DE905679C

DE905679C - Method for regulating light currents

Info

Publication number: DE905679C
Application number: DEF7495A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Erich Helmes
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1951-11-06
Filing date: 1951-11-06
Publication date: 1954-03-04

Description

Verfahren zur Regelung von Lichtströmen In den verschiedensten optischen Meßgeräten, z. B. Photometern, Trübungsmessern u. dgl., ist es erwünscht, den von einer Lichtquelle, meist einer Glühlampe, emittierten Lichtstrom konstant zu halten oder für spezielle Zwecke auch nach einem Programm zu regeln. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Betrieb, von Photometerlampen einen Spannungskonstanthalber zu verwenden, bei dem eine im Hauptstrompfad liegende gleichstromvormagnetisierte Regeldrossel so beeinflußt wird, daß seine Ausgangsspannung konstant bleibt. Die Steuerung der Impedanz der Regeldrossel erfolgt hierbei vorzugsweise derart, daß ein an einem Spannungsteiler abgegriffener Teil der Ausgangsspannung -mittels Spiegelgalvanometer mit der EMK eines Normalelements verglichen wird und das Spiegelgalvanometer auf photoelektrischem Weg den "Vormagnetisierungsstrom der Drossel beeinflußt. Es hat sich gezeigt, daß der von der Lampe emittierte Lichtstrom trotz der konstanten Speisespannung zuweilen, insbesondere infolge der Alterung des Glühfadens sowie Schwärzungs- und Verschmutzungserscheinungen des Glaskolbens, eich Schwankungen zeigt, die unter Umständen auch erheblich sein können. Hinzu kommt, daß bei einer Spannungsschwankung die Lichtstromschwankung etwa den fünffachen Betrag der Spannungsschwankung ausmacht.Process for regulating luminous fluxes in the most varied of optical Measuring devices, e.g. B. photometers, opacimeters and the like., It is desirable that of a light source, usually an incandescent lamp, to keep the luminous flux emitted constant or to regulate according to a program for special purposes. It's already suggested have been used to operate photometer lamps with a voltage constant, in which a direct current pre-magnetized regulating choke located in the main current path is influenced so that its output voltage remains constant. Controlling the The impedance of the control throttle is preferably carried out in such a way that one on one Voltage divider tapped part of the output voltage - by means of a mirror galvanometer is compared with the EMF of a normal element and the mirror galvanometer on photoelectric way affects the "bias current of the choke. It has it has been shown that the luminous flux emitted by the lamp despite the constant supply voltage at times, especially as a result of the aging of the filament as well as blackening and The glass flask shows signs of soiling, which shows fluctuations below Circumstances can also be significant. In addition, there is a voltage fluctuation the luminous flux fluctuation is about five times the amount of the voltage fluctuation.

Es .hat sich nun herausgestellt, daß man diese Nachbeile vermeiden kann, wenn man zur Regelung des von elektrischen Lichtquellen emittierten Lichtstromes erfindungsgemäß so verfährt, daß die Impedanz einer der Lichtquelle gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Anpassungstransformators vorgeschalteten gleichstromvormagnetisierten Regeldrossel mit der Maßgabe beeinflußt wird, daß die Spannung oder der Strom einer als Meßwertfühler dienenden lichtempfindlichen Zelle, wie z. B. Sperrschichtphotoelement, Vakuumphotozelle oder- lichtempfindlicher Widerstand, einen fest eingestellten oder nach einem Programm veränderlichen Sollwert einhält.It has now been found that these problems can be avoided can, if one controls the luminous flux emitted by electrical light sources according to the invention proceeds so that the impedance of one of the light sources, if necessary with the interposition of a matching transformer upstream DC biased control choke is influenced with the proviso that the Voltage or current of a light-sensitive cell serving as a sensor, such as B. barrier photocell, vacuum photocell or light-sensitive resistor, maintains a fixed setpoint or a setpoint that can be changed according to a program.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Vorschlags verfährt man zweckmäßig so, daß ein kleiner Teil des von der Lampe emittierten Lichtstromes auf ein Sperrschichtphotoelement, eine Vakuumphotozelle oder einen Photowiderstand fällt, die Spannung oder der Strom eines der genannten lichtempfindlichen Bauelemente mit einer Normalspannungoder Strom verglichen wird und der Lichtstrom der Lampe durch Beeinflussung ihrer Speisespannung so lange verändert wird, bis die Spannung oder der Strom der als Meßwertfühler dienenden lichtempfindlichen Zelle mit dem entsprechenden Normal übereinstimmt.The same procedure is followed when carrying out the proposal according to the invention expediently so that a small part of the luminous flux emitted by the lamp a barrier photocell, vacuum photocell, or photoresistor drops, the voltage or the current of one of the light-sensitive components mentioned a normal voltage or current is compared and the luminous flux of the lamp through Influencing their supply voltage is changed until the voltage or the current of the light-sensitive cell serving as a measuring sensor with the corresponding Normally matches.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man ,auch in der Weise arbeiten, daß die von dem Meßwertfühler erzeugte Spannung oder der Strom mit einer Normalspannung oder einem Strom mittels eines Spiegