DE1230130B - Fotoelektrische Relaisvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21g-4/06

Nummer: 1230130

Aktenzeichen: T 23789 VIII c/21 g

Anmeldetag: 4. April 1963

Auslegetag: 8. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Relaisvorrichtung, die in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Größe eines Eingangssignals einen Schaltvorgang auslöst, wobei das Eingangssignal den Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre mit Fluoreszenzschirm ablenkt und der leuchtende Bereich des Fluoreszenzschirmes der Kathodenstrahlröhre mittels einer fotoelektrischen Vorrichtung abgetastet wird.

Meß- oder Zählrelais werden ganz allgemein be- ίο nutzt, wenn Stromkreise in Abhängigkeit davon geöffnet oder geschlossen werden sollen, daß die zu beobachtende Spannung einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Diese Relais besitzen gewöhnlich eine Nadel, die auf eine bestimmte Stellung voreingestellt werden kann, und eine andere Nadel, die in Abhängigkeit von einem gegebenen Signal beweglich ist. Jede der Nadeln trägt einen Kontakt, der mit einem Kontakt an der anderen Nadel in Berührung gebracht werden kann. In Abhängigkeit von einem gegebenen Signal bewegt sich die bewegliche Nadel, bis das Signal einen vorbestimmten Wert erreicht, worauf die beiden Kontakte einander berühren und ein Steuersignal zur Betätigung eines Relais abgeben.

Derartige Meß- oder Zählrelais haben auf Grund ihrer mechanischen Konstruktion ernsthafte Nachteile. Beispielsweise kann die mechanisch bewegliche Nadel nicht augenblicklich einem gegebenen Signal folgen, weil auf sie ein relativ großes Trägheitsmoment wirkt, insbesondere wenn das Signal schwankt und dabei schnell vorübergehende Werte einnimmt. Außerdem führen die Kontakte selbst zu verschiedenen Problemen, wie der Überhitzung auf Grund des Kontaktwiderstandes.

Ferner ist eine eingangs beschriebene fotoelektrisehe Relaisvorrichtung bekannt, die das Problem lösen soll, verschiedene Signale über einen einzigen Übertragungskanal zu übertragen und die synchronen Verteilervorrichtungen beim Sender und Empfänger auf fotoelektrische Weise arbeiten zu lassen. Zu diesem Zweck werden Kathodenstrahlröhren mit Fluoreszenzschirmen verwendet, auf deren Ablenkplatten die Signale gegeben werden, wobei feststehende fotoelektrische Zellen in dem jeweils erforderlichen System oder der jeweils erforderlichen Reihenfolge an dem Leuchtschirm außenseitig angebracht sind, um die Signale abzutasten. Hiermit läßt sich jedoch nicht eine Arbeitsweise erzielen, die derjenigen bei mit mechanischen Nadelkontakten arbeitenden Meß- oder Zählrelais entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fotoelektrische Relaisvorrichtung anzugeben, bei der Fotoelektrische Relaisvorrichtung

Anmelder:

Tateisi Denki Kabushikikaisha,

Ukyo-ku, Kyoto (Japan)

Vertreter:

Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Kühhornshofweg 10

Als Erfinder benannt:
Dr. Masao Takagi, Kyoto;
Keizo Yamaji, Osaka-fu (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 7. April 1962 (37-17 755, 37-17 756)

Ausgangssteuersignale erzeugt werden, wenn die Eingangssignale eine vorbestimmte Größe erreichen, und bei der keine mechanisch beweglichen Teile, z. B. Nadeln, verwendet werden.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer fotoelektrischen Relaisvorrichtung der eingangs beschriebenen Art die Lage der fotoelektrischen Vorrichtung längs des Schirms einstellbar ist.

Mit Hilfe dieser Einstellmöglichkeit kann die Ansprechcharakteristik des Relais eingestellt und geändert werden. Erst dadurch erhält man die vorteilhaften Eigenschaften der bisherigen Kontaktrelais, ohne jedoch deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere arbeitet eine solche Vorrichtung trägheitslos.

Die Erfindung wird an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, bei der die Kathodenstrahlröhre und die fotoelektrischen Mittel aufgeschnitten sind, um die inneren Elemente zu zeigen,

F i g. 2 eine seitliche Schnittansicht der Kathodenstrahlröhre und fotoelektrischen Mittel gemäß Fig.l,

F i g. 3 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung der Kathodenstrahlröhre und der fotoelektrischen Mittel eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung,

609 730005

F i g. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der F i g. 3,

F i g. 5 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 6 eine schematische Ansicht von unten auf Fig. 5,

F i g. 7 ein schematisches Blockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 8 eine schematische Darstellung der Begrenzerschaltung der F i g. 7,

Fig. 9 eine schematische Blockdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Schmittschen Schaltung der F i g. 9 und

Fig. 11 eine schematische Darstellung der NEIN-Schaltung der F i g. 9.

Die Relaisvorrichtung gemäß der Erfindung ist zusammengesetzt aus einer Kathodenstrahlröhre mit einem Fluoreszenzschirm, mit einem Kathodenstrahlerzeuger zum Aussenden der Elektronen, zum Formen der Elektronen in einen Strahl und zum Fokussieren dieses Strahls in einen leuchtenden Bereich auf dem Schirm und mit einer Vorrichtung zum Ablenken dieses Strahls, aus Mitteln zum Anlegen eines elektrischen Signals an die Ablenkvorrichtung, aus fotoelektrischen Mitteln mit einem fotoelektrischen Element zur Aufnahme des Lichts von dem leuchtenden Bereich, die so mit Bezug auf den Schirm angeordnet sind, daß das fotoelektrische Element nur dann Licht von dem leuchtenden Bereich aufnimmt, wenn das elektrische Signal einen vorbestimmten Wert erreicht hat, und aus Mitteln zum Öffnen oder Schließen elektrischer Stromkreise in Abhängigkeit von einem Signal, das erzeugt wird, wenn das fotoelektrische Element durch Licht von dem leuchtenden Bereich auf dem Schirm erregt wird.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Kathodenstrahlröhre 1 veranschaulicht, die einen Kathodenstrahlerzeuger 2, ein Ablenksystem 3, das aus einem einzigen im Abstand symmetrisch zur Achse des Kathodenstrahlerzeugers angeordneten Plattenpaar mit auseinanderstrebenden Enden besteht, und einen Fluoreszenzschirm 4 an der Innenseite der Stirnfläche der Röhre aufweist. Die dargestellte Röhre ist flach, und der Schirm hat eine längliche rechteckige Form. Obgleich diese Gestaltung bevorzugt wird, kann sie auch eine beliebige andere Form annehmen. Der Kathodenstrahlerzeuger besteht aus der Kathode 5, einem Steuergitter 5', einer ersten Beschleunigungselektrode 5", einer zweiten Beschleunigungselektrode 6, einer Strahlformungselektrode 7 mit einer Öffnung darin, einem Fokussierungssystem 8 aus einem Paar im Abstand stehender Platten und einer dritten Beschleunigungselektrode 9.

Die von der Kathode 5 ausgesandten Elektronen werden beschleunigt, wenn sie durch die Beschleunigungselektroden 5" und 6 treten, sie werden durch die Öffnung der Elektrode 7 in einen Strahl mit länglichem schmalen rechteckigen Querschnitt geformt, durch das Fokussierungssystem 8 gebündelt, durch die Elektrode 9 nochmals beschleunigt und dann zwischen den Ablenkplatten 3 hindurchgeleitet. In dem Spalt zwischen den Platten wird ein elektrostatisches Feld errichtet, dessen Stärke durch die Größe des angelegten elektrischen Signals bestimmt ist. Das elektrische Signal kann von irgendeinem zu überwachenden elektrischen Phänomen oder irgendeiner zu regelnden Größe abgeleitet werden. Beispielsweise kann bei einer Spannungsmessung das Signal von der zu messenden Spannung oder von einer dazu proportionalen Spannung abgeleitet werden. Wenn eine Größe automatisch zu regem ist, kann das Signal von einer zu der Größe korrespondierenden Spannung abgeleitet werden.

An die Ablenkplatten sind die Klemmen 10 und 11 angeschlossen, an die eine Signalspannung, wie

ίο soeben beschrieben wurde, angelegt werden kann. Hierdurch wird ein elektrostatisches Feld erzeugt, dessen Größe der angelegten Spannung proportional ist. Wenn der Elektronenstrahl durch das elektrostatische Feld hindurchtritt, wird er um ein Maß, das der Größe des elektrostatischen Feldes und daher der zu messenden Spannung oder der automatisch zu regelnden Größe proportional ist, abgelenkt. Der auf diese Weise abgelenkte Strahl trifft schließlich in einer Stellung auf den Fluoreszenzschirm, die der

so Strahlablenkung entspricht, und erzeugt dort einen begrenzten leuchtenden Bereich. Vorzugsweise hat der leuchtende Bereich auf dem Schirm die Form einer Linie, insbesondere einer sich längs der kurzen Achse des Schirms von der oberen bis zur unteren Kante erstreckenden Linie. Wenn die angelegte Spannung sich ändert, ändert sich auch der Ablenkungswinkel des Strahls, so daß sich der leuchtende Bereich auf dem Schirm entlang der Längsachse des Schirms um einen Abstand bewegt, der der Strahlablenkung entspricht.

Die Konstruktion der Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung und ihre Arbeitsweise im Zusammenhang mit der Elektronenstrahlablenkung unterscheidet sich von derjenigen gewöhnlicher Kathodenstrahlröhren zumindest in folgenden Punkten: Während gewöhnliche Kathodenstrahlröhren mit zwei Sätzen von Ablenkplatten ausgestattet sind, d. h. mit horizontalen und vertikalen Ablenkplatten, besitzt die hier verwendete Kathodenstrahlröhre nur einen einzigen Satz von Ablenkplatten, so daß der Elektronenstrahl in einer Weise abgelenkt wird, daß die Verschiebung des leuchtenden Bereichs auf dem Schirm nur längs einer vorbestimmten Achse des Schirms erfolgt. Wenn es gewünscht wird, können auch zwei oder mehr Sätze von Ablenkplatten für die gleiche Funktion vorgesehen werden, d. h., daß sie die zugehörigen Strahlen einzeln in der gleichen Richtung ablenken. Bei gewöhnlichen Kathodenstrahlröhren darf der leuchtende Bereich auf dem Schirm keine andere Form als einen kleinen Punkt haben, während er bei der hier betrachteten Röhre einen Punkt oder eine Linie oder irgendeine andere geeignete Form besitzen kann. Schließlich ist die bei der Erfindung benutzte Kathodenstrahlröhre vorzugsweise flach im Gegensatz zu den gewöhnlichen trichterförmigen Röhren.

Wenn eine Skalenplatte vorgesehen ist, um die Stellung des leuchtenden Bereichs auf dem Schirm anzuzeigen, ist es möglich, die Größe des elektrostatischen Feldes zwischen den Ablenkplatten und demzufolge die Größe der zu messenden Spannung oder Größe abzulesen, da jede kleine Änderung der Spannung oder Größe zu einer entsprechenden Änderung der Größe des elektrostatischen Feldes und

es demzufolge der Lage des leuchtenden Bereichs auf dem Schirm führt.

Vor dem Schirm 4 ist eine fotoelektrische Vorrichtung 12 in einer solchen Stellung angeordnet, daß sie

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Licht von dem leuchtenden Bereich auf dem Schirm beobachtende Spannung einen von mehreren vorherempfängt, wenn dieser Bereich sich auf eine be- bestimmten Werten durchlaufen hat.
stimmte Stellung des Schirms bewegt hat. Die foto- An die Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre elektrische Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse kann sowohl eine Gleichspannung als auch eine 13 mit zum Schirm der Kathodenstrahlröhre hin 5 Wechselspannung angelegt werden. Wenn es sich um offenem Ende, einer in dieses offene Ende des Ge- eine Wechselspannung handelt, verursacht eine häuses eingesetzten konvexen Linse 14 und einem Periode der Spannung eine hin- und hergehende Befotoelektrischen Element 15 in dem Gehäuse. Die wegung des leuchtenden Bereichs über den Schirm. Linse dient dazu, das Licht von dem leuchtenden Die von dem leuchtenden Bereich durchlaufene Bereich auf dem Schirm zu sammeln und auf das io Strecke ändert sich mit der Amplitude der angelegfotoelektrische Element zu fokussieren. Das Element ten Spannung. Wenn die Amplitude der Spannung kann aus irgendeinem fotoelektrischen Material be- und daher die Bewegung des leuchtenden Bereichs stehen. Sehr brauchbar ist Kadmiumsulfid, das gegen- einen vorherbestimmten Wert überschreitet, wird das über Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums sehr fotoelektrische Element in einer diesem Wert entempfindlich ist. Besonders empfohlen wird ein Ger- 15 sprechenden fotoelektrischen Vorrichtung durch das manium-Fototransistor. Licht von dem leuchtenden Bereich erregt und be-

Das fotoelektrische Element ist mit dem Eingang tätigt das Relais 17.

eines Verstärkers 16 verbunden, an dessen Ausgang Für die Zwecke der Erfindung wird die Linse

eine verstärkte Spannung auftritt, wenn das foto- 14 nicht immer benötigt. Wenn sonst aber nur

elektrische Element entsprechend belichtet wird. Die 20 eine kleine Lichtmenge auf das fotoelektrische

Ausgangsspannung steuert einen elektrischen Strom- Element fällt, kann die Konvexlinse dazu beitragen,

kreis über ein Hilfsrelais 17. Das Relais kann elek- das Licht zu sammeln und auf das Element zu

tromagnetisch arbeiten und eine Erregerspule 18 be- fokussieren.

sitzen, die durch die Ausgangsspannung des Verstär- I_n dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist kers erregt wird und die Kontakte 19, 20 öffnet oder 25 die konvexe Linse 14 in das offene Ende des Geschließt, häuses 13 eingepaßt. In dem Ausführungsbeispiel der

Es wurde bereits· erwähnt, daß eine Änderung der F i g. 3 und 4 jedoch ist die Stirnfläche der Kathoan die Ablenkplatten angelegten Spannung eine ent- denstrahlröhre 1, an deren Innenseite sich der sprechende Änderung in dem Ablenkwinkel des Fluoreszenzschirm 4 befindet, als Konvexlinse 21 Elektronenstrahls und demzufolge eine entsprechende 30 ausgebildet, die sich über die gesamte Länge des Verschiebung des leuchtenden Bereichs auf dem Schirms erstreckt. Die Linse kann die gesamte Stirn-Schirm der Kathodenstrahlröhre hervorruft. Wenn fläche der Röhre einnehmen oder nur obere bzw. die Verschiebung derart ist, daß das Licht von dem untere Abschnitte davon, die sich längs über die leuchtenden Bereich in die auf eine bestimmte Lage Fläche erstrecken. Die Linse kann auch den sich voreingestellte fotoelektrische Vorrichtung 12 ein- 35 längs erstreckenden Mittelabschnitt einnehmen. Die tritt und das fotoelektrische Element 15 erregt, be- Funktion der Linse ist genau die gleiche wie bei den tätigt das Ausgangssignal des Verstärkers 16 das F i g. 1 und 2.

Relais 17. Durch entsprechende Veränderung der wie bereits im Zusammenhang mit dem Ausfüh-Lage der fotoelektrischen Vorrichtung über die rungsbeispiel der F i g. 1 und 2 erwähnt wurde, kön-Länge des Schirms ist es möglich, den Wert der 40 nen die fotoelektrischen Vorrichtungen vorzugsweise Spannung einzuregeln, der an den Ablenkplatten auf- so angeordnet werden, daß sie wahlweise in jede betreten muß, wenn das Relais arbeiten soll. Mit an- liebige Lage entlang der Länge des Schirms 4 bewegt deren Worten, es ist möglich, festzustellen, ob die zu werden können. Die F i g. 5 und 6 zeigen ein anderes messende Spannung oder Größe einen vorbestimm- Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die ten Wert erreicht hat oder nicht und daraufhin eine 45 Mittel für eine solche wahlweise Bewegung der fotoentsprechende Maßnahme einzuleiten, beispielsweise elektrischen Vorrichtungen veranschaulicht sind. Zu die Ausschaltung der Ursache des Ereignisses durch diesem Zweck ist die Stirnfläche der flachen Kathoeine Betätigung des Relais 17. denstrahlröhre 1 und demzufolge des Schirms 4 als

Mit einer einzelnen fotoelektrischen Vorrichtung Kreisbogen ausgebildet. Eine feste Welle 31 befindet ist es möglich, festzustellen, daß die an die Ablenk- 5° sich oberhalb oder unterhalb der Röhre, und zwar platten angelegte Spannung und demzufolge zu über- konzentrisch zum Mittelpunkt des Kreises, auf dem wachende Größe durch einen vorbestimmten Wert der Schirm liegt. Auf der Welle ist drehbar ein gegangen ist, sei es von oben nach unten oder von L-förmie;er Hebel 32 gehalten, dessen abgebogenes unten nach oben. Mit einem Paar fotoelektrischer freies Ende eine fotoelektrische Vorrichtung 12 so Vorrichtungen, die einen bestimmten Abstand von- 55 hält, daß sie immer mit gleichem Abstand auf den einander haben, wie es die F i g. 1 oder 3 zeigen, ist Schirm gerichtet ist, gleichgültig, in welche Stellung es möglich, sowohl die obere als auch die untere sie um die Welle längs des Bogens des Schirms geGrenze einer zu beobachtenden Spannung fest- dreht worden ist. Auf diese Weise ist es sehr einfach, zulegen und festzustellen, ob die Spannung aus dem die fotoelektrische Vorrichtung in jede beliebige Bereich herausgeht oder nicht. Selbstverständlich 60 Stellung über die Länge des Schirms zu verschieben können auch mehr als zwei fotoelektrische Vorrich- und die Menge des auf das fotoelektrische Element tungen verwendet werden. In diesem Fall werden von dem leuchtenden Bereich auf dem Schirm faldie fotoelektrischen Elemente in jeder der verschie- lenden Lichts konstant zu halten, unabhängig von denen fotoelektrischen Vorrichtungen erregt, wenn der relativen Lage der fotoelektrischen Vorrichtung, der leuchtende Bereich bei seiner Bewegung über 65 Sind mehrere fotoelektrische Vorrichtungen vorden Schirm eine Stellung durchläuft, die der Stellung gesehen, können sie jeweils auf entsprechenden der betreffenden fotoelektrischen Vorrichtung ent- L-förmigen Hebeln in der gleichen Weise gehalten spricht. Daher ist es möglich, festzustellen, ob die zu werden. In Fig. 6 sind zwei derartige Hebel 32 ge-

zeigt, die die entsprechenden fotoelektrischen Vorrichtungen 12 tragen.

Es wurde bereits erwähnt, daß der leuchtende Bereich sich über den Schirm bewegt, wenn die Spannung an den Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre sich ändert. Wenn die Bewegung zu schnell vor sich geht, geschieht es oftmals, daß der leuchtende Bereich zu schnell über die der voreingestellten Lage einer fotoelektrischen Vorrichtung entsprechenden Stellung hinwegläuft, so daß das fotoelektrische Element nicht genügend Licht aufnehmen kann, um das Relais 17 zu betätigen. Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem spezielle Schaltungsmittel vorgesehen sind, um dieses Problem zu lösen. Die Schaltungsanordnung ist derart, daß in dem Fall, wenn sich die an die Kathodenstrahlröhre angelegte Spannung so ändern sollte, daß der leuchtende Bereich auf dem Schirm sich über die der Lage der fotoelektrischen Vorrichtung entsprechende Stellung hinwegbewegen wollte, die Spannung auf einen solchen Wert begrenzt wird, daß der leuchtende Bereich in der erforderlichen Stellung stehenbleibt, in der das fotoelektrische Element eine genügende Lichtmenge vom leuchtenden Bereich aufnehmen kann, um das Relais zu betätigen.

Diese in den F i g. 7 und 8 dargestellte Schaltungsanordnung weist eine Ablenkschaltung 41 auf, die mit den Ablenkplatten 3 in einer flachen Kathodenstrahlröhre 1 verbunden ist, deren Fluoreszenzschirm 4 an der Innenseite der Röhrenstirnfläche angeordnet ist. Der Eingang der Ablenkschaltung ist mit einer Begrenzerschaltung 42 verbunden, deren Klemmen eine der zu überwachenden Größe entsprechende Spannung zugeführt wird. Die Begrenzerschaltung gibt ihr Ausgangssignal an die Ablenkschaltung ab, die ihrerseits an die Ablenkplatten ihre Ausgangsspannung anlegt, die proportional ihrem Eingangssignal bzw. dem Ausgangssignal der Begrenzerschaltung ist. Es braucht kaum erwähnt zu werden, daß wegen der Begrenzerschaltung keine Spannung an die Ablenkschaltung 41 gelegt werden kann, die einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Gemäß F i g. 8 besitzt die Begrenzerschaltung 42 eine Röhre 44, hier eine Triode, die als Begrenzungsröhre dient. Die Röhre weist eine Anode 45 auf, die mit einer Ausgangsklemme 46 verbunden ist, an welche die Ablenkschaltung 41 angeschlossen wird. Das Gitter 47 der Röhre 44 ist mit der Klemme 43 verbunden. Um den Ausgang der Begrenzerschaltung zu ändern, ist ein Regelwiderstand 49 mit dem Gitter 47 der Röhre 44 verbunden, dessen Abgriff 50 mit der fotoelektrischen Vorrichtung 12 derart zusammenhängt, daß eine Einstellung des Abgriffs auf einen Punkt des Widerstandes zu einer entsprechenden Einstellung der fotoelektrischen Vorrichtung auf eine bestimmte Lage entlang der Länge des Schirms führt. Es ist leicht einzusehen, daß der der Röhre 44 zugeführte Wert der Gittervorspannung und demzufolge der Wert ihrer Ausgangsspannung durch die Einstellung des Regelwiderstandes 49 bestimmt ist. Es sei angenommen, daß der Abgriff 50 mit einem Punkt T des Widerstandes 49 in Berührung steht. Der Abschnitt des Widerstandes zwischen dem Punkt T und der Erde G bestimmt den Wert der Gittervorspannung, die ihrerseits den Wert der an der Klemme 46 auftretenden Spannung festlegt. Es sei angenommen, daß diese Ausgangsspannung 80 V betrage. Gleichzeitig mit der Einstellung des Abgriffs 50 ist die fotoelektrische Vorrichtung 12 an dem Schirm entlang in einer Stellung bewegt worden, die derjenigen Stellung auf dem Schirm entspricht, an der der leuchtende Bereich erscheinen muß, wenn eine Spannung entsprechend dem Ausgang, hier also 80 V, der Begrenzerschaltung 42 an die Ablenkplatten 3 angelegt wird. Wenn die fotoelektrische Vorrichtung so eingestellt ist, wird, solange die zu beobachtende Spannung kleiner als 80 V ist, der leuchtende Bereich auf dem Schirm nicht genügend verschoben werden, daß Licht auf das fotoelektrische Element 15 in der fotoelektrischen Vorrichtung fällt. Aber wenn die Spannung

is über 80 V ansteigt, begrenzt die Schaltung 42 diese Spannung und hält sie bei 80 V, so daß sich der leuchtende Bereich auf dem Schirm nicht über diejenige Stellung hinausbewegt, die den 80 V entspricht, so daß verhindert wird, daß der leuchtende Bereich sich auf dem Schirm über die 80-V-Stellung hinwegbewegt und der leuchtende Bereich in dieser Stellung gehalten wird, damit Licht in genügender Menge auf das fotoelektrische Element fallen kann, um das Relais 17 ohne Schwierigkeit zu betätigen.

Bei der Anordnung nach den F i g. 7 und 8 ist zu dem Zweck, daß das fotoelektrische Element genügend Licht von dem leuchtenden Bereich zur verläßlichen Betätigung des Relais 17 erhält, die an die Ablenkplatten angelegte Spannung so eingeregelt, daß sich der leuchtende Bereich nicht über die der Voreinstellung der fotoelektrischen Vorrichtung entsprechende Lage hinausbewegen kann. Zu dem gleichen Zweck kann auch die Schaltungsanordnung der Fig. 9, 10 und 11 benutzt werden. Bei dieser Anordnung wird, solange die zu beobachtende Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, kein Signal an die Ablenkplatten angelegt, so daß der leuchtende Bereich bewegungslos in einer Stellung auf dem Schirm stehenbleibt. Nur wenn die zu beobachtende Spannung aus dem vorbestimmten Bereich herausgeht, wird an die Ablenkplatten eine Spannung angelegt, die ausreicht, um den leuchtenden Bereich auf dem Schirm in eine der Voreinstellung einer der beiden fotoelektrischen Vorrichtungen, die diesen Bereich definieren, entsprechende Stellung zu bewegen, so daß Licht von dem leuchtenden Bereich das fotoelektrische Element genügend stark belichtet, um das Hilfsrelais zu betätigen.

In F i g. 9 ist eine Kathodenstrahlröhre 1 gezeigt, die ein Ablenksystem 3 mit einem Paar im Abstand stehender Platten S₁ und 3₂ aufweist. Die. Platte 3_± ist mit einem Ablenksteuerkreis 51, der aus einer Schmittschen Schaltung .<4 besteht, verbunden, während die Platte 3₂ mit einem anderen Ablenksteuerkreis 52, der aus einer Schmittschen Schaltung A und einer NEIN-Schaltung B besteht, verbunden ist. Die Eingänge der beiden Schmittschen Schaltungen sind an eine Klemme 53 gelegt, an die die zu überwachende Spannung angeschlossen wird.

Der Schaltungsaufbau der Schmittschen Schaltung und der NEIN-Schaltung ist beispielsweise in den F i g. 10 und 11 veranschaulicht. Die Schmittsche Schaltung nach F i g. 10 besitzt zwei Trioden 54 und

55. Wenn eine Spannung von einer positiven Klemme B+ einer Stromquelle zugeführt wird, erhält das Gitter 57 der Triode 54 eine negative Vorspannung wegen eines Spannungsabfalls am Regel-

widerstand 56, so daß diese Triode nichtleitend ist. Wenn die Triode 54 abgeschaltet ist, fließt auch kein Anodenstrom, so daß sich kein Spannungsabfall am Widerstand 58 ergibt. Daher ist das Gitter der Triode 55 mit Bezug auf seine Kathode 60 positiv, so daß diese Triode leitend gehalten wird.

Die NEIN-Schaltung nach Fig. 11 besitzt eine Triode 61, deren Kathode 62 eine positive Vorspannung hat, so daß, wenn eine verhältnismäßig große Spannung an das Gitter 63 angelegt wird, eine verhältnismäßig kleine Ausgangsspannung an der Klemme 64 auftritt, während bei einer kleinen Spannung am Gitter die Ausgangsspannung verhältnismäßig groß ist.

Wie bereits erwähnt wurde, wird eine zu regelnde Spannung oder dazu proportionale Spannung an die Klemme 53 angelegt und damit an den Eingang der beiden Schmitt-Schaltungen. Es sei angenommen, daß man die Spannung in einem Bereich von 60 bis 70 V halten will. Eine entsprechende Einstellung der Regelwiderstände 56 der beiden Schmittschen Schaltungen macht es möglich, daß die Schmittsche Schaltung des Kreises 51 arbeitet, wenn die Spannung an der Klemme 53 70 V oder einen dazu proportionalen Wert überschreitet, und daß die Schmittsche Schaltung des Kreises 52 arbeitet, wenn die Spannung an der Klemme 53 60 V oder einen dazu proportionalen Wert überschreitet.

Solange die angelegte Spannung in dem Bereich von 60 bis 70 V liegt, arbeitet die Schmittsche Schaltung im Kreis 51 nicht, so daß die Triode 55 leitend ist und eine Spannung F₁ an die Ablenkplatte S₁ legt, die gleich der Spannung der Quelle B minus dem Spannungsabfall am Widerstand 65 ist. Auf der anderen Seite ist die Schmittsche Schaltung des Kreises 52 in Tätigkeit, wobei ihre Triode 55 nichtleitend ist, so daß die Triode 61 der NEIN-Schaltung leitet und an die Ablenkplatte 3₂ eine Spannung F₂ legt, die gleich der Spannung der .B-Quelle minus dem Spannungsabfall am Widerstand 66 ist. Wenn die Schaltungen so ausgelegt sind, daß die beiden Spannungen F₁ und F₂ gleich werden, erhält der Elektronenstrahl in der Kathodenstrahlröhre keinerlei Ablenkung, und der leuchtende Bereich auf dem Schirm der Röhre wird in deren Mitte gehalten.

Wenn die Eingangsspannung an der Klemme 53 über 70 V ansteigt, tritt die Schmittsche Schaltung des Kreises 51 in Tätigkeit, so daß die Triode 55 nichtleitend wird und die an die Ablenkplatte 3₁ angelegte Spannung gleich der Spannung der Quelle B wird. Hierdurch wird eine Ablenkung des Elektronenstrahls hervorgerufen, die proportional der Differenz zwischen den beiden Spannungen F₁ und F₂ ist, und es erscheint eine entsprechende Verschiebung des leuchtenden Bereichs auf dem Schirm. Wenn eine fotoelektrische Vorrichtung 1I₁ in eine dieser Verschiebung des leuchtenden Bereichs entsprechende Lage voreingestellt ist, fällt genügend Licht von dort auf das fotoelektrische Element in der fotoelektrischen Vorrichtung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das nach Verstärkung durch den Verstärker 16_t ein Hilfsrelais IT₁ betätigt. Nach Betätigung des Relais vermindert ein automatisches Regelsystem die zu regelnde Spannung bis auf einen gewünschten Wert. Wenn die Spannung auf diese Weise wieder unter 70 V absinkt, wird die Schmittsche Schaltung des Kreises 51 erneut unwirksam, so daß die Spannung F₁ auf ihren ursprünglichen Wert,

d. h. gleich F₂, vermindert wird und der leuchtende Bereich auf dem Schirm in den Mittelpunkt zurückkehrt. Demzufolge fällt kein Licht von dort mehr auf die fotoelektrische Vorrichtung 12₁₅ und das Relais IT₁ wird entregt.

Wenn die Spannung an der Klemme 53 unter 60 V absinkt, wird die Triode 54 der Schmittschen Schaltung des Kreises 52 nichtleitend, die Triode 55 wird leitend und die Triode 61 nichtleitend. Demzufolge wird die Spannung F₂ gleich der Spannung der Quelle B. Diese Spannung wird an die Ablenkplatte 3₂ angelegt, wodurch der leuchtende Bereich auf dem Schirm in einer Richtung verschoben wird, die derjenigen des zuerst beschriebenen Falles, bei der die zu regelnde Spannung über 70 V anstieg, entgegengesetzt ist. Eine fotoelektrische Vorrichtung 12₂ ist in eine Stellung entsprechend der Verschiebungsstellung des leuchtenden Bereichs voreingestellt, so daß Licht von dort auf das fotoelektrische Element fällt und dieses erregt. Sein Ausgangssignal wird von einem Verstärker 16₂ verstärkt und betätigt ein Hilfsrelais 17₂. Nach Betätigung des Relais wird ein automatisches Regelsystem wirksam und läßt die an der Spannung 53 liegende Spannung ansteigen, bis sie 60 V überschreitet, worauf der Kreis 52 wieder wirksam wird und der leuchtende Bereich auf dem Schirm in den Mittelpunkt zurückkehrt sowie das Regelsystem abschaltet.

Daraus ist ersichtlich, daß mit diesen Schaltungsanordnungen der leuchtende Bereich auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre in eine vorbestimmte Stellung gebracht wird, wenn die zu beobachtende Spannung aus einem vorgegebenen Bereich herausgeht, so daß unabhängig von der Schnelligkeit, mit der die Spannung aus diesem Bereich auswandern könnte, genügend Licht von dem leuchtenden Punkt in die fotoelektrische Vorrichtung eintreten kann, um das Hilfsrelais ohne einen Fehler zu betätigen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung und können in beliebiger Richtung abgewandelt werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Fotoelektrische Relaisvorrichtung, die in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Größe eines Eingangssignals einen Schaltvorgang auslöst, wobei das Eingangssignal den Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre mit Fluoreszenzschirm ablenkt und der leuchtende Bereich des Fluoreszenzschirmes der Kathodenstrahlröhre mittels einer fotoelektrischen Vorrichtung abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der fotoelektrischen Vorrichtung längs des Schirms einstellbar ist.

2. Relaisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre mit einem optischen System versehen ist, das von dem leuchtenden Bereich ausgehendes Licht sammelt und aus dem fotoelektrischen Element fokussiert.

3. Relaisvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm die Form eines Kreisbogens besitzt und daß die fotoelektrische Vorrichtung um den Mittelpunkt des vom Schirm eingenommenen Kreises drehbar ist, wobei das fotoelektrische Element immer mit

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gleichem Abstand vom Schirm angeordnet und auf ihn zu gerichtet ist.

4. Relaisvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr je einer vorbestimmten Größe des Eingangssignals zugeordnete fotoelektrische Vorrichtungen vor dem Schirm der Kathodenstrahlröhre, gegebenenfalls einzeln längs des Schirms, verstellbar angeordnet sind.

5. Relaisvörrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal über eine Begrenzerschaltung, die das Eingangssignal auf einen vorbestimmten Wert begrenzt, und eine dieser nachgeschalteten Ablenkschaltung an das Ablenksystem der Röhre gelegt ist.

6. Relaisvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei fotoelektrische Vorrichtungen mit einem vorgegebenen, gegebenenfalls einstellbaren Abstand voneinander und durch eine dem Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre vorgeschaltete Ablenkschaltung, die nur dann, wenn das Eingangssignal aus einem vorgegebenen Bereich herausgeht, eine Ablenkspannung abgibt, und zwar von solcher Größej daß der leuchtende Bereich vor eine der beiden fotoelektrischen Vorrichtungen zu stehen kommt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 923 687. -

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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