DE1615062C3 - Fotoelektronische Schaltung - Google Patents
Fotoelektronische SchaltungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/72—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
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- H03K17/79—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar semiconductor switches with more than two PN-junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region
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Description
Die Erfindung betrifft eine fotoelektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals,
mit einem aus einem Steuerfotohalbleiter und aus einem Kompensationsfotohalbleiter bestehenden
Spannungsteiler, bei der der Steuerfotohalbleiter durch einfallendes Licht beeinflußbar und der Kompensationsfotohalbleiter
ständig abgedunkelt ist und bei der das Steuersignal am Abgriff des Spannungsteilers
ansteht.
Bei bekannten fotoelektronischen Schaltungen der eingangs beschriebenen Art (vgl. »ELEKTRONIK«
1956, Nr. 7, Seite 188 bis 190 und deutsche Auslegeschrift
1213 070) müssen der Steuerfotohalbleiter
und der Kompensationsfotohalbleiter möglichst genau gleich sein, d. h. gleiche Dunkelströme und gleiche
Kennlinien aufweisen, und es muß dafür Sorge getragen werden, daß der Steuerfotohalbleiter und der
Kompensationsfotohalbleiter stets die gleiche Temperatur haben. Dann und nur dann ist sichergestellt,
daß die starke Temperaturabhängigkeit des Dunkelstromes von Fotohalbleitern kompensiert wird.
Fotoelektronische Schaltungen der eingangs beschriebenen Art werden insbesondere in der Eisenhüttenindustrie,
z. B. bei Walzstraßen, eingesetzt. Wegen der in diesen Betrieben auftretenden großen
Temperaturschwankungen ist hier die Temperaturabhängigkeit des Dunkelstromes besonders gravierend;
der Dunkelstrom ändert sich in dem in Frage kommenden Temperaturbereich um 1 bis 2 Zehnerpotenzen.
Gerade bei solchen, aber auch bei anderen Anwendungsfällen, befriedigt das mit den bekannten
fotoelektronischen Schaltungen erreichbare Ergebnis nicht, weil die für die Kompensation erforderliche Bedingung
- Steuerfotohalbleiter und Kompensationsfotohalbleiter stets auf gleicher Temperatur - nicht
eingehalten werden kann. Das unbefriedigende Ergebnis bei den bekannten fototelektronischen Schaltungen
wird weiter unten noch an Hand einer grafischen Darstellung näher erläutert.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene fotoelektronische Schaltung so
auszugestalten und weiterzubilden, daß unterschiedliche Temperaturen des Steuerfotohalbleiters einerseits
und des Kompensationsfotohalbleiters andererseits -
ίο in einem Bereich, der normalerweise nicht vermeidbar
ist - das zu erzeugende elektrische Steuersigral praktische/nicht-beeinflussen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer fotoelektronischen Schaltung der
eingangs genannten Art der Dunkelstrom des Steuerfotohalbleiters kleiner ist als der des Kompensationsfotohalbleiters
und der Fotostrom des Steuerfotohalbleiters größer ist als der Dunkelstrom des Kompensationsfotohalbleiters.
Als Steucrfotohalbleiter und als Kompensationsfotohalbleiter
empfehlen sich Germanium-Fotodioden oder Bleisulfid-Fotodioden.
Zur Verstärkung des Steuersignals kann dieses dem Eingang eines Schaltverstärkeis zugeführt werden,
der ausgangsseitig mit der Zündelektroden-Kathoden-Strecke eines Thyristors verbunden ist.
Im folgenden wird die fotoelektronsiche Schaltung nach der Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigt Fig. 1 das Schaltbild einer fotoelektronischen
Schaltung,
Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Standes der Technik, und
Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Erläuterung
des mit der neuen Schaltung erreichten Vorteils.
Die in Fig. 1 dargestellte fotoelektronische Schaltung 1 dient zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals
Us bzw. eines davon abgeleiteten Schaltsignals und weist zunächst einen Spannungsteiler 2 aus einem
Steuerfotohalbleiter 3 und aus einem Kompensationsfotohalbleiter 4 auf. Während der Steuerfotohalbleiter
3 durch einfallendes Licht beeinflußbar ist, ist der Kompensationsfotohalbleiter 4 ständig abgedunkelt.
Am Abgriffs des Spannungsteilers 2, d.h.
an der Verbindung zwischen dem Steuerfotohalbleiter 3 und dem Kompensationsfotohalbleiter 4, steht
das Steuersignal Us an.
Der Dunkelstrom des Steuerfotohalbleiters 3 ist kleiner als der des Kompensationsfotohalbleiters 4
und der Fotostrom des Steuerfotohalbleiters 3 ist größer als der Dunkelstrom des Kompensationsfotohalbleiters
4. Als Steuerfotohalbleiter 3 und als Kompensationsfotohalbleiter 4 sind Germanium-Fotodioden
eingesetzt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuersignal Us auf den Eingang eines Schaltverstärkers 6
geschaltet und dem Ausgang des Schaltverstärkers 6 ist die Zündelektroden-Kathoden-Strecke 7 eines
Thyristors 8 nachgeschaltet. Der Thyristor 8 wird also von dem Steuersignal Ux angesteuert, und zwar über
den Schaltverstärker 6, der im Ausführungsbeispiel aus drei Transistoren 9, 10, 11 und aus drei Widerständen
12, 13, 14 besteht. Der Thyristor 8 ist an die Gleichstromseite eine? Gieichrichterbrückenschaltuiig
15 angeschlossen, während die Reihenschaltung 16 aus der Wechselstromseite der Gleichrichterbrükkenschaltung
15 und aus einem Verbraucher 17 an eine Spannungsquelle 18 angeschlossen ist. Schließ-
lieh ist an die Gleichstromseite der Gleichrichterbrükkenschaltung
15 die Reihenschaltung 19 aus einem Hilfswiderstand 20 und einer Zenerdiode 21 angeschlossen
und der Spannungsteiler 2 aus dem Steuerfotohalbleiter 3 und aus dem Kompensationsfotohalbleiter
4 sowie der Schaltverstärker 6 sind der Zenerdiode 21 parallel geschaltet.
