DE233343C

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Publication number: DE233343C
Application number: DE1910233343D
Authority: DE
Priority date: 1910-01-18
Filing date: 1910-01-18
Anticipated expiration: 1930-01-19

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV* 233343 KLASSE 42h. GRUPPE

DAGOBERT TIMAR in BERLIN.

Bei Selenphotometern, bei welchen die benutzte Selenzelle schnell abwechselnd von zwei zu vergleichenden Lichtquellen beleuchtet wird, hat man, um die bei dieser Anordnung nötigen Kommutatoren zu vermeiden, versucht, die Selenzelle mit Wechselstrom zu speisen, wobei man den Richtungswechsel des Stromes immer ungefähr mit dem Beleuchtungswechsel auf der Zelle zusammenfallen ließ. Bei dieser An-Ordnung zeigte sich eine erhebh'che praktische Schwierigkeit, welche darin besteht, daß die Zelle nicht in beiden Stromrichtungen gleichen Widerstand hat. Man hat daher eine Schaltung zur Anwendung gebracht, bei welcher, wie in Fig. ι der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, die Zelle c von einem Gleichstrom. durchflossen wird, der in einem elektrischen Meßinstrument in Wechselwirkung mit einem Wechselstrom tritt, welcher mit dem Beleuchtungswechsel auf der Zelle in Synchronismus ist. Die Wirkungsweise dieser bekannten Vorrichtung ist folgende: In Fig. 1 sind χ und y zwei Lichtquellen, welche miteinander verglichen werden sollen, α ist ein Spiegel, welcher schief winkelig auf der Welle b befestigt ist. Durch die Rotation derselben wird die Selenzelle c abwechselnd von den Lichtquellen χ und y beleuchtet. . d ist eine Gleichstromquelle, durch welche in der Zelle c und den Spulen β und f ein Gleichstrom erzeugt wird. Infolge der Rotation des Spiegels α treten nun durch die dadurch auf der Zelle c hervorgerufenen Beleuchtungsschwankungen Widerstandsänderungen dieser letzteren ein, wodurch wieder entsprechende Änderungen in der Stromstärke hervorgerufen werden; g ist eine Drehspule, welche von der Wechsel-

Stromquelle m mit Wechselstrom gespeist wird, der dieselbe Periodenzahl pro Sekunde hat wie der Beleuchtungswechsel auf der Zelle. Man kann dadurch erreichen, daß die Spule g in der Zeit, in welcher die Zelle c von der Lichtquelle χ beleuchtet wird, ein Drehmoment nach links erhält, welches seiner Größe nach der in diesem Augenblick vorhandenen Gleichstromstärke und daher der Lichtstärke der Lichtquelle χ entsprechend ist. Bei dem darauf in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Stromstoß des Wechselstromes erhält die Drehspule g ein Drehmoment, welches in entgegengesetzter Richtung wirkt und seiner Größe nach der in diesem Moment herrschenden Gleichstromstärke in den feststehenden Spulen e und f und daher der Lichtstärke der Lichtquelle y entspricht. Die Drehspule erhält also in sehr schneller, der Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels α entsprechender Folge Drehmomente in entgegengesetzter Richtung. Infolge der Trägheit der Drehspule stellt sich diese auf den Differenzwert der beiden Drehmomente ein, so daß die Stellung der Spule bzw. eines mit ihr verbündenen Zeigers rechts oder links von der Nullstellung angibt, welche der beiden Lichtquellen die stärkere Beleuchtung auf der Zelle e erzeugt. Die Entfernung zwischen der aus Spiegel und Zelle bestehenden Meßvorrichtung einerseits und jeder der beiden Lichtquellen andererseits kann nun so verändert werden, daß die Drehspule weder rechts noch links ausschlägt, woraus geschlossen werden kann, daß die auf der Zelle c durch die Lichtquelle χ erzeugte Beleuchtung gleich ist der Beleuchtung, welche die Lichtquelle y auf der Zelle hervorbringt. Ist

ar

nun eine dieser beiden Lichtquellen ihrer Stärke nach bekannt, so kann nun aus den Entfernungsverhältnissen zwischen den Lichtquellen und der Zelle nach bekannten Gesetzen auf die Größe der unbekannten Lichtquelle geschlossen werden.

• Bei diesem bekannten Verfahren werden nicht nur alle Nachteile, welche mit der Verwendung von Schleifringen oder Kommutatoren verbunden sind, vermieden, sondern es wird auch die erwähnte Eigenschaft der Selenzellen, daß sie in einer Stromrichtung einen größeren Widerstand haben als in der anderen, wodurch die direkte Anwendung von Wechselstrom in der Zelle unmöglich ist, unschädlich gemacht. Die Meßgenauigkeit ist bei diesem Verfahren um so größer, je stärker der in der Drehspule fließende Wechselstrom ist; denn ist die Gleichstromstärke in der Zelle während der Beleuchtung derselben durch die Lichtquelle χ gleich g_x und während der Beleuchtung durch die Lichtquelle χ gleich g₂, und ist ferner die Stärke des Wechselstromes gleich w, so sind die in entgegengesetzter Richtung wirkenden Drehmomente gleich K · g_xw und K · g₂ w und die sichtbar werdende Differenz beider Werte K · w (g_x — g₂), wobei K eine von der Konstruktion der Apparate abhängige Konstante bedeutet. Bei gegebener Beleuchtungsdifferenz wird also der Ausschlag der Drehspule um so größer, je größer der Wechselstrom!» und der Gleichstrom in der Zelle ist, denn mit wachsendem Gleichstrom wächst auch die Differenz zwischen den Momentwerten g_x und g₂ desselben.

Will man nun, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, den Wechselstrom oder den Gleichstrom oder beide zugleich verstärken, so stößt man sehr bald auf große praktische Schwierigkeiten; denn mit der Vergrößerung dieser Werte wächst nicht nur die Differenz zwischen den beiden zur Wirkung kommenden entgegengesetzten Drehmomenten, sondern auch die absolute Größe der Drehmomente, und man erreicht daher sehr

+5 bald eine Grenze, bei welcher die Trägheit der Drehspule und der mit derselben verbundenen sonstigen Teile nicht mehr ausreicht, um zu verhindern, daß die momentanen Drehmomente, die als schnell nacheinander abwechselnd nach rechts und links erfolgende Stöße auftreten, in die Erscheinung treten, indem die Drehspule in heftiges Vibrieren gerät. Eine genaue Ab-. lesung wird hierdurch vollständig unmöglich gemacht.

Dieser Übelstand wird nach vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß das magnetische Feld, welches durch die Spulen e und f erzeugt wird, verkleinert wird. Dieser Zweck kann z. B. dadurch erreicht werden, daß durch eine zweite Wickelung e und f ein konstanter, entgegengesetzt laufender, aus d oder einer fremden Stromquelle entnommener Gleichstrom gesandt wird, oder dadurch, daß ein Stahlmagnet so angeordnet wird, daß er das Feld dieser Spulen schwächt. Gilt für den genannten, das Feld der Spulen e und f schwächenden Gleichstrom, der als Hilfsstrom bezeichnet werden möge, dasselbe Konstruktionsverhältnis wie für den durch die Selenzelle fließenden Strom, so ist sein auf die Drehspule ausgeübtes Drehmoment K · w · g₀, worin g₀ die Stärke des Hilfsstromes angibt. Die abwechselnd nach rechts und links wirkenden Drehmomente sind alsdann K · w (g_x — g₀). Die Größe der beabsichtigten Differenzwirkung beider Drehmomente bleibt aber dieselbe. wie früher, da K w [(g_x — gj — (g_z — gj] gleich K w (g_x — g₂) ist. Man kann also mit Hilfe dieser Konstruktionen eine große Meßgenauigkeit erreichen, da man verhältnismäßig große Stromstärken sowohl in der Zelle als auch in der Drehspule anwenden kann, ohne die Drehmomente entsprechend zu steigern. Wenn man g₀ ungefähr gleich dem Mittelwert von ^₁ und g_% macht, so daß (g₁ — g₀) und (g₂ — g₀) und dadurch die abwechselnd schnell nach links und rechts wirkenden einzelnen Drehmomente sehr kleine sind, so erreicht man besonders günstige Verhältnisse.

Bei dieser Ausführungsform der Apparate besteht noch eine Schwierigkeit insofern, als der Widerstand der Selenzellen, abgesehen von den durch die schnell wechselnde Beleuchtung hervorgerufenen Widerstandsänderungen, großen langsamen Schwankungen unterworfen ist. Nach einer starken Beleuchtung der Zelle ist z. B. der mittlere Widerstand derselben auf lange Zeit hinaus wesentlich kleiner. Umgekehrt erscheint nach einer langen Verdunkelung der Zelle der Widerstand wesentlich vergrößert. Es ist daher nicht möglich, die Stärke des Hilfsstromes so zu wählen, daß er dem Mittelwert des Selenzellenstromes immer möglichst entspricht.

Man kann daher, statt die Stärke des Hilfsstromes konstant zu machen, dieselbe in Abhängigkeit bringen von der Stromstärke, die in der Selenzelle vorhanden ist. Dies kann z. B. durch die in Fig. 2 dargestellte Schaltung erreicht werden. Der Zellenstrom wird bei dieser Anordnung zum einen Teil durch die Spulen h und n, und zum anderen Teil durch die Spulen k und 0 geleitet, so daß die beiden Spulenpaare entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder, erzeugen, die sich in ihrer Wirkung auf die Drehspule subtrahieren. Dem Spulenpaar k> ° ist noch ein induktiver Widerstand i vorgeschaltet, so daß die durch die Beleuchtungsschwankungen hervorgerufenen Strompulsationen zum größten Teil nur durch die Spulen h, η fließen. Macht man nun den Ohmschen Widerstand der Spulen h, η ungefähr gleich dem Ohm-

sehen Widerstände, den die Spulen k, η und i zusammen haben, so ist das durch die Spulen h, k, ο und η erzeugte magnetische Feld immer sehr klein, auch wenn der Widerstand der Zelle großen langsamen Schwankungen unterworfen ist. Trotzdem gelangen die Pulsationen des Zellenstromes, die infolge der induktiven Vorschaltung vor dem einen Spulenpaar zum größten Teil nur durch das andere Spulenpaar

ίο fließen, fast mit voller Intensität zur Wirkung.

Um den Effekt zu erreichen, die Pulsationen

des Zellenstromes möglichst nur durch ein Spulenpaar bzw. einen Teil der Feldwicklung fließen zu lassen, kann man außer Induktions-

15. spulen auch Kondensatoren oder beides zugleich in verschiedenen bekannten Schaltungen zur Anwendung bringen. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung. Vor die Spulen h, η ist der Widerstand r und vor die Spulen k, 0 der Widerstand q geschaltet. Parallel zu diesem Widerstände q liegt noch der Kondensator p. Macht man den Widerstands und den Widerstand der Spulen h, η zusammen ungefähr gleich dem Widerstände, welchen die Spulen k, 0 und der Widerstand q zusammen haben, so teilt sich der von der Stromquelle d gelieferte, durch" die Zelle e fließende Strom in zwei annähernd gleiche Teile, welche entgegengesetzt iri den Spulen zirkulieren und daher nur ein schwaches Feld erzeugen. Die durch die schnellen Beleuchtungsänderungen auf der Zelle hervorgerufenen Strompulsationen gehen dagegen fast ausschließlich über den Kondensator p durch die Spulen k, 0 und kommen dadurch fast in ganzer Größe zur Wirkung.

Claims

Patent-Anspruch:

Selenphotometer mit Wechselstromdrehspule und festen Feldspulen, welche von einem durch die Selenzelle geleiteten Gleichstrom durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, . daß das entsprechend der fortgesetzt abwechselnden Beleuchtung der Selenzelle (c) pulsierende Feld der Gleich- - stromspulen (h, n) derart geschwächt wird, . daß die Differenz der auf die Wechselstromdrehspule ausgeübten Drehmomente, welche durch je zwei aufeinander folgende Pulsationen des Hauptfeldes erzeugt werden, nicht oder doch nicht wesentlich geändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.