diese Einstellbarkeit ist z. B. dadurch erzielbar, dass zwischen der Lampe 10 und den beiden Photowiderständen eine verschiebbare Maske oder ein Filter mit örtlich veränderlicher Dichte oder Farbe angeordnet wird. Es können auch Mittel Anwendung finden, durch welche die Energiezufuhr der Lampe 10 einstellbar regelbar ist. Beispiele dieser Einstellverfahren wurden bereits bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Vorteilhafte Werte für die unterschiedlichen Impedanzen in der Vorrichtung nach Fig. 9 sind :
EMI4.1
<tb>
<tb> Widerstand <SEP> 91 <SEP> 0,5 <SEP> Mn
<tb> Widerstand <SEP> 92 <SEP> 1,5 <SEP> MO
<tb> Photowiderstand <SEP> 93 <SEP>
<tb> (Dunkelwiderstand) <SEP> 30 <SEP> MQ
<tb> Photowiderstand <SEP> 94 <SEP>
<tb> (Dunkelwiderstand) <SEP> 30 <SEP> Mon
<tb> Kondensator <SEP> 98 <SEP> 3300 <SEP> pF
<tb> Kondensator <SEP> 99 <SEP> 27 <SEP> pF <SEP> ; <SEP>
<tb>
Wenn die beiden Photowiderstände 93 und 94 verhältnismässig stark belichtet werden und somit ihr Widerstand einen-niedrigen Wen aufweist, treten in der dann niedrigen Ausgangsspannung die niedrigen
<Desc/Clms Page number 5>
und die hohen Frequenzen stärker hervor als bei einer weniger starken Belichtung, wobei die Ausgangsspannung auch einen höheren Wert aufweist.
Im vorstehenden war die Rede von einer Lichtquelle, einem Lichtstrom und einer Belichtung. Wenn es sich hiebei um Strahlung handelt, mittels deren der elektrische Widerstand eines Photowiderstandes beeinflusst werden kann, soll der Ausdruck "Licht" nicht'als auf sichtbare Strahlung beschränkt aufgefasst werden. Auch Strahlung ausserhalb des sichtbaren Teiles des Spektrums, beispielsweise Ultraviolett und Infrarot, ist für den beabsichtigten Zweck brauchbar, wenn der Photowiderstand oder die Photowiderstände auf derartige Strahlung ansprechen.
Selbstverständlich müssen bei der Vorrichtung nach der Erfindung erforderlichenfalls Massnahmen getroffen werden, um unerwünschte, auf den Photowiderstand oder die Photowiderstände einwirkende Strahlung fernzuhalten, beispielsweise dadurch, dass der Photowiderstand oder die Photowiderstände und die Strahlungsquelle in einem gesonderten Gehäuse untergebracht werden, wie dies z. B. bei der Vorrichtung nach Fig. 2 der Fall ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vierpolelement, das zwischen den Eingangsklemmen eine Reihenschaltung von wenigstens zwei Impedanzen enthält, von denen wenigstens eine von einem einer veränderlichen Beleuchtung unterworfenen lichtempfindlichen Element gebildet wird und bei dem die Ausgangsklemmen an einem Teil dieser Reihenschaltung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element zwecks Erhaltung einer kontinuierlich einstellbaren Teilspannung einer den Eingangsklemmen zugeführten zeitlich veränderlichen Signalspannung als Photowiderstand mit beleuchtungsabhängiger Steigung der im wesentlichen linearen Stromspannungskennlinie ausgebildet ist, dem eine elektrische Lichtquelle mit Einstellmitteln zur Regelung der Beleuchtung des Photowiderstandes zugeordnet ist.