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Anordnung zum Nachweis von Licht Die Erfindung betrifft eine Anordnung,
die es gestattet, plötzlich auftretendes Licht nachzuweisen bzw. mit diesem Licht
Relais oder andere elektrische Auslösungen betätigen zu können. Die Erfindung macht
von der Erscheinung Gebrauch, daß gasgefüllte Photozellen von einem gewissen Spannungswert
an wie eine Glimmröhre zünden, wobei diese Zündspannung bei Beleuchtung niedrigere
Werte annimmt als im schwach oder unbeleuchteten Zustand. Es ist bereits bekannt,
zum Nachweis von Licht eine gasgefüllte Photozelle an ein Potential zu legen, welches
dicht unter der Zündspannung der Photozelle liegt. Zur Einleitung der Zündung gehören
jedoch verhältnismäßig große Lichtmengen, um diesen Vorgang betriebssicher zu erreichen.
Es hat sich infolgedessen die Auslösung des Glimmstromes durch Zündspannungserniedrigung
bei Photozellen in der Technik nicht eingeführt, weil sich die Einhaltung einer
kritischen Spannung nur schwer erreichen läßt.
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Es ist ferner bekannt, die Photozelle mit einem hochohmigen Vorschaltwiderstand
in Reihe zu schalten und diese Anordnung an eine Betriebsspannung zu legen, die
höher als die Zündspannung der Photozelle ist, so daß periodische Entladungen auftreten,
die ihre Frequenz ändern, sobald die Photozelle beleuchtet wird. Diese Anordnungen
haben jedoch den Nachteil, daß die Frequenzänderungen nur schwer zu einem eindeutigen
Nachweis von Licht herangezogen werden können und die Einzelentladungsstromstöße
wegen der notwendigen geringen Kondensatorkapazität nur geringe Energie aufweisen.
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Die Erfindung vermeidet die vorgenannten Nachteile. Sie macht von
einer gasgefüllten Photozelle, die in Reihe mit einem hochohmigen Widerstand an
einer ihre Zündspannung übersteigenden Spannung liegt, Gebrauch,
zu
der parallel (oder parallel zu dem hocholimigen Widerstand) ein Stoßkondensator
liegt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Photozelle von einer Hilfslichtquelle
dan ernd derart schwach belichtet ist, daß d Spannung unmittelbar an der Zelle einen
nal an der Zündspannung gelegenen Wert arid nimmt.
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Beispiele der Erfindung zeigen die Abbildungen.
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In Abb. i liegt die Photozelle i mit einem hochohmigen Widerstand
2 in Reihe an einer Spannungsquelle 3, deren Potential über dem Zündwert der Zelle
i gelegen ist. Die Glühspirale .1 wirft ein schwaches Licht auf die Zelle, so daß
keine Zündung eintritt, obwohl über den Widerstand 2 dauernd Strom zufließt. Erst
wenn die Zelle in Richtung der Pfeil. plötzlich stärkeres Licht erhält, findet eine
Zündspannungserniedrigung statt, die zurre Durchbruch der Entladung führt. Nach
der Erfindung ist parallel zum Widerstand 2 bzw. zur Photozelle i ein Kondensator
5 geschaltet, der bewirkt, daß die Entladungsintensität zunimmt und die durch die
Zelle fließende Strommenge ausreicht, um einen Verbraucher (etwa ein Relais 6) zu
betätigen.
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Nach der Erfindung wird der Widerstand des Verbrauchers so niedrig
bemessen, daß die Entladungsstromstärke hohe Werte annimmt und die Löschspannung
der Photozelle erniedrigt wird. Die Erniedrigung der Löschspannung tritt in ausreichendem
Maße auf, wenn man den Widerstand des Verbrauchers niedriger als io ooo Ohm bemißt.
Er ist jedoch am günstigsten ausgeprägt, wenn man ihn kleiner als i ooo Ohm wählt.
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Die Zündspannungserniedrigung und die Erzielung einer intensiven Entladung
läßt sich nach der Erfindung am besten mit Photozellen, die mit Kunstschicht ausgerüstet
sind, erreichen. Als Kunstschichtzellen bezeichnet man solche mit herabgesetzter
Austrittsarbeit und versteht darunter in erster Linie die rotempfindlichen Cäsiumzellen,
deren Schicht meist aus Silberverbindungen besteht. Ferner hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, den Edelgasdruck im Inneren der Zelle auf mehr als 11, mm Ouecksilbersäule
zu bemessen, um eine Intensitätssteigerung der Entladung zu erzielen.
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Die Erscheinung der Zündspannungserniedrigung in Verbindung mit einer
Steigerung der Entladungsintensität erreicht man nach der Erfindung ferner durch
Verwendung von Photozellen, deren Anodenoberfläche klein bemessen und bei denen
der Anodenabstand gegenüber der Kathode in bezug auf den Gasdruck so bemessen ist,
daß die Differenz zwischen Zünd- und Löschspannung größer als io Volt ist. Die Zündspannung
ist derjenige Spannungswert, bei dem die völlig verdunkelte Zelle anfängt, eine
Glimmentladung zu führen, und die Löschspannung ist derjenige ipannungswert, bei
dem diese Entladung @4eder aufhört, wobei mit der Zelle ein
| V.Iültutzwiderstand von 1f., Megohm in Reihe |
| @t. |
In Abb. 2 ist der mit der Zelle in Reihe liegende Widerstand durch eine zweite Photozelle
7 ersetzt. Die Glühlampe .1 beleuchtet auch die zweite Photozelle, so daß diese
einen könstanten Strom führt und praktisch ebenfalls so wirkt wie der Widerstand
2. Die beiden Photozellen i und 7 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse S,
durch dessen Fenster 9 das Licht auf die Photozelle i fällt. Durch einen Widerstand
io kann die Helligkeit der Glühlampe d. einreguliert und damit die Empfindlichkeit
der Anlage beliebig verstellt werden. Steht eine außerhalb des Gehäuses befindliche
Lichtquelle zur Verfügung bzw. zeigt die nachzuweisende Lichtduelle nur eine Lichtänderung
(Lichtzunahme), so kann auch die Vorbeleuchtung der Zelle i (und im Beispiel Abb.2
auch die Beleuchtung der Zelle 7 durch ein zusätzliches Fenster) von außen erfolgen,
und es kann die Glühlampe 4. durch die äußere Lichtquelle ersetzt werden.
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Werden in <ebb. 2 nach der Erfindung beide Photozellen gasgefüllt
gewählt und die Betriebsspannung hoch genug eingestellt, so führt die Zündung der
Zelle i anschließend auch zu einer Zündung der Zelle 7, so daß die Entladung durch
beide Zellen hindurchgeht und einen Verbraucher zu betreiben vermag. Es ist dann
allerdings erforderlich, die einmal eingesetzte Entladung durch einen Unterbrecher
oder durch einen diesen ersetzende Schaltung, bestehend aus Kondensator und Widerstand,
zu löschen. . Wird die Zündung beider in Reihe liegender Zellen i und 7 verwendet,
so kann der Kondensator 5 sehr klein bemessen sein bzw. ganz wegfallen, da er nicht
zur Betätigung des Verbrauchers, sondern zur leichteren Einleitung der Entladung
dient.
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Im Beispiel Abb. 3 wird der Widerstand z durch eine Glühkathodenröhre
i i gebildet. Dies hat zwei Vorteile. Einmal kann die Betriebsspannung beliebig
gewählt «-erden, da der durch die Elektronenröhre i i fließende Strom im wesentlichen
von der Heizung der Glühkathode abhängt, zum anderen ist der Betrieb der Anlage
mit Wechselstrom ohne weiteres gegeben (auch die Photozelle 7 im Beispiel Abb. 2
erfüllt in gewisser Beziehung die Aufgabe einer Glühkathodenröhre, insbesondere
dann, wenn sie als Vakuumzelle ausgebildet ist). Als zusätzliche dauernd betriebene
Lichtquelle ist im Beispiel Abb.3
eine Glimmlampe 12 vorgesehen,
die gegenüber einer Glühlampe den Vorteil hat, daß sie erschütterungsunempfindlich
ist und von vornherein geeignet erscheint, kleine Lichtmengen auszusenden, so daß
sie bequem in der Nachbarschaft der Photozelle i angeordnet werden kann.
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Nach der Erfindung ist es unter Umständen vorteilhaft, die Lichtquelle
q. oder r2 durch fluoreszierende oder phosphoreszierende Stoffe zu ersetzen, die
unmittelbar vor oder neben der Zelle angebracht sind bzw. angebracht werden. Allerdings
ist dann die Anlage nur so lange betriebsfähig, wie die Fluoreszenz bzw. Phosphoreszenz
anhält.
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Zum Einregulieren der Empfindlichkeit empfiehlt es sich, außer der
zusätzlichen Lichtquelle q. oder io auch den Reihenwiderstand :2 veränderlich zu
machen bzw. in den Heizkreis der Glühkathodenröhre i i einen Regelwiderstand einzufügen.
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Da bei dem groß -bemessenen Kondensator 5 in der Schaltung nach Abb.
i eine verhältnismäßig lange Zeit vergeht, bis die Photozelle i ihr betriebssicheres
Potential erhält, empfiehlt es sich, einen Hilfskontakt vorzusehen, der eine rasche
Aufladung des Kondensators 5 von der Batterie 3 aus gestattet, wobei man die Aufladespannung
niedriger wählt als das Zündpotential der Photozelle, so daß bei Betätigung dieses
Schalters nicht ein unerwünschtes vorzeitiges Zünden der Photozelle i eintritt.
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An Stelle des Verbrauchers 6 vermag man nach der Erfindung auch eine
Verstärkerröhre oder eine Gasentladungsröhre zu betätigen, die man induktiv oder
kapazitiv in an sich bekannter Weise koppelt. Diese Schaltung hat den besonderen
Vorteil, daß man den Kondensator 5 klein bemessen kann, so daß die Anlage rasch
in Betriebsbereitschaft kommt und in verhältnismäßig schneller Folge betätigt werden
kann.