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Anordnung mit lichtelektrischen Zellen Die Erfindung betrifft eine
Anordnung mit lichtelektrischen Zellen zur Erze agung von Photoströmen.
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Auf dem Gebiete des sprechenden Films, des Fernsehens u. dgl. technischen
Gebieten können die erregenden Lichtschwankungen so gering sein, daß die mit normaler
Photozelle und in -der üblichen Schaltung erzeugten Photoströme zu klein sind, um
für die bequeme Betätigung elektrischer Schaltapparaturen o. dgl. verwendet zu werden.
Dieselbe Schwierigkeit ergibt sich in größerem oder geringerem Maße beim Betrieb
von Verkehrssignalen oder StraßeÜbeleuchtungsa.nordnungen, die auf ganz geringe,
dem Auge kaum sichtbare Intensitätsänderungen des Lichtes ansprechen sollen, insbesondere
bei hereinbrechender Dämmerung und aufsteigendem Morgengrauen. In all diesen Fällen
ist eine verbesserte Anordnung -von großem -Vorteil, mittels welcher unter Anwendung
gebräuchlicher Photozellen o. dgl. lichtempfindlicher Einrichtungen ein Photostrom
erzeugt werden kann, der über die bisher erhaltenen Stromstärken beträchtlich hinausgeht.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß eine lichtelektrische
Zelle üblicher Bauart. die von einer Lichtquelle - im nachstehenden als Steuerlichtquelle
bezeichnet -bzw. derer,. Helligkeitsschwankungen beeinflußt wird, auf eine zusätzliche
Lichtquelle in Form einer Glimmlampe einwirkt, indem der Zellenström sie durchfließt
und je nach seiner Stärke mehr oder weniger aufleuchten läßt. Das Licht dieser zusätzlichen.
Lichtquelle wirkt wiederuni auf die lichtelektrische Zelle ein, so daß eine Rückverstärkung
stattfindet.
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Nun ist -es zwar schon bekanntgeworden, induktive galvanische oder
kapazitive Kopplungen zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen, insbesondere
hoher Frequenz, bei gittergesteuerten Elektronenröhren zu benutzen. Auch ist angegeben
worden, an Stelle solcher rein elektrischen. Rückkopplungen zur Erzeugung elektrischer
Schwingunge_ n die optische Rückkopplung zu benutzen, besonders wenn es sich darum
handelte, mit Hilfe von Röhren, die kein Steuergitter besitzen, elektrische Schwingungen
zu erzeugen. Im letzteren Falle hat man auch als Röhre eine Glimmröhre verwendet.
Bei der Erfindung handelt es sich demgegenüber darum, Lichtänderungen, die von Änderungen
der Tageshelligkeit herrühren oder als photographische Schallaufzeichnungen (Tonfilm)
aufgezeichnet sind, in elektrische Spannungen umzusetzen.
Hierzu
das Prinzip der elektrisch-optischen Rückkopplung zu verwenden, ist zwar ebenfalls
bereits bekanntgeworden.
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Eine bekannte Anordnung solcher Art arbeitet jedoch in der Weise,
daß der von einer `--er=tärkerröhre verstä:k:e f!--otozellenstr:im t-:ne drehbare
Spule nach A:t einer Galvanometerspule durchfließt und dadurch je nach der Amplitude
der verstärkten Photozellenströme von dem an der Spule befestigten Spiegel von einer
Lichtquelle her zusätzlich Licht auf die Photozelle reflektiert. Solch eine Drehspule
ist jedoch mit mechanischer Tätigkeit behaftet, so daß sie sehr schnellen Schwingungen
nicht folgen kann und daher nicht gestattet, die Rückkopplung bzw. eine Dämpfungsreduktion
in dem Stromkreis der Photozelle in der gewünschten Weise durchzuführen. Dieser
Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch ausgeschaltet, daß die die umzusetzenden
Lichtänderungen aufnehmende lichtelektrische Zelle von einer zusätzlichen, von dem
Zellenstrom gesteuerten Lichtquelle in Form einer Glimmröhre rückbelichtet wird.
Die Glimmröhre vermag allen Änderungen ihrer Spannung, die durch Belichtungsänderungen
der lichtelektrischen Zelle hervorgerufen werden, trägheitslos zu folgen und der
Photozelle ,wiederum als Lichtänderungen mitzuteilen. Besonders vorteilhaft kommt
dabei zur Geltung, daß die Spannung oder, besser gesagt, der Spannungsabfall an
der Glimmröhre in einem großen Strombereich unabhängig von dem jeweils fließenden
Strom ist.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung, die mit elektrisch-optischer
Rückkopplung für die Tonwiedergabe bei Tonfilmen arbeitet, fällt das Licht einer
Steuerlichtquelle auf eine Photozelle, die die Lichtschwankungen in elektrische
Energie umsetzt. Der Zellenstrom wirkt nach der Verstärkung durch Elektronenröhren
o. dgl. auf die Lautsprecher. Zur besseren Wiedergabe des Tones ist eine Rückkopplung
zwischen dem Lautsprecherkreis.und der Steuerglühlampe vorgesehen.
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Demgegenüber wird bei dem Erfindungsgegenstand nicht mit der Steuerlichtquelle
rückgekoppelt, sondern mit der Zusatzlichtquelle. Dies hat den großen Vorteil, daß
die Anordnung auch in a11 den Fällen Anwendung finden kann, wo die Steuerlichtquelle
natürliches Licht und daher nicht beeinflußbar ist, sowie auch in allen Fällen,
wo Helligkeitsänderungen einer künstlichen Steuerlichtquelle von der Apparatur her
aus irgendeinem Grunde unerwünscht sind.
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Durch die Erfindung ist ein lichtempfindlicher Apparat geschaffen,
der äußerst empfindlich, zuverlässig und ohne Verzögerung auf die Schwankungen einer
steuernden Lichtquelle anspricht. Weiter wird die benutzte Photozelle bis ziun Maximum
ihrer möglichen Betriebsleistung ausgenutzt, und man erhält in dieser Weise ganz
beträchtliche Photoströme. Bedingung dafür ist die zweckmäßige Anwendung des Regenerativverfahrens.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich an Hand der Abbildungen. .
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Abb. i zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
i ist die lichtempfindliche Zelle, die von gebräuchlicher Form sein kann, mit Selen
oder sonstigen Substanzen als lichtempfindlicher Schicht. Daneben steht die Zusatzlichtquelle
2, die die Zelle i belichtet und aus .einer z. B. mit Neon oder Argon gefüllten
Glimmlampe besteht. Solche Glimmlampen haben nämlich, wie bekannt, über einen großen
Strombereich einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall. Eine Batterie 3 speist
das System, das noch durch einen Widerstand q. ergänzt wird. Ist nun die lichtempfindliche
Zelle i urierregt oder in Dunkelstellung, dann ist ihr Widerstand praktisch unendlich,
und die an der Glimmlampe liegende Spannung genügt nicht. um eine Entladung herbeizuführen.
Ist dagegen die Zelle i von einer Steuerlichtquelle, z. B. einer Glühfadenlampe,
von außen erregt, deren Lichtstärke geändert oder, wie gewünscht, auch nicht geändert
werden kann, dann sinkt die Impedanz der Zelle beträchtlich. Infolgedessen steigt
die Klemmenspannung der Glimmlampe so weit, daß Glimmentladung eintritt. Die Spannung
der Batterie 3 und die Größe des Widerstandes ¢ sind zweckmäßig so festzulegen,
daß dieser Zustand dann eintritt, -wenn die Photozelle durch eine Steuerlichtquelle
7 normaler Intensität erregt ist. Die resultierende Glimmentladung der Lampe 2 wird-
sich zu der erregenden Wirkung des von außen - einfallenden Lichtes (Glühfadenlämpe
7) addieren und -ein weiteres Sinken der Impedanz der Zelle r veranlassen; die sich
daraus ergebende Stromerhöhting wird wiederum ein Anwachsen der Glimmentladung 2
zur Folge haben usw., bis sich ein stabiler Zustand einstellt. Auf diese Weise wird
elektrische Energie, die von den ursprünglichen Steuerlichtreizen herrührt, wieder
in Lichtenergie umgesetzt; diese erregt wieder zusätzlich die Photozelle so lange,
bis Gleichgewicht eingetreten ist. In diesem Zustand erreichen die erzeugten Photoströme
verhältnismäßig große Beträge. Bei entsprechender Bemessung des Kreises, der Photozelle
und Glimmlampe enthält, kann nian die Wirkung der Anordnung so weit steigern, daß
die Größe der entstehenden Photoströme nur durch die Sättigungscharakteristik der
Photozelle begrenzt ist.
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Um befriedigende Resultate zu erreichen, soll das Ausmaß der Rückverstärkung
zweckmäßig
eingeregelt sein, d. h. die ursprünglichen Steuerlichtrehe
bestimmen Anfang und Dauer der Glimmentladung in dem Maße, daß die Photoströme eine
getreue Wiedergabe der Schwankungen der primären Steuerlichtquelle darstellen. Die
Regelung erfolgt zweckmäßig durch Änderung der Lichtmenge, die die Glimmlampe auf
die Photozelle strahlt. Zn diesem Zweck kann man entweder den Abstand zwischen Zelle
und Glinimlampe ändern oder parallel zur Lampe einen Widerstand einschalten usw.
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Alan kann auch, wenn gewünscht, die Rückverstärkung in an sich bekannter
Weise so durchführen, daß Schwingungen in dem Stromkreis entstehen. Dieser enthält
dabei eine Induktion und eine Kapazität. In diesem Falle wird die steuernde Lichtquelle
die Dauer der von - den Bestandteilen des Kreises abhängen Schwingungen beeinflussen.
Die Spannungsdifferenz am Widerstand ¢ läßt sich zur Betätigung von Relais, Verstärker
u. dgl. Einrichtungen nutzbar verwerten; diese werden zum Steuern von Außenkreisen
benutzt, die vom Aufleuchten oder von Intensitätsschwankungen der Steuerlichtquelle
7 beeinflußt werden sollen.
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Für den Fall, daß der von der Photozellq erzeugte Photostrom nicht
genügt, um die gewünschte Glimmentladung einzuleiten, ist es zweckmäßig, wie in
Abb. 2 gezeigt ist, zwischen diesen beiden Bestandteilen einen Verstärker einzuschalten,
z. B. eine Dreielektroden-Glühkathodenröhre 5. Deren Gitter ist mit der Photozelle,
deren Anode mit der Glimmlampe 2 verbunden. Die Batterie 3 liefert für alle diese
Elemente mit Ausnahme des Glühdrahtes der Verstärkerröhre, der von einer besonderen
Quelle gespeist ist, die Energie. Die erzeugte Energie kann man van den Enden des
Widerstandes 4 abnehmen oder, wenn gewünscht, von einem Transformator 6, der für
Nieder- oder Hochfrequenz dimensioniert ist und in bekannter Weise für diese Zwecke
verwendet wird. Der abgeänderte Kreis gemäß Abb. 2 wirkt in ähnlicher Weise wie
der Kreis gemäß Abb. i. Die Gegenwart der Verstärkerröhre gewährleistet einen größeren
Grad von Sicherheit und Empfindlichkeit für die Erzeugung der Glimmentladung, die
entsprechend den Schwankungen der den Vorgang einleitenden Steuerlichtquelle eintritt.