DE421954C

DE421954C - Einrichtung zum Ausloesen von Schalt-, Antriebs-, Anzeige- oder Registrierwirkungen durch physikalische Zustandsaenderungen

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Publication number: DE421954C
Application number: DESCH57080D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-12-19
Filing date: 1919-12-19
Publication date: 1925-11-21

Description

DEUTSCHES REICH /Q₁ ^^

AUSGEGEBEN AM 21.N0VEMBERi925

' REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

— JVr 421954-KLASSE 21 g GRUPPE 20

(Sch 5-080 Vni\aig^%)

Ergänzungsblatt zur Patentschrift 421 954 Klasse 21g G-ruppe 20*

Das Patent 421 954 ist durch, rechtskräftige Entscheidung des Reichspatentamts vom 11. Juni 1931 dadurch teilweise für nichtig erklärt j daß 1. in dem Anspruch 1 Zeile 8 die Wörter "oder Stärke" gestrichen werden.

2, der Anspruch 2 gestrichen wird.

Dr. Fritz Schröter in Berlin-Schmargendorf.

Einrichtung zum Auslösen von Schalt-, Antriebs-, Anzeige- oder Registrierwirkungen durch physikalische Zustandsänderungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Dezember 1919 ab.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auslösen von Schalt-, Antriebs-, Anzeige- oder Registrierwirkungen durch, physikalische Zustandsänderungen, welche den Lade- und Entladevorgang eines Kondensators ändern. Sie

ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsenergie dem Kondensatorkreis aus einer meist örtlichen Stromquelle in periodischer Form zugeführt wird und durch die Periode oder Stärke der einzelnen Stromstöße, die von den

physikalischen Zustandsänderungen des beobachteten oder kontrollierten Systems abhängt, auf eine Einrichtung wirkt, die entsprechend den Zustandsänderungen durch Summierung bzw. Akkumulierung der Einzelwirkungen anspricht. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung in denjenigen Fällen, wo es sich um so geringe Energieänderungen handelt, daß eine direkte Einwirkung derselben auf Anzeigeinstrumente, Relais- o. dgl. Apparate nicht in Frage kommt. Durch die Akkumulierung bzw. Summierung von Einzelwirkungen gemäß der Erfindung kann eine sichere Anzeige oder Registrierung der Zu- 1-5 Standsänderungen erfolgen bzw. eine Schaltoder Antriebswirkung durch sie ausgelöst werden.

Es ist bekannt, den Verlauf der Abklingung der Spannung eines Kondensators, der sich über einen Widerstand entlädt, zur Messung von Kapazitäten oder Widerständen zu benutzen. Verluste im Dielektrikum des Kondensators können dabei entweder vernachlässigt oder als bekannt in die Rechnung eingestellt bzw. kompensiert werden. Wird eine solche Anordnung von Kondensator und Schließungswiderstand in gleichbleibenden Zeitabständen mit einer Stromquelle von konstanter Spannung verbunden, so werden die periodisch erfolgenden Lad:s'.romstöße in ihrer Stärke gleichartig sein, da sie jedesmal bei derselben Gegenspannung des Kondensators einsetzen. Ein durch diese periodischen, gleichen Stromstöße beeinflußtes Triebwerk beliebiger Art kann so in gleichmäßigem Gange gehalten werden, beispielsweise durch Pendelresonanz. Wird nun aber der Sdhließungs- ~widerstand der Kapazität geändert, so ändert sich auch die Stärke der periodischen Lade-Stromimpulse, weil jetzt im Augenblick des Stromschlusses nicht mehr die gleiche, sondern eine höhere oder geringere Gegenspannung des Kondensators vorhanden ist. Durch diese aus der Änderung des Schließungswider-Φ5 Standes folgende Änderung der Stärke der in gleichbleibender Periode zugeführ:en Ladeströme wird auch der Einfluß derselben aui das Triebwerk geändert. Wir betrachten die Ausnutzung dieses Vorganges für die Regelung eines elektrischen Uhrwerkes oder Triebwerkes beliebiger Art, das auf zeitlich konstantem Gang zu halten sei. Ein von der Geschwindigkeit des Werkes abhängiges Glied bewirkt durch periodischen Kontakt die Ladung eines Kondensators von bestimmter Kapazität aus einer Stromquelle konstanter Spannung. Das ist an sich bei derar.igen Vorrichtungen wohlbekannt. Der Ladestrom liefert, indem er z. B. eine Spule durchfließt, einen das Triebwerk beschleunigenden Impuls. Der Kondensator soll sich zunächst durch einen konstant eingestellten Widerstand entladen. j Dann liegt der weiter oben angeführte Fall ; vor, daß die antreibenden Ladestromimpulse konstant bleiben, solange das Werk mit gleich- ! bleibender Geschwindigkeit läuft. Läuft es , aber zu schnell, so ist die Spannung des Kon-ί densators beim Einschalten des Ladestromes noch nicht genügend weit-gesunken; der antreibende Stromimpuls wird demnach von Periode zu Periode geringer und damit wiederum die Geschwindigkeit des Werkes. Umgekehrt, läuft das Werk zu langsam, so werden die antreibenden periodischen Stromimpulse allmählich stärker. Es ist leicht einzusehen, wie derart durch Summierung der Einzelbeschleunigungen der Gang des Werkes geregelt wird. Die Vorrichtung wirkt so, daß als Reaktion auf die veränderte Gegenspannung des Kondensatorkreises die Intensi.ätsänderung der periodischen Ladeströme den alten Zustand wiederherzustellen sucht, d. h. es erfolgt eine selbsttätige Regulierung der Geschwindigkeit des Werkes. Man kann nun nach der Erfindung eine weitere Anordnung vorsehen, bei welcher der Schließungswiderstand des Kondensators verändert wird, um auf den Gang regelnd einzuwirken. Eine solche Einwirkung kann auch durch Fernwirkungen (Licht, elektrische Wellen, Wärmestrahlung usw.) mittels go Vorrichtungen ausgeübt werden, die auf diese Energiearten durch Widerstandsänderungen reagieren. So läßt sich der Gang eines Triebwerkes auf große Entfernungen beeinflussen und dadurch eine vom Triebwerk irgendwie abhängige Schalt- oder Registrieranordnung in Tätigkeit setzen. Das gleiche gilt für solche Wirkungen, die nicht den Entladungswiderstand, sondern die Kapazität des Systems ändern würden. Auch dadurch kann, gegebenenfalls durch Fernwirkungen, auf den Gang des Werkes eingewirkt werden.

Von Bedeutung wird die Erfindung z. B. bei Schaltanordnungen, die von der Belichtung oder vom Eintreffen elektrischer Wellen oder von beiden Einflüssen zugleich abhängig sind. Dieser Fall liegt bei lichtelektrischen Zellen (Photozellen) vor. Es soll hier eine Anordnung erläutert werden, bei welcher im Sinne der Erfindung ein Schaltvorgang durch die uo Belichtung einer Selenzelle oder Photozelle (lichtelektrische Zelle nach Elster und Geitel) beeinflußt wird. Nach Abb. 1 liegt parallel zum Kondensator konstanter Kapazität ι eine derar.ige Zelle 2, die beispielsweise in der Richtung des Pfeiles 3 beleuchte: werden kann. Wird das Sys.em durch per'odisches Schließen des Schalters 5 mit der S.romquelle 6 von gleichbleibender Spannung verbunden, so leisten die Ladestromstöße in der Spule 4 eine beliebig akkumulierbare Arbeit, die zum Schalten, Anzeigen oder Registrieren

tiermtzt " werden, kann«" Die" Widerstände 7 und 8 dienen zur Einstellung und .Kompensation und können, ohne das Wesen der Erfindung zu berühren, fortgedacht werden. Es j ergibt sich nun aus den früheren Betradr.un- -. gen ohne weiteres, daß die in 4 wirkenden, in konstanter Periode erfolgenden Stromstöße ihrer Intensität nach von der Belichtung von 2 abhängig sind, da diese ja den Entladungswiderstand von 2 beeinflußt. Welcher besonderen Art die. Einwirkung der veränder- j liehen Stromstöße auf den Schaltvorgang ist, bleibt hier gleichgültig. Wird der Widers and oder die Kapazität von 2 durch elekirische Wellen beeinflußt, so wirkt die Anordnung als Detektor. Man kann so den Gang irgendwelcher motorischer Einrichtungen durch elektrische Wellen oder Lichtwellen oder beides auslösen, hemmen oder beschleunigen. '■

Bisher war immer davon die Rede, daß der Schalter 5 (Abb. 1) mit zwangläufig kon- , stanter oder, wie im. Fall der . Uhren- ■ regulierung, bei Abweichungen selbsttätig wieder konstant werdender Periode geöffnet und geschlossen wird. Die Schaltperiode war also unabhängig von den Ande- , rungen der Kapazität, des Widerstandes und der übrigen elektrischen Größen d_tes Ent- ^: ladungskreises bzw. sie wurde, durch die Reaktion der Einrichtung auf geringe ZejtdiiTe- , renzen stets wieder auf djgp, vorbes'.immten Zeitwert zurückgebracht. / Ein weiterer Teil _; der Erfindung bezweckt nun die Lösung der ! Aufgabe, die Schaltperiode von der Entladungszeit des Kondensators. abhängig zu machen. Dazu dient beispielsweise nach Abb. 2 eine Entladungsröhre 9, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine bestimmte kri- ■ tische Entlade- oder Zündspannung hat, die !

merklich höher liegt als diejenige Elektroden- : spannung, bei welcher der Strom in der Röhre i zu fließen aufhört. Eine mögliche Anordnung \ ist derart, daß Kapazität 1 und Widerstand 2, beispielsweise eine Photozelle, ein Detektor, ein Fritter oder irgendein anderer Stromleiter sowie die Arbeitsspule 4, die bei rein optischer Anzeige auch fortbleiben kann, wieder wie in Abb. ι geschaltet sind. Die spannungskonstante Stromquelle ist hier, beispie!sweise an Stelle einer Batterie oder eines Generators, als eine Entladungsröhre 10 angenommen, welche bei geeigneter Bauart eine bei mäßigen Schwankungen der Spannung des Leitungsnetzes 11 vollkommen gleichbleibende Klemmenspannung besitzt. Diese letztere sei E. Die Entladungsröhre 9 habe eine konstante Zündspannung Z und eine ebenfalls konstante ■ Abreißspannung M der Entladung, bei welcher diese erlischt. Ist E größer als Z, so wird beim Einschalten der Vorrichtung die Röhre 9 von einem Ladestrom des Konden- \ sators .'durchbrochen. Eine in 9 befindliche Gasfüllung wird dadurch vorübergehend zum Leuchten gebracht. Die Entladung erlischt in 9, sobald :der Kondensator ι auf. die Spannung E-M aufgeladen ist, wenn wir den Spannungsabfall R'i in der Spule 4 vernachlässigen, was bei Meinem Ohmschen Widerstand und kleinem Induktionskoefflzienten derselben sowie kleinem Abreißstrom in der Röhre 9

erlaubt ist, weil dann die Summe R · i-\- L · j-, die Spannung an den Enden von 4, sehr gering wird. Der. Kondensator entlädt sich nun mit einer durch den Widerstand von 2 bedingten Periode; und jedesmal, wenn er bis zum Spannungswert E-Z entladen ist, bricht der Ladestrom von neuem durch die Röhre und lädt den Kondensator wieder auf E-M. Die Periode der die Röhre 9 durchfließenden, regelmäßigen Ladestromstöße ist also gleich der Summe der Entladungszeit des Kondensators zwischen den Spannungswerten E-M und E-Z plus der Ladungszeit t_x, die von den Größen des Entladungskreises und der Stromspannungscharakteristik der Röhre 9 in meist recht verwickel- :er: Weise abhängt. Die Periode einer gasgefüllten Röhre, die unter dem Einfluß der regelmäßig wiederholten Ladestromslöße inter- go mutierend leuchtet, ist also gegeben. durch die Summe ^4-CW (log nat [E-M] — log nat [E-Z]). Man kann t_± sehr gering machen, so daß die Periode im wesentlichen durch den zweiten Ausdruck gegeben ist.

Diese Einrichtung mit Entladungsröhre kann auch zum Messen von Kapazitäten, hohen. Widerständen, Spannungen oder Zeiten dienen. Sie ist zugleich ein ohne bewegliche Teile arbeitender Generator für intermittierende Ströme von einer durch die Änderung der elektrischen Größen des Kreises veränderlichen Frequenz und als solcher mancherlei Anwendungen fähig. Beispielsweise ist die-' Anordnung in Verbindung mit einer stark leuchtenden Entladungsröhre an der Stelle von 9, etwa einer Neonröhre, ohne weiteres als einstellbarer Blinkschalter mit. rein elektrischer Steuerung benutzbar. Durch die Akkumulierung der die Spule 4 oder den Schließungswider stand des Kondensators 1 durchfließenden Einzelströme können Resonanzschalter irgendwelcher Art beeinflußt werden, so daß sich eine genügend summierte Schaltenergie ergibt. Wird von der Anordnung Gebrauch gemacht, bei welcher elektrische Wellen oder Lichtwellen oder beides den Widerstand 3 verändern (Selenzelle, Photozelle), so ändert sich die^JPeriode _dsr einzelnen, untereinander^ intensitäismäßig 'gleichbleibenden LaSüSesistoBe. Das gleiche ist natürlich der Fall, wenn 2 ein anderer Leiter von

irgendwie veränderlichem Gesämtwiderstand ist, z. B. durch Temperatureinflüsse, magnetische Wirkungen u.a. In diesen Fällen kann durch die Änderung der Periodenzahl der Stromstöße wiederum auf Resonanzsysteme, Differentialtriebwerke o. dgl. Vorrichtungen eingewirkt werden, um Schaltvorgänge oder Anzeigevorgänge auszulösen. Soll beispielsweise ein Schaltorgan von Beleuchtungsänderungen abhängig gemacht werden, indem an die Stelle von 2 eine lichtempfindliche Zelle gesetzt wird, so kann die aus einer Zunahme der Beleuchtung sich ergebende Häufung der Stromimpulse in g und 4 in sehr einfacher Weise dazu benutzt werden, um das Vorauseilen eines mechanischen Gliedes in irgendeinem Schaltwerk durch Akkumulierung der Einzelwirkungen zu bewerkstelligen, wodurch schließlich der gewünschte Schaltungs-Vorgang zustande gebracht wird. Bei abnehmender Beleuchtung würde in entsprechender Weise zu verfahren sein. Die nähere Ausbildung derartiger Einrichtungen ist hier ohne Belang. Es soll noch besonders betont werden, daß man mittels Zellen, die gleichzeitig lichtempfindlich und Detektoren für elektrische Wellen sind, z. B. Kaliumzeilen mit verdünnter Edelgasfüllung, den durch Lichtänderungen auslösbaren Schaltvorgang auf drahtlosem Wege beeinflussen, in ihn eingreifen kann. Dies wäre etwa bei Fliegerangriffen auf Städte, die mit derartigen selbsttätigen Beleuchtungsschaltern versehen sind, von Wichtigkeit oder für die Veränderung der Kennung eines Blinkfeuers, bei Leuchtbojen mit selbsttätiger Ein- und Ausschaltung des Leuchtfeuers in Abhängigkeit von der Beleuchtung usw.

Als Entladungsröhre 9 in Abb. 2 wird man im allgemeinen edelgasgefüllte Röhren, bei kleiner Netzspannung insbesondere solche mit Kalium oder Natrium oder Legierungen dieser Metalle als Kathode wählen. Der durch diese Röhren bedingte Fortschritt liegt nicht nur darin, daß sie bei den gewöhnlichen Starkstromspannungen schon stromdurchlässig sind, sondern vor allem darin, daß sie infolge der hohen Leitfähigkeit der Edelgase sehr starke Anfangswerte der Ladeströme ergeben. Dadurch kommen in der Spule 4 kräftige Momentanfelder zustande, wodurch zuverlässige mechanische Auslösewirkungen gesichert sind. Es sind indessen für die Zwecke der Erfindung auch Glühkathodenröhren anwendbar. Im Rahmen der Erfindung bleibt eine Änderung der Schaltung, bei welcher die Entladungsröhre im Schließungskreise des Kondensators liegt; im Ladekreis die 2 (Abb. 2) entsprechende Vorrichtung," ein* Widerstand, eine Zelle o. dgl., wie oben erörtert.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zum Auslösen von Schalt-, Antriebs-, Anzeige- oder Registrierwirkungen durch physikalische Zustandsänderungen, welche den Lade- und Entladevorgang eines Kondensators ändern, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch dem Kondensatorkreis zugeführte Ladungsenergie durch die Periode oder Stärke der einzelnen Stromstöße auf eine Einrichtung wirkt, die entsprechend den Zustandsänderungen durch Summierung bzw. Akkumulierung der Einzelwirkungen anspricht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodizität durch einen periodisch wirkenden Schalter erzeugt wird, der die Verbindung des Kondensators mit einer Stromquelle von konstanter Gleichspannung herstellt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode des Schalters von der Intensität der Einzelströme derart abhängig ist, daß sie bei Änderungen der Periode durch die entsprechende Reaktion des Entladungskreises reguliert wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode des Schaltens von der Entladungszeit des Kondensators durch ein Entladungsventil (Entladungsröhre) abhängig ist, das von den Ladestromstößen periodisch durchflossen wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre von den Entladungsströmen des Kondensators durchflossen wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Entladungskreis Vorrichtungen eingeschaltet sind, die auf Fernwirkungen, wie Strahlungsvorgänge, drahtlose Zeichen u.a. gegebenenfalls auf mehrere dieser Vorgänge gleichzeitig, durch entsprechende Änderungen des Widerstandes oder anderer Zustandsgrößen reagieren.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anspruch 6 -genannten Vorrichtungen im Lade- no Stromkreis des Kondensators liegen.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre eine Edelgasfüllung und gegebenenfalls eine Kathode aus stark elektropositivem Metall besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.