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Frequenzabhängiges Gerät der Steuer-, Mess-und Regeltechnik
Die Erfindung betrifft ein frequenzabhängiges Gerät der Steuer-, Mess- und Regeltechnik, bei dem die zu messende Frequenz in einen von dieser abhängigen Gleichstrom umgewandelt wird.
Es ist bei frequenzabhängigen Geräten der Steuer-, Mess- und Regeltechnik bekannt, die Frequenz einer Wechselspannung in einen von ihr abhängigen Gleichstrom umzuformen.
Soll die Umformung in einem grösseren Frequenzbereich erfolgen, bedient man sich der Kondensatorumladeschaltung, bei der man sich die Tatsache zunutze macht, dass der durch einen Kondensator fliessende Strom gemäss der bekannten Beziehung J = U'2 w f'C nur von der Spannung und der Frequenz abhängig ist. Dabei hält man die Spannung konstant und lässt den Kondensator sich im Takte der Frequenz mittels eines polarisierten Relais von einer meist aus einer separaten Batterie entnommenen Spannung auf-bzw. umladen.
Bei einer andern Ausführung dieser Grundschaltung wird eine im Takte der Frequenz schwingende Membrane zur Steuerung derUmladung des Kondensators verwendet. Diese Ausführungen sind jedoch mit technischen und ökonomischen Mängeln behaftet Der Einsatz mechanisch bewegter Teile kann zu Ermüdungserscheinungen führen, welche die Funktion des Gerätes gefährden. Zum andern ist der Abgleich derartiger Einrichtungen schwierig und zeitraubend und wirkt daher neben dem an sich schon relativ hohen Aufwand in noch stärkerem Masse verteuernd. Ausserdem kann diese Umformung nur im niedrigen Frequenzbereich in engbegrenztem Umfange angewendet werden, da auf Grund der mechanisch bewegten Teilen anhaftenden Massenträgheit höhere Frequenzen nicht mehr mit Relais beherrscht werden können.
Zweck der Erfindung ist es, dieseMängel der bekannten Einrichtungen durch eine einfache und billige Anordnung zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Frequenzen im Tonfrequenzbereich in einen von der Frequenz abhängigen Gleichstrom umzuformen, der für Steuer-, Mess- und Regelzwecke ausgewertet werden kann.
Es ist seit langem bekannt, für bestimmte Zwecke, wie z. B. zur Beleuchtung von Messgeräteskalen, Radioskalen und Hinweisschildem sowie überall dort, wo jegliche Wärmeentwicklung durch eine Lichtquelle vermieden werden soll, elektrolumineszierende Flächenleuchten (Leuchtkondensatoren) zu verwenden (s. Philips Technische Rundschau, 18. Jg. [1956/57], Nr. 12, S. 349 ff.). Legt man an einen derartigenLeuchtkondensator einehinreichend hohe Wechselspannung, so beobachtet man in jeder Halbperiode einenLichtblitz. Je nach Art des elektrolumineszierendenStoffes und der Frequenz der Wechselspannung bekommt man manchmal einen zweiten, kleineren Lichtblitz.
Solange sich die Frequenz in
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einem bestimmten Bereich bewegt, der etwa dem Tonfrequenzbereich entspricht, ist die Lichtmenge jedes Blitzes nahezu frequenzunabhängig. Daher wird die über die Zeit gemittelte Lichtmenge bei einer gegebenen Spannung bei höheren Frequenzen grösser und ist der Frequenz ungefähr direkt proportional.
Ebenso bewirkt eine Zunahme der angelegten Spannung bei konstant gehaltener Frequenz ein starkes
Ansteigen der Lichtemission, wobei bei niedrigen Spannungen die Emission sehr schnell und bei höhe- ren Spannungen weniger schnell zunimmt Zur Erzielung eines hohen Helligkeitseindruckes ist es also erwünscht, den Leuchtkondensator mit einer hohen Frequenz und mit der höchsten im Hinblick auf die
Durchschlagsfestigkeit der Flächenleuchte zulässigen Spannung zu speisen.
Diesen physikalischen Effekt der Frequenzabhängigkeit der Lichtemission macht sich die Erfindung zunutze, indem für das frequenzabhängige Gerät der Steuer-, Mess- und Regeltechnik ein an sich be- kannter, von der Wechselspannung, deren Frequenz ermittelt werden soll, erregter Leuchtkondensator vorgesehen ist, von dessen Leuchtemission mittels eines photoelektrischen Wandlers die Mess- oder
Steuergrösse hergeleitet wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist dann noch vorgesehen, dass das oder die photoelektrischen
Bauteile ganz oder teilweise vom Leuchtkondensator, gegebenenfalls unter Vorsehung eines Luftspaltes, umschlossen sind. Eine andere Weiterbildungsform des Erfindungsgegenstandes sieht dann noch vor, dass die photoelektrische Substanz auf die Sichtfläche des Leuchtkondensators aufgebracht ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l ein Ausfuhrungsbeispiel mit einem aktivenphotohalbleiter, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem passiven Photohalbleiter, Fig. 3 und 4 vorteilhafte Zuordnungen von Leuchtkondensator und photoelektrischem Bauelement.
In den Fig. 1 und 2 sind mit --El und E2-- mit der umzuwandelnden Frequenz beaufschlagte Eingangsklemmen, mit --1-- ein nötigenfalls erforderlicher Spannungskonstanthalter, mit--2-- ein Leuchtkondensator, mit --3-- ein photoelektrisches Bauelement, mit --Al und A2-- Ausgangsklem- men, mit --4-- eine Auswerteeinrichtung (Mess-, Steuer oder Regeleinrichtung), mit --5-- eine zusätzliche Spannungsquelle, die bei Verwendung von passiven Photohalbleitern erforderlich istund mit - ein an sich bekannter Verstärker bezeichnet.
Die in Fig. 1 zu messende oder für Steuerzwecke dienende Frequenz wird an die Eingangsklem- men --EI und Ei- angelegt und ruft in dem Leuchtkondensator --2-- eine bestimmte Helligkeit hervor, die durch das aktive photoelektrische Bauelement --3-- in einen entsprechenden Gleichstrom umgewandelt wird. Da die Helligkeit eines Leuchtkondensators --2-- jedoch auch von der angelegten Spannung abhängig ist, empfiehlt es sich, diese, wenn erforderlich, mit einem Spannungskonstanthal- ter-l-zu stabilisieren, so dass die Veränderung der Helligkeit des Leuchtkondensators --2-- bzw. der durch photoelektrische Umwandlung entstehende Gleichstrom ein direktes Mass für die Grössenänderung der Frequenz ist. In Fig. 2 ist an Stelle des aktiven ein passives photoelektrisches Bauelement --3-- angeordnet.
Dieses hat bekanntlich die Eigenschaft, abhängig von einer Lichteinwirkung, seinen Widerstand zu verändern, so dass der durch die Spannungsquelle --5-- erzeugte und durch das passive photoelektrische Bauelement --3-- gesteuerte, an den Ausgangsklemmen-Al und A--anliegende Gleichstrom auch hier ein direktes Mass für die angelegte Frequenz ist In beiden Fällen wird durch einen Ver-
EMI2.1
In der Fig. 3 ist eine der vorteilhaften Möglichkeiten der Zuordnung von Leuchtkondensator --2-- und photoelektrischem Bauelement -3-- dargestellt. DerVorteil ist hier in der Konzentrierung des vom Leuchtkondensator --2-- ausgestrahlten Lichtes auf das photoelektrische Bauelement-3-- zu erblicken.
Eine andere Möglichkeit der Zuordnung ist in Fig. 4 gezeigt Hier ist auf der einen Seite eines durchsichtigen oder durchscheinenden Trägers --7-- der Leuchtkondensator --2-- und auf der andern Seite das photoelektrische Bauelement --3-- angeordnet.
Die Anwendung derartig ausgebildeter Mess-, Steuer-und Regelgeräte ist besonders dann vorteilhaft, wenn es erforderlich ist, Frequenzänderungen über einen grösseren Bereich, z. B. Tonfrequenzbereich, auszuwerten.
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