DE634428C

DE634428C - Messeinrichtung fuer Strahlungen jeder Art

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Publication number: DE634428C
Application number: DEM116791D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-09-04
Filing date: 1931-09-04
Publication date: 1936-08-27

Description

Meßeinrichtung für Strahlungen jeder Art Es ist bekannt, zur Messung von Licht und anderen Strahlen Photozellen bekannter Art zu benutzen, die bei Belichtung ihren Widerstand ändern, ohne jedoch Strom zu liefern. Infolge ihres veränderlichen Widerstandes sind diese Photozellen vielfach als Brückenzweige Wheatstonescher Brücken zu Lichtmessungen u. dgl. zur Anwendung gelangt.
Ferner sind Photozellen bekannt, bei denen eine Belichtung nicht nur den elektrischen Widerstand verringert, sondern gleichzeitig einen photoelektrischen Strom erzeugt, dessen Spannung praktisch der Beleuchtungsstärke proportional ist. Diese Zellen "sind auch schon als Anzeiger für Lichtmessungen benutzt worden. Dabei machte man die Beobachtung, daß eine solche Zelle sich bei Serienschaltung mit einer Batterie genau wie ein Primärelement verhält; die zusätzliche Batteriespannung addiert sich der photoelektrischen Spannung, so daß ein entsprechend stärkerer Strom im Zellkreise die Folge ist.
Man könnte nun meinen, eine Zelle der zuletzt beschriebenen Art ließe sich in jeder Beziehung ersetzen durch eine Zelle alter Art in Kombination mit einer in Serie liegenden Batterie. Daß dies nicht zutrifft, geht aus dem Versuch hervor, solche Kombinationen in Zweige einer Wheatstoneschen Brücke einzugliedern; die erwartete verstärkte Wirkung, d. h. ein größerer Galvanometerausschlag, bleibt aus. Dies ist verständlich, da für den Ausschlag des Brückeninstrumentes nur die am Nullzweig liegende Spannung maßgebend ist und auf diese die verstärkten Ströme in den Parallelzweigen der Brücke keinen Einfluß haben können, da sich die Spannungen der Batterien, die mit den veränderlichen Widerständen in Reihe liegen, kompensieren.
Die vorstehende Überlegung könnte nun die Meinung erwecken, daß auch die Einordnung von beim Belichten Spannung liefernden Zellen, die scheinbar mit einem Widerstande in Serie mit einer Batterie identisch sind, keinen Vorteil vor der Verwendung der altbekannten Zellen böte. Das vorliegende Problem ist nicht ganz einfach, weil diese Zellen nicht nur ihren Widerstand bei Belichtung ändern, sondern gleichzeitig auch eine veränderliche photoelektrische Spannung entwickeln. Allein schon die Aufgabe der Eingliederung veränderlicher Spannungsquellen in eine Wheatstonesche Brücke ist nicht einfach zu lösen. Noch verwickelter ist aber das Problem, Spannungsquellen zu verwenden, die nicht nur selbst veränderlich sind, sondern auch ihren Widerstand ändern. Schließlich ist noch zu berücksichtigen, daß die Spannungsverhältnisse innerhalb der Brücke nicht durch die erwähnten veränderlichen Faktoren allein bestimmt sind, sondern daß dafür auch noch die Wechselbeziehung zwischen den Richtungen der Spannungsabfälle des Brückenspeisestromes an den variablen Zellwiderständen und den Richtungen der Photospannungen der verschiedenen Zellen maßgebend ist.
Denkt man die verschiedenen Möglichkeiten des Einbaues der neuartigen Zellen in eine Wheatstonesche Brücke durch, so findet man schließlich nur eine einzige Kombination, die gegenüber der Verwendürig der' älteren Photozellen einen bemerkenswerten "Fortschritt daxstellt. Diese einzig vorteilhafte Anordnung bildet den: Gegenstand der Erfindung.
Sie besteht darin., daß die Zellen so angeord@e;-sind, daß die Belichtungsspannung jeder Zeli"@_ den Spannungsabfall des Speisestromes am Zellenwiderstande vermindert.
Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Anordnung seien an Hand der Abbildung beschrieben. Werden die beiden Zellen z" und z2 in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung von konstantem oder internÜttierendem Gleichstrom durchflossen, so bildet sich in der Brücke die in der Abbildung angedeutete Spannungsverteilung aus, die durch die großen Plus- und Minuszeichen angegeben ist. Beide Zellen sollen dabei mit gleicher Stärke beleuchtet sein: Ferner soll die Brücke in, der üblichen Weise abgeglichen sein, d. h. der Spannungsunterschied zwischen den Punkten 3 und q. soll Null sein. Erfindungsgemäß sind die Photozellen so angeordnet, daß ihre Belichtungsspannungen (kleine Plus- und Minuszeichen) dem Spannungsabfall des Speisestromes an den Zellenwiderständen entgegengesetzt sind. Wird nun die Zelle z1 z. B. durch Zwischenschaltung trüber Medien etwas verdunkelt, so sinkt ihre Belichtungsspannung, während gleichzeitig ihr innerer Widerstand ansteigt. Die Spannung am Brückenzweig steigt also einmal infolge des mit dem Widerstande erhöhten Spannungsabfalls und ferner, weil die ihn vermindernde Belichtungsspannung kleiner geworden ist. Diese Summenwirkung bedeutet also eine weit stärkere Veränderung des Brückengleichgewichts, als sie bei Verwendung reiner Widerstandszellen der alten Art oder kehrsinnig geschalteter Photozellen mit eigener photoelektrischer Spannung erzielbar wäre.
Würden die Zellen umgekehrt angeordnet sein, so könnte bei Verdunklung der Zelle z1 der Zuwachs an Spannungsabfall am Zellenwiderstande gerade ausgeglichen werden durch die Abnahme der nunmehr gleichgerichteten photöelektrischen Spannung, so daß die Brücke im Gleichgewicht bliebe.
Durch Serienschaltung mehrerer Photozellen mit eigener Spannung in einem Brückenzweige läßt sich die Brückenempfindlichkeit weiter steigern, natürlich nur bei Befolgung der erfindungsgemäßen Regel.
Photozellen sind bekanntlich stark abhängig _Men Temperaturschwankungen, da diese sowohl k,_Photospannung als auch den inneren Wider---s beeinflussen. beeinflussen. Zu einer betriebssicheren `' Qeinrichtung gemäß der Erfindung wird sich '- daher im allgemeinem nicht auskommen lassen ohne temperaturempfindliche Kompensationselemente bekannter Art, die in zweckmäßiger Anpassung an die Wirkung der Zellen den Einfluß der Temperaturschwankungen auf die Messung ausschalten. .Sie werden zweckmäßig entweder in die Speiseleitung oder in die Brücke selbst verlegt.
Der Begriff Meßeinrichtung ist allgemein zu verstehen im Sinne einer Einrichtung, die Lichtschwankungen irgendwelcher Art anzuzeigen oder zu messen gestattet. Sie kann also in gleicher Weise z. B. für Tonfilmwiedergabe, Warenzählung, Trübungsmessung, Brandanzeige, Intensitäts- und Härtemessung von Röntgenstrahlen, zur Alarmierung usw. dienen. Ebenso sind die Ausdrücke »Licht« und »lichtelektrisch« allgemein als Strahlung bzw. strahlungselektrisch zu verstehen.

Claims

-PATENTANSPRÜCHE i. Meßeinrichtung für Strahlungen jeder Art unter Verwendung einer oder mehrerer für die betreffende Strahlung empfindlicher Photozellen, die einen oder mehrere Zweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden, dadurch gekennzeichnet, daß als Photozellen solche mit selbständiger Belichtungsspannung in einer derartigen Anordnung dienen, daß der Spannungsabfall des Brückenspeisestromes am Widerstand der Zelle durch ihre Belichtungsspannung verringert wird.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Brückenzweige aus mehreren in Serie geschalteten Photozellen bestehen.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speiseleitung oder einem oder mehreren Zweigen derBrücketemperaturempfindlicheElemente, Widerstände o. dgl., an sich bekannter Art liegen, die den Einfloß der Temperatur auf die Photozellen ausgleichen.