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Anordnung'zur Helligkeitsmessung
Die Verwendung von Phototransistoren bereitet im Bereich der Hell-Dunkel-Schaltungen, wie z. B.
Lichtschranken dgl., keine Schwierigkeit, da sich klare Ein-und Ausschaltbedingungen ergeben und somit die Transistoren als Schalter arbeiten können.
Weit kritischer ist es, differente Helligkeitswerte als solche eindeutig zu erfassen und in elektrische Werte umzusetzen. Von zusätzlichem Aufwand abgesehen, macht der notwendige zur Oberfläche senkrechte Lichteinfall bei Photodioden deren Verwendung dort unmöglich, wo die Belichtung in einem Brennpunkt, also auch schief erfolgt. Da der Lichteinfall. auf den Phototransistor einer aliquoten negativen Basisspannung entspricht, würde eine verschieden starke Belichtung analogen Zwischenstellungen des Transistors von nichtleitend zu leitend entsprechen. Gerade diese Schaltphasen führen jedoch unter anderem auch zu unerwünschten Temperatureinflüssen, die eine exakte Erfassung der Helligkeitswerte problematisch machen. Auch eine Kombination von Widerständen mit Temperaturausgleich ergibt nur eine annähernde Anpassung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Helligkeits- bzw. Lichtmessung mittels Phototransistoren. Die oben genannten Nachteile sind erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass zwei oder mehrere Phototransistoren als astabiler Multivibrator bzw. als zyklischer Impulsgeber geschaltet sind. Die erfindungsgemässe Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, dass die Phototransistoren auch bei den verschiedenen Zwischenwerten der Helligkeit im elektronisch idealen Bereich der Leit- und Sperrfunktion arbeiten, da die Helligkeitswerte in Impulse entsprechender Dauer, d. h. Impulslänge, direkt umgewandelt werden.
Diese Umwandlung ergibt sich dadurch, dass die erfindungsgemässe Anordnung bei Belichtung die Frequenz und unter Umständen auch die Amplitude ändert. JederTransistor ändert dabei seine Umschaltzeit von leitend zu nichtleitend und umgekehrt mit der Intensität des Lichteinfalls, der einer Änderung des Basiswi-' derstandes entspricht. Der Transistor fungiert weiterhin als Schalter mit einer vom Licht beeinflussten Frequenz. Diese Funktion bleibt auch erhalten, wenn Phototransistoren mit Normaltransistoren zusammengeschaltet werden.
Wird die Anordnung zum Vergleich zweier Helligkeitswerte oder gruppenweise zum Vergleich mehrerer Helligkeitswerte verwendet, ergeben sich Impulsdifferenzen, die ein Mittelwert der Ergebnisse aus vielen kurzen Messungen sind, womit die jedemimpuls anhaftenden winzigen Abweichungen im Endergebnis einen sonst schwierig zu ermittelnden Messdurchschnitt ergeben.
Da die Arbeitsfrequenz weit über jener der Netzfrequenz wählbar ist, kann die Anordnung sowohl mit gleichbleibendem als auch mit wechselndem Licht beleuchtet werden.
Die einfachste Ausführung der erfindungsgemässen Ausführung ergibt sich dadurch, dass zwei Phototran- sistoren kollektorseitig mit je einem Spannungsteiler verbunden sind und über Basiswiderstände an eine An- zapfung des dem andern Phototransistor zugeordneten Spannungsteilers angeschlossen sind. Die erzielbare Stabilität undimpulsform kann ohne besondere Vorkehrungen natürlich nicht besser sein als die von astabilen Multivibratoren, doch lassen sich die erzielten Impulse bzw. die Differenzen der Impulslänge, vermöge ihres idealen Formcharakters, weit genauer auswerten als die bei herkömmlichen Arten photoelektrischer Messanordnungen erzielbaren Werte. Wird beispielsweise die Impulsdauer als Einschaltzeit eines Generators mit höherer Frequenz verwendet, so liefert dieser eine bestimmte Impulszahl.
Man erhält so-
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auch die Ausnutzung der Impulslücken möglich.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anordnung zur Helligkeitsmessung ist in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, deren Fig. 2 ein Impulsdiagramm zeigt. In Fig. 1 sind die Kollektoren zweier Photo transistorenPhT und Phot, mit je einem Spannungsteiler verbunden, die als Lastwiderstände dienen und aus je zwei Widerständen R, bzw.R,R bestehen. Die Spannungsteiler bewirken, dass ein Teilbetrag der an ihnen auftretenden Spannung über die Basiswiderstände R und R dem zugeordneten Transistor als vom Gegentransistor gesteuerte Basisspannung zugeführt wird. In Abweichung von einem astabilen Multivibrator erfolgt hier die Basissteuerung gegensinnig ganz kontrolliert.
Die Kapazitäten Cl und C2 liegen jeweils direkt zwischen der Basis des einen und dem Kollektor des andern Phototransistors.
Diese Schaltung ergibt schon ohne Folgestufe Rechteckimpulse, die bei gleicher Belichtung symmetrisch sind und bei ungleicher Belichtung Impulse, deren Länge gegensinnig variiert. Ein gemeinsamer Emitterwiderstand R7 sowie ein Querwiderstand 1\, der die Mittelpunkte beider Spannungsteiler verbindet, wirken als Begrenzer für den im Betrieb zu erwartenden thermischen Fehlerfaktor, bis zu Temperaturen, wie sie Germaniumkristallen kaum zugemutet werden können. Die Anordnung gleicht überdies Exemplarstreuungen der einzelnen Transistoren weitestgehend selbst aus.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Impulsdiagramms mit Impulsen verschiedener Länge, die am Ausgang A der in Fig. 1 dargestellten Anordnung abgenommen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Helligkeits- bzw. Lichtmessung mittelsphototransistoren, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Phototransistoren als astabiler Multivibrator bzw. als zyklischer Impulsgeber geschaltet sind.
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