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Vorrichtung zur Fernanzeiqe von Meßgrößen Es sind Vorrichtungen zur
Fernanzeige elektrischer Größen bekannt, die mit Foto-elementen arbeiten. Beispielsweise
ist es bekannt, die Stellung eines Kompas#ses, die unmittelbar an der Lagerstelle
des Kompasses nicht abgelesen werden kann, an eine entfernte Stelle zu übertragen,
wobei zwei in einer Differentialschaltung angeordnete Fotoelemente vorgesehen sind,
die durch eine mit der Kompaßnadel verbundene Abdeckplatte in einander entgegengesetztem
Sinne eine Aufhellung bzw. Verdunkeflung erfahren. Das auf diese Weise erfolgende
Ansteigen der Fotospannung in der einen Zelle und das entsprechend verlaufende Abfallen
der Spannung in der anderen, Zelle wird durch ein in einem gemeinsamen Stromkreis
mit den Elementen liegendes, von den Strömen beider Elemente in entgegengesetzter
Richtung durchflossenes elektrisches Stromanzeigeinstrument an einer entfernten
Stelle abgelesen.
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Bei dieser Anordnung wird somit der Fotostrom unmittelbar gemessen.
Die Anwendungsmöglichkeiten für eine derartige Anordnung sind daher auf solche Fälle
beschränkt, in, denen das Instrument unmittelbar im Stromkreis der Fotoelemente
liegen kann. Bei größeren Übertragungsentfernungen ist es von Vorteil, nicht den
Fotostrom selbst, sondern eine ihn kompensierende Größe zu übertragen. Ist man gezwunggen,
für ganz große Entfernungen Leitungen mit Pegelschwankungen, z. B. Funkwege, heranzuziehen,
so bedient man sich vielfach der sogenannten Schrittschaltwerke, hei denen eine
Zeigerbewegung, z. B. durch Betätigen von, Kontakten, Stromveränderungen oder Stromimpulse
auslöst, die auf ein ein Schrittschaltwerk betätigendes Relais oder einen Motor
einwirken, der einen dem Zeiger nüchzustellenden Kontaktträger bewegt und dessen
Stromimpulse bzw. Ströme in beliebiger Weist fernübertragen werden können, so daß
hierdurch eine Fernanzeige eines Bewegungsvorganges erzielt wird.
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Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung,
die die Vorteile von Schrittschaltwerken mit den grundsätzlichen Vorel teil-en der
Fotoelemente verbindet.
Erfindungsgemäß befindet sich dasAnzeigemittel,
z. B. ein Instrutnentzeiger, Über einer bewegbaren, insbesondere drehbaren Platte,
die eine oder mehrere Fotoelemente. trägt, welche so angeordnet sind, daß ihre Belichtung
durch die Zeigerbewegung geändert wird. Der hierdurch entstehende Fotostrom. treibt
ein-en oder mehrere Motoren, Elektron magneten oder Relais an, die die Träggerplatte
des EL-ernentes oder der Elemente. der Zeigerbewegung so nachstellen, bis die ursprüngliche
Relativstellung zwischen Zeiger und. Elementen wiederhergestellt ist. Der Strom,
dite Spannung oder die Dauer der Motorbe"vegung b7-,-#v. die Anzahl der vom Elektromagneten
ausgeführten Schritte ist ein Maß für die Zeigerbeiwegung und kann in der bekannten
Weise auf irgendein-cm Wege fernü-bertragen werden.
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Im einfachsten Falle enthält der Träger erfindungsgemäß ein Fotoelement,
das vom Anzeigeglieid, dessen Bewegung zu übertragen ist, in dessen Nullstellung
verdeckt ist und beim Herausbewegen des Zeigers aus dieser Nullstellung beleuchtet
wird und damit durch seinen Fotostrom. das Nachstelltrie-bwerk in Bewegung setzt.
Ein weiterer Schritt besteht erfintdungsgemäß darin, mehrere Elemente vorzusehen,
die nach Art einer Differentialschaltung angeordnet sind, wobei zwei, vier (>der
mehr Zweige aus solchen. speisespannungslos arbeitenden bestrahlten Fotoelementen
bestehen. Die Elemente betreiben den oder-,die Motoren, Elektromagneten oder Relais,
durch welche die die Elemente en-thaltende Trägerplatte gegenüber der Stellung des
die Elemente beim Bewegen mehr oder weniger abdeckenden Zeigers nachgestellt wird.
Die Elemente sind auf dier Tragplatte zweckmäßig so angeordnet, daß beim Beweggen
des Instrumentzeigers minr destens zwei Elemente in ihrer Bestrahlung durch mehr
oder -,veniger starkes Abidecken so geändert werden, daß &ich dieseWirkungeninfolge
derDifferentials,chaltung gegenseitig unterstützen und, ein möglichst hoher Antriebsstrom
entsteht. Dieser bringt den Motor zum Anlaufen, wodurch die Trägerplatte für die
Foto-elem-ente der Zeigerbewegung nachgedreht wird.
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Das Prinzip der Erfindung sowie einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele
sind inden Fig. i bis 5
der Zeichnung dargestellt: Fig. i -stellt eine Diff
erentialordnung mit den Zweigen F, bis F4dar, voni,d-enen je zwei bezüglich
ihrer Polaritäten in Reihe geschaltet und den beiden anderen entgeggengeschaltet
sind, derart, daß sich bei Stromgleichheit beide Ströme im Motor M aufheben.
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Nach. Fig. 2 sind, zwei Zweige ails Foto--lemente ausg--b.i1-d--t,
während die beiden anderen in an sich bekannter Weiseaus Widerständen bestehen.
Diese Anordnung dient hauptsächlich der Erzielung eines genauen Abgleichs der verwendeten
F-Jemente.
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Der Vorteil von Anordnungen, bei denen min#destens zwei, möglichst
jedoch alle vier Zweige der Differentialschaltung aus Fotoelemkt"-n bestehen, ist
in Fig. 3 veranschaulicht: Dort ist der Instrumentzeiger Z, dessen von einer
Nullstellung aus nach beiiden Richtungen, erfolgende Bewegung über-K
tragen
werden soll, nach Art eines zweiarmigen Hebels ausgebildet, der um den Punkt P drehbar
ist. Auf dieser Trägerplatte T sind vier Fotoelemente F., F2) F, und F4 mit
den aus Fig. i hervorgehenden Polaritäten vorgesehen, und zwar in einer solchen
Anordnung, daß je zwei zum- Motor 31
entgegengesetzt gepolte Elemente
zu bei-den Seiten ider Nullstellting des Zeigers, zweckmäßig von diesem teilweise
verdeckt, liegen. Die durch zwei Kontaktringe K, und K, abnehmbaren Ströme der Fotoelemente
werden eiinern Motor M zugeleitet, der über ein Getriebe G die Trägerplatte
bewegt, und dessen Ströme außerdem über die Leitung L nach einer fernen Stelle,
gegebenenfallis drahtlos, Übertragen w,erden können. Die Anordnungallbeitet so,
daß bei Beginn der B.,e#wegung des Zeigers Z jeweils die eine der von irgendeiner
Lichtqu-,-jlle'b.e-ztrahlt-,n benachbarten Fotoelemente aufgehellt, die andere verdunkelt
wiird.; dreht sichder Zeiger Z z. B. im Uhrzeigersinne, so werden F, und F4 aufgehellt,
F, und F" verdunkelt, so daß nach Fig. i der durch den linken Pfeil dargestellte
Strom im Motor überwiegt, Der Motor stellt dadurch,die Trägerplatte so lange nach,
bis die ursprüngliche Relativstellung zwischen ;2, dem Zeiger Z und den jedem seiner
beiden Hebel benachbarten Fcto--lementpaaren, Fl' F2 bzw. F31'F4 wiederhergestellt
ist.
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Bei einer im Gegensinn erfolgenden Zeigerdrehung überwiegt der von
F" und F3 erzeugte Strom, und .der Motor wird imgegenläufigen Sinne
an,--etri"-#bcti. Voraussetzung dabei ist, daß M ein Gleichstrommotor mit entsprechend
Jer Polarität seines Ankerstroms wechselbarer Drehrichtung ist, z. B. ein Kleinmotor
mit Permanentmagnet.
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Statt eines Motors kann gegebenenfalls, auch ein Relais oder ein elektronenmagnetisches
Schaltwerk (Schrittschalt--,verk) benutzt werden,das durch einen Zahntrieb die irägerplatte
bewegt.
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Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung der Fi.-. 3
auf -einen
einarmigen Zeiger übertragen. Hierbei befindet sich zu beiden Seiten des Zeigers
Z je ein Fototlementpaar in ider in der Zeichnung angegebenen Anordnung,
d. b. derart, daß jedes dieser Paare aus zwei in Reihe geschalteten Elementen
besteht, also, mit F" F4 auf der einen und F2, F3
auf der anderen
Seite. Die Fotoelemente -können auf der Instrumentskala verschiebbar angeordnet
sein, um den Zeiger bei beliebiger Stellung zur ZD Wirkung kommen zu lassen.
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Gemäß Fig. 5 werden die Strönie. der Fotoelemente F nicht auf
einen Motor, sondern auf ein gittergesteuertes Gaszentludungsrohr gegeben, dessen
Ausgangsstrom. über einen Motor, Elektromagneten oder ein Relais oder auf sonstigem
Wege fernübertragen wird.
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Es ist zur Lösung der vorliegenden Auf,-ab-, von Vorteil, Fotoelemente
zu verwenden, die ohne be-
sondere Vorspannung, bei in ertr5"mi,ichen Grenzen
bleibender Bestrahlung so starke Ströme erzeugen, daß sie -einen kleinen Nachstellmotor
unmittelbar antreiben. Als solche Elemente haben. sich die sogenannten SelenSchichtenelemente
als sehr brauchbar erwiesen. Bei diesen Elementen ist eine Halble,
*terschicht,
z. D. ans Selen oder einer Selenverbin-(_I.un'-, auf einer leitenden Unterlage angeordnet
und trägt auf ihrer bestrahlten Oberfläche eine Stromal)iiahmeeldi:trG#de, die in
Form eines Netzes oder noch besser als strablendurchläs.sige, molekular dünne Schicht
aus einem Metall oder einer Metallverbindung ausgebildet ist. Als solche eignet
sich I el beispielsweise Kadmium, Kadmiumsulfid, vorzugsweise Ka,dmiumoxvd in blaugrüner
oder violetter Modifikation, -sel#nid oder -tel-lurid. Derartige Elemente zeigen
äußerst stark-, Leistungen und sind bei entsprechender Größe in der Lage, einen
Motor anzutreiben, dessen abgegebene Leistung ein oder I mehrere Watt beträgt, also
zum -Nachstellen der in Fi-#. 3 gezeigten Elemententrägerplatte T ausreicht.
Wird von der oder den Fotoelementen die Ab-
gabe höherer Spannungen erwünscht,
so "empfiehlt es sich, sie in bereits vorgeschlagener Weise als Vielfachelement
auszubilden, die aus mehreren kleinen Einzelelementen in Reihenschaltung besteht..
Solche Foto-,lemente haben einen Widerstand his zu einigen ioo ooo Ohm, so daß sie
dann unmittelbar auf den. Stetiergitterkreis einer Verstärkerröhre arbeiten können.
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Bei der elektrischen und konstruktiven B"-m-,ssuny der Teile der Erfindung
ist es notwendig die Breite des die Fotoelemente rLb,declzend#en Anzeigegliedes
Z, I die Breite der Fotoelemente _F, bis, F4 sowie die Tourenzahl des Motors bzw.
die Schrittgröße des Nachstellrelais und die Übersetzung zwischen dem Motor JI und
der Trägerscheibe T so zu bemessen, daß die Nachstellbewegung der Zeigerbewegung
unmittelbar folgt.