DE591891C

DE591891C - Lichtrelaisschaltung

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Publication number: DE591891C
Application number: DEG82902D
Authority: DE
Original assignee: HEINRICH GEFFCKEN DR
Current assignee: HEINRICH GEFFCKEN DR
Priority date: 1932-06-17
Filing date: 1932-06-17
Publication date: 1934-01-29

Description

Es ist bekannt, daß man Verstärkerröhren mit Hilfe von Photozellen in besonders empfindlicher Weise dadurch steuern kann, daß man das Steuergitter der Röhre an die Anode der Photozelle legt. In dieser Schaltung wird die Röhre bei Beleuchtung der Photozelle gedrosselt, und man gelangt deshalb zu besonders hohen Empfindlichkeiten, weil die dem Zellenstrom entgegenwirkenden Gitterströme um so geringer werden, je weiter sich das Gitterpotential nach negativen Werten hin verschiebt.

Ein Nachteil dieser Schaltung, welcher ihrer technischen Verwertung bisher in vielen Fällen im Wege stand, besteht darin, daß ein stärkerer Lichtimpuls, der die Photozelle trifft, das Gitter bis zu so hohen negativen Potentialen führen kann, daß der Anodenstrom bei anschließender Verdunkelung der Zelle entweder überhaupt nicht oder mit starker Verzögerung wiederkommt.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und macht die fragliche Schaltung dadurch erstmalig für eine umfangreiche technische Verwertung brauchbar. Gemäß der Erfindung wird eine Schaltvorrichtung vorgesehen, welche das Gitter bei Überschreitung eines bestimmten negativen Aufladungswertes wieder nach positiveren Potentialen zurückführt. Diese Schaltvorrichtung kann im einfachsten Falle aus einem im Anodenkreis der Röhre liegenden Relais bestehen, dessen Anker beim Abfallen dem Gitter durch Kontaktgabe ein positives Potential aufprägt. Sie kann andererseits z. B. aus einer zwischen dem Gitter und einem positiven Vorspannungswert eingeschalteten Glimmröhre bestehen, die bei Überschreitung eines gewissen negativen Gitterpotentials zündet und hierdurch eine weitere negative Aufladung des Gitters verhindert bzw. dessen Potential nach positiveren Werten zurückführt. Andere Schaltungsmöglichkeiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor. ·

Gemäß Abb. 1 liegt die Photozelle 1 mit ihrer Anode am Gitter der Röhre 2, während ihre Kathode gegen den Glühdraht der genannten Röhre mit Hilfe des Spannungsteilers 3 negativ vorgespannt ist. Im Kreise der Röhre 2 liegt das Relais 4, dessen Anker 5 beim Abfallen den Kontakt 6 schließt. Sobald die Photozelle 1 belichtet wird, verschiebt sich das Gitterpotential der Röhre 2 nach negativen Werten hin, wodurch es zu einer Drosselung des Anodenstromes dieser Röhre kommt. Infolgedessen fällt der Anker 5 des Relais 4 ab und schließt den Kontakt 6. Hierdurch wird das Gitterpotential der Röhre 2 nach positiveren Werten (z. B. auf das Potential des Heizfadens) zurückgeführt, so daß der Anodenstrom wieder einsetzt und der Anker 5 von der Relaisspule 4 erneut angezogen wird. Solange die Photozelle 1 belichtet wird, wiederholt sich dieser Vorgang periodisch, und ein vom Relais 4, 5 in Arbeits- oder besser noch in Ruhestromschaltung gesteuertes träges Se-

kundärrelais bleibt in Schaltstellung. Unterbricht man die Beleuchtung der Zelle i, so gelangt der Anker 5 sofort in Anzugsiel lung, und das genannte Sekundärrelais wird abgeschaltet. Die beschriebene Schaltung kann mit Gleich- und Wechselstrom betrieben werden. Die Elektronenröhre 2 vermag man ebensogut auch durch eine Ionenröhre etwa nach Art des bekannten Thyratrons zu ersetzen, ohne daß die Wirkungsweise hierdurch geändert wird.

Es hat sich gezeigt, daß man das periodische Arbeiten des Relais 4, 5 dadurch verhindern kann, daß man die Erniedrigung des negativen Gitterpotentials über die Photozelle vornimmt, indem man beim Abfallen des Relaisankers lediglich die an der Photozelle liegende Saugspannung erniedrigt. Hiermit ist gleichzeitig der Vorteil verbunden, daß das elektrostatisch empfindliche Gitter von Kontakten frei wird und man die Zelle bei dauernder Beleuchtung einer sehr viel geringeren Belastung aussetzt. Eine Schaltung dieser Art zeigt Abb. 2. Die Photozelle 1 liegt in Reihe mit dem Widerstand 7. Beim Abfallen des Relaisankcrs 5 wird der Kontakt 8 geschlossen und über den Abgriff 9 eine wesentlich erniedrigte Saugspannung an die Photozelle 1 gelegt. Unter der Wirkung der gestrichelt als Kondensator angedeuteten und gegebenenfalls durch einen der Zelle parallelgelegten wirklichen Kondensator vergrößerten Zellenkapazität wird hierbei das Gitterpotential durch .Influenz nach positiveren Werten hin verschoben. Der erreichte Wert, welcher mit Hilfe des Drehkondensators 10 eingestellt werden kann, werde so gewählt, daß der Anodenstrom noch gedrosselt bleibt, die Gitterströme jedoch bereits schwach einsetzen. Der durch Spannungserniedrigung verminderte Zellenstrom hält das Gitter dann

- nur auf einem bestimmten Potential fest. Der Anker 5 des Anödenstromrelais 4 bleibt so lange in der Abfallstellung liegen, bis die Beleuchtung der Zelle 1 unterbrochen wird und das Gitterpotential dann durch Ionenaufnahme sofort bis zum Ansprechwert des Relais 4, 5 zurückkommt.

In der zuletzt beschriebenen Schaltung arbeitet man zweckmäßig mit gasgefüllter Photozelle. Wie man aus Abb. 3 ersieht, besitzen solche Zellen eine Empfindlichkeitscharakteristik mit zwei besonders steilen Gebieten A-B und C-D, denen jedoch sehr verschiedene Absolutempfindlichkeiten zugehören. Die Gitterstromcharakteristik einer Elektronenröhre zeigt Abb. 4. Bei unbeleuchteter Zelle stellt sich das praktisch isolierte Gitter auf das Potential E ein. Bei beleuchteter Zelle muß der Photostrom zur Erzielung ausreichender Durchsteuerung zunächst stärker als der dem Punkte F entsprechende Güterstrom sein, um das Maximum der Ionenaufnahme zu überwinden. Zu diesem Zweck wird die Zelle anfangs hoch vorgespannt (Gebiet C-D). Nach Überwindung des Maximums F schießt das Gitterpotential zunächt weit nach links. Wird dann die Zellenvorspannung in der angegebenen Weise erniedrigt, so kommt es zwar durch Influenz nach positiveren Werten zurück, würde jedoch bei fortgesetzter Beleuchtung wieder nach links zu wandern beginnen. Dies vermeidet man dadurch, daß man die Zellenvorspannung im zweiten Falle in das untere Steilgebiet A-B verlegt; denn dann stellt sich sofort von selbst ein Gleichgewicht zwischen Photostrom und Ionenaufnahme des Gitters ein, wobei das Gitterpotential etwa bei G festgehalten wird, weil jede Verschiebung des Gitterpotentials nach links den Photostrom stärker als den Gitterstrom abnehmen, jede Verschiebung des Gitterpotentials nach rechts den Photostrom stärker als den Gitterstrom zunehmen läßt. Eine Alterung der Beleuchtungslampe oder Photozelle ruft nur eine kleine Verschiebung des Gleichgewichtspunktes G nach rechts, eine solche der Röhre eine entsprechende Verschiebung nach links hervor, welche sich im Betriebe überhaupt nicht bemerkbar macht. Infolgedessen ist die Betriebssicherheit der Anordnung auch' im monatelangen Dauerbetrieb überraschend groß.

Eine mit Glimmröhre ausgerüstete Schaltung zeigt Abb. 5. Die Glimmröhre 11 liegt zwischen dem Gitter und dem positiven Abgriff 12. In Reihe mit der Glimmlampe wird zweckmäßig der hohe Widerstand 13 angeordnet. Der Abgriff 12 sei unter Berücksichtigung der Zündspannung der Glimmröhre 11 so gewählt, daß die Glimmröhre zündet, sobald das Gitter um beispielsweise mehr als 10 Volt gegen den Glühfaden der Röhre 2 negativ wird. Sobald dieses Potential bei Beleuchtung der Photozelle 1 überschritten wird, zündet die Röhre dann und führt das Gitterpotential zu positiveren Werten zurück. Durch geeignete Wahl der Löschspannung kann man hierbei erreichen, daß die Glimmentladung bei Unterbrechung der Zellenbeleuchtung wieder verlöscht Und das Gitterpotential dann durch Ionenaufnahme wieder dem Ansprechwert des Relais 4 zugeführt wird.

Andererseits vermag man durch Einfügung des Kondensators 14 der Glimmentladung intermittierenden Charakter zu geben, so daß sich der Vorgang der negativen Gitteraufladung mit anschließender Zurückbolung des Gitterpotentials nach positiveren Werten hin bei Beleuchtung der Zelle 1 periodisch wieder-

holt. Die Spannungseinstellung der Glimmröhre 11 braucht dann nicht so exakt vorgenommen zu werden, und kleinere Änderungen der Zünd- oder Löschspannung, die im Betriebe erfolgen, verlieren ihre Bedeutung. Allerdings muß das im Anodenkreis der Röhre 2 liegende Relais 4 so träge gewählt werden, daß es auf die bei jeder Zündung auftretenden kurzen Anodenstromstöße nicht

Claims

anspricht.

Arbeitet man mit gasgefüllten Photozelleii und Wechselstrombetrieb, so vermag man der Zelle durch folgenden Kunstgriff gleichzeitig die Aufgabe der Glimmröhre 11 zu geben:

Man legt die Zelle 1 gemäß Abb. 6 zwischen Gitter und Anode der Röhre 2. Eine Beleuchtung der Zelle führt dann in demjenigen lialbwechscl, in dem die Röhre stromlos ist, zu einer negativen Gitteraufladung. Wird diese zu hoch, so zündet in einem entgegengesetzten Halbwechsel die Glimmentladung in der Zelle und sorgt für Rückführung des Gitterpotentials. Dabei wird nur die Anode der Zelle einem Ionenbombardement ausgesetzt, so daß die lichtempfindliche Schicht keinen Schaden leidet. Die zuletzt beschriebene Schaltung zeichnet sich durch besondere Einfachheit, Betriebssicherheit und überraschende AVirkungsweise aus.

Patentansprüche:

i. Aus Photozelle und Verstärkerröhre bestehende Lichtrelaisschaltung, bei der die Anode der Photozelle mit dem Gitter der Röhre verbunden ist, so daß dieses bei Beleuchtung der Zelle negativ aufgeladen Avird, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung, welche das Gitter bei Über-

schreitung eines bestimmten negativen Aufladungswertes wieder nach positiveren Potentialen zurückführt.
2. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Anodenkreis der Röhre 1 liegendes mechanisches Relais (4/5,6), dessen Anker (5) beim Abfallen das Gitter durch Kontaktgabe (6) entlädt.
3. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Anodenkreis der Röhre liegendes Relais, dessen Anker beim Abfallen die an der Photozelle liegende Saugspannung erniedrigt (Abb. 2).
4. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer gasgefüllten Photozelle.
5. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Röhrengitter verbundene Glimmentladungsstrecke (11), die bei Überschreitung einer vorgegebenen negativen Gitteraufladung zündet und das Gitterpotential zu positiveren Werten zurückführt.
6. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Glimmentladungsstrecke und Röhrengitter über einen hohen Widerstand (13) miteinander verbunden sind, der gegebenenfalls durch einen Kondensator (14) überbrückt ist (Abb. 5). -70
7. Lichtrelaisschaltung nach Anspruch 5 mit gasgefüllter Zelle für Wechselstrombetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung für die Zelle (1) so abgegriffen ist, daß ihre lichtempfindliche Schicht bei Überschreitung einer kritischen negativen Gitteraufladung in demjenigen Halbwechsel, in dem die Röhre vom Strom durchflossen wird, zur Anode einer Glimmentladung wird (Abb. 6).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen