DE1097524B

DE1097524B - Anordnung zur Kompensation des Einflusses einer veränderlichen Fremdstrahlungs quelle auf eine strahlungselektrische Meßoder Steuerstrecke

Info

Publication number: DE1097524B
Application number: DENDAT1097524D
Authority: DE
Inventors: Frankfurt/M Richard Zaubitzer
Original assignee: Deutsche Bundespost, vertreten durch den Präsidenten des Pernmeldetechmschen Zentralamts, Darmstadt
Publication date: 1961-01-19

Description

DEUTSCHES

Bei der Durchführung der Aufgabe, die veränderliche Strahlmigsiriten&ität einer Strahlungsquelle zu messen oder die Änderung der Strahlungsintensität einer Strahlungsquelle für Steuerzwecke zu nutzen, muß dafür gesorgt werden, daß keine veränderliche,

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]^35Si_ eindeutige Abhängigkeit nur r. zu messenden Strahlungsquelle gegeben ist. die FremdstrahTungsquelle in ihrer Intensität jedoch konstant, so stört der dann auf der Meß- oder Steuerstrecke vorliegende konstante Strahlungs-Grundpegel nicht. Der konstante Strahlungs-Grundpegel kann nämlich sowohl bei Messungen als auch bei Steueraufgaben berücksichtigt werden, indem man z. B. eine von der Technik der Röhrenvoltmeter her bekannte Nullstromkompensation od. dgl. durchführt.

In der Praxis tritt nun häufig der Fall ein, daß ein veränderlicher Strahlungs-Störpegel unvermeidbar gegeben und somit die Lösung der gestellten Meß- oder Steueraufgaben erschwert oder gar unmöglich gemacht ist. Als Beispiel sei die Betätigung von lichtelektrischen Steuereinrichtungen durch die Über- oder auch Unterschreitung eines Helligkeitswertes erwähnt, bei welcher der durch die Tagesbeleuchtung hinzukommende schwankende Fremdhelligkeitswert stört.

Um nun Störungen von Strahlungsempfängern durch eine veränderliche Fremdstrahlung auszuschalten, wird bei einer aus einer Nutzstrahlungsquelle und einem Nutzstrahlungsempfänger bestehenden strahlungselektrischen Meß- oder Steuerstrecke gemäß der Erfindung, vorgeschlagen, daß ein zweiter Strahlungsempfänger vorgesehen ist, welcher zumindest hauptsächlich von der Fremdstrahlung beaufschlagt wird und welcher über eine Verstärkeranordnung mit reziproker Charakteristik eine zusätzliche Strahlungsquelle derart in ihrer Intensität beeinflußt, daß die von ihr abgegebene Strahlung zusammen mit der veränderlichen Fremdstrahlung einen konstanten Wert anrtimrqt.

Es wird also mit der erfindungsgemäßen Anordnung ein konstanter Strahlungs-Grundpegel geschaffen, welcher sich aus der Summe ^; der veränderlichen Fremdstrahlung und einer zweiten zusätzlich erzeugten Strahlung zusammensetzt. Dabei ist die Intensität der zusätzlich erzeugten Strahlung etwa reziprok abhängig von der Intensität der ersten Fremdstrahlung, z. B. der schwankenden Tageshelligkeit. Wendet man die erfindungsgemäße Anordnung bei lichtelektrischen Regelanlagen an, so wird z. B, eine elektrische Glühlampe über die reziproke Verstärkereinrichtung so gesteuert, daß ihre Strahlungsintensität bei schwachem Tageslicht hoch, bei starkem Tageslicht hingegen entsprechend niedrig ist. Die sich er-Anordnung zur Kompensation
des Einflusses einer veränderlichen
Fremdstrahlungsquelle auf eine strahlungselektrische Meß- oder Steuerstrecke

Anmelder:

Deutsche Bundespost,

vertreten durch den Präsidenten

des Fernmeldetechnischen Zentralamts,

Darmstadt, Rheinstr. 110

Richard Zaubitzer, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

gebende Summe der Strahlung aus Fremdstrahlungsquelle und Zusatzstrahlungsquelle wird dann annähernd konstant sein und deshalb den Betrieb von Strahlungsempfängern nicht mehr stören, weil der konstante Fremdstrahlungs-Grundpegel entweder eingeeicht oder auf andere Weise kompensiert werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Strahlungsempfänger gegen eine Einstrahlung der zusätzlichen Strahlungsquelle völlig geschützt und nur von der veränderlichen Fremdstrahlungsquelle beaufschlagt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung bekommt der zweite Strahlungsempfänger einen regelbaren Strahlungsanteil der zusätzlichen Strahlungsquelle zum Zwecke der Gegenkopplung zugeführt.

Für den häufigsten Anwendungsfall von Lichtsteuerungen stellen die verschiedenen Strahlungsquellen Lichtquellen (Glühlampen, Gasentladungslampen, Elektrolumineszenzplatten) dar, und die Strahlungsempfänger bestehen aus Photözellen oder Photohalbleitern (Sperrschichtzellen oder Widerstandszellen). Für die reziproke Verstärkerschaltung wird man vorteilhaft wegen ihres hohen Verstärkungsfaktors eine Transistor-Tandemschaltung anwenden, bei der die reziproke Charakteristik leicht durch sinngemäße Einfügung des zusätzlichen Strahlungsempfängers

- erzielt werden kann.

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Claims

• Im folgenden wird an Hand von vier Abbildungen die Anordnung nach der Erfindung näher erläutert. Abb. 1 und 2 zeigen in stark schematisierter Darstellung das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei verschiedenen Ausführungsformen; Abb. 3 und 4 zeigen je eine Ausführung der reziproken Verstärkerschaltung mit der Anschaltung des zusätzlichen Strahlungsempfängers 4 und der zweiten Strahlungsquelle 2. In der Abb. 1 und 2 stellt 1 die in ihrer Intensität schwankende Fremdstrahlungsquelle dar, welche den zweiten Strahlungsempfänger 4 und den Nutzstrahlungsempfänger 5 gemeinsam beaufschlagt. Der Strahlungsempfänger 4 steuert über eine der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnete reziproke Verstärkerschaltung die Strahlungsintensität der zusätzlichen Strahlungsquelle 2. Die Abbildung 2 unterscheidet sich von der Abb. 1 dadurch, daß die Strahlungsempfänger 4 und 5 beide von der zusätzlichen Strahlungsquelle 2 beaufschlagt werden. In der Abb. 1 dagegen ist der Strahlungsempfänger 4.durch einen gestrichelt angedeuteten Schirm gegen die zusätzliche Strahlungsquelle 2 abgeschirmt. Die Anordnung ist also bei der Abb. 1 so getroffen, daß die von der zusätzlichen Strahlungsquelle 2 erzeugte Strahlung infolge der Abschirmung nicht auf deft.''zweiten Strahlungsempfänger 4 fällt und somit dessen Ausgangsstrom ausschließlich von der schwankenden Fremdstrahlung der Strahlungsquelle 1 abhängig ist. In diesem Fall ist die Regelabhängigkeit von der ersten Fremdstrahlungsquelle 1 am stärksten ausgebildet. In Grehzfällen kann dies zu einer Überkompensation führen, d. h. die Summe der beiden Fremdstrahlungsintensitäten (der ersten und der durch diese erzeugten zusätzlichen Strahlung) welche den Nutzstrahlungsempfänger 5 beaufschlagt, ist dann nicht .mehr konstant. In manchen Fällen wird es daher vorteilhafter sein, wie in Abb. 2 dargestellt, einen genau einstellbaren Anteil der Strahlung der zusätzlichen Strahlungsquelle 2 auf den die zusätzliche Strahlungsquelle 2 regulierenden zweiten Strahlungsempfänger 4 rückwirken zu lassen. Solcherart entsteht eine Licht-Gegenkopplung, und die Abhängigkeit der Intensität der zusätzlichen Strahlungsquelle 2 von der Intensität der Fremdstrahlung 1 wird verkleinert, so daß sich der erwünschte konstante Strahlungs-Grundpegel einstellt. Der Nutzstrahlungsempfänger 5 erhält also als Glied der Meß- oder Steuerstrecke, die gegen den schwankenden Fremdstrahlungspegel zu schützen ist, von der gesteuerten zusätzlichen Strahlungsquelle 2 den notwendige Strahlungsausgleich. Die von der Nutzstrahlungsquelle 3 der Meß- oder Steuerstrecke ausgehende Strahlung stellt dann den einzig veränderlichen Strahlungswert dar, welche den Nutzstrahlungsempfänger 5 in der erstrebten Weise ungestört betätigen kann. : Die in der Abb. 3 gezeigte Tandem-Transistorschaltung mit einem npn- und einem pnp-Transistor stellt eine der möglichen Ausführungsformen einer Verstärkeranordnung mit reziproker Charakteristik dar. Der zweite Strahlungsempfänger 4 liegt hierbei über einen Widerstand 11 an der Basis und über einen Widerstand 12 am Emitter des npn-Transistors 8, dessen Kollektor über den Widerstand 10 mit der Basis des pnp-Transistors9 verbunden ist. An dem der Basis zugewandten Ende des Strahlungsempfängers 4 — im vorliegenden Falle eine Halbleiterwiderstandszelle -^- ist ein Regelwiderstand 13 angeschlossen, der mit seinem anderen Ende am Emitter des pnp-Transistors 9 liegt. In den Kollektorkreis des pnp-Transistors 9 ist die zusätzliche Strahlungsquelle 2 — im vorliegenden Falle eine Glühlampe — eingeschaltet, die durch einen bei Schließen des S Schalters 7 von der Batterie über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 9 fließenden Strom ■uicht ausstrahlt, solange der Strahlungsempfänger 4 von der Fremdstrahlung nicht oder wenig beeinflußt ist. ίο Der Widerstand 13 bildet mit dem zweiten Strahlungsempfänger 4 einen Spannungsteiler, an dem über den Widerstand 11 das Basispotential für den npn-Transistor8 abgegriffen wird. Wird der Strahlungsempfänger 4 von der Fremdstrahlung nicht oder wenig beeinflußt und ist dieser daher hochohmig, so erhält die Basis des npn-Transistors 8 über den Widerstand 13 eine positivere Vorspannung gegenüber dem Emitter und die Emitter-Kollektor-Strecke des npn-Transistors 8 wird niederohmiger. Damit wird auch ao die Basis des pnp-Transistors 9 über den Widerstand 10 und die Emitter-Kollektor-Strecke des npn-Transistors 8 an negatives Potential gelegt und der pnp-Transistor 9 wird leitend, die zweite Strahlungsquelle 2 leuchtet auf. Steigt der Anteil der Fremda$ strahlung, so wird der Strahlungsempfänger 4 niederohmiger. Das Teilerverhältnis des Spannungsteilers 13-4 verschiebt sich derart, daß die Basis keine positive Spannung mehr gegen den Emitter aufweist und daher die Emitter-Kollektor-Strecke des npn-Transistors weniger bzw. im Grenzfall (d. h. bei maximaler Fremdstraihlung) nichtleitend wird. Dementsprechend vermindert sich die negative Basisvorspannung des pnp-Transistors 9, dieser wird also ebenfalls weniger oder nichtleitend, die zweite Strahlungsquelle 2 brennt dunkler oder erlischt. Es liegt also eine reziproke Charakteristik vor, die durch Veränderung des Regelwiderstandes 13 eingestellt werden kann. Die Festwiderstände 10, 11 und 12 sollen die Transistoren 8 und 9 vor Stromüberlastung schützen. Durch die unmittelbare Einkopplung des - Kollektorstroms des npn-Transistors 8 in den Emitter-Basis-Stromkreis des pnp-Transistors 9 wird eine große Verstärkung erzielt. In der Abb. 4 ist der npn-Transistor 8 der Abb. 3 durch einen pnp -Transistor 14 ersetzt. Infolge der anderen Polarität des Transistors 14 haben bei dieser Schaltung der Regelwiderstand 13 und der Strahlungsempfänger 4 ihre Plätze vertauscht. Der Spannungsteiler 4-13 arbeitet dann derart, daß die gleiche AVirkung eintritt, wie in der Schaltung nach Abb. 3. Selbstverständlich stellen die in den Abb. 3 und 4 gezeigten reziproken Verstärkerschaltungen nur zwei bevorzugte von mehreren möglichen Ausführungsformen dar. Es sind auch Verstärkerschaltungen mit nur einem Transistor der beiden Leitfähigkeitstypen möglich. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation des Einflusses einer veränderlichen Fremdstrahlungsquelle (1) auf einer strahlungselektrischen Meß- oder Steuerstrecke, bestehend aus einer Nutzstrahlungsquelle (3) und einem Nutzstrahlungsempfänger (5), dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Strahlungsempfänger (4) vorgesehen ist, welcher zumindest hauptsächlich von der Fremdstrahlung beaufschlagt wird und welcher über eine Verstärkeranordnung mit reziproker Charakteristik eine zu-

sätzliche Strahlungsquelle (2) derart in ihrer Intensität beeinflußt, daß die von ihr abgegebene Strahlung zusammen mit der veränderlichen Fremdstrahlung (1) einen konstanten Wert annimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strahlungsempfänger (4) gegen eine Einstrahlung der zusätzlichen Strahlungsquelle (2) völlig geschützt ist und nur von der veränderlichen Fremdstrahlungsquelle (1) be- ίο aufschlagt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strahlungsempfänger (4) einen regelbaren Strahlungsanteil der zusätzlichen Strahlungsquelle (2) zum Zwecke der Gegenkopplung zugeführt bekommt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (1 bis 3) Lichtquellen darstellen und die Strahlungsempfänger (4 und 5) aus Photozellen oder Photohalbleitern bestehen.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung mit reziproker Charakteristik aus einer Tandemschaltung eines pnp-Transistors (8) mit einem npn-Transistor (9) besteht, bei welcher der zweite Strahlungsempfänger (4) über je einen Widerstand (11 und 12) zwischen dem Emitter und der Basis des npn-Transistors (8) liegt und die zusätzliche Strahlungsquelle (2) im Kollektorstromkreis des pnp-Transistors (9) liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung mit reziproker Charakteristik aus einer Tandemschaltung zweier Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps besteht, daß der Strahlungsempfänger (4) über je einen Widerstand (11 und 12) zwischen der Basis des einen Transistors (14) und dem Emitter des zweiten Transistors (9) geschaltet ist und daß die zusätzliche Strahlungsquelle (2) im Kollektorstromkreis des zweiten Transistors (9) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 OM 699/376 1.61