DE845416C - Kompensationsschaltung fuer Photometer mit Photozellen - Google Patents

Kompensationsschaltung fuer Photometer mit Photozellen

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DE845416C
DE845416C DEP29349A DEP0029349A DE845416C DE 845416 C DE845416 C DE 845416C DE P29349 A DEP29349 A DE P29349A DE P0029349 A DEP0029349 A DE P0029349A DE 845416 C DE845416 C DE 845416C
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DE
Germany
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circuit
amplifier
photocell
current
voltage
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DEP29349A
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English (en)
Inventor
Monroe Hamilton Sweet
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GAF Chemicals Corp
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General Aniline and Film Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
    • H01J40/02Details
    • H01J40/14Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34Dc amplifiers in which all stages are dc-coupled
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Description

  • Kompensationsschaltung für Photometer mit Photozellen Die Erfindung betrifft eine Puleßschaltung, insbesondere mit einem spannungsgeregelten Photometer mit logarithmischer Anzeige. In elektrischen Meßschaltungen in der Photometrie, in denen eine Lichtquelle und ein lichtempfindlicher Empfänger verwendet werden, ist es im allgemeinen wichtig, daß die Spannung auf einen vorher bestimmten Wert genau eingehalten wird, damit die sich ergebende Anzeige stabilisiert ist. Bisher ist diese Stabilisierung der Lichtquelle von Hand oder selbsttätig erfolgt. Jedoch arbeiten die Verfahren nicht völlig zufriedenstellend.
  • Die Regelung von Hand erfordert eine dauernde Wartung und beeinträchtigt so die Aufmerksamkeit des Beobachters beim Ablesen des Meßinstrumentes. Das selbsttätige Verfahren, das bisher benutzt wurde, erfordert einen großen Apparateaufwand und ist daher kostspielig, da gewöhnlich ein magnetischer Spannungsstabilisator erforderlich ist.
  • Gemäß der Erfindung sind eine in sich stabilisierte Elektronenröhrenmeßschaltung und eine logarithmisch anzeigende Meßanordnung mit Schaltungen vorgesehen, die die Meßwerte unabhängig von den Schwankungen der Stromquelle machen. In einem das Licht in elektrische Spannungen umwandelnden Meßkreis erfolgt die Anzeige logarithmisch entsprechend dem auf einen lichtempfindlichen Empfänger fallenden Licht, wobei die Meßwerte unabhängig von den Schwankungen der Stromquelle sind. Derartige selbsttätig stabilisierende Photometer oder Lichtdurchlässigkeitsmesser sind wegen ihres geringen Aufwandes billig.
  • An Hand der Beschreibung und der Zeichnungen werden nunmehr die Vorteile und weitere Merkmale näher erläutert.
  • Fig. I stellt ein elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung dar; Fig. 2 teigt ein elektrisches Schaftblld einer weiteren Ausführungsform.
  • Ein Schaltkreis in dem logarithmisch, entsprechend der Strahlungsenergie anzeigenden Meßgerät liefert entsprechend der Stärke der die Strahlungsenergie erzeugenden Stromquellen eine so hohe Spannung solcher Phase dem Ausgangskreis des Meßgerätes, daß die in diesem Kreis auftretenden Schwankungen, die von den Stromänderungen der die Strahlungsenergie erzeugenden Stromquelle herrühren, kompensiert werden. Dieses kompensierende Netzwerk besteht vorteilhafterweise aus einem Spannungsteiler und einem die Elektronenröhrenspannung stabilisierenden, in diesem Kreis liegenden Schaltelement. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine zusätzliche Photozelle als Kompensationsmittel in diesem Kreis vorgesehen.
  • Die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung können auch bei allen Arten von im logarithmischen Maßstab die Strahlungsenergie anzeigenden Meßgeräten verwendet werden. Bei den bisher verwendeten Photometern, bei denen der Skalenausschlag direkt proportional der auf die Photozelle fallenden Lichtmenge ist, ist eine Kompensation bei Änderungen der Stärke des die Lampe speisenden Stromes infolge von Netzspannungsschwankungen schwierig zu erreichen, weil ein Kompensationsstrom in seiner Größe nach demSkalenausschlag entsprechend jeder einzelnen Skalenablesung geändert werden muß. Zum Beispiel würde eine Zunahme der Lampenspannungsquelle um 5010 einen Kompensationsstrom in dem Meßkreis von 5 01c des das Meßinstrument ganz aussteuernden Stromes, also bei dem höchsten Skalenwert erfordern. Steht der Zeiger in der Skalenmitte, so darf der Kompensationsstrom nur 2111010 des das Meßgerät ganz aussteuernden Stromes betragen. Dementsprechend ist bei Ablesungen am Skalenanfang kein Kompensationsstrom erforderlich.
  • Bei dem logarithmisch anzeigenden Photometer gemäß der Erfindung bleibt die Größe des in dem Ausgangskreis erforderlichen Kompensationsstromes unabhängig von der Skaleneinstellung. Das heißt eine gegebene prozentuale Abweichung der Spannungsquelle verlangt stets den gleichen kompensierenden Stromwert, unabhängig von der Einstellung auf der Meßgerätenskala. Dieser Umstand ist einzig und allein dem logarithmisch anzeigenden photoelektrischen Photometer eigen. Daher wird eine Vorrichtung, die für die passende Phase und Größe des Kompensationsstromes sorgt, eine Stabilisierung in der Meßgerätanzeige unabhängig von den Schwankungen der Stromquelle oder des gerade anliegenden Skalenausschlages erzielen.
  • Fig. 1 stellt einen logarithmisch anzeigenden photoelektrischen Stromkreis mit Spannungsstabilisatoren dar. Eine Lichtquelle 10 belichtet eine Photozelle 15.
  • Das Licht der Quelle 10 wird durch Linsen 11, durch ein Filter 12 und durch eine Probe I3 auf die Photokathode 14 der Photozelle 15 geworfen. Die Probe I3 kann beispielsweise ein photographischer Film sein, dessen Durchlässigkeit bestimmt werden soll. Die Anode I6 der Zelle 15 ist durch eine Leitung 17 direkt mit dem Gitter I8 der Verstärkerröhre 20 verbunden.
  • Die Daten der Röhre 20 sind so gewählt, daß die Gitterspannung eine legarithmische Funktion des im Gitterkreis fließenden Stromes, d. h. des Photozellenausgangsstromes ist. Da der Strom der Anode 21 der Röhre direkt proportional der Gitterspannung der Röhre ist, wird der Ausgangsstrom ebenfalls in logarithmischer Abhängigkeit vom Photozellenstrom stehen. Der Photozellenstrom ist wiederum direkt proportional der auf ihre Kathode 14 fallenden Lichtmenge. Dementsprechend zeigt das im Anodenstromkreis der Röhre 20 liegende Meßinstrument 22 die in die Photozelle 15 fallende Liclitmenge und somit auch die Lichtdurchlässigkeit der Probe an.
  • Eine Kompensationsspannung wird dem Gitterkreis des Verstärkers 20 über einen Widerstand 23 aufgedrückt, um die Linearität des Meßgerätes 22 zu verbessern. Ein einstellbarer Widerstand 24 ist zwischen der einen Klemme des Meßgerätes 22 und dem Kontakt 34 des Potentiometers 25 angeschlossen. Wie später noch ausführlicher beschrieben wird, steht der durch den Widerstand 24 fließende Strom in linearer Beziehung zu der Lichtstärke der Quelle I0, um in den Ausgangskreis des Verstärkers 20 einen Kompensationsstrom solcher Phase und Stärke einzuführen, daß die Schwankungen in dem Anodenkreis des Verstärkers und dem Photozellenkreis infolge der Schwankungen in der Belichtungsstärke ausgeglichen werden.
  • Der Widerstand 24 erfüllt außerdem die Aufgabe, den an sich verwendbaren Aussteuerbereich der Charakteristik der Röhre 20 noch zu begrenzen, um eine maximale Linearität und somit auch eine noch weiter verbesserte Linearität des Meßergebnisses zu erreichen.
  • Die verschiedenen für die Photozelle 15 und den Verstärker 20 erforderlichen Spannungen werden von einem Potentiometer 25 abgenommen, das eine unstabilisierte Gleichstromspannungsquelle 26 überbrückt. Durch übliche Einstellungen der verschiedenen Anzapfungen längs des Potentiometers 25 können die geeigneten Spannungen an die Photozelle I5 und den Verstärker 20 gelegt werden. Die an der Lichtquelle liegende Spannung wird über die Leitungen 27 einem Netz entnommen und ist denselben oder ihrer Größe nach proportionalen Schwankungen unterworfen, wie die oben angeführte Spannungsquelle. Die Lichtquelle kann eine Glühlampe oder auch irgendeine andere Lichtquelle, z. B. eine Gasentladungsröhre, sein.
  • In der beschriebenen Schaltung kann die Photozellenspeisespannung in sehr weiten Grenzen schwanken, ohne daß das Arbeiten des Photometers nennenswert beeinträchtigt wird. Jedoch sind fünf Spannungen für den Betrieb des Meßinstrumentes von wesentlichem Einfluß. Diese Spannungen sind folgende: I. Die Anodenspannung der Röhre 20, die über das Meßinstrument und den Anodenbelastungswiderstand 57 von den Anzapfungen 28 und 30 abgenommen wird.
  • Die Anzapfung 30 ist mit der Kathode 31 der Röhre 20 verbunden; 2. die von der Anzapfung 33 zugeführte Gittervorspannung; 3. die Spannung für den Heizfaden 35 des Verstärkers 20, die über die Leitung 36 v orzugsweise aus dem gleichen Netz wie die fiir die Lampe 10 entnommen wird; 4. die Ausgangskompensationsspannung, die vom Punkt 34 abgegriffen wird; 5. die Spannung für die Glühlampe I0, die über die Leitungen 27 dem Netz entnommen wird.
  • Die Anodenbetriebsspannung, die Photozellenbetriebsspannung und die Gittervorspannung können hinreichend durch eine gasgefüllte Röhre 40 stabilisiert werden. Für diesen Zweck ist die gasgefüllte Stabilisatorröhre zwischen den beiden Abgriffpunkten 41 und 42 geschaltet, die fest, wie durch die gestrichelte Linie 43 angedeutet ist, miteinander verbunden sind, so daß der Ohmsche Widerstand zwischen den beiden Punkten und somit auch die Spannung zwischen ihnen konstant bleibt, obwohl sie als Einheit längs des Potentiometers 25 eingestellt werden können. Falls die Abgriffe 41 und 42 so eingestellt werden, daß der Abgriff 41 zwischen den Anzapfpunkten 28 und 34 und der Abgriff unter der Anzapfung 33 sich befindet, dann sind die Spannungen zwischen den Anzapfungen 28 und 33 und somit die Anodenbetriebsspannung und die Gittervorspannung stabilisiert.
  • Die Spannung des Heizfadens der Verstärkerröhre kann z. B. durch eine Wolframbrückenschaltung in an sich bekannter Weise erfolgen. Andererseits kann die Spannung des Heizfadens 35 auch unstabilisiert gelassen werden, wenn durch geschickte Auswahl der Kreiskonstanten der Einfluß einer sich etwa ändernden Heizspannung nur sehr gering gemacht worden ist.
  • Die Speisespannung für die Lampe 10 ist nicht stabilisiert, weil es schwierig und unwirtschaftlich ist, niedrige Spannungen bei hohen Stromentnahmen durch die bisher für diese Zwecke bekannten Mittel zu stabilisieren.
  • Die Ausgangskompensationsspannung entsteht zwischen den Abgriffen 28 und 34. Der Grad der Stabilisierung wird durch die Stellung der einstellbaren Abgriffe 41 und 42 bestimmt. Wenn der Abgriff 41 mit dem Abgriff 34 auf dem Potentiometer 25 zusammenfällt, dann ist der Kompensationsstrom so weit völlig stabilisiert, wie es mit einer einfachen, gasgefüllten Röhre überhaupt erreichbar ist. Wenn der Abgriff 41 mit dem Abgriff 28 in gleicher Höhe steht, dann ist der Kompensationsstrom gänzlich ungeregelt.
  • Es sei der Abgriff 4I auf dem Potentiometer 25 zwischen den Abgriffen 28 und 34 eingestellt. Bei sinkender Netzspannung wird die Helligkeit der Lampe geringer werden, und infolgedessen wird auch die auf die Photozelle fallende Lichtmenge abnehmen. Dies wiederum hat ein Sinken des Anodenstromes des Verstärkers 20 zur Folge. Der über den einstellbaren Widerstand 24 fließende Kompensationsstrom wird ebenfalls abnehmen und danach trachten, den über das Meßgerät laufenden Strom konstant zu halten. Die Größe der Änderung des durch den einstellbaren Widerstand 24 fließenden Kompensationsstromes wird durch die Einstellung des Abgriffes 41 geregelt. Durch Versuche oder Berechnungen kann eine Stellung für den Abgriff 41 gefunden werden, bei dem der Kompensationsstrom genau die Schwankungen der die Lampe 19 speisenden Spannung über einen weiten Bereich ausgleichen kann.
  • Die beschriebene Anordnung ist nur in Schaltkreisen mit logarithmischen Gesetzmäßigkeiten und nicht in solchen mit linearen Abhängigkeiten oder sonstigen bekannten Kreisen wirksam anwendbar. Es sei nun angenommen, daß das Meßgerät ein Milliamperemeter mit einem Meßbereich bis I mA ist und daß die Kreiskonstanten so gewählt sind, daß die Ausschläge des Meßgerätes eine lineare Funktion des auf die Photozelle I5 fallenden Lichtes ist. In diesem Fall möge ein Spannungsabfall von 10/, einen um 4 0/o verminderten Ausschlag ergeben. Wenn anfangs der Ausschlag über die ganze Skala gehen würde, dann würde die Änderung des Ausschlages 0,04 mA als Folge des Netzspannungsabfalles sein. Mit der oben beschriebenen Spannungskompensationsschaltung ist es möglich, die Kreiskonstanten so zu wählen, daß eine Abnahme in dem Ausgangskompensationskreis um 0,04 mA bei einem Netzspannungsabfall von 10/0 auftritt. Es würde so bei vollem Skalenausschlag der Netzspannungsabfall kompensiert. Jedoch bei 1/lo Skalenausschlag würde die durch den einstellbaren Widerstand 24 eingeführte Kompensationsspannung 10 mal zu groß sein. In diesem Falle würde nämlich eine Änderung der Netzspannung um I0/o eine Änderung im Meßinstrumentenkreis von nur 0,004 mA ergeben, also nur 1/10 des Wertes, der bei vollem Skalenausschlag erhalten würde.
  • Da jedoch der Kompensationsstrom im regelbaren Widerstand 24 sich wiederum um 0,04 mA ändert, so würde stark überkompensiert werden.
  • Der Grund hierfür wird bei Betrachtung der für den linearen Photometerkreis geltenden Beziehungen verständlich. Die Gleichung für den Ausgangsstrom eines linear arbeitenden Photometerkreises lautet: Ja TL, wobei J der Ausgangsstrom, T die Filmdurchlässigkeit, L die Stärke der Lichtquelle und a eine Konstante bedeuten. Aus dieser Gleichung folgt # J = a T # L wobei T als Konstante betrachtet wird. Das partielle Differential lautet a a 7 L.
  • Dies bedeutet, daß eine gegebene zunehmende Änderung in der Stärke des auf die Photozelle 15 fallenden Lichtes eine entsprechende Änderung in dem Ausgangsstrom J des Verstärkers 20 hervorrufen wird.
  • Der absolute Wert der Änderung ist proportional dem Wert T. Daher wird, wenn T einen maximalen Wert aufweist, eine gegebene Änderung der Lichtstärke L eine proportionale Änderung in dem Ausgangsstrom oder dem Instrumentenausschlag hervorrufen. Bei geeigneter Kompensation ist jedoch a J durch den über den Regelwiderstand fließenden Strom zu kompensieren. Da jedoch a J nicht nur von a L, sondern auch von T abhängt, ist es klar, daß die Größe des durch den Widerstand 24 fließenden Kompensationsstromes sich nicht nur entsprechend der Änderung des von der Lampe 10 ausgestrahlten Lichtes, sondern auch in Übereinstimmung mit der Lichtdurchlässigkeit durch die Probe I3, die den Wert T festlegt, geändert werden muß.
  • Dagegen ist in logarithmisch abhängigen Photozellenstromkreisen die Änderung im Ausgangs- oder Meßkreis unabhängig von der Lichtdichte der Probe I3, wobei die Lichtdichte D als Logarithmus der reziproken Lichtdurchlässigkeit definiert sei. Es ist somit D=log T Der Ausgangsstrom ist von der Menge des auf die Photozelle fallenden Lichtes abhängig, das wiederum gleich dem von der Lampe 10 ausgestrahlten Licht vermindert um das von, der Probe absorbierte Licht ist. Es besteht dann folgende Beziehung: Ja ist proportional log F (I) wobei Ja der Anodenstrom der Verstärkerröhre und F die auf die Photozelle fallende Lichtmenge ist, oder J = C (logF) (2) Die Lichtmenge hängt von der Stärke der Lichtquelle L und der Schwärzung bzw. von der Lichtdurchlässigkeit der Probe folgendermaßen ab: F =L- T T (3) Da D = log T -log T =-logTundsomitlogT=-Dist, ist T = Numlog ( D) und F = L Numlog (-D).
  • Aus Gleichung (2) ergibt sich somit J = C log (L Numlog [-D) J=c (logL-bD) (4) wobei J der Ausgangsstrom, L die Lichtstärke, D die optische Dichte der Probe und C und b Konstanten sind. Betrachtet man D als konstant und differenziert partiell nach L, so ist Diese letzte Gleichung, die eine Beziehung zwischen Anodenstromänderung und Lichtstärkeänderung darstellt, ist unabhängig von D und somit von der Dichte der Probe I3. Der Ausgangsstrom hängt von dem von der Lampe 10 ausgehendenLicht unter der Annahme einer bestimmten Dichte der Probe ab.
  • Die Stärke der Lichtquelle ist bei einer unter normalen Bedingungen arbeitenden Glühlampe von der angelegten Spannung abhängig. In der Gleichung ist L wiederum die Lichtstärke, V die Spannung und m eine Konstante. Über einen beachtlichen Spannungsbereich kann die Lichtstärke als eine lineare Funktion der angelegten Spannung betrachtet werden) Wenn die Lampen mit einem sichtbar glühenden Faden, etwa mit einer Temperatur von 25000 betrieben werden, ergibt eine Spannungsänderung von IO/, eine Änderung der Lichtstärke von 3 oder 4°/o; es kann daher die Gleichung (5) in die 11orm gebracht werden wobei 1 :3 ist und V die Netzspannung bedeutet.
  • Bei Stromquellen mit Gasentladungsröhren, wie Argonröhren oder Fluoreszenzlampen besteht zwischen der Lichtstärke und der gesamt angelegten Spannung eine gewöhnlich direkt proportionale Beziehung. In diesem Fall geht die Gleichung (5) über in J = c" wobei C"=' C ist.
  • Wenn die Kompensationsspannung so abgegriffen wird, daß sie in linearer Beziehung zur Hauptspannungsquelle steht, die die Lampe speist, kann eine wirksame völlige Stabilisierung des Instrumentenausschlages erreicht werden. So ist in Kreisen mit logarithmischer Abhängigkeit der Kompensationsstrom, der die Schwankungen der Lichtquellenstärke völlig kompensiert, vollständig von der Dichte der Probe I3 und somit von dem Ausschlag des Instrumentes 22 unabhängig.
  • In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Da die Schaltelemente der Fig. 2 größtenteils mit denen in der Fig. I übereinstimmen, sind auch die gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Teile gewählt worden. In dieser Schaltung fällt das Licht der Lampe 10' durch die Linsen II', das Filter I2' und die Probe 13' auf die Photozelle 15'. Die Anode I6' der Photozelle 15' ist wiederum mit dem Gitter I8' der Röhre 20' verbunden.
  • Die verschiedenen, obenerwähnten Spannungen werden vom Potentiometer 25', das eine gasgefüllte,. die Spannung überbrückende Regelröhre 40' aufweist und zwischen den Abzapfpunkten 4I' und 42' eingeschaltet ist, abgegriffen. In diesem Ausführungsbeispiel überbrückt indessen die gasgefüllte Röhre 40' das gesamte Potentiometer und stabilisiert so auch die gesamte Netzspannung einschließlich der über den einstellbaren Widerstand 24' einefiihrten Kompensationsspannung.
  • Um eine völlige Kompensation der durch die Netzschwankungen hervorgerufenen Lichtstärkeänderungen zu erreichen, wird eine Sperrschichtphotozelle 45 von einer zweiten Glühlampe 50 belichtet, die parallel zur Lampe 10' über die Leitungen 27' angeschlossen ist. I)iese Schaltung ist nur beispielsweise dargestellt.
  • Die Photozelle kann auch gleichzeitig zusammen mit der Photozelle 15' von der Lampe 10' belichtet werden. Die positive Klemme 46 der Photozelle 45 ist über die Leitung 47 mit dem einstellbaren Abgriff 48' des Widerstandes 24' verbunden. Der Abgriff 48' führt zur einen Klemme 51 des Meßgerätes 22, die auch mit der Anode der Röhre 20' über den Widerstand 57' verbunden ist. Die andere Klemme 52 des Meßgerätes liegt an der Anzapfung 28' und über die Leitung 53 auch an dem negativen Pol der Photo- zelle 45. Die Photozelle 45 wird von der Lampe I0' oder von der Lampe 50 belichtet, ohne daß der Strahl durch die Probe tritt. Die Photozelle 45 erzeugt so in dem Kompensationsausgangskreis einen Zusatzstrom, der über den Widerstand 24' eingeführt wird, der aber sich entsprechend den Schwankungen der Lichtstärke ändert und von der Lichtdurchlässigkeit der Probe I3' unabhängig ist. Durch geeignete Wahl der Kreiskonstanten und bei richtiger Stellung der Photozelle 45 bezüglich der Lichtquelle kann eine Anordnung geschaffen werden, die zufriedenstellend die Schwankungen in der Lichtstärke kompensiert. Die Anordnung weist gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 Vorteile auf, da nach dieser zweiten Ausführungsform aus irgendwelchen Gründen auftretende Schwankungen in der Lichtstärke kompensiert werden, während nach der Schaltung gemäß Fig. I nur Schwankungen ausgeglichen werden, die in der Speisespannung für die Lampe 10 und Elektronenröhrenschaltung auftreten.
  • Nach Gleichung (5), die die Beziehung des Ausgangsstromes des logarithmisch abhängigen Kreises zu dem von der Lichtquelle erzeugten Strahlen darstellt, ergibt sich, daß dieselbe Änderung in dem Kompensationsstrom für eine spezifische prozentuale Änderung in der Lichtstärke der Lampe unabhängig von der Gesamthöhe der Lampenlichtstärke erforderlich ist. Mit anderen Worten würde eine Änderung in der Lampenhelligheit von 0,10 auf 0,II Lumen dieselbe absolute Änderung in dem Kompensationsausgangsstrom erfordern, wie wenn eine Änderung von 10,0 auf II,0 Lumen auftreten würde. Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird die Änderung in dem Sperrschichtphotozellenkreis nicht dieselbe absolute Differenz im Strom bei gegebenen prozentualen Änderungen in der Helligkeit bei kleiner Helligkeit wie bei großer Helligkeit ergeben. Indessen ist in den meisten Fällen die Änderung in der Gesamthelligkeit nicht groß, so daß eine Kompensation wegen der einzelnen Höhen der Lichtstärke der Lampe I0' in der Gleichung, in der die Beziehung des Ausgangsstromes zur einfallenden Lichtstärke enthalten ist, praktisch nicht berücksichtigt zu werden braucht.
  • Bei einer von der Fig. 2 abweichenden Ausführungsform, bei der die obenerwähnte Einwendung nicht zutrifft, ist an Stelle des Kreises mit der Sperrschichtphotozelle 45 ein Photozellenkreis mit Icgarithmischer Abhängigkeit vorgesehen. In einer solchen Anordnung würde eine Änderung des Verhältnisses aL L den gleichen Wechsel im Kompensationsstrom unabhängig von der Höhe der Lampenlichtstärke hervorrufen. In dieser Weise würden große Änderungen, sowohl schnelle als auch langsame, in der Lichtstärke selbsttätig ausgeglichen. Jedoch zwecks vereinfachter Darstellung wird es nicht für erforderlich gehalten, diese Abänderung, nachdem die anderen Ausführungsbeispiele verstanden sind, in einer besonderen Zeichnung noch darzustellen.
  • Es ist im Rahmen dieser Erfindung nicht erfordern lich, die Elemente 40', 41', 42' und 43' in der Schaltung nach Fig. 2 vorzusehen. Verschiedene Vereinfachungen ergeben sich, wenn diese Elemente fortgelassen werden und das Maß der Kompensationsstromänderung so eingestellt wird, daß eine Kompensation nicht nur bei Änderung der Lichtstärke, sondern auch bei Änderungen im Ausgangsstrom J infolge von Schwankungen der Anodenspannung, der Gittervorspannung und der Heizspannung für die Verstärkerröhre erreicht wird. In allen den Fällen, in denen eine Sperrschichtphotozelle zur Kompensation verwendet wird, kann das Maß der Änderung des Kompensationsstromes gleich a j gemäß der Gleichung (5) dadurch eingestellt werden, daß die auf die Photozelle fallende absolute Lichtmenge geregelt wird und das Potentiometerende der Leitung 53 mit einem geeigneten Punkt des Potentiometers 25' verbunden wird. In den Fällen, in denen ein großes Änderungsverhältnis des Kompensationsstromes erforderlich ist, z. B. wenn eine Glühlampe benutzt wird und das Element 40' fehlt, wird die Photozelle 45 dicht bei der Lampe IO' angebracht sein, und die Leitung 53 wird mit einem geeigneten Punkt zwischen den Abgriffen 28' und 32' des Potentiometers 25' verbunden sein. Auf diese Weise ändert sich die absolute Höhe des Kompensationsstromes nicht, sondern nur das Änderungsverhältnis des Kompensationsstromes wird beeinflußt. Dieselbe Wirkung kann auch durch geeignete Einstellung des Kompensationsstromes mittels entsprechender Wahl des Abgriffes 48' erzielt werden.
  • Die beschriebenen Schaltungen dienen zur Kompensation von Skalenausschlägen eines logarithmisch anzeigenden photoelektrischen Lichtdurchlässigkeitsmessers derart, daß Änderungen in der Belichtungsstärke die Größe des Ausschlages gleich bei welcher Stellung des Zeigers auf der Skala nicht beeinflussen.
  • Die Anordnung ist einfach und billig und in der sonstigen Schaltung enthalten, so daß zusätzliche, außerhalb der Apparatur befindliche Teile nicht erforderlich sind.
  • Es wird besonders bemerkt, daß die Erfindung sich auf alle photoelektrischen Photometer mit allen Arten von Lichtquellen, lichtempfindlichen Elementen und logarithmisch abhängigen Verstärkern erstrecken soll.
  • Die Ausführungsbeispiele dienen nur zur Erläuterung der Erfindung, ohne daß diese hierauf beschränkt sein soll.

Claims (17)

  1. - PATENTANSPRÜCHB: I. Strahlungsmeßgerät, dessen Strahlungsquelle, strahlenempfindliche Zelle und Übertragungsschaltung aus einem Leitungsnetz mit schwankender Spannung betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom der Übertragungsschaltung, in deren Eingangskreis die strahlenempfindliche Zelle liegt, sich logarithmisch mit der auf die Zelle treffenden Strahlenintensität ändert, und daß eine Kompensationsschaltung im Ausgangskreis der Übertragungsschaltung und am Leitungsnetz liegt, von der eine Spannung solcher Größe und Phase geliefert wird, daß die infolge der Schwankungen des Leitungsnetzes auftretenden Änderungen der Strahlenintensität ausgeglichen werden.
  2. 2. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen Elektronenstrahlen und die Übertragungsschaltung eine Elektronenröhrenschaltung sind.
  3. 3. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhrenschaltung und die strahlenempfindliche Zelle über Widerstände aus demselben Leitungsnetz gespeist werden.
  4. 4. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät ein Photometer ist, dessen Photozelle von einer aus dem Leitungsnetz gespeisten Lichtquelle erregt wird.
  5. 5. Photometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Elektronenröhrenschaltung, in deren Eingangskreis die Photozelle liegt, logarithmisch von der von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtmenge abhängig ist.
  6. 6. Photometer nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhrenschaltung und die Photozelle über Widerstände aus demselben Leitungsnetz gespeist werden, dessen Schwankungen kompensiert werden.
  7. 7. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Messen der Lichtdurchlässigkeit z. B. von Filmen dient, dessen Photozelle, Lichtquelle und Elektronenröhrenschaltung aus einem schwankenden Leitungsnetz gespeist wird, und daß die Leitfähigkeit der Photozelle von der Menge des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes und der Elektronenröhrenausgangsstrom logarithmisch von der Leitfähigkeit der Photozelle abhängen, und daß ferner das Netz einen Spannungsstabilisator aufweist und eine Kompensationsschaltung die infolge der Netzschwankungen auftretenden Lichtstärkeänderungen der Quelle durch eine Gegenspannung ausgleicht.
  8. 8. Lichtdurchlässigkeitsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenröhrenausgang mit dem Netz über ein Scheinwiderstandsnetzwerk gekoppelt ist.
  9. 9. Lichtdurchlässigkeitsmesser nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhrenschaltung ein Elektronenröhrenverstärker ist, dessen Gitterkreis mit der Vakuumphotozelle verbunden ist, und in dessen Anodenkreis das Scheinwiderstandsnetzwerk liegt.
  10. IO. Lichtdurchlässigkeitsmesser nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die über das Scheinwiderstandsnetzwerk gelieferte Kompensationsspannung proportional der von der Lichtquelle gelieferten Lichtstärke ist.
  11. 11. Lichtdurchlässigkeitsmesser nach einem der Ansprüche 7 bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß das schwankende Spannungsnetz durch einen Spannungsteiler überbrückt ist, von dem die Betriebsspannungen für die Photozelle und den Verstärker abgegriffen werden, und daß diese Betriebsspannungen durch eine Röhre geregelt werden, deren nur gemeinsam veränderliche Anschlußklemmen stets einen bestimmten Spannungswert vom Spannungsteiler abgreifen, und daß ferner über das Scheinwiderstandsnetzwerk, das mit dem Ausgang des Verstärkers und mit dem Spannungsteiler verbunden ist, die Kompensationsspannung in linearer Abhängigkeit von der von der Lichtquelle gelieferten Lichtstärke steht.
  12. I2. Lichtdurchlässigkeitsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheinwiderstandsnetzwerk mit dem Ausgang des Verstärkers und mit einem Teil des Spannungsteilers verbunden ist, von dem nicht die stabilisierten Betriebsspannungen abgegriffen werden.
  13. 13. Photometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Messen der Lichtdurchlässigkeit undloder Lichtreflexionen, dadurch gekennzeichnet; daß eine Photozelle, die von einer aus einem nicht stabilisierten Spannungsnetz gespeisten Lampe belichtet wird, und daß der Elektronenröhrenverstärker eine solche Charakteristik aufweist, daß die Gitterspannung eine logarithmische Funk tion des im Gitterkreis fließenden Stromes ist, daß ferner eine Leitung die Anode der Photozelle mit dem Gitter des Verstärkers verbindet und daher der Gitterstrom sich direkt mit dem auf die Photozelle fallenden Licht ändert, daß schließlich über eine Impedanz, die zwischen einem Abgriff des Spannungsteilers und dem Gitterkreis eingeschaltet ist, ein gegenüber dem Photozellenstrom um 180 phasenverschobener Strom dem Gitterkreis aufgedrückt wird.
  14. 14. Photometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Widerstand zwischen dem einen Spannungsteilerabgriff und dem Gitterkreis des Verstärkers geschaltet ist, und daß ein veränderlicher Widerstand zwischen dem Ausgang des Verstärkers und einem anderen Spannungsteilerabgriff vorgesehen ist.
  15. 15. Photometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der Lichtquelle durch eine Probe auf die Photozelle fällt, und daß die Kompensationsschaltung aus einem Widerstand im Verstärkerkreis und einem auf Lichtstrahlen der Lichtquelle ansprechenden Schaltelement besteht, das mit dem Widerstand verbunden ist.
  16. I6. Photometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungen von einem das nicht geregelte Leitungsnetz überbrückenden Spannungsteiler abgenommen werden, und daß über eine Impedanz, die zwischen dem Verstärkerausgang und dem Spannungsteiler geschaltet ist, ein Kompensationsstrom in den Ausgang des Verstärkers gelangt, der in Gegenphase zum Ausgangsstrom des Verstärkers ist, daß ferner ein Kompensationsstrom in den Gitterkreis des Verstärkers in Gegenphase zum Photozellenstrom über eine Impedanz eingeführt wird, und daß schließlich eine Sperrschichtphotozelle, die durch die Lampe belichtet wird, und deren Strom von der von der Lampe ausgehenden Lichtstärke abhängt; in einem parallel zum Verstärkerausgang geschalteten Kreis liegt, so daß der Kompensationsstrom sich entsprechend den Änderungen der Lichtstärke der Lampe infolge der Schwankungen des Netzes ändert.
  17. 17. Photometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über einen veränderlichen Widerstand, der zwischen dem Verstärkerausgang und dem Spannungsteiler liegt, ein Kompensationsstrom in den Ausgangskreis des Verstärkers in Gegenphase zum Ausgangsstrom des Verstärkers eingeführt wird, und daß über einen festen Widerstand, der zwischen dem Spannungsteiler und dem Gitterkreis des Verstärkers liegt, ein Strom in Gegenphase zum Ausgangsstrom des Verstärkers in dem Gitterkreis fließt, daß ferner über einen festen Widerstand, der zwischen dem Spannungsteiler und dem Gitterkreis des Verstärkers liegt, ein Strom in den Gitterkreis in Gegenphase zum Photozellenstrom eingeführt wird, und daß schließlich ein Spannungsteiler von einer Regelröhre überbrückt ist, die die Spannungen des Netzes von den Schwankungen befreit.
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