DE1614138A1 - Fotoelektrische Empfangseinrichtung - Google Patents
Fotoelektrische EmpfangseinrichtungInfo
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- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
- H01H47/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil having light-sensitive input
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-
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Description
Anmelder: MINING & CHEMICAL PRODUCTS LIMITED
e^^ 86, Strand, London, W.C.2 England
Fotoelektrische Empfangseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Empfangseinrichtung.
Die Verwendung einer Fotodiode als Wandler für eine
einfallende Lichtenergie in ein elektrisches Signal ist bekannt, doch die Ausgangsleistung der Fotodiode
ist klein und muß verstärkt werden, damit man ein Signal der erforderlichen Größe erhält. Deshalb muß
die Fotodiode in eine Verstärkerschaltung eingebaut werden, d.h. es müssen zahlreiche Bauelemente und
Drahtverbindungen aneinander angeschlossen werden, bevor die Fotodiode benutzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer fotoelektrischen
Empfangseinrichtung, deren Ausgang unmittelbar an einen Verbraucher, beispielsweise ein
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Relais angeschlossen wurden kann, damit die Verbindung
der Empfangseinrichtung mit einer Verstärkerschaltung zwischen der Fotodiode und dem Relais nicht notwendig
ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Fotodiode und eine daran angeschlossene Verstärkerstufe innerhalb eines die gesamte Empfangseinrichtung
als Bauelement abschließenden Mantels mit einer Lichteinfallsöffnung und mit Ausgangssignalleitern
eingeschlossen sind.
Der Ausgangsstrom einer Empfangseinrichtung nach der Erfindung kann bis zu dreihundertmal größer als derjenige
der Fotodiode sein* Nach einer Ausführungsform der Empfangseinrichtung nach der Erfindung kann
ein elektromagnetisches Relais unmittelbar durch ein Lichtbündel gesteuert werden. Die Erfindung ist insbesondere
für die Anwendung von Infrarotlicht geeignet, das beispielsweise von einer Gaßs-Lichtguelle
ausgesandt wird. Vorzugsweise verwendet man eine Fotodiode mit pentodenartiger Kennlinie.
Die Empfangseinrichtung nach der Erfindung bringt
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für den Konstrukteur eine Einsparung bei der Planungsarbeit und hinsichtlich der Herstellungskosten. Die
Betriebssicherheit wird gesteigert, da einfache und erprobte"Bauelemente benutzt werden können. Die übertragung
eines schwachen fotoelektrischen Signals zu einer Verstärkerstufe ist nicht erforderlich. Das
stärkere Ausgangssignal der Empfangseinrichtung nach
der Erfindung wird wesentlich weniger durch Störungen beeinflußt. Schließlich ist die Empfangseinrichtung
nach der Erfindung widerstandsfähig und wird im normalen Betrieb nicht leicht beschädigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es stellen dar:
Figur 1 ein Blockschaltbild der Anwendung der Empfangseinrichtung
nach der Erfindung,
Figur 2 ein schematischer Längsschnitt durch die Empfangseinrichtung nach der Erfindung,
Figur 3 ein ausführliches Schaltbild und
Figur 4 eine Kennlinienschar der Empfangseinrichtung
nach aer Erfindung. 009822/0569
If. Kir« iff7
Mach Figur I aupfHngt ein« fotoelektrisch· Empfangseinrichtung
1 naoh dar Erfindung aiii infrarotes Lichtbündel. Iwe-1 Auagangssignall«it«r IA und IB sind in
Reihenschaltung an die Spule 3A einea Relais mit dan
Kontakten 2B und an eine Spannungsquelle 4 angeschlossen. Eine Erdverbindung ist mit der negativen Klemme
der Spannungequelle 4 und dem Leiter IB verbunden.
Die Empfangseinrichtung 1 ist in Figur 2 in vergrößertem
MaAstab dargestellt und umfafit einen Mantel 5 in Form
eines zylindrischen Rohres (beispielsweise von 25 mm' Länge und 6 mm Durchmesser) aus schwär«eloxierten Aluminium. Der Mantel 5 ist an jedem Stirnende offen, wobei an einem Stirnende ein kegelstumpfförmiges Fenster
8 ausgebildet ist, in das das Lichtempfangsende einer Silixium-Mikrofoto-Planardiode 6 hineinreicht. Die
Fotodiode 6 besitzt Ausgangsleiter 6A und 6B. Der
Leiter 6B ist an die Basis eines Silizium-Epoxyd-Planartransistors 7 angeschlossen. Der Leiter 6 A ist
mit dem Leiter 1 A verbunden, der über einen Leiter 7A (Figur 3) an den Kollektor des Transistors 7 geführt
ist. Der Emitter des Transistors ist an den Leiter 1 B angeschlossen. Die Fotodiode 6, der Transistor 7
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und die Leiter IA5. IB, &hr SB und 7A sind in BpoxydkuBSthars
9 eingebettete Die gesamt© Smjsfangseiariclitung
ist als Bauelement in eia~ schwarzes t in
der Wärme aushärtendes Kunstharz dicht eingeschlossen. Wie man sieht, siad die Fotodiode 6 und der Transistor
7 im Abstand voneinander auf der Achse Io des Mantels
5 angeordnet.
Figur 3 zeigt die elektrischen Leiterverbindungen, wobei der Mantel 5 durch gestrichelte Linien angedeutet
ist. Wenn die beiden Ausgangsleiter IA und IB an die
Reihenschaltung aus der Lastspule 3A und der Spannungsquelle 4 (beispielsweise einer Batterie) angeschlossen
sind, fließt bei fehlender Beleuchtung kein merklicher Strom durch die Fotodiode 6, und der Transistor 7 befindet
sich im Sperrzustand. Abgesehen von einem vernachlässigbaren Reststrom fließt kein Strom durch die
Spule 3A. Bei Lichteinfall auf die Fotodiode durch das
Fenster 8 wird die Fotodiode leitend, die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors wird durchgeschaltet, der
Transistoreffekt macht sich bemerkbar und ein Ausgangsstrom fließt durch die Spule 3A. Da der fotoelektrische
Strom der Fotodiode Basisstrom des Transistors ist,
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IO I <r I J ö
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ist äc-r nutzbare Ausgaagastr©® in äer Spule 3ä (B+l)
-mal gröSer. als dos fotoelektrische Strom rait B als
dem StroaverstSrkungRfäktor das Transistors. Dieser
Ausganges traai ist Sa-Ms 3oa~s»al -größer als der Strom
der Fotodiode.
Es finden keine passiven Bauelemente Verwendung. Der Spannungsabfall innerhalb der Belastung hat keinen
merklichen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Fotodiode, da die letztere eine pentodenartige Kennlinie hat.
Die Verwendung einer derartigen Fotodiode zusammen mit der Schaltungsanordnung der Empfangseinrichtung gemäß
dem linken Tel der Figur 3 ermöglicht die Benutzung von nur zwei Ausgangssignalleitern, was einen wesentlichen
Unterschied gegenüber herkömmlichen Transistorverstärkern darstellt, wo drei Leiter erforderlich sind.
Damit ist die Empfangseinrichtung nach der Erfindung für den Benutzer eine Einfenster-Zweileiter-Anordnung.
Figur 4 zeigt die Kennlinien der Gesamtschaltung und gibt das Verhalten derselben an. Die fünf Kurven
A, B, C, D und E entsprechen jeweils Eingangslichtin-
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(bei «ine? Io, 2or 3c,
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Claims (11)
1.1 Fotoelektrische Empfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotodiode (6) und eine daran angeschlossene
Verstärkerstufe (7) innerhalb eines die gesamte Empfangseinrichtung als Bauelement abschließenden
Mantels (5) mit einer Lichteinfallsöffnung (8) und mit Ausgangssignalleitern (1 Af IB) eingeschlossen sind.
2. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch zwei Ausgangssignalleiter (IA, IB).
3. Empfangseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch eine Fotodiode mit pentodenartigen Kennlinien.
4. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel (5) als zylindrisches, mindestens an einer Stirnfläche offenes Rohr ausgebildet
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ist, wobei die Lichteinfallsöffnung (8) in der genannten
Stirnfläche liegt.
5. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß di@ Fotodiode £6), die Verstärkerstufe (7) sowie die Verbindungsleiter
innerhalb des Mantels (5) in ein Epoxydkunstharz eingebettet
sind und daß die Lichtempfangsfläche der Fotodiode aus der Kunstharzeinbettung herausragt.
6. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerstufe ein
Transistor (7) vorgesehen ist, daß der erste Ausgangssignalleiter ( IA ) mit einer Elektrode der Fotodiode
(6) und mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist,
daß die andere Elektrode der Fotodiode zu der Basis des Transistors geführt ist und daß der zweite Ausgangssignalleiter
ClB) an den Emitter des Transistors angekoppelt ist.
7. Empfangseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode (6) und der Transistor
(7) im Abstand voneinander auf der Achse des Rohrmantels
(5) angeordnet sind.
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- Io -
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8. lMp£®Bgs®inrichtung naclt sinem d«r Ansprüche 1
bis 7? gekennzeichnet döreti einen Heute 1 aus eloxiertem
Aluminium.
9. Empfangseinrichtung ü&sh einem der Ansprüche 1 bis
8, gekennzeichnet durch eine Silizium-Mikrofoto-Planardiode.
10. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9, gekennzeichnet durch einen Silizium-Epoxyd-Planartransistor
als Verstärkerstufe.
11. Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Bauelement
in ein in der Wärme aushärtendes Kunstharz dicht eingebettet 1st.
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Applications Claiming Priority (1)
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Also Published As
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| US3475617A (en) | 1969-10-28 |
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