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Vorrichtung zum Messen des Flächeninhaltes von lichtabsorbierenden
oder lichtundurchlässigen flächenhaften Gebilden Die Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Messen des Flächeninhalts von lichtabsorbierenden oder undurchlässigen,
flächenhaften Gebilden, die eine Photozelle und eine beleuchtete oder leuchtende
Kontrastfläche aufweist, welche dem Gebilde, dessen Flächeninhalt zu messen ist,
der Photozelle gegenüber als Rahmen oder Hintergrund dient. Das wesentliche Kennzeichen
der Erfindung besteht darin, da£ die Kontrastfläche die Form eines Kreises oder
eines Kreissektors hat, eine Photozelle senkrecht über dem Mittelpunkt des Begrenzungskreises
der genannten Fläche angebracht ist, und unterhalb der Kontrastfläche sich mehrere
Lampen befinden, die in gleichen Abständen voneinander auf einem Kreis angeordnet
sind, dessen Achse und Durchmesser übereinstimmen mit Achse und Durchmesser des
Begrenzungskreises der Kontrastfläche, wobei die Abstände der Lampen und der Photozelle
von der Kontrastfläche so abgestimmt sind, daß hinsichtlich der Wirkung auf die
Photozelle die verschiedene Helligkeit der Kontrastfläche an verschiedenen Stellen
durch die verschiedene Lage und Abstände dieser Stellen in bezug auf die Photozelle
ausgeglichen ist, und gleiche Teile der Kontrastfläche gleiche Wirkung auf die Photozelle
ausüben, unabhängig von der Lage dieser Teile.
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Vorteilhaft besteht die leuchtende Fläche aus durchscheinendem Material,
z. B. Glas, ist lichtzerstreuend durch sich in ihrer Stärke periodisch ändernde
Lichtquellen beleuchtet und dient dem
Gel>ilde, dessen Flächeninhalt
zu messen ist, als Unterlage.
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Andere Einzelheiten der Erfindung sind den Patentansprüchen zu entnehmen.
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In Fig. I der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des
Erfindungsgegenstands schematisch im Schaubild dargestellt, und Fig. 2 zeigt einen
Längsschnitt einer Photozelle, die für die Vorrichtung nach der Erfindung lvesonders
geeignet ist.
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Ein kreisförmiger Teil I einer Glasplatte ist durchscheinend und
lichtzerstreuend, was durch Ätzung oder eine dünne Farbschicht auf der Glasplatte
erreicht werden kann. Dieser Teil der Glasplatte bildet die Kontrastfläche und Unterlage
für den flächenhaften Gegenstand aus nicht durchscheinendem Material, z. B. ein
Stück Leder 21. dessen Flächeninhalt gemessen werden soll. Der lJeleuchtung der
Fläche I dienen mehrere gasgefüllte, einfädige Glühbirnen 3, 3', die, gehalten von
einem Träger 4 im Gehäuse 2 unterhalb der Fläche 1, in gleichen Abständen von der
Fläche auf einem Kreise angeordnet sind, dessen Achse und l)urchmesser mit denen
der Kreisfläche I übereinstimmen. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Glühbirnen
3 und 3' ungefähr gleich dem Abstand jeder dieser Glühbirnen von der Fläche I. Die
Seitenwände des Gehäuses 2 und der äußere, den kreisförmigen Teil 1 der Glasplatte
umgebende Teil der Deckfläche des Gehäuses 2 sind nicht durchscheinend.
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Die Glühl,irnen sind zu zwei gleich großen Gruppen zusammengefaßt,
wie durch die Bezeichnung 3 und 3' angedeutet ist. Beide Gruppen sind von einer
gemeinsamen Wechselstromquelle, deren Spannungsamplitude konstant ist, z. B. durch
einen Transformator 5, gespeist, der in der üblichen Weise an ein Stromverteilungsnetz
angeschlossen sein kann. Jede Lampengruppe 3, 3' ist in Serie geschaltet mit einer
der zwei Wicklungen 7, 7', die elektromagnetisch gegeneinandergeschaltet sind.
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Eine dritte Wicklung 8, an die eine Signal- oder Alarmvorrichtung
angeschlossen ist, wirkt mit den beiden Wicklungen 7, 7' so zusammen, d. h. ist
mit ihnen so magnetisch gekuppelt, daß in der Wicklung 8 kein Strom fließt, solange
die Wicklungen 7, 7' von gleichen Strömen durchflossen werden. Wenn aber infolge
Ver,sagens einer Glühlampe in einer der Gruppen 3, 3' das Gleichgewicht gestört
ist, entsteht sofort in der Wicklung 8 ein elektrischer Strom und die Signal- oder
Alarmvorrichtung, z. B. eine Glühlampe 9, wird betätigt.
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Das Aufleuchten dieser Lampe zeigt also eine Störung in der Beleuchtung
der Kontrastfläche an.
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Außer der Signal- oder Alarmvorrichtung oder an deren Stelle könnten
auch ein Relais und von demselhen betätigte Schaltvorrichtungen vorgesehen sein,
die die ganze Vorrichtung nach der Erfindung oder einen Teil derselben außer Wirkung
setzen, sobald eine Beleuchtungsstörung eintritt.
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Die Photozelle IO ist auf einem Träger ii gleichachsig mit der kreisförmigen
Kontrastfläche I angebracht und durch einen kegelstumpfartigen Schirm oder Reflektor
12 vor Licht geschützt, welches nicht von der leuchtenden Fläche 1 stammt.
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Die Photozelle 10 hat eine Kathode 20 (Fig. 2), die eben oder, wie
in der Zeichnung dargestellt, parabolisch ist und einen Oberflächenbelag besitzt,
der in an sich bekannter Weise Antimon oder Cäsium oder beides enthält. Ein lichtzerstreuendes
Filter 22, z. B. eine mit einer dünnen weißen Farbschicht überzogene Glasscheil)e,
ist vorteilhafterweise zwischen der Photozelle und der Kontrastfläche möglichst
nahe der Photozelle angeordnet.
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Der Abstand der Photozelle 10 von der Kontrastfläche 1 ist abhängig
von dem Durchmesser der Kontrastfläche und dem Nhstand der Glühbirnen von derselben.
Diese Verhältnisse sind so gewählt. daß die auf die verschiedenen -2bstände der
einzelnen Punkte der Kontrastfläche von den Glühl)irnen und auf die verschiedeiten
Einfallswinkel der Lichtstrahlen an diesen Punkten zurückzuführenden Abweichungen
ausgeglichen werden durch die Verschiedenheit des .\stands und der Lage dieser Punkte
in bezug auf die Photozelle 10.
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Es ist einleuchtend, daß die Funktion, die' diese Zusammenhänge zum
Ausdruck brillgt, am leichtesten und genauestelis I,erechnet werden kann, wenn die
Kontrastfläche kreisförmig ist und mit einer einzigen Photozelle zusammenwi rkt
die gleichachsig mit der Leuchtfläche angeordnet ist.
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Der von der Photozelle 10 kommende Strom wird vorzugsweise verstärkt
und gleichgerichtet, bevor er gemessen wird. Zu diesem Zweck ist die Photozelle
10 über Leiter 14 mit den Il\nschlußklemmen eines Verstärkers 15 verbunden, dessen
Empfindlichkeit einstellbar ist, z. B. durch einen Drehknopf I6. Der durch den Verstärker
15 verstärkte Strom wird einem MeBinstrument 17, z. B. einem Mikroamperemeter, zugeführt,
dessen SkalaIS so eingeteilt ist, daß durch geeignete Einstellung der Empfindlichkeit
des Verstärkers mittels des Drehknopfes I6 der Zeiger 19 des Aleßinstruments auf
eine Nullmarke der Skala 1 gel gel,racht werden kann, wenn kein Teil der Lcuchtfläche
verdunkelt ist, d. h. der photoelektrische Strom am stärksten ist, und daß der Flächcninhalt
jedes verdunkelten Teils der Leuchtfläche I, Z. B. der Flächeninhalt des Lederstücks
21, an der Skala durch den Zeiger 19 angezeigt wird, Die Emltfindlichkeit des Meßinstruments
ist an sich in liekannter Weise einstellbar.
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Um SIeßfehler auszuschalten, die durch die Einwirkung von Tageslicht
oder anderen fremden Lichtquellen auf die Photozelle entstehen können, werden die
Glühbirnen 3, 3' bei dem Ausführungsbeispiel, wie schon erwähnt mit Wechselstrom
gespeist, so daß sich deren Leuchtstärke periodisch ändert. Es wurde gefunden, daß
gewöhnliche einfädige Glühbinien diesen Anforderungen genügen.
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Bei solcher Beleuchtung kommen von der Zelle 10 Wechselströme. Wenn
Kondensatoren hinter die Zelle 10 geschaltet sind, leiten diese die Wechselströme
weiter, lassen aber keine Gleichströme durch, die von der Einwirkung konstanter
Licht quellen, z. B. Tageslicht, auf die Photozelle her-
rühren
können. Sinngemäß kann der Verstärker mit einem Siebkreis ausgestattet sein, der
ausschließlich nur Wechselstrom durchläßt, der der Periodenzahl der Lichtschwankungen
entspricht.
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Solche Siebkreise mögen unter Umständen nützlich sein, haben sich
aber bei den Versuchen normalerweise nicht als notwendig erwiesen.
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Eine beleuchtete Fläche von der Form eines Kreissektors mit richtig
abgestufter Leuchtstärke, die mit einer Photozelle oberhalb des Kreiszentrums zusammen
arbeitet, wird dadurch erhalten, daß die Lampen in gleichem Abstand voneinander
nur unterhalb der kreisbogenförmligen Begrenzung der lichtzerstreuenden Glasfläche
angeordnet sind, während unterhalb der geraden Seiten zu der Fläche senkrecht stehende
Spiegel vorgesehen sind, so daß die Spiegelbilder der Lampen die auf dem Vollkreis
fehlenden Lampen ersetzen. Eine solche sektorenförmige Kontrastfläche ist daher,
was ihre Beleuchtung und Wirkung auf die Photozelle anlangt, völlig gleichwertig
(einem Sektor) der vorbeschriel>enen Vollkreiskontrastfläche, sofern sich die
Photozelle senkrecht über dem Zentrum des Begrenzungskreises der Kontrastfläche
befindet.
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PATENTANSPRVCHE: l. Vorrichtung zum Messen des Fläche inhalts von
lichtabsorbierenden oder lichtundurchlässigen flächenhaften Gebilden, die eine Photozelle
und eine beleuchtete oder leuchtende Kontrastfläche als Hintergrund für das Gebilde,
dessen Flächeninhalt zu messen ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastfläche
die Form eines Kreises oder eines Kreissektors hat, eine Photozelle senkrecht über
dem Alittelpunkt des Begrenzungskreises der genannten Kontrastfläche angebracht
ist und unterhalb der Kontrastfläche sich mehrere Lampen befinden, die in gleichen
Abständen voneinander auf einem Kreis angeordnet sind, dessen Achse und Durchmesser
übereinstimmen mit Achse und Durchmesser des Begrenzungskreises der Kontrastfläche,
wobei die Abstände der Lampen und der Photozelle von der Kontrastfläche so abgestimmt
sind, daß hinsichtlich der Wirkung auf die Photozelle die verschiedene Helligkeit
der Kontrastfläche an verschiedenen Stellen durch die verschiedene Lage und Abstände
dieser Stellen in bezug auf die Photozelle ausgeglichen ist, und gleiche Teile der
Kontrastfläche gleiche Wirkung auf die Photozelle ausüben, unabhängig von der Lage
dieser Teile.