DE674445C - Lichtelektrische Anordnung zum Ausloesen von Signalen oder Schaltvorgaengen bei optischen Sicherungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft lichtelektrische Anordnungen zum Auslösen von Signalen oder Schaltvorgängen bei optischen Sicherungseinrichtungen, bei denen zur Erzielung einer S Überwachung der Anordnung der lichtempfindliche Teil dauernd von einem taktmäßig in der Helligkeit schwankenden Lichtbündel, im folgenden kurz Überwachungslicht genannt, beeinflußt wird, dem zur Er- zielung der gewünschten Schaltwirkung vorübergehend ein ebenfalls in seiner Helligkeit taktmäßig schwankendes Lichtbündel, im folgenden Wirklicht genannt, überlagert wird und bei denen an den lichtempfindlichen Teil ein Röhrenverstärker angeschlossen ist, von dem mindestens eine der Verstärkerröhren an eine Wechselspannung angeschlossen ist, die mit der am Gitter der betreffenden Röhre infolge der Beeinflussung des lichtelektrischen Teils entstehenden Wechselspannung zusammenwirkt, so daß während 'der Dauer der Belichtung des lichtempfindlichen Teils durch das Wirklicht die Stärke des Anodenstromes herabgesetzt wird.

Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art war eine besondere Schalt- und Anzeigevorrichtung für die Überwachung neben der durch das Wirklicht zu betätigenden Vorrichtung vorgesehen, und um die Wirkungen der beiden auf die lichtempfindliche Vorrichtung geworfenen Lichtbündel voneinander trennen zu können, hat man die Bündel entweder in der mittleren Helligkeit oder in der Frequenz ihrer Helligkeitsschwankungen verschieden gewählt.

Gemäß der Erfindung gelingt bei den in Rede stehenden Anordnungen die dauernde Überwachung wie bei den nach dem Ruhestromprinzip arbeitenden Einrichtungen, auch ohne daß die Anordnung eines besonderen Schaltkontaktes für die Überwachungseinrichtung notwendig wird, dadurch, daß man den Schwankungen des Überwachungslichtes die gleiche Frequenz gibt wie den Schwankungen des Wirklichts, die Schwankungen beider Lichtbündel aber in ihrer Phasenlage um eine halbe Periode gegeneinander verschiebt.

Läßt es sich dabei so einrichten, daß die Amplituden der Schwankungen beim Überwachungslicht gleich denen beim Wirklicht werden, so ergeben sich folgende Verhältnisse. Für gewöhnlich, d. h. solange kein Wirklicht auf den lichtempfindlichen Teil der Anordnung fällt, wird durch das Überwachungslicht in der Anordnung eine Wechselspannung hervorgerufen, die dauernd das Schlußrelais so beeinflußt, daß die durch das Wirklicht hervorzurufende Wirkung nicht eintritt. Beeinflußt aber außerdem das

Wirklicht den lichtempfindlichen Teil, so wird eine zweite Wechselspannung von gleicher Amplitude erzeugt, die um i8o° gegenüber der ersten phasenverschoben ist. Beide Spannungen heben sich dann gegeneinander auf, der Anker des Schlußrelais geht in seine Ruhelage und schließt den Ruhekontakt, wodurch die beabsichtigte Wirkung hervorgerufen wird. Das gleiche ist der Fall, wenn ίο eine Störung in der Anordnung eintritt, sei es, daß die Empfindlichkeit der lichtelektrir sehen Zelle sich vermindert, eine Verstärkerröhre schadhaft wird o. dgl.

In Abb. ι der Zeichnung sind die Spannungen in einer solchen Anordnung in Abhängigkeit von der Zeit wiedergegeben. Die mit e_x bezeichnete, ausgezogen gezeichnete Linie zeigt den Verlauf der durch das Überwachungslicht erzeugten Spannung, und die mit e₂ bezeichnete, punktiert gezeichnete Linie zeigt den Verlauf der durch das Wirklicht erzeugten Spannung, das zur Zeit ^₁ einsetzt und zur Zeit t₂ aufhört. Die resultierende Spannung ist in starken Linien wiedergegeben. Wie ersichtlich, ist dieselbe hier in der Zeit zwischen t_t und t_s gleich Null.

Werden die Amplituden der Schwankungen

beim Wirklicht und beim Überwachungslicht nicht einander gleich, so ergeben sich Verhältnisse, wie sie in Abb. 2 der Zeichnung ■ dargestellt sind.

Hier ist wieder durch die Linie e_t der Verlauf der durch das Überwachungslicht erzeugten Spannung wiedergegeben, während mit e₂ der Verlauf der durch das Wirklicht zwischen den Zeitpunkten t_t und t₂ erzeugten Spannung bezeichnet ist. Wie ersichtlich, erhält hier die resultierende Spannung in der Zeit zwischen I₁ und t₂ nicht den Wert Null, sondern verläuft nach der mit e_s bezeichneten Linie. Es tritt hier also auch während der Einwirkungsdauer des Wirklichts eine Wechselspannung auf, und zwar eine Spannung, die, wie hier angenommen, die gleiche Amplitude hat wie die durch das Überwachungslicht erzeugte Spannung, in der Phase aber gegen die letztere um i8o° verschoben ist.

Enthält die lichtelektrische Anordnung, wie vorausgesetzt, einen Röhrenverstärker, sei dies eine Anordnung von Elektronenröhren oder von gittergesteuerten Gasentladungsröhren, so läßt sich auch in derartigen Fällen mit einer der Erfindung entsprechenden An-Ordnung der angestrebte Erfolg erzielen, wenn man die Anode mindestens einer der Verstärkerröhren an eine Wechselspannung anschließt, die die gleiche Frequenz und ungefähr die gleiche Phasenlage hat wie die durch die Schwankungen des Überwachungslichts erzeugte, am Gitter der betreffenden Röhre wirksame Wechselspannung. Sorgt man dann nur dafür, daß die durch das Überwachungslicht erzeugte Spannung höchstens gleich der durch das schwächste Wirklicht erzeugten ist, so hat, wenn die Anordnung von Wirklicht beeinflußt wird, in denjenigen Halbperioden, in denen das Gitter eine positive Spannung führt, die Anode eine negative Spannung, so daß eine Verstärkung der Wirklichtspannung nicht erfolgt. Wohl aber erfolgt eine Verstärkung der Überwachungslichtspannung, solange diese allein vorhanden ist, da die Anodenspannung und die Überwachungslichtspannung gleichzeitig positiv sind. Auf diese Weise erfolgt eine Beeinflussung des Schlußrelais, die völlig derjenigen bei der zuerst erörterten Anordnung entspricht. '

Eine zweckmäßige Ausführungsform einer der Erfindung entsprechenden Anordnung ergibt sich, wenn man den Verstärker mit einem gittergesteuerten Gasentladungsgefäß ausstattet, die Frequenz des durch die Belichtungsschwankungen erzeugten Wechsel-Stroms gleich einem ganzen 'Vielfachen der Frequenz der Anodenwechselspannung dieses Entladungsgefäßes macht und dafür sorgt, daß jede positive Welle der Anodenwechselspannung ungefähr zu gleicher Zeit beginnt wie eine positive Welle der von den Schwankungen des Überwachungslichtes erzeugten, am Gitter des Entladungsgefäßes wirksamen Wechselspannung.

In Abb. 3 der Zeichnung ist eine solche Anordnung schematisch dargestellt. Abb. 4 gibt eine Einzelheit dieser Anordnung in einer Ansicht wieder, während die Abb. 5 a, 5 b und Sc Spannungs- und Stromkurven wiedergeben, die zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Anordnung dienen mögen.

Bei der Anordnung nach Abb. 3 ist 1 eine elektrische Glühlampe, die von einer Batterie 2 gespeist wird. Die Glühlampe ist im Brennpunkt einer Sammellinse 3 angeordnet, so daß durch diese ein parallelstrahliges Lichtbündel erzeugt wird. Dieses Bündel fällt auf eine gegen die Linsenachse geneigte, auf der Welle eines Elektromotors 4 befestigte Scheibe 5, die am Rand mit Löchern 6 no versehen ist. Auf der der Lampe 1 zugekehrten Seite der Scheibe sind zwischen den Löchern 6 Spiegel 7 befestigt (Abb. 4). Hinter der Scheibe 5 ist eine zweite Sammellinse 8 angeordnet und in der Nähe von deren Brennpunkt eine Sperrschicht-Photozelle 9. Steht somit die Scheibe 5 so, daß das parallelstrahlige Lichtbündel durch eins der Löcher 6 hindurchtritt, so wird das Bündel durch die Linse 8 auf die Zelle 9 geworfen. Nimmt die Scheibe 5 eine Lage ein, bei der das parallelstrahlige Bündel zwischen zwei

der Löcher 6 fällt, also auf einen der Spiegel 7, so wird das Bündel lotrecht nach oben geworfen. Gelangt dann ein Spiegel io, der etwa am Schluß eines Eisenbahnzuges angebracht sei, in der angedeuteten Lage in das Strahlenbündel, so wird es. in der Richtung des Pfeils 11 reflektiert. Es fällt dann auf eine Sammellinse 12, die ebenfalls so vor der Zelle 9 angebracht ist, daß das Licht des parallelstrahligen Bündels auf die Zelle 9 konzentriert wird. Die Sperrschichtzelle 9 ist über einen Transformator 13 einerseits mit dem Steuergitter 14 eines Gasentladungsgefäßes 15 und anderseits über eine Gitter-Vorspannungsbatterie 16 mit der Glühelektrode 17 dieses Entladungsgefäßes verbunden» Der Stromkreis der Anode 18 des Entladungsgefäßes 15, in dem ein durch einen Kondensator 19 überbrücktes Relais 20 liegt, wird über einen Transformator 21 mit Wechselstrom gespeist. Das Relais 20 dient zum Betätigen eines Kontaktes 22, der im Stromkreis einer Signallampe 23 liegt. Diese Lampe soll aufleuchten, sobald der Spiegel 10 durch Vorbeifahren eines Zuges an der Einrichtung in den Strahlengang des Lichtbündels gebracht wird oder ein unerwünschter Fehler in der Einrichtung auftritt. In erregtem Zustand des Relais 20 befindet sich der Kontakt 22 in der gezeichneten Stellung. Um die Phasenlage der durch die Lichtschwankungen erzeugten Wechselspannungen ändern zu können, ist die Scheibe 5 auf der Welle des Motors 4 verdrehbar angeordnet und durch eine Mutter 24 feststellbar.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende.

Solange der Spiegel 10 sich nicht im Strahlengang befindet, fällt nur Licht von der Lampe 1 durch die Löcher 6 der rotierenden Scheibe 5 auf die Zelle 9. Die periodisch zu- und abnehmende Stärke dieses Lichtstroms erzeugt eine Wechselspannung am Steuergitter 14 der Röhre 15, während gleichzeitig die vom Transformator 21 kommende Wechselspannung an der Glühkathode 17 und der Anode 18 der Röhre 15 liegt. Der Verlauf der letzten Spannung ist durch die mit u bezeichnete Linie in Abb. 5a dargestellt. Die Umdrehungszahl des Motors 4 ist so gewählt, daß die Frequenz der am Gitter 14 von dem durch die Scheibe 5 hindurchfallenden Lichtbündel, dem Überwachungslichtbündel, erzeugten Wechselspannung doppelt so groß ist als die Frequenz der Spannung u. Da außerdem dem Gitter 14 durch die Batterie 16 eine Gleichspannung aufgedrückt ist, ergibt sich für die Überwachungslichtspannung ein Verlauf entsprechend der Linie ν in Abb. 5a.

Stellen dann die Linien w die Zündgitterverspannungen dar, d. h. diejenigen Spannungen, bei deren Überschreitung eine Zündung der Entladung im Gefäß 15 erfolgt, so ergibt sich, wie ohne weiteres ersichtlich, solange das Überwachungslichtbündel allein auf die Zelle wirkt, ein Verlauf des Anodenstromes in Abhängigkeit von der Zeit, wie er in Abb. 5b durch die Linien χ dargestellt ist. Der Mittelwert des Anodenstromes, der für die Auslösung des Relais 20 maßgebend ist, erhält in diesem Fall die Größe i_m. Dieser Strom ist groß genug, um den Kontakt 22 in geöffnetem Zustand zu halten. Gelangt der Spiegel 10 in die gezeichnete Stellung, so wird durch ihn auch das an den Spiegeln 7 reflektierte Licht, das in seiner Helligkeit mit der gleichen Frequenz schwankt wie das durch die Löcher 6 hindurchtretende, auf die Zelle 9 geworfen, und zwar hat das reflektierte Licht, das Wirklicht, seine größte Helligkeit, wenn das durch die Löcher 6 tretende Licht ganz abgeblendet ist, und umgekehrt. Nimmt man dann selbst einen ungünstigen Fall an, in dem das Wirklicht eine größere Helligkeit auf der Zelle ergibt als das Überwachungslicht, »wie an Hand von Abb. 2 erörtert ist, so erhält man während der Signalgebung einen Verlauf der Gitterspannung nach der Linie y und damit einen Anodenstrom, wie er in Abb. 5c durch die Linie ζ dargestellt ist. Der Mittelwert des Anodenstromes erhält dann während dieser Zeit die Größe i_m', die wesentlich geringer als i_m ist und zur Erregung des Relais 20 in einem solchen Maße, daß der Kontakt 22 geöffnet bleibt, nicht genügt. Der Kontakt 22 schließt sich, und die Signallampe 23 leuchtet auf.

Um einen möglichst großen Unterschied der Anodenstrommittelwerte zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, die positive Welle der Gitterwechselspannung etwas später einsetzen zu lassen als die Anodenwechselspannung. Auch die Wahl der Gittervorspannung ist auf diesen Unterschied von Einfluß.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Lichtelektrische Anordnung zum Auslösen von Signalen oder Schaltvorgängen bei optischen Sicherungseinrich- no tungen, bei der zur Erzielung einer Überwachung der Anordnung der lichtempfindliche Teil dauernd von einem taktmäßig in der Helligkeit schwankenden (Überwachungs-) Lichtstrom beeinflußt wird, dem zur Erzielung der gewünschten Schaltwirkung vorübergehend ein ebenfalls in seiner Helligkeit taktmäßig schwankender (Wirk-) Lichtstrom überlagert wird, und bei der an den lichtempfindlichen Teil ein Röhrenverstärker angeschlossen ist, bei dem mindestens

   eine der Verstärkerröhren an eine Wechselspannung angeschlossen ist, die mit der am Gitter der betreffenden Röhre infolge der Beeinflussung des lichtelektrischen Teils entstehenden Wechselspannung zusammenwirkt, so daß während der Da'uer der Belichtung des lichtempfindlichen Teils durch das Wirklicht die Stärke des Anodenstromes herabgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankungen des Wirklichtes und die des Überwachungslichtes von gleicher Frequenz und in der Phase um eine halbe Periode gegeneinander versetzt sind.
2. 2. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Anode der erwähnten Verstärkerröhre liegende Wechselspannung die gleiche Frequenz und ungefähr die gleiche Phasenlage hat wie die durch die Schwankungen des Überwachungslichtes erzeugte, am Gitter der betreffenden Röhre wirksame Wechselspannung.
3. 3. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein gittergesteuertes Gasentladungsgefäß enthält und die Frequenz der durch die Belichtungsschwankungen erzeugten Wechselspannung ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Anodenwechselspannung des gittergesteuerten Gasentladungsgefäßes ist und daß jede positive Welle der Anodenwechselspannung ungefähr zu gleicher Zeit beginnt wie eine positive Welle der von den Schwankungen des Überwachungslichtes erzeugten, am Gitter des Entladungsgefäßes wirksamen Wechselspannung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen