Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. <B>310373</B> Signalübertragungsanlage mit Lichtblitzen als Übertragungsmittel Das im Schweizer Patent Nr. <B>310373</B> dar gestellte Signalübertragungsverfahren mittels Lichtblitzen erfordert Empfänger, die nur auf kurze optische Strahlungsimpulse von Fun kenstrecken und auf keine andern Licht- eifekte reagieren.
Obwohl das im obigen Pa tent beschriebene Verfahren überall dort, wo eine einfache und sichere Signalisierung zwi- sehen Stationen ohne Drahtverbindung er wünscht ist, vorteilhaft angewandt werden kann, ist der Empfänger besonders für Signal übertragung im Strassenverkehr weiter ent wickelt worden.
In der Zeichnung ist das schematische Schaltbild eines Empfängers als Ausführungs beispiel gezeigt.
Die vom Geber ausgesandten blauvioletten Lichtimpulse treffen auf die Photozelle<B>1</B> auf. Die Cäsium-Antimon-Kathode lk der Photo zelle hat eine extreme Empfindlichkeit von etwa einem Elektron pro<B>7</B> Quanten im blau violetten Bereich. Als Folge des Lichtblitzes tritt ein negativer Spannungsimpuls an der Anode 1., der Zelle auf. Dieser negative Span nungsimpuls geht über den Anodenanschluss mit Kopplungskondensator 2 von etwa<B>50</B> pF und Ableitung<B>3</B> von etwa<B>0,1</B> Megohm an das Gitter 4, der ersten Verstärkerröhre 4.
Aus der Kombination der gewählten Kapazität und des Widerstandes ergibt sich die Zeitkonstante zu<B>50</B> X 10-12 X<B>1.05</B> = <B>5</B> X<B>10-6</B> Sekunden, Es gelangen daher nur Impulse mit einer Dauer von weniger als<B>5</B> X<B>10-6</B> Sekunden an das Gitter 4, der Verstärkerröhre. Bei Ver- wendu-ng von Cäsium-Antimon-Photozellen, die mit einem Blaufilter ausgerüstet sind, das Wärme- und andere schädliche Strahlen lern- hält, haben praktische Versuche ergeben,
dass nur Lielltimpulse im Blauvioletten mit einer Anstiegssteilheit von mehr als 102<B>-</B> Lux pro <B>1/10</B> Mikrosekunde die Schaltung zum Anspre chen bringen können, die aber gerade für diese Impulse, die vom Geber ausgesandt wer den, besonders empfindlich ist. Die Anoden widerstände<B>10, 11,</B> 12 der ersten drei Ver- stärkerröhren 4,<B>5, 6</B> sind verhältnismässig niedrig, grössenmässig einige Kiloohm.
Dies ist wegen der zu den Widerständen -parallel lie genden Röhrenkapazität zur gleichmässigen Übertragung der Ilochlrequenten Spannungs impulse erforderlich, da aus Gründen der Störsicherheit (Ansprechen auf fremde Licht effekte) kein Wert auf Verstärkung nieder frequenter Spannungsänderungen gelegt wird. Aus diesem Grunde kann der Verstärkungs grad nur gering gewählt werden und beträgt nur etwa<B>10-30 je</B> Stufe. Dafür ist die Ver stärkung im Frequenzgebiet zwischen<B>100</B> klIz und<B>1500</B> kHz ziemlich geradlinig, während darüber hinaus der Abfall beginnt und bei <B>3000</B> kR.z bereits etwa<B>2-3</B> Neper Minderung gegenüber der Maximalverstärkung eintritt.
Der Spannungsimpuls, der an der Anode 1" der Photozelle<B>1</B> negativ auftritt,- ist hinter der e<B>'</B> rsten Verstärkerröhre 4 positiv, hinter der zweiten Verstärkerröhre <B>5</B> negativ und hinter der dritten Verstärkerröhre <B>6</B> wieder positiv. Die Röhre<B>6</B> arbeitet mit hohem An odenstrom. Ihre Kathode<B>6k</B> ist mit der Ka thode<B>7k</B> der Röhre<B>7</B> verbunden und nicht durch einen Kondensator überbrüekt. Bei Auf treten eines negativen Spannungsimpulses am Gitter<B>69</B> der Röhre<B>6</B> wird ihr Anodenstrom geringer und die Kathode<B>61,</B> negativer.
Gleich zeitig wird die Röhre<B>7</B> durch den an ihr auf tretenden positiven Gitterimpuls geöffnet. Da durch wird die Spannung am Kathodenwider stand<B>13</B> mehr erhöht, als sie durch die Strom minderung an der Röhre<B>6</B> sank, weil die Röhre<B>7</B> mit dem verstärkten Signal arbeitet. Durch das Anwachsen der Spannung am Ka thodenwiderstand<B>13</B> wird die Kathode<B>6k</B> positiver, das Gitter<B>69</B> also vergleichsweise negativer, wobei sich der Wert zu dem ur- sprüngliehen kleinen negativen Impuls ad diert. Das Negativwerden der Gitterspannung <B>6,</B> geht bis zur völligen Sperrung der Röhre<B>6,</B> während gleichzeitig die Röhre<B>7</B> ganz auf- getastet wird.
Das Zurückfallen in den ur sprünglichen Zustand geht sodann gemäss der Zeitkonstanten der Gitterblocks 14<B>(50 000</B> pF) zwischen<B>6</B> und<B>7</B> und des Gitterableitwider- standes <B>15 (1</B> MOhm) in<B>50.</B> 10-9. <B>106</B> Sekun den vor sich. Während dieses Zeitraumes fliesst durch die Röhre<B>7</B> ein ziemlich hoher Anodenstrom, der zur Betätigung des Relais <B>16</B> ausreicht, oder auch eine Glimmlamp e zum Aufleuchten bringen könnte (etwa<B>10</B> mA, 1/20 s).
Die Kippschaltung ist dabei so emp findlich, dass ein Impuls am Gitter<B>69</B> von etwa 1/1.0() Volt und<B>10-6</B> Sekunden Dauer den Kippvorgang der Röhren<B>6, 7</B> auslöst.
Wenn das Relais<B>16</B> kontaktmässig nicht hoch genug belastbar ist, hat es sich als zweck- -mässig erwiesen, es auf ein mit Ruhestrom arbeitendes Relais wirken mr lassen, das durch einen Hilfskondensator (etwa 4 uF) in der Weise verzögert wird, dass es bei jedem Signal impuls etwa eine Sekunde geöffnet bleibt und die meldende Glühlampe ebenso lange auf leuchtet.
Dadurch werden niellt nur die ein zelnen Signalimpulse -wirkungsvoller zum Aus- druck gebracht, sondern man erreicht auch, dass bei Aufeinanderfolge der Lichtblitze des Gebers in geringeren Zeitabständen als einer Sekunde ein kontinuierliches Aufleuchten der Meldelampe für die Gesamtdauer der Geber tätigkeit eintritt. Die Erzeugung der für den Betrieb des Empfängers erforderlichen An odengleichspannung von etwa 200 Volt kann auf irgendeine bekannte Weise erfolgen. Zweckmässig wird ein Zerhacker <B>17</B> in Gegen taktschaltung dafür benutzt. Er bietet zusätz liche Sicherheit, da er auch dann noch die erforderliche Spannung liefert, wenn die eine Hälfte der Kontakte ausfällt.
Transformator <B>18</B> und Trockengleichrichter<B>19</B> vervollständi gen die Stromquelle in bekannter Weise.
Da der Empfänger nur hochfrequente Spannungsimpulse verstärkt, kann er durch niedere Frequenzen infolge mangelhafter An- odenspannungssiebung nicht gestört werden, Eine einfache Entstörung zur Beseitigung von hochfrequenten Störungen, die auch im Inter esse einer Autoradioentstörung erforderlich ist, reicht aus.
Die beschriebene Schaltung ist nur als Ausführungsbeispiel anzusehen und kann in Einzelheiten verschiedentlich geändert wer den. So können weniger oder mehr Verstär- kerstufen angewandt werden, und es ist mög lich, die Röhren<B>6</B> und<B>7</B> als Doppelröhre in gemeinsamen Glaskolben unterzubringen. An odenstromstösse der Ausgangsröhre können auf verschiedene Weise zur Meldeanzeige nutzbar gemacht werden. Der Ersatz der Röh ren durch ggleiehartig arbeitende Transistoren entspricht dem Stand der Technik.
Additional patent to main patent no. <B> 310373 </B> Signal transmission system with light flashes as transmission medium The signal transmission method using light flashes presented in Swiss patent no. <B> 310373 </B> requires receivers that only respond to short optical radiation pulses from spark gaps and do not react to any other light effects.
Although the method described in the above patent can be used advantageously wherever simple and secure signaling between stations without a wire connection is desired, the receiver has been further developed, especially for signal transmission in road traffic.
In the drawing, the schematic circuit diagram of a receiver is shown as an embodiment example.
The blue-violet light pulses emitted by the transmitter hit the photocell <B> 1 </B>. The cesium-antimony cathode lk of the photo cell has an extreme sensitivity of about one electron per <B> 7 </B> quanta in the blue-violet range. As a result of the flash of light, a negative voltage pulse occurs at the anode 1. of the cell. This negative voltage impulse goes through the anode connection with coupling capacitor 2 of about <B> 50 </B> pF and discharge <B> 3 </B> of about <B> 0.1 </B> megohms to the grid 4, of the first amplifier tube 4.
The combination of the selected capacitance and the resistance results in the time constant of <B> 50 </B> X 10-12 X <B> 1.05 </B> = <B> 5 </B> X <B> 10- 6 seconds, therefore only pulses with a duration of less than <B> 5 </B> X <B> 10-6 </B> seconds reach the grid 4, the amplifier tube. When using cesium-antimony photocells equipped with a blue filter that learns about heat and other harmful rays, practical tests have shown
that only light impulses in the blue-violet with a gradient of more than 102 <B> - </B> Lux per <B> 1/10 </B> microsecond can cause the circuit to respond, but it is precisely for these impulses from the Donors sent who are particularly sensitive. The anode resistances <B> 10, 11, </B> 12 of the first three amplifier tubes 4, <B> 5, 6 </B> are relatively low, a few kilohms in size.
This is necessary because of the tube capacitance lying parallel to the resistors for the uniform transmission of the Ilochl-frequency voltage pulses, since no value is placed on amplifying low-frequency voltage changes for reasons of interference immunity (response to external light effects). For this reason, the degree of gain can only be selected to be low and is only about <B> 10-30 per </B> level. On the other hand, the gain in the frequency range between <B> 100 </B> klIz and <B> 1500 </B> kHz is fairly straightforward, while beyond that the decrease begins and already at <B> 3000 </B> kR.z. about <B> 2-3 </B> Neper reduction compared to the maximum gain occurs.
The voltage pulse that occurs negatively at the anode 1 "of the photocell <B> 1 </B> - is positive behind the first amplifier tube 4, behind the second amplifier tube <B> 5 </ B> negative and behind the third amplifier tube <B> 6 </B> again positive. The tube <B> 6 </B> works with a high anode current. Its cathode <B> 6k </B> is with the cathode <B> 7k </B> connected to the tube <B> 7 </B> and not bridged by a capacitor. If a negative voltage pulse occurs on the grid <B> 69 </B> of the tube <B> 6 </ B> its anode current is lower and the cathode <B> 61, </B> more negative.
At the same time, the tube <B> 7 </B> is opened by the positive grid impulse occurring on it. As a result, the voltage at the cathode resistor <B> 13 </B> is increased more than it sank by the reduction in current at the tube <B> 6 </B>, because the tube <B> 7 </B> also the amplified signal works. As the voltage at the cathode resistor <B> 13 </B> increases, the cathode <B> 6k </B> becomes more positive, the grid <B> 69 </B> comparatively more negative, whereby the value becomes the ur - Adds a small negative impulse. The grid voltage <B> 6, </B> becomes negative until the tube <B> 6, </B> is completely blocked while at the same time the tube <B> 7 </B> is fully opened.
Falling back into the original state then takes place according to the time constants of the grid blocks 14 (50,000 pF) between 6 and 7 and the grid leakage resistance <B> 15 (1 </B> MOhm) in <B> 50. </B> 10-9. <B> 106 </B> seconds ahead of you. During this period of time, a fairly high anode current flows through the tube <B> 7 </B>, which is sufficient to operate the relay <B> 16 </B>, or which could light up a glow lamp (e.g. <B> 10 </B> mA, 1/20 s).
The toggle switch is so sensitive that a pulse at the grid <B> 69 </B> of about 1 / 1.0 () volt and <B> 10-6 </B> seconds causes the tubes <B> 6 to toggle , 7 </B> triggers.
If the relay <B> 16 </B> is not able to withstand high enough loads in terms of contact, it has proven to be expedient to let it act on a relay working with quiescent current, which is connected to an auxiliary capacitor (about 4 uF) in the It is delayed in a way that it remains open for about one second with each signal pulse and the reporting light bulb lights up for just as long.
As a result, only the individual signal impulses are expressed more effectively, but it is also achieved that when the light flashes of the encoder follow one another, the indicator lamp lights up continuously for the entire duration of the encoder activity at less than one second. The anode DC voltage of approximately 200 volts required for operating the receiver can be produced in any known manner. A chopper <B> 17 </B> in counter-clock circuit is expediently used for this. It offers additional security, as it still supplies the required voltage if one half of the contacts fails.
Transformer <B> 18 </B> and dry rectifier <B> 19 </B> complete the power source in a known manner.
Since the receiver only amplifies high-frequency voltage pulses, it cannot be disturbed by lower frequencies as a result of insufficient anode voltage screening. A simple interference suppression to eliminate high-frequency interference, which is also required in the interest of a car radio suppression, is sufficient.
The circuit described is only to be regarded as an exemplary embodiment and can be changed in various details to whoever. For example, fewer or more amplifier stages can be used, and it is possible to accommodate the tubes <B> 6 </B> and <B> 7 </B> as double tubes in common glass bulbs. Anode current surges in the output tube can be used in various ways to display messages. The replacement of the tubes by transistors operating in the same way corresponds to the state of the art.