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Verfahren zur Steuerung der Relais für photoelektrische Sortiervorrichtungen
durch die infolge von Helligkeits- und Farbunterschieden im lichtempfindlichen elektrischen
Organ auftretenden Ströme Helligkeits- und Farbunterschiede kann man bekanntlich
mit Hilfe von lichtempfindlichen elektrischen Organen, z. B. Photozellen, Selenzellen,
Thermoelementen u. dgl.. sowohl objektiv messen als auch zu Steuerungen der verschiedensten
Art heranziehen. Von besonderer Wichtigkeit ist diese Tatsache für das Problem der
automatischen Sortierung. Seine Lösung ist daher auf diesem Wege schon häufig versucht
worden. Hierbei stieß man jedoch auf die Schwierigkeit, daß sich durch die verhältnismäßig
schwachen elektrischen Ströme, welche die üblichen lichtempfindlichen elektrischen
Organe liefern, mechanische Steuerungen nicht mit genügender Betriebssicherheit
durchführen ließen. Besonders störend machte sich des weiteren bemerkbar. daß sich
die Empfindlichkeit der meisten lichtempfindlichen elektrischen Organe mit der Zeit
ändert.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches es gestattet, Helliz;keits-
bzw. Farbunterschiede unter Verwendung von lichtempfindlichen elektrischen Organen,
und zwar insbesondere unter Benutzung-von Photozellen mit großer Betriebssicherheit
festzustellen, zu messen und zu Steuerungen aller Art heranzuziehen. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dali zwei oder mehr Kondensatoren nacheinander
für eine gewisse Zeit an das gleiche lichtempfindliche elektrische Organ gelegt
werden und durch dieses eine Ladungsänderung erfahren, wobei das lichtempfindliche
elektrischeOrgan jeweils unter der Einwirkung einer anderen der verschiedenen miteinander
zu vergleichenden Helligkeiten bzw. Farben steht. Ein weiteres grundsätzliches Kennzeichen
der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die genannten Kondensatoren nach Beendigung
des oben beschriebenen Vorganges parallel geschaltet werden. und daß durch den hierbei
in der einen oder anderen Richtung zwischen ihnen hervorgerufenen Ausgleichsstromstoß
mit Hilfe an sich bekannter Mittel die zugehörigen Anzeige- oder Steuerorgane betätigt
werden. Der große Vorteil des vorliegenden neuen Verfahrens besteht darin, daß die
Messung des Intensitätsverhältnisses der verschiedenen miteinander zu vergleichenden
Helligkeiten bzw. Farben auf den Vergleich des Ladungszustandes von Kondensatoren
zurückgeführt wird, und daß dieser Ladungszustand bei dem nachfolgenden Parallelschalten
der Kondensatoren in Gestalt der entstehenden Ausgleichsströme unmittelbar elektrisch
zum Ausdruck kommt.
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Der elektrische Strom, welcher ein lichtempfindliches elektrisches
Organ, also z. B.
eine Photozelle durchfließt, ist neben anderen
Faktoren in erster. Linie von der Beleuchtung des Organs abhängig. Diese Beleuchtung
kann sich nach Stärke und Farbe unterscheiden. Da die lichtempfindlichen elektrischen
Organe für verschiedene Farben meist eine verschiedene Empfindlichkeit aufweisen
#(die allerdings mit derjenigen des Auges nicht parallel zu gehen pflegt), kann
jeder Helligkeitsvergleich nur unter der Voraussetzung gleicher Farbe und jeder
Farbvergleich nur unter Berücksichtigung der verschiedenen Empfindlichkeit erfolgen.
Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. daß es diese Faktoren
in besonders einfacher Weise zu berücksichtigen gestattet.
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Im folgenden sei die Erfindung näher erläutert. Die Änderung der Ladung
eines Kondensators kann sowohl durch Aufladung wie durch Entladung erfolgen. Die
Verhältnisse sind bei der Aufladung am leichtesten zu übersehen. Infolgedessen sei
die Erfindung in erster Linie an Hand von derartigen Beispielen beschrieben. Bekanntlich
erreicht ein Kondensator, der während einer bestimmten Zeit mit einer bestimmten
gleichbleibenden Stromstärke aufgeladen wird, eine um so höhere Aufladungsspannung,
je kleiner er ist. Diese Erscheinung wird nach der Erfindung dazu verwendet, um
ein bestimmtes Intensitätsverhältnis der zu prüfenden Helligkeiten bzw. Farben zu
definieren. Wird z. B. bei einem bestimmten Helligkeitsverhältnis im lichtempfindlichen
elektrischen Organ durch die eine Helligkeit ein Strom J-, durch die andere Helligkeit
ein Strom J= erzeugt und stellt man die zugehörigen beiden Kondensatoren so ein,
daß folgende Gleichung gilt: Cl : C. = Jl : J., so werden die beiden Kondensatoren
nach gleicher Aufladungszeit stets auf gleicher Spannung sein, und es wird beim
Parallelschließen kein Ausgleichsstromstoß auftreten. Überwiegt jedoch die eine
oder die andere Helligkeit, so daß die Bedingungen der obigen Formel nicht mehr
eingehalten sind, so tritt beim Parallelschalten der Kondensatoren ein Ausgleichsstromstoß
in der einen oder in der anderen Richtung auf, und die Abweichung von dem gewünschten
Helligkeitsverhältnis kommt sofort zum Ausdruck. Die obengenannte Gleichung gilt
in dieser einfachen Form natürlich nur, wenn der Aufladungsstrom von der bereits
erreichten Spannung unabhängig ist, also z. B. bei Verwendung von Vakuumphotozellen
als lichtempfindliches elektrisches Organ. Bei andersartigen lichtempfindlichen
Organen tritt an die Stelle der Stromstärke J die in der lleßzeit durch das Organ
geflossene Elektrizitätsmenge.
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Statt Kondensatoren von verschiedener Kapazität zu verwenden. könnte
man gleiche Aufladungsspannungen bei einer vorgeschriebenen Intensitätsverteilung
auch durch entsprechende Einstellung des Verhältnisses der Aufladungszeiten erzielen.
Dies ist jedoch vom technischen Standpunkt aus meistens weniger zweckmäßig.
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Man übersieht ohne weiteres, daß geringe Helligkeits- bzw. Farbdifferenzen
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens viel stärkere Effekte hervorrufen
als bei einer unmittelbaren Strommessung; denn die Zeit geht als Faktor ein. und
die Elektrizitätsmenge, welche das lichtempfindliche elektrische Organ während der
Beobachtungszeit durchströmt, wird für den Steuerimpuls zunächst auf den Belegungen
der Kondensatoren aufgespeichert. Ein weiterer grundsätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß Empfindlichkeitsänderungen des lichtempfindlichen
elektrischen Organs . (Alterung) praktisch ohne Einfluß auf die Messung bleiben,
da nur ein einziges lichtempfindliches elektrisches Organ zurVerwendung kommt, auf
das die verschiedenen Helligkeiten bz,%v. Farben nacheinander einwirken, und da
der absolute Spannungswert, bis zu welchem die Kondensatoren aufgeladen werden,
ohne Bedeutung ist: Bedeutung besitzt vielmehr nur die Differenz der Ladungsspannungen,
welche die Kondensatoren während der jeweiligen Belichtungszeit des lichtempfindlichen
elektrischen Organs erreichen. Diese Differenz kann nur dann N,Tu11 werden, wenn
die Elektrizitätsmengen, welche das lichtempfindliche elektrische Organ während
der jeweiligen Belichtungszeit durchströmen, sich zueinander wie die Kapazitätswerte
der Kondensatoren verhalten.
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Ein Spezialproblem. welches die Erfindung ebenfalls löst und das besondere
Bedeutung für das Gebiet der automatischen Sortierung besitzt, ist die Prüfung von
Mischfarben. Der Charakter einer Mischfarbe ist nicht nur durch die Zahl der in
ihr enthaltenen reinen Spektralfarben, sondern vor allem auch durch deren Intensitätsverhältnis
zueinander bestimmt. Durch Vorschalten von Filtern vor ein lichtempfindliches elektrisches
Organ kann inan bekanntlich erreichen, daß auf diesem Organ nur einzelne Komponenten
der betrachteten -Mischfarbe zur Wirkung kommen. Anstatt, wie oben beschrieben,
verschiedene räumlich getrennte Helligkeiten bzw. Farben. nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren zu vergleichen, kann man also auch eine Mischfarbe auf das Intensitätsverhältnis
ihrer einzelnen Spektralkomponenten prüfen,
indem nian zwischen
den farbigen Körper und das zu seiner Prüfung dienende lichtempfindliche elektrische
Organ nacheinander verschiedene Filter einschiebt und dabei jeweils einen anderen
Kondensator von dem lichtempfindlichen elektrischen Organ in seiner Ladung beeinflussen
läßt. Das Verhältnis der Spannungen. auf die sich die Kondensatoren dann bei gleicher
Ladungszeit und gleicher Größe einstellen, entspricht den Wirkungen. welche die
einzelnen durch die Filter definierten Spektralkomponenten auf das lichtempfindliche
elektrische Organ ausüben. Werden die Kondensatoren unter Berücksichtigung der verschiedenen
Empfindlichkeit des betreffenden lichtempfindlichen elektrischen Organs für die
verschiedenen Spektralbereiche auf ein bestimmtes Intensitätsverhältnis der einzelnen
Farbkomponenten (empirisch) eingestellt. so entfallen die Ausgleichsstromstöße zwischen
den einzelnen Kondensatoren beim Parallelschließen nur dann, wenn genau die vorbestimmte
:Mischfarbe vorliegt.
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Die Abbildung stellt eine Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dar, welche dazu dient, einen Körper z. B. zum Zweck der Sortierung auf
das Intensitätsverhältnis der Spektralkoniponenten seiner 1Iisclifarbe zu prüfen.
Die Lichtquelle r ist innerhalb einer drehbaren Trommel 2 angeordnet, in «-elche
bei 3, 4 und 3 verschiedenfarbige Filter eingebaut sind. Die Lampe i wirft ihr Licht
durch das jeweils vor ihr befindliche Filter hindurch über eine Sammellinse und
durch eine in bekannter Weise ringförmig ausgebildete Photozelle ti auf den zu prüfenden
Körper ; . Das von letzterem reflektierte -Licht wirkt auf die Photozelle 6 und
ruft in dieser unter dein Einfluß der Batterie B einen elektrischen Strom hervor.
Die Kathode der Photozelle 6 ist finit dem Segment S des Walzenschalters 9 verbunden.
Auf dein Walzenschalter 9 schleifen die Bürsten i o, i i und 12, von denen jede
mit einem der Kondensatoren 13, 14. und 15 verbunden ist. Die Kontaktwalze 9 wird
durch irgendeinen geeigneten Antrieb (gleiche Achsel synchron und konphas finit
der Filtertrommel 2 bewegt, so daß der Kondensator 13 aufgeladen wird, wenn sich
das Filter 3 vor der Lichtquelle i befindet und infolgedessen die Beobachtung in
eint= durch dieses Filter 3 definierten Spektralbereich erfolgt, während der Kondensator
14. unter Einwirkung des Filters .4 und der Kondensator 13 unter Einwirkung des
Filters 5 aufgeladen wird. Da die Kondensatoren 13 und 15 ver-:inderlich sind, kann
man die Kapazität der drei Kondensatoren in ein solches Verhältnis zueinander bringen,
dala sie bei einer vorbes tinimten Spektralverteilung der Reflexionsfähigkeit de:
beobachteten Körpers gerade auf gleiche. Spannun g kommen.
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Bei der weiteren Drehung dü-r Ke:itaktwalze o kommt der Kontaktstreifen
ir. Eerührung finit den Bürsten io, ii und i= und verbindet zunächst die Bürsten
io uni i i. dann die Bürsten i i und 12 miteinander. \ ur wenn die Kondensatoren
13, 14. und i : 5:c11 hierbei auf genau gleicher Spannung i>eri:i@ien. tritt zwischen
ihnen kein Ausgleichs_troni_tor@ auf. Befinden sich die Kondensatoren Jedoch nicht
auf gleicher Spannung, so erfol;t zwischen ihnen ein ie nach Wahl der Anordnung
schwingender oder nichtschwingender Ausgleichsstromstoß in der einen oder anderen
Richtung. der über die Spulen i; bzw. iS entnommen und durch irgendeine geeignete
Relaisschaltung zti beliebigen Auslösungen verwendet werden kann. Dreht sich die
Kontaktwalze c) hierauf noch weiter. so bringt das Kontaktse-ment iti die drei Bürsten
io. ir und 12 in Verbindung mit der hontakt'.?ürste i9, wodurch die Kondensatoren
r3, 1.4 und i; wieder entladen «-erden. Damit hierbei kein starker Induktionsstoß
in den pulen r; und 18 entsteht. der zu Fehlsteuerungen Anlaß geben könnte, ist
der Dämpfun gswiderstand 2o vorgesehen.
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Die Heranziehung der in den -ptaen r; und iS auftretenden Ausgleichsstromstöße
für die Auslösung von mechanischen und elektrischen Steuerungen kann in der verschiedensten
Art und Weise erfolgen. Der Vollständigkeit halber ist in der beiliegenden Abbildung
für diesen Zweck ein Aggregat =i gezeichnet, welches zwei F-lektroitenröliren 2=
und 23 enthält. deren Gitter durch ; e einen Kondensator blockiert ist und über
zuge?i@ trig< Spulen von den in den Wicklungen i - un-1 i S auftretenden Ausgleichsstromstößen
beeinflußt wird. Bei einer solchen Schaltung genügen bereits außerordentlich schwache
Impulse, um den Anodenstrom einer Röhre für eine gewisse Zeit nahezu vollkommen
zu drosseln. In den Anodenkreisen der Röhren == und 23 liegen die elektromechanische:.
Relais 24. und 2;. und man übersieht, dati sch eine Entscheidung über vier verschiedene
@troniwege treuen läßt. je nachdem. ob entweder keine der Röhren oder nur die Röhre
2= oder nur die Röhre 23 oder ob beide Röhre:: eine Drosselung erfahren. In bezug
auf d:e Erfindung bedeutet dies, daß eine Anzeige oder auch eine Sortierung erfolgen
kann.. «-elche vier verschiedene Zustände unterscheidet: entweder vollkommene tbereinstimmun-
mit dein Sollwert der spektralen Verteilung des Reflexionsvermögens oder Überwiegen
der ersten. der zweiten oder der dritten durch die Filter 3, 4. und ; definierten
Spektr alkomponente. Die Sortierung selbst kamt da:m mit
Hilfe beliebiger,
von den Relais 24 und 25 gesteuerter Mittel (Greifer, Fallklappen o. dgl.) erfolgen.