DE1516264C3 - Photoelektrische Vorrichtung - Google Patents

Description

nalübertragungssystems eine solche Vorrichtung zuzuordnen und den Lichtzeiger der Vorrichtung durch die Auswerteeinrichtung mittels der Hilfsschaltung in eine bestimmte Stellung zu bringen. Die photoelektrische Vorrichtung kann dann sich selbst überlassen werden und hält die Stromstärke so lange auf einem bestimmten Wert fest, bis die Auswerteeinrichtung bei einem neuen Überwachungszyklus eine neue Lichtzeigerstellung, also eine andere Stromstärke oder anders ausgedrückt eine andere Stellgröße herbeiführt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von vier Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung unter Weglassung aller nicht unmittelbar zum Verständnis notwendigen Teile den räumlichen Aufbau der Vorrichtung nach der Erfindung. Im einzelnen ist dabei eine z. B. aus einer Glühlampe 18 bestehende Lichtquelle vorgesehen, die durch einen von einer Blende 19 gebildeten Spalt über eine den Lichtstrahl konzentrierende optische Einrichtung 20 und einen Spiegel 13 einen Abschnitt auf einer, vorzugsweise aus einem transparenten Material bestehenden Skala 15 beleuchtet. Der Spiegel 13 ist mit der Achse eines Drehspulinstruments derart verbunden, daß er sich mit der Drehspule 10 dreht und dabei einen beleuchteten Skalenabschnitt als Lichtzeiger 14 über die Skala führt. Auf die Skalenfläche ist eine photoleitende Schicht 17 in Stufenform aufgebracht.

Die Drehspule 10 ist über zwei Klemmen 31, 32 an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, die eine von ihrer Belastung unabhängige konstante Spannung abgibt, und sie ist in einem nach Richtung und Größe konstanten Magnetfeld 11 angeordnet.

An Hand von F i g. 2 soll nun die Wirkungsweise der Vorrichtung erläutert werden. Die photoleitende Schicht 17 ist mit der Drehspule 10 in Serie an die Quelle stabiler Gleichspannung 22 angeschlossen, an die auch die als Lichtquelle dienende Glühlampe 18 über einen Vorwiderstand 23 angeschaltet sein kann. Parallel zur Glühlampe 18 ist eine weitere, ebenfalls von ihr beleuchtete photoleitende Schicht 21 geschaltet, die in an sich bekannter Weise dafür sorgt, daß die Helligkeit der Glühlampe konstant bleibt.

Da eine photoleitende Schicht, wie sie auf die Skala 15 aufgebracht ist, im unbeleuchteten Zustand einen nahezu unendlich großen Widerstand aufweist und daher der Durchgangswiderstand einer solchen Schicht im wesentlichen lediglich durch den beleuchteten Flächenabschnitt bestimmt wird, so ist dieser Widerstand der Fläche des beleuchteten Abschnittes und somit, da im vorliegenden Fall die Breite des Lichtzeigers konstant ist, der jeweiligen »Stufenhöhe« der photoleitenden Schicht proportional. Zeigt der Lichtzeiger auf das Ende der Skala, das dem maximalen Spulenstrom zugeordnet ist, dann beleuchtet er infolge der dort größten Höhe der treppenförmigen photoleitenden Schicht den größten Flächenabschnitt dieser Schicht. Infolgedessen ist der wirksame Widerstand der Schicht in dieser Stellung des Lichtzeigers am geringsten und der Strom durch die Drehspule am größten. Andererseits beleuchtet der Lichtzeiger, auf das entgegengesetzte Skalenende weisend, den kleinsten Flächenabschnitt der photoleitenden Schicht, weshalb nun der Widerstand der Schicht am größten und infolgedessen der Spulenstrom am kleinsten ist. Da der durch die photoleitende Schicht 17 gebildete Widerstand stets an der Quelle konstanter Gleichspannung liegt, fließt über ihn ein Strom, der mit dem Ausschlag des Lichtzeigers und jeweils beim Übergang des Lichtzeigers von einem der beleuchteten Flächenabschnitte zum nächsten sprunghaft, stufenweise anwächst. Da derselbe Strom auch durch die Drehspule 10 fließt, entspricht einer Zunahme des Lichtzeigerausschlags eine Zunahme des Stroms. Werden die Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle 22, und der jeweilige Widerstand eines Absatzes der stufenförmig ausgebildeten photoleitenden Schicht und das Drehspulinstrument entsprechend bemessen, dann entspricht die Stellung des Lichtzeigers gerade jeweils dem Strom, der durch den von dem Lichtzeiger 14 beleuchteten Flächenabschnitt der mit der photoleitenden Schicht belegten Skala bestimmt wird. Trägt man in einem Schaubild den Strom, der mit dem Zeigerausschlag stufenweise anwächst, als Abszissenwert und den Zeigerausschlag als Ordinatenwert auf, so ergeben sich gemäß F i g. 3 zwischen Stromwert 12 und Größe des Zeigerausschlages 24 eine Reihe von Schnittpunkten, die in der F i g. 3 mit 33, 34, 35, 36 bezeichnet sind und die diejenigen Stellungen des Lichtzeigers 14 markieren, in denen er verharrt, wenn er einmal in eine solche Stellung gebracht worden ist.

In Fig.4 ist in Serie zu der Drehspule 10 und der photoleitenden Schicht 17 ein durch einen Widerstand 25 charakterisierter Verbraucher geschaltet. Die an diesem Widerstand 25 abfallende Spannung, die dem Strom 12 proportional ist, der durch diesen Widerstand fließt, kann dann als Stellgröße, auf eine Regelstrecke einwirken.

Dies ermöglicht unter anderem die Verwendung dieser Anordnung in einem Regelkreis, der zur Regelung einer elektrischen Größe dient, die innerhalb einer relativ kurzen Zeit jeweils auf einen bestimmten Wert eingestellt und dann längere Zeit auf diesem Wert festgehalten werden soll. Diese Aufgabe tritt z. B. auf, wenn die bereits erwähnte zentrale Auswerteeinrichtung über Wähler mehrere Regelstrecken überwachen und dabei sicherstellen soll, daß der Wert der Ausgangsgröße einer Regelstrecke bis zum nächsten Überwachungsvorgang konstant bleibt.

Zur Verstellung der Vorrichtung ist gemäß F i g. 4 ein Kondensator 26 an die Drehspule 10 angeschlossen, der über die Drehspule und einen Widerstand 27 auf eine definierte Spannung relativ langsam aufladbar ist und über die Drehspule und einen Transistor 28 schnell entladen werden kann. Die Kapazität des Kondensators ist dabei derart auf die ballistischen Eigenschaften der Drehspule abgestimmt, daß der bei der Entladung des Kondensators jeweils auftretende Stromstoß den Lichtzeiger gerade in die nächste stabile Stellung führt. Der Lichtzeiger läßt sich auch dadurch schrittweise verstellen, daß ein in der Vorrichtung in Serie zu der Drehspule 10 angeordneter induktiver Widerstand 29, der über einen Transistor 30, solange sich dieser im leitenden Zustand befindet, von einem zusätzlichen Strom gespeist wird, beim plötzlichen Sperren des Transistors, einen den Lichtzeiger verstellenden Stromstoß erzeugt.

Zur schlagartigen Einstellung des Stromes 12 und dadurch des Lichtzeigers 14 auf einen vorgegebenen Wert kann in nicht dargestellter Weise der Stromkreis über die photoleitende Schicht 17 aufgetrennt und ein dem neuen Wert entsprechender Strom durch die Drehspule 10 geleitet werden. Dadurch wird der Lichtzeiger 14 auf einmal in die dem neuen Stromwert entsprechende Stellung gebracht. Wird nun die Drehspule

10 unverzüglich wieder in den über die photoleitende Schicht 17 führenden Stromkreis geschaltet, so bleibt der Lichtzeiger 14 auf dem eingestellten Wert stehen.

Wird die photoleitende Schicht 17 derart ausgebildet, daß statt der rechtwinkligen Stufen sägezahnartig verlaufende vorgesehen werden, so wird dadurch die Vorrichtung gegen mechanische und elektrische Störungen besonders unempfindlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Photoelektrische Vorrichtung zur Einstellung diskreter Werte der Stromstärke in einem Gleichstromkreis mit Hilfe einer in einem Magnetfeld angeordneten drehbaren Spule, einem mit der Spule gekuppelten Spiegel und einem mittels des Spiegels über eine mit einer photoleitenden Schicht belegten Fläche bewegbaren, ein Stück dieser Fläche beleuchtenden Lichtzeiger, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (17) mit der Spule (10) in Reihe an eine Quelle konstanter Gleichspannung (22) angeschlossen und die von der photoleitenden Schicht belegte Fläche längs der Bahn des Lichtzeigers (14) stufenartig ausgebildet ist, daß der Durchgangswiderstand der gegeneinander abgestuften photoleitenden Flächenstücke derart bemessen ist, daß er im beleuchteten Zustand des Flächenstücks zusammen mit weiteren, in Serie angeordneten Widerständen (25) jeweils einen Spulenstrom von der Stärke ergibt, welcher den Lichtzeiger (14) auf dieses photoleitende Flächenstück gerichtet hält, und daß eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die den Lichtzeiger (14) auf eines der photoleitenden Flächenstücke zwangsweise einstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß <Jie Schalteinrichtung einen über einen Widerstand (27) aufladbaren und mittels eines elektronischen Schalters (28) über die Spule (10) entladbaren Kondensator (26) aufweist und daß die Kapazität des Kondensators (26) derart bemessen ist, daß der Entladestromstoß den Lichtzeiger jeweils gerade um einen der stufenartig abgesetzten Flächenabschnitte weiterbewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen in Reihe zu der Spule (10) angeordneten induktiven Widerstand (29) aufweist, der aus der Gleichspannungsquelle (22) über einen elektronischen Schalter (30) mit einem zusatzlichen Strom gespeist und derart bemessen ist, daß das Abschalten des zusätzlichen Stromes einen Stromstoß durch die Spule (10) zur Folge hat, der den Lichtzeiger gerade um einen der stufenartig abgesetzten Flächenabschnitte weiterbewegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur zwangsweisen Einstellung des Lichtzeigers (14) entsprechend den Ansprüchen 2 oder 3 weiter mit der Spule (10) mechanisch gekuppelte, jedoch von ihr galvanisch getrennte Wicklungen enthält.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufung der Flächenabschnitte sägezahnartig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der den Lichtzeiger erzeugenden Lichtquelle (18) eine weitere, von dieser Lichtquelle beleuchtete photoleitende Schicht (21) parallel geschaltet und derart bemessen ist, daß die Lichtquelle (18) eine konstante Lichtstärke aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1958, Nr. 1, S. 29 (Fig. 39) bekannt, bei der eine von einem Fühlerelement kommende, durch einen elektrischen Strom bestimmter Größe charakterisierte Meßgröße mittels eines Lichtzeigergalvanometer angezeigt wird. Die Lichtzeigerstellung wird dadurch abgetastet, daß mit der Galvanometerspule ein Spiegel gekuppelt ist, der den Lichtstrahl je nach Stromstärke auf eine von mehreren nebeneinander in der von dem Lichtzeiger überstrichenen Bahn angeordneten Photodioden richtet. Die von dem Lichtzeiger angestrahlte Photodiode betätigt über einen Verstärker ein Relais und signalisiert so die gerade vorliegende Zeigerstellung.

Außerdem ist es aus der US-PS 3 187 186 bekannt, mit dem Zeiger eines mit einem Istwertstrom gespeisten Galvanometers eine Blende mit in Auslenkrichtung stetig sich ändernder optischen Durchläßigkeit zu verbinden und quer zur Blendenbahn einen Lichtstrahl zu führen, welcher auf Photozellen gerichtet ist. Weicht der das Galvanometer speisende Istwertstrom von einem Sollwert ab, so gibt die Blende den Lichtstrahl auf die eine oder andere Photozelle mehr oder weniger frei, wodurch ein von den Photozellen abgegebenes, entsprechend verstärktes Signal als Stellgröße verwendet werden kann.

Der prinzipielle Aufbau der vorgenannten Vorrichtungen kann auch aus der Hartmann-&-Braun-Dmckschrift L 3292/30O0/7.64/el. ausr., »Abgriffprobleme an Zeigerreglern, Manometern, Durchflußmessern und anderen Zeigergeräten« (Sonderdruck aus »Die elektrische Ausrüstung«, Jg. 1964, Heft 3, S. 88 bis 94), entnommen werden. Insbesondere die Bilder 7 und 8 auf S. 4 des Sonderdrucks zeigen Einzelheiten solcher photoelektrischen Vorrichtungen.

Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie im wesentlichen Änderungen in einem ersten, über die Spule eines Galvanometers geführten Stromkreis durch Änderungen in einem zweiten, von der Zeigerstellung des Galvanometers beeinflußten und von dem ersten Stromkreis galvanisch entkoppelten Stromkreis anzeigen.

In der Fernmeldetechnik werden z. B. in Vielkanalsystemen häufig mittels einer Auswerteeinrichtung die einzelnen Kanäle nacheinander auf ihr Übertragungsverhalten überprüft und dabei aus einer festgestellten Differenz zwischen einem Istwert des Ausgangspegels und einem Sollwert eine Stellgröße gewonnen, welche z. B. den Verstärkungsgrad eines dem jeweiligen Kanal zugeordneten Verstärkers beeinflußt. Da die Auswerteeinrichtung für eine Vielzahl von Kanälen jeweils nur einmal vorhanden ist, muß die während eines Überwachungszyklus für einen bestimmten Kanal als erforderlich festgestellte Stellgröße in einer jedem Kanal zugeordneten Einrichtung gespeichert werden, bis derselbe Kanal von neuem überprüft werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie sich selbst überlassen einen durch Verstellung des Lichtzeigers eingestellten Stromwert festhält, wobei man mit einer einzigen Spannungsquelle und einem einzigen Stromzweig auskommt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruches angegeben.

Mit dieser Vorrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit z. B. jedem Kanal eines Mehrka-