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Lichtelektrische Einrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen,
wie sie z. B. zur Sicherung von Räumen als sogenannte Lichtsperren oder z. B. zur
Auslösung irgendwelcher Schaltvorgänge beim Anstrahlen einer lichtempfindlichen
Zelle Verwendung finden. Alle diese Einrichtungen unterliegen gewissen Fehlern,
die zum Teil zwar insofern als unbedenklich angesehen werden können, als sie eine
wohl nicht beabsichtigte, im übrigen aber unschädliche Wirkung hervorbringen und
sich, wie z. B. das Versagen der Lichtquelle bei einer Lichtsperre, durch ihre Wirkung
selbst bemerkbar machen und dann abgestellt werden können, die aber zum Teil auch
einen gefährlichen Zustand herbeiführen können, wenn sie eine in falschem Sinn zu
deutende Fehlwirkung hervorbringen, die als solche nicht ohne weiteres erkannt wird.
Ein Fehler der letztgenannten Art liegt z. B. vor, wenn bei einer Einrichtung, deren
Schlußrelais in der Zeit, in der keine Schaltwirkung auszulösen ist, von einem hohen
Strom durchflossen wird, in einer Verstärkerröhre Selbsterregung auftritt, derzufolge
auch dann ein hoher Strom durch das Schlußrelais fließt, wenn der normalerweise
belichtete Empfänger abgeschattet wird, also gerade eine Herabsetzung des Relaisstromes
eintreten und dadurch eine Schaltwirkung ausgelöst werden sollte. Die Abschattung
bleibt in diesem Fall unwirksam und unbemerkt.
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Es sind bereits mehrfach Einrichtunger. vorgeschlagen worden, die
darauf abzielen, das Auftreten von Fehlern möglichst zu verhindern oder aufgetretene
Fehler wenigsten anzuzeigen oder unwirksam zu machen, ohne daß bisher jedoch eine
in jeder Hinsicht befriedigende Lösung gefunden worden wäre.
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Erfindungsgemäß geht man von der bekannten Anordnung aus, bei der
das den Empfänger beeinflussende Lichtbündel unter
brocken wird,
unterbricht aber nach-.der Etfindung dieses Lichtbündel mit zwei v#,rschieden hohen
Frequenzen, führt der Empfangsseite der Anordnung vom Sender au unabhängig von dem
die Zelle beeinflussender= Lichtstrom einen synchron mit der niedrigeren der beiden
Frequenzen in seiner Stärke wechselnden Energiestrom zu, z. B. einen zweiten Lichtstrom
oder einen elektrischen Strom, und trifft die Einrichtung so, daß das Schlußrelais
der Anordnung einerseits von diesem Energiestrom und anderseits von der lichtempfindlichen
Zelle her so beeinflußt wird, daß das Relais nur dann betätigt wird, wenn beide
Beeinflussungen nach Frequenz und Phasenlage übereinstimmend erfolgen. Es gelingt
auf diese Weise, in weitestgehendem Umfang, Fehlschaltungen zu vermeiden, und zwar
auch beim Auftreten von Selbsterregungen in den im allgemeinen erforderlichen Verstärkerröhren
des Empfängers, so daß die Anordnungen auch den weitestgehenden Anforderungen genügen,
wie sie z. B. im Eisenbahnsicherungsdienst gestellt werden.
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Das die lichtempfindliche Zelle beeinflussende Licht unterbricht man
zweckmäßig einmal mit der üblichen, d. h. einer verhältnismäßig hohen Frequenz,
auf die man den mit der Zelle gekuppelten Verstärker abstimmt, außerdem mit einer
wesentlich niedrigeren Frequenz, die etwa ein Zehntel der erstgenannten oder weniger
betragen mag. Die erste Unterbrechung ergibt dann eine Trägerschwingung für die
durch die zweite Unterbrechung erzeugte Schwingung.
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Der erwähnte Energiestrom, der außer dein die genannte lichtempfindliche
Zeile beeii:-flussenden Licht vom Sender aus der Empfangsseite zugeführt wird; könnte
z. B. ebenfalls ein Lichtstrom sein, der unabhängig von dem die genannte Zelle beeinflussenden
Licht auf einem anderen Wege als dieses geführt wird, so daß er nicht von außen
beeinflußbar ist. Es könnte als Energiestrom auch eine Hochfrequenzstrahlung Verwendung
finden. Zweckmäßig wählt man dafür jedoch einen elektrischen Wechselstrom, der mit
Hilfe einer Drahtleitung über die Wicklung eines Relais der Anode eines gittergesteuerten
Stromrichters zugeführt wird, mit dessen Gitterkreis der Stromkreis der lichtempfindlichen
Empfängerzelle gekoppelt ist. Der gittergesteuerte Stromrichter übernimmt dabei
die Rolle eines Schalters, der immer nur dann den durch die Drahtleitung fließenden
elektrischen Strom durch die Relaiswicklung in der gewünschten Richtung- fließen
läßt, wenn die vom Zellenstromkreis kommenden Stromstöße nicht nur überhaupt an
das Gitter gelangen,. sondern auch in der. :erforderlichen Stärke und im gleichen
Takt erfolgen wie die im Anodenkreis erfolgenden Stromstöre. Fließen-die beiden
dem Stromrichter zugeführten Ströme in der vorgeschriebenen Weise, so ist die Anlage
weder gestört noch ist -das bei einer Lichtsperre auf die Emp-Tarigszelle fallende
Lichtbündel unterbrochen. Fließen dagegen die beiden Ströme nicht ;n der vorgeschriebenen
Weise, so ist das einte: allen Umständen ein Zeichen dafür. daß die Anlage gestört
ist, sei es durch Abschattung des die Sperre bildenden Lichtbündels oder sei es
infolge eines Fehlers, und es erfolgt die entsprechende Anzeige oder sonst vorgesehen:
Wirkung, wobei sich als Störung auch di-Selbsterregung des Verstärkers kenntlich
macht, da sie mit der hohen Frequenz dür Trägerschwingung erfolgt, also von der
wesentlich niedrigeren zur Einleitung der Schaltwirkung des Stromrichters erforderliehen
Frequenz abweicht.
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In der Zeichnung ist beispielsweise ein Schema einer der Erfindung
entsprechenden Einrichtung wiedergegeben, das zur näheren Erläuterung diene.
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Die dargestellte Einrichtung enthält eine Lichtquelle a, von der ein
Lichtbündel auf eine lichtempfindliche Zelle _h geworfen «-irl. Dieses Lichtbündel
wird durch zwei Lochscheiben c und d, die beide von einem Motor c angetrieben werden,
periodisch unterbrochen, und zwar durch die erste Scheibe c 5ooinal in der Sekunde
und durch die zweite (l 5omal in der Sekunde. Diese beiden Frequenzen ließen sich
auch mit einer einzigen, mit entsprechenden Aussparungen versehenen Scheibe erzeugen.
Zwischen der Scheibe d und dem Motor e ist ein Zahnradgetriebe mit den Stirnrädern
f1 und f' angeordnet, das die Bewegung des Motors ins Langsame übersetzt. Auf der
mit dl bezeichneten Welle der Scheibe d ist der Rotor eines kleinen Wechselstromgenerators
ä angeordnet;- von- dein eine Doppelleitung Dl, gr"nach der Empfängerseite der Anordnung
- führt; und - zwar ist di,-L eitung g1 mit -der Glühkathode hl eines Stromrichters
h verbunden, -zwischen dessen Anode h'- und Glühkathode hl ein Steuergitter h3 angeordnet
ist. Die Leitung g`- führt Tiber die Wicklung il eines- Relais i zur Anode la' des
Stromrichters h. Der Gitterkreis des Stromrichters 17 ., der mit h4 bezeichnet ist,
ist durch -zwei Transformatoren l,:' und k2 mit einem Stromkreis d, in dem die lichtempfindliche
Zelle bliegt, gehoppelt. Der Transformator hl ist so bemessen, daß er Frequenzen,
die unter So Hz liegen, nickt überträgt. Zwischen den beiden Transformatoren liegt
eine Verstärkereinrichtung -ifa und ein Gleichrichter n. Parallel zur Wicklung il
ist noch ein Kondensator o geschaltet, der zur Beruhigung -des Relais i dient.
Wie
ohne weiteres ersichtlich, erhält die Wicklung i' des Relais i, das z. B.
zum Einschalten einer Signalvorrichtung, zum Festhalten einer Sperre in einer Weichenstellvorrichtung
o. dgl. dienen mag, wenn das von der Lichtquelle a nach der Zelle b gesandte Lichtbündel
durch einen schattenwerfenden Körperunterbrochenwird,von dem Generatorg nur dann
Strom, wenn der Stromrichter von der Zelle b her im entsprechenden Takte gezündet
wird. Jede Änderung in der Beeinflussung der Zelle und jede Störung im Generatorstromkreis
wird daher erkennbar. Dabei kann eine Beschattung der Zelle nicht dadurch unerkennbar
werden, daß in diesem Augenblick gerade Selbsterregung des Verstärkers erfolgt,
da der Verstärker auf die hohe Frequenz der Lichtunterbrechungen, die durch die
Lochscheibe c erzeugt werden, abgestimmt sein muß, so daß bei Selbsterregung in
der Hauptsache Schwingungen mit dieser hohen Frequenz entstehen, die im Gleichrichter
zt gleichgerichtet werden, und infolgedessen hinter dem Gleichrichter ein Strom
konstanter Amplitude fließt, der über den Transformator hl keine Wirkung auf das
Gitter der Röhre h ausüben kann. Tritt Selbsterregung unter der bekannten Erscheinung
der Kippschwingungen auf, so entsteht im Verstärker keine Schwingung konstanter
Amplitude, sondern eine mit der Kippschwingung modulierte Schwingung. Um auch in
diesem Fall das Ansprechen des Relais i auszuschließen, ist es zweckmäßig, die Einrichtung
durch entsprechende Gestaltung der Scheibe d so zu treffen, daß die Unterbrechung
des die lichtempfindliche Zelle beeinflussenden Lichtstromes mit der niedrigeren
Frequenz innerhalb der einzelnen Perioden unregelmäßig erfolgt, so daß die Überwachungsspannung
innerhalb jeder Periode aus mehreren Spannungsspitzen ungleichen zeitlichen Abstandes
besteht. Eine Übereinstimmung der Störfrequenz des Verstärkers mit der Überwachungsfrequenz
ist dann nicht möglich.
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Um bei der angegebenen Schaltung eine möglichst große Empfindlichkeit
gegenüber Abweichungen in der Frequenz und Phase der an dem Stromrichter i wirksamen
Spannungen zu erzielen, ist es ferner zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß die von der
Sendeseite ausgehenden Stromimpulse aus kurzen Stößen mit längeren Zwischenpausen
bestehen.
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In der Zeichnung ist vorausgesetzt, daß der Sender mit der Lampe a
und der Empfänger mit der Zelle b in einer gewissen Entfernung einander gegenüberliegen
und zwischen Lampe und Zelle sich ein schattenwerfender Körper p hindurchbewegen
kann. Die Anordnung ließe sich aber, wie z. B. vom optischen Zugschlußmelder her
bekannt, auch so treffen, daß der Sender und der Empfänger nahe beieinander und
ihnen gegenüber ein Spiegel, etwa ein Tripelspiegel, beweglich angeordnet würde,
auf den das Licht von der Lampe a fällt und von dem es auf die Zelle b zurückgeworfen
wird: