DE614790C

DE614790C - Device for controlling as a function of the state of a radiation source

Info

Publication number: DE614790C
Application number: DES108694D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Klemperer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-03-16
Filing date: 1933-03-16
Publication date: 1935-06-18

Description

Einrichtung zur Steuerung in Abhängigkeit von dem Zustand einer Strahlungsquelle Es ist bekannt, daß man zur Steuerung oder anderweitigen Betätigung von Meßgeräten oder Steuer- und Regelgeräten in Abhängigkeit von dem Zustand von Strahlungen" beispielsweise von der Intensität einer Lichtstrahlung, strahlüngsempfindliche elektrische Zellen verwenden kann. Lichternpfindliche elektrische Zellen sind bereits in größerer Zahl bekanntgeworden und für die verschiedensten Zwecke angewendet. Wegen der verhältnismäßig kleinen Strom- und Spannungswerte, die von den strahlungsempfindlichen Zellen geliefert wer-den, sind die Verstärker von besonderer Bedeutung, mit deren Hilfe die Zellenströme derart verstärkt werden, daß sie zur Betätigung von, technischen Steuer-und Regelgeräten betriebsmäßig verwendet werden können. Man stößt dabei insbesondere dann auf Schwierigkeiten, wenn es sich um die Ermittlung sehr kleiner Änderungen der auf die Zellen einwirkenden Strahlungsenergie bzw. um sehrgeringe Energiemengen handelt, d. h. bei lichtelektrischen Zellen um sehr schwache Lichterscheinungen, die mit Hilfe der lichtelektrischen Zellen in elektrische Energie umgewandelt werden sollen.Device for controlling as a function of the state of a radiation source It is known that radiation-sensitive electrical cells can be used to control or otherwise operate measuring devices or control and regulating devices as a function of the state of radiation, for example the intensity of a light radiation Electric cells have already become known in large numbers and are used for a wide variety of purposes. Because of the relatively small current and voltage values that are supplied by the radiation-sensitive cells, the amplifiers are of particular importance with the help of which the cell currents are amplified in such a way that that they can be used operationally for the actuation of technical control and regulating devices. Difficulties are encountered in particular when it comes to determining very small changes in the radiation energy acting on the cells or very small changes acts of energy, d. H. in the case of photoelectric cells, very weak light phenomena, which are to be converted into electrical energy with the help of the photoelectric cells.

Diese Schwierigkeiten machien sich in der praktischen Anwendung der lichtelektrischen Zellen um so mehr geltend, als gerade die Zel.-lenbauart, welche an sich die günstigsten Eigenschaften hat, die kleinsten elektrischen Energiemengen liefert. Es sind dies die sogenannten Sperrschichtzellen, insbesondere die Kupferoxydulzellen, welche sich von anderen strahlungsempfindlichen Zellen vorteilhaft da- durch unterscheiden,daß sie keine besonderen Hilfsspannungsquellen benötigen und daß sie eine gleichmäßige Abhängigkeit der elektrisch-en Größe von der- Intensität bzw. Iütensitätsänderung der Belichtung aufweisen. Außerdem haben diese Zellen die Eigenschaft, daß sie von der Belichtungsdauer unabhängig sind.These difficulties make themselves felt all the more in the practical application of photoelectric cells, as it is precisely the cell construction, which in itself has the most favorable properties, which supplies the smallest amounts of electrical energy. These are the so-called barrier-layer cells, especially the copper oxide cells, which differ from other radiation-sensitive cells in that they do not require any special auxiliary voltage sources and that they have a uniform dependence of the electrical size on the intensity or change in intensity of the exposure . In addition, these cells have the property that they are independent of the exposure time.

Die bei der Verstärkung der Phototzellen auftretenden Schwierigkeiten liegen hauptsächlich darin, begründet, daß von den Photozellen nur Gleichstrom bzw. Gleichspannungen geliefert werden. Es sei denn, daß die Strahlungsquellen, deren Zustand mit Hilfe der elektrischen Zellen festgestellt werden soll, an sich periodisch, schwankende Strahlungsintensität liefert und dadurch einen schwankenden Zellenstrom hervorruft. Im allgemeinen werden jedoch die Intensitätsänderungen der Strahlungsquellen mehr oder weniger langsam verlaufen, so daß man praktisch mit Gleichstrorn und Gleichspannungen zu tun hat. Bekanntlich können WechselströmeundWechselspannungen, derenAbsolutwert klein ist, wesentlich besser verstärkt werden, beispielsweise mit Hilfe von gittergesteuerten Vakuumapparaten, als Gleichströme und Gleichspannunggen. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind,künstliche Mittel angewendet worden, um eine- an sich zeitlich gleichbleibende Strahlung in ihrer Einwirkung auf die strahlungsempfindlichen elektrischen Zellen in eine Strahlung mit peri7 odisch veränderlicher Intensität zu verwandeln. Zwischen die Strahlungsquellen und die strahlungsempfindliche elektrische Zelle werden zu dem Zweck Abschirmmittel geschaltet, die periodisch den Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und Zelle öffnen oder schließen. Die Zelle liefert dann einen Wechselstrom, dessen Frequenz von der im allgemeinen konstant gehaltenen Periodenzahl der Bewegungen der Abschirmmittel abhängt und dessen Amplituden ein Maß für die Intensi= tät der auf die Zelle einwirkenden Strahlungsenergie darstellt.The difficulties encountered in amplifying the photocells are mainly due to the fact that from the photocells only direct current or DC voltages are supplied. Unless the radiation sources whose State is to be determined with the help of the electrical cells, periodically in itself, fluctuating radiation intensity and thereby a fluctuating cell current evokes. In general, however, the intensity changes of the radiation sources run more or less slowly, so that one practically with direct currents and direct voltages has to do. As is known, alternating currents and alternating voltages, their absolute value is small, can be amplified much better, for example with the help of grid-controlled Vacuum apparatus, as direct currents and DC voltages. For elimination of these difficulties, artificial means have been applied to one-in-themselves Radiation that remains constant over time in its effect on the radiation-sensitive electrical cells into radiation with periodically variable intensity to transform. Between the radiation sources and the radiation-sensitive electrical Cell are switched for the purpose of shielding means that periodically the beam path open or close between the radiation source and the cell. The cell then delivers an alternating current, the frequency of which depends on the number of periods, which is generally kept constant depends on the movements of the shielding means and its amplitudes a measure of the Represents the intensity of the radiation energy acting on the cell.

Zum Abschirmen der lichtelektrischen Zellen hat man Lochscheiben verwendet, welche .durch besondere Motoren angetrieben werden. Diese Motoren haben jedoch den Nachteil, daß die Verstärkungsanordnung dadurch verteuert wird. Es sind daher bereits die zur Bewegung der Abschirminittel dienen-den Kräfte jeweils durch die von der Strahlung bewirkten Zustandsänderungen. der elektrischen Zelle ausgelöst worden, so daß besondere Antriebsmotoren für Lochscheiben o. dgl. nicht mehr notwendig sind. Es ergibt sich dann eine Anordnung, wie sie in Fig. i der Zeichnung dargestellt ist.Perforated disks have been used to shield the photoelectric cells, which are driven by special motors. However, these engines have the Disadvantage that the reinforcement arrangement is thereby made more expensive. There are therefore already which serve to move the shielding means by the forces of the Radiation caused changes of state. the electrical cell has been triggered, so that special drive motors for perforated disks or the like are no longer necessary. This then results in an arrangement as shown in FIG. 1 of the drawing is.

In den Stromkreis einer strahlungsempfindlichen Zelle i, beispielsweise einer lichtempfindlichen Sperrschichtzelle, ist in diesem Falle die Spule 2 eines dynamornetrischen. Gerätes geschaltet, dessen Magnetfeld beispielsweise von einem permanenten Magneten 3 geliefert wird. In Reihe mit der Phatozelle liegt außerdem die Primärwicklulag eines Transformators 4, welcher sekundärseits an einen beliebigen Wechselstromverstärker angeschlossen ist. Mit der Spule 2 mechanisch verbunden ist ein Schirm 5, welcher sich in der gezeichneten Stellung befindet, wenn durch die Spule 2 kein Strom fließt, d. h. wenn die elektrische Zelle nicht erregt ist. Sobald ein Lichtstrahl auf die Zelle i auftrifft, wird ein Strom erzeugt und,damit ein Drehmoment, welches den Schirm, 5 in der Pfeilrichtung nach rechts bewegt. Der Schirm tritt dadurch - in den Strahlengang der lichtelektrischen Zelle ein und bewirkt eine Vera kleinerung des Zellenstromes und damit des Drehmoraentes, welches von der Spule 2 ausgeübt wird. Diese Drehmomentänderung wird dazu benutzt, um den Schirm 5 in seine Ausgangslage zurückzubringen. Sobald der Strahlengang der Zelle i wieder freigegeben ist, fließt wieder Strom durch die Spule 2, und der Schirin 5 wird wie-der nach rechts bewegt. Es entstellt somit. eine periodische Bewegung des Schirmes und in dem Transformator 4 fließen periodische Strernstöße, Jeren Frequenz von der Intensität der auf die Zelle i einwirkenden Strahlung abhängt.In the circuit of a radiation-sensitive cell i, for example a light-sensitive barrier cell, the coil 2 is a dynamometric one in this case. Device switched whose magnetic field is supplied, for example, by a permanent magnet 3. The primary winding of a transformer 4, which is connected on the secondary side to any alternating current amplifier, is also in series with the phato cell. Mechanically connected to the coil 2 is a screen 5 which is in the position shown when there is no current flowing through the coil 2, i. H. when the electrical cell is not excited. As soon as a light beam strikes the cell i, a current is generated and thus a torque which moves the screen 5 to the right in the direction of the arrow. The screen occurs characterized - in the path of rays of the photoelectric cell and causes a Vera kleinerung the cell current and which is applied by the coil 2 so that the Drehmoraentes. This change in torque is used to bring the screen 5 back into its starting position. As soon as the beam path of cell i is released again, current flows through coil 2 again, and shield 5 is moved to the right again. It thus disfigures. a periodic movement of the screen and periodic shock waves flow in the transformer 4, the frequency of which depends on the intensity of the radiation acting on the cell i.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerungsanordnung, wie sie in Fig. i dargestellt ist, zu verbessern. Diese -,#mordnung hat nämlich den Nachteil,daß der Schirm 5 in seiner Mittelstellung stehenbleiben kann, bei der ein Gleichgewichtszustand zwischen der Intensität der Lichtstrahlung und dem von der Spule:2 ausgeübten Drehmoment hergestellt ist. Der Schirm 5 nimmt dabei eine mittlere Lage ein, bei der die Strahlung %der Zelle i so weit vermindert ist, daß das Drehmornent der Spule:2 gerade der betreffenden Stellung des Schirmes 5 entspricht. Die notwendige periodische Abdeckung des Strahlenganges zwischen Strahlungsquelle und lichtempfindlicher Zelle würde dadurch verhindert werden.The object of the invention is to improve a control arrangement as shown in FIG. This order has the disadvantage that the screen 5 can remain in its central position, in which a state of equilibrium is established between the intensity of the light radiation and the torque exerted by the coil: 2. The screen 5 assumes a central position in which the radiation% of the cell i is reduced to such an extent that the torque of the coil: 2 just corresponds to the relevant position of the screen 5. This would prevent the necessary periodic covering of the beam path between the radiation source and the light-sensitive cell.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß 4er bewegliche Teil der vom Strom der Zelle gesteuerten Vorrichtung nicht starr, sondern durch Federn mit einem die Zellenbestrahlung abschirmenden Teil verbunden ist, und zwar derart, daß nur in den beiden Endlugen. ein stabiles Gleichgewicht herrscht. Bei der neuen Anordnung der Abschirmmittel ift es unmöglich, --daß der zwischen Strahlungsquelle und, elektrischer Zelle angeordnete Schirm in irgendeiner Mittellage stehenbleibt; denn wegen -der Anordnung zusätzlicher Federn wird der Schirin zwangsläufig entweder in die eine oder die andere seiner beiden Endlagen gezogen.According to the invention, this disadvantage is eliminated in that 4er Movable part of the device controlled by the current of the cell is not rigid, but is connected by springs to a cell radiation shielding part, and in such a way that only in the two end holes. there is a stable equilibrium. With the new arrangement of the shielding means it is impossible - that the between Radiation source and, electrical cell arranged screen in any central position stop; because because of the arrangement of additional springs, the shirin is inevitable either pulled into one or the other of its two end positions.

Ein Ausführungsbeispielder Erfindung ist in Fig. ?, dargestellt. Die Spule:2 desdynamometrischen Gerätes ist in diesem Falle nicht umnittelbar mit dem Schirm, 5 fest verbunden, sondem unterZwischenschaltungeinerFeder6. Der an der Spule 2 befestigte Hebel 7 und der Hebel 8 des Schirmes 5 befinden sich in der Ruhelage des Gerätes in der gezeichneten Stellung. Sie liegen an Anschlägen 9 =d io an. Sobald die Zelle i belichtet wird, bewegt sich der Hebel 7 in der Pfeilrichtung nach rechts, ohne jedoch zunächst den Hebel 8 mitzunehmen. Erst wenn der Hebe17 seine rechte Endlager d. b. den Anschlag i i erreicht hat, spannt sich die Feder 6 und zieht den Hebel vor und damit den Schirm 5 nach rechts in die Lage, bei -der die Zelle i abgedeckt wird. Der Hebel 8 legt sich dabei gegen den Anschlag i--.An embodiment of the invention is shown in Figs. The coil: 2 of the dynamometric device is in this case not connected to the screen in a manner such that it can be connected to the screen, 5 is firmly connected, but with the interposition of a spring6. The lever 7 attached to the coil 2 and the lever 8 of the screen 5 are in the rest position of the device in the position shown. They rest against stops 9 = d io. As soon as the cell i is exposed, the lever 7 moves to the right in the direction of the arrow, but without first taking the lever 8 with it. Only when the Hebe17 has its right end storage d. b. has reached the stop ii, the spring 6 tensions and pulls the lever forward and thus the screen 5 to the right into the position in which the cell i is covered. The lever 8 rests against the stop i--.

An Stelle der in Fig. 2 dargestellten Federanordnung können auch andere auf dem gleichenPrinzip derKniehebelwirkung beruhende Vorrichtungen verwendet werden. In jedem Falle muß dafür gesorgt werden, daß nur die beiden Endlagen des Schirmes 5 stabil, die Mittellagen dagegen nicht stabil sind.Instead of the spring arrangement shown in Fig. 2, other devices based on the same principle of the toggle action can also be used. In any case, it must be ensured that only the two end positions of the screen 5 are stable, while the middle positions are not stable.

Die in den Fig. i und 2 dargestellten Geräte arbeiten nach dein dynamometrischen Prinzip. Selbstverständlich können auch Geräte verwendet werden, bei denen die Stellkräfte für die Abschirmmittel auf anderem Wege, beispielsweise durch Elektromagnete, erzeugt werden, bei denen ein Weicheisenkern bei sich ändernder Erregung verdreht wird. Mit dem Stromkreis der elektrischen Zelle kann auf irgendeine geeignete Weise, beispielsweise durchelektromagnetigche, elektrostatische oderdurch. Widerstandskopplung der Einwirkungskr#eis eines elektrischen Relais verbunden werden, um die von derlichtelektrischen Zelle gelieferten Stromschwankungen in elektrische Größen, beispielsweise Wechselspannungen oder We#hselströme, umzuformen, die zur Betätigung technischer Meß- und Steuergeräte verwendet werden können. Die Erfindung ist dabei von besonderer Bedeutung für Steuerungsanordnungen, bei denen die von der lichtelektrischen Zelle gelieferten Steuerimpulse auf den Gitterkre;--, von gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen übertragen werden.The devices shown in Figs. I and 2 work according to your dynamometric Principle. Of course, devices can also be used in which the actuating forces for the shielding means in other ways, for example by electromagnets in which a soft iron core is twisted when the excitation changes. With the circuit of the electrical cell can be in any suitable way, for example by electromagnetic, electrostatic or by. Resistance coupling of the forces of action an electrical relay connected to that of the photoelectric cell supplied current fluctuations in electrical quantities, for example alternating voltages or alternating currents, which are used to operate technical measuring and control devices can be used. The invention is of particular importance for control arrangements in which the control pulses supplied by the photoelectric cell to the Lattice circles; -, can be transmitted by gas or vapor-filled discharge vessels.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Means for controlling in dependence on the state of a Strablungsquelle, in particular light source, by means of a radiation-sensitive electrical cell in which a controlled from the power of the photocell device changes the cells irradiation periodically, characterized in that the movable part of the electricity, the Cell-controlled device is not rigid, but connected by springs to a part shielding the cell irradiators, in such a way that there is a stable equilibrium only in the two end positions.

2. Device according to claim i, characterized in that a depending on the current of the photocell between two limit positions (io, ii) back and forth movable lever (7) is connected by a spring (6) to a lever (8) which the shielding means (5) of the electrical cell (i) controls and is also movable back and forth between two end positions (9, 12).