"Photoverstärkar" Die Erfindung betrifft einen Photoverßtärker, der
nach der Erfindung so auf gebaut ist, daß in der Steuerleitung eines Transistors
eine lichtempfindliche Solarzlle angeordnet ist. 4
Dabei ist unter Steuerleitung
die Zuführung zu der Elektrode des Transistors zu verstehen, an der durch Potentialänderung
der Transistor vom sperrenden in den leitenden Zustand Übergeführt wird. Im allgemeinen
handelt an sich hierbei um die Zuführung zu der Basiselektrode
den Transistors. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist bei einem Photoverstärker
nach der Erfindung vorgesehen, daß eine Solarzelle in der Banlazuleltung einen in
Emitterschaltung betriebrenen Transistors angeordnet ist, wobei dLe Emitter-Banlastrecke
den
Transistors äurch die Durchlaßspannung einer in Durchlaßrichtung betriebenen
Diode derart vorgespannt wird, daß durch Hinzufügen einer vom Solarelement gelieferten
Spannung der Transistor vom Sperr- in den Durchlaßbereich gelangt.
Ein
nach der Erfindung aufgebauter Photoverstärker hat gegenüber den bisher bekannten
Phototrannistoren wesentliche Vorteile. So läßt sich mit Hilfe der Solarzelle ein
stets stabiler Arbeitspunkt den an die Solarzelle angeschlossenen Transistors im
durchgesteuerten Bereich erzielen. Dies liegt daran, daß einer Solarzelle eine charakteristische
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden bei LIchteinfall zugeschrieben werden
kann. Diese Potentialdifferenz beträgt beispielsweise bei Silizium-Solarzellen ca.
0,5 Volt* Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, die Eingangsatrecke
den Transistors durch die an einer Diode anliegende Durchlaßspannung vorzuspannen.
Durch diese Maßnahme erhält man einen von der am Photoverstärker anliegenden Batteriespannung
und von auftretenden Tomperaturdifferenzen unabhängigen und somit stets gleichbleibenden
Arbeitzpunkt den durch&*-steuerten Transistors* Eine Vorspannung
den Transistors, die das Potential der Steuerelektrode bei npn-Trannistor-en
gegenüber der Emitterelektrode anhebt, ist deshalb erforderlich,
da zur Durchsteuerung von Siliziumtrannistoren zunächst eine bestimmte "Schwellepannung"
an der Steuerelektrode überschritten worden muß, bevor durch den Transistor ein
merklicher Strom f12ßen kann. Diese "Schwellopannung" liegt etwa in der GrÖßenordnung
der von einem Solarelement gelieferten Spannung., so daß die vom Solarelement
abgegebe-
ne Spannung allein nicht ausreichen würde, um den Transistor vollständig
durchzusteuern.
Bisher war es bot den bekannt gewordenen
Photoverstärkern Üblich, eine für ein Verstärkerelement erforderliche Vorspannung
Über einen ohmschen Spannungsteiler zu erzielene Ein derartiger Spannungsteiler
hat den Nachteil, daß sich bei variabler Batterlespannung der Verstärkerschaltung
auch die am Transistor anliegende Vorspannung mit der Batteriespannung verändert.
Der Arbeitepunkt einen Transistors, dessen Vorspannung von einem aus ohmschen Widerständen
be-
stehenden Spannungsteiler geliefert wird, wird auch dann verschoben, wenn
mich aus irgendwelchen Gründen die die Vorstärkerschaltung beeinflussende Umgebungstemperatur
ändert, da bei einer Temperaturveränderung auch die erwähnte Schwellspannung
den Transistors variiert wird* Wird jedoch, wie dies durch die Erfindung
vorgeschlagen wird, die Vorspannung einen Transistors von der an einer Diode abfallenden
Durchlaßspannung bezogen, so ist diese Spannung unabhängig von der Batteriespannung
und der Arb eitspunkt den
Transistors zusätzlich auch von Temperaturschwankungen
unabhängig, da sich die Durchlaßspannung der Sillziumdiode bei Temperaturänderungen
synchron mit der Schwellspannung den
Silizium-Transistors verändert.
Die
Erfindung soll im weiteren noch anhand einen Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden* In Figur 1 ist die Schaltung des Photoverstärkers unter .Verwendung
einer Solarzelle dargestellt, während in Figur 2 ein vorteilhaften Aufbausystem
der erfindungsgemäßen Anordnung in perspektivischer Ansicht dargestellt wird. Der
Photoverstärker nach Figur 1 besteht aus einem npn-Siliziumtranaistor T,
der in Emitterschaltung betrieben wird. In der Basiszuleitung den Transistors
befindet sich eine Solarzelle S, deren Kathode über die Siliziumdiode
D mit der Emitterelektrode den Transistors verbunden ist* Die Kollektorelektrode
3 des Transistors ist über die P-arallelschaltung einer Diode D 2
und einer Ausgangslast R L mit dem positiven Pol 1 der Batterie- oder Vernorungsspannung
verbunden. Der negative Pol 2 der Vernorg=gsspannung liegt auf Emitterpotential.
Die Diode D 2 wird bezogen auf die Polung der Batteriespannung in Sperrichtung betrieben.
Da als Ausgangslast R L vielfach die Wicklüng einen Relais vorgesehen ist,dientdie
Diode D 2 zum Schutz den Transistors gegen induktive Spannungsspitzen.
Zwischen dem positiven Pol 1
der Versorungsspannung und der Siliziumdiode
D 1 ist ein Vorwiderstand R v geschaltet, der zusammen mit der Diode
D
einen Spannungsteiler bildet. Da die Diode D 1 stets
in Durchlaßrichtung betrieben wird, fällt an ihr die etwa 0,5 Volt große
Durchlaßspannung ab, die das Potential den von der Diode D",
den Vorwiderstand R xmd der Solarv ,
zelle S gebildeten Schaltungskhoten
4 um diese Spannung über das Potential der Emitterelektrode 5 anhebt.
Wenn die Solarzelle, wie dies in der Figur 1 durch Pfeile angedeutot ist,
mit Licht bestrahlt wird, so liefert sie den restlichen Anteil der Steuerspannung
1 der erforderlich ist, um den Transistor durchzuschalten."Photo amplifier" The invention relates to a photo amplifier, which is built according to the invention so that a light-sensitive solar cell is arranged in the control line of a transistor. 4 In this context, the control line is to be understood as the lead to the electrode of the transistor at which the transistor is converted from the blocking to the conductive state by changing the potential. In general, what is involved here is the lead to the base electrode of the transistor. In an advantageous further development it is provided in a photo amplifier according to the invention that a solar cell is arranged in the banana line of a transistor operated in emitter circuit, the emitter-base section of the transistor being biased by the forward voltage of a diode operated in the forward direction in such a way that by adding a The voltage supplied by the solar element moves the transistor from the blocking to the pass band. A photo amplifier constructed according to the invention has significant advantages over the previously known photo transistors. Thus, with the help of the solar cell, an always stable operating point can be achieved for the transistor connected to the solar cell in the controlled area. This is due to the fact that a characteristic potential difference between the electrodes can be ascribed to the incidence of light in a solar cell. This potential difference is for example the case of silicon solar cells, approximately 0.5 volts * According to the invention it is advantageous to bias the Eingangsatrecke the transistor by the voltage applied to a diode forward voltage. This measure gives an independent on the applied on photomultiplier battery voltage and occurring Tomperaturdifferenzen and thus always consistent Arbeitzpunkt to by & * - controlled transistor * A bias voltage of the transistor, which raises the potential of the control electrode at NPN Trannistor-en against the emitter electrode, is required is because for performing control of Siliziumtrannistoren first a certain "Schwellepannung" has been exceeded on the control electrode before it can f12ßen through the transistor, a marked current. This "threshold voltage" is approximately of the order of magnitude of the voltage supplied by a solar element, so that the voltage output by the solar element alone would not be sufficient to turn on the transistor completely. Until now, it was common practice for the known photo amplifiers to achieve a bias voltage required for an amplifier element via an ohmic voltage divider. The Working point the bias voltage is supplied by a loading standing of ohmic resistors voltage divider one transistor, will also be moved, if I change the Vorstärkerschaltung influencing ambient temperature for some reason, since the transistor is varied with temperature change and the aforementioned threshold * Will However, as suggested by the invention, the bias voltage of a transistor is related to the forward voltage drop across a diode, this voltage is independent of the battery voltage and the working point of the transistor is also independent of temperature fluctuations, since the forward voltage of the silicon diode changes Changes in temperature synchronously with the threshold voltage changes the silicon transistor. The invention is to be explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment. In FIG. 1 , the circuit of the photo amplifier is shown using a solar cell, while FIG. 2 shows an advantageous structural system of the arrangement according to the invention in a perspective view. The photo amplifier according to Figure 1 consists of an npn silicon transistor T, which is operated in the emitter circuit. In the base lead of the transistor there is a solar cell S, whose cathode is connected across the silicon diode D to the emitter electrode of the transistor * The collector electrode 3 is of the transistor on the P-arallelschaltung a diode D 2 and an output load RL to the positive pole 1 of the Battery or Vernorungs voltage connected. The negative pole 2 of the Vernorg voltage is at the emitter potential. The diode D 2 is operated in reverse direction with respect to the polarity of the battery voltage. Since the winding of a relay is often provided as the output load RL, the diode D 2 serves to protect the transistor against inductive voltage peaks. A series resistor R v is connected between the positive pole 1 of the supply voltage and the silicon diode D 1 and, together with the diode D, forms a voltage divider. Since the diode D 1 is always operated in the forward direction, the approximately 0.5 volt forward voltage drops across it, which increases the potential of the circuit board 4 formed by the diode D ", the series resistor R xmd of the solar cell S by this voltage the potential of the emitter electrode 5 raises. When the solar cell, as is angedeutot in the figure 1 by arrows, is irradiated with light, it returns the remaining portion of the control voltage 1 which is required to turn on the transistor.
Figur 2 zeigt, wie die aktiven Elemente den Photoverstärkers,
der Transistor T, die Dioden D 1 und D 2 und die Solarzelle S in vorteilhafter
Weine in ein einzigen Gehäuse eingebaut werden. Hierzu wird vorzugeweiseeLn metallischer
und genormte r Gehäusenockei 6 fÜr integrierte Schaltungen mit isoliert durch
den Sockel geführte n Elektrodenzuleitungen verwendet. Auf dem Boden den
Gehiusenockeln wird zunächst eine Koramikscheibe 8 befestigt, die
ah ihrer den Gehäusenockel abgewandten Oberflächenseite mit einer
Notallisierung vorsehen ist* Diene N*talliniorung ist entsprechend der Anzahl der
einzubauenden Elemente in vier voneinander isolierte Sogmente 9 eingeteilt*
Auf
die einzelnen Sogmente 9 worden nun die genannten aktiven Elemente der Verstärkerschaltung
aufgelötet. Die Elektroden der verschiedenen Bauelemente worden gemäß der
in Figur 1 dargestellten Schaltung durch dänne ZuleItungsdrähte lo miteinander
verschaltet. Die für den Betrieb der Schaltung erforderlichen Anschlußstellen worden
gleich-falls mit dünnen Zuleitungsdrähten mit den durch den Gehäumenockel
geführten Zuleitungsdrähten 7 in der dargestellten Weine verbunden. Die so
aufgebaut* Anordnung wird schließlich noch mit einer Gehäusekappe 11 verschlossen,
die entweder vollständig aus einem durchsichtigen Material be-
steht oder
zumindest einen durcha:ichtigen Bodenteil 12 aufweist.Figure 2 shows how the active elements of the photo amplifier, the transistor T, the diodes D 1 and D 2 and the solar cell S are advantageously installed in a single housing. For this purpose, metallic and standardized housing sockets 6 for integrated circuits with electrode leads that are isolated through the base are used. On the floor of the Gehiusenockeln a Koramikscheibe 8 is first attached to ah their is provide for the housing Ockel surface side facing away from a Notallisierung * dienes N * talliniorung the number of incorporated elements in four mutually insulated Sogmente 9 is correspondingly divided * on the individual Sogmente 9 was now soldered the active elements of the amplifier circuit mentioned. The electrodes of the various components are connected to one another in accordance with the circuit shown in FIG. 1 by thin lead wires lo. Required for the operation of the circuit pads has likewise been connected with thin lead wires with the guided through the Gehäumenockel lead wires 7 in the illustrated wines. The constructed so * arrangement is finally closed even with a housing cap 11 which is either fully loading of a transparent material or at least a bya: ichtigen bottom portion 12 has.
Der erfindungsgemäße Photoverstärker kann auf zahlreichen
Gebieten Verwendung finden* So ist es beispielsweise mög-
lich, in
den Ausgangskrein, den Tr«*totors ein Relais zu schalten, so daß bei Lichteinfall
oder bei plötzlich auftretender Dunkelheit Motoren, Pumpen, Warneinrichtungen, Signalgeräte,
Lichtquellen und dergleichen ein- bzw. ausgeschaltet worden können. Ein derartIger
Photoveretärker läßt sich beispielsweise zur-automatischen Kontrolle eines
Öl-
brenners oder als Dämmerungsschalter einsetzen.The photomultiplier according to the invention can in many fields are used * For example, it is possible Lich, in the starting Kerin, the Tr "* totors a relay to switch, so that when light falls or sudden darkness motors, pumps, warning devices, signaling devices, light sources and the like can be switched on or off. Such a photo amplifier can be used, for example, for automatic control of an oil burner or as a twilight switch.