Während, wie im Stand der Technik, der Steuerfotohalbleiter 3 und der Kompensationsfotohalbleiter 4
möglichst genau gleich, so bekäme man die in F i g. 2 dargestellten Kennlinien für das Steuersignal U3 über
der Beleuchtungsstärke B, und zwar den Kurvenverlauf a, wenn der Steuerfotohalbleiter 3 die gleiche
Temperatur hat wie der Kompensationsfotohalbleiter 4, den Kurvenverlauf b, wenn der Steuerfotohalbleiter
3 wärmer ist als der Kompensationsfotohalbleiter 4, und den Kurvenverlauf c, wenn der Steuerfotohalbleiter
3 kälter ist als der Kompensationsfotohalbleiter 4. Man entnimmt der F i g. 2, daß einer
bestimmten Beleuchtungsstärke B1 bzw. B2 ganz unterschiedliche
Steuersignale Us>i bzw. Us>2 zugeordnet
sind, je nachdem ob der Kurvenverlauf a, der Kurvenverlauf b oder der Kurvenverlauf c maßgebend ist.
Im Gegensatz zu der den Stand der Technik betreffenden grafischen Darstellung nach F i g. 2 gilt für die
erfindungsgemäße fotoelektronische Schaltung 1 die grafische Darstellung nach Fig. 3, die zeigt, daß unterschiedliche
Temperaturen des Steuerfotohalbleiters 3 einerseits und des Kompensationsfotohalbleiters
4 andererseits - in einem Bereich, der normalerweise nicht vermeidbar ist - das zu erzeugende
elektrische Steuersignal U3 praktisch, d.h. von der
Auswertbarkeit her gesehen, nicht beeinflussen. Das ergibt sich aus folgender Überlegung:
Im Dunkelzustand des Steuerfotohalbleiters 3 wird die Größe des über den Spannungsteiler 2 fließenden
Stromes durch den Dunkelstrom des Steuerfotohalbleiters 3 bestimmt. Folglich ist der Spannungsabfall
am Steuerfotohalbleiter 3 größer als der Spannungsabfall am Kompensationsfotohalbleiter 4. Wird nun
der Steuerfotohalbleiter 3 belichtet, so daß der Fotostrom des Steuerfotohalbleiters 3 größer wird als der
Dunkelstrom des Kompensationsfotohalbleiters 4, so kehren sich die Verhältnisse um, d. h. die Größe des
durch den Spannungsteiler 2 fließenden Stromes wird durch den Dunkelstrom des Kompensationsfotohalbleiters
4 bestimmt. Folglich wird der Spannungsabfall am Steuerfotohalbleiter 3 kleiner als der Spannungsabfall
am Kompensationsfotohalbleiter 4.
Im Ergebnis erhält man bei der fotoelektronischen Schaltung nach F i g. 1 bei der Beleuchtungsstärke B2
ein ausreichend definiertes Steuersignal U5, während
dieses Steuersignal U3 bei der Beleuchtungsstärke Bx
noch nicht entsteht.
Die beschriebene fotoelektronische Schaltung führt
zu einem fotoelektronischen, kontaktlosen Schaltgerät, das nur zwei Zuleitungen benötigt, nämlich die
beiden zur Stromversorgung führenden Leitungen, wobei die eine dieser Leitungen den vom Thyristor
geschalteten Verbraucher enthält.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Fotoelektronische Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, mit einem aus einem
Steuerfotohalbleiter und aus einem Kompensationsfotohalbleiter bestehenden Spannungsteiler,
bei der der Steuerfotohalbleiter durch einfallendes Licht beeinflußbar und der Kompensationsfotohalbleiter
ständig abgedunkelt ist und bei der das Steuersignal am Abgriff des Spannungsteilers ansteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Dunkelstrom des ■Steuerfotohalbleiters
(3) kleiner ist als der des Kompensationsfotohalbleiters (4) und der Fotostrom des
Steuerfotohalbleiters (3) größer ist als der Dunkelstrom des Kompensationsfotohalbleiters (4).
2. Fotoelektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerfotohalbleiter
(3) und als Kompensationsfotohalbleiter (4) Germanium-Fotodioden oder Bleisulfid-Fotodioden
eingesetzt sind.
3. Fotoelektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuersignal in einem Schaltverstärker (6) verstärkt wird, der ausgangsseitig mit der Zündelektroden-Kathoden-Strecke
(7) eines Thyristors (8) verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEW0042588 | 1966-10-14 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1615062A1 DE1615062A1 (de) | 1970-05-27 |
DE1615062B2 DE1615062B2 (de) | 1974-07-18 |
DE1615062C3 true DE1615062C3 (de) | 1975-03-13 |
Family
ID=7603295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661615062 Expired DE1615062C3 (de) | 1966-10-14 | 1966-10-14 | Fotoelektronische Schaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1615062C3 (de) |
-
1966
- 1966-10-14 DE DE19661615062 patent/DE1615062C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1615062B2 (de) | 1974-07-18 |
DE1615062A1 (de) | 1970-05-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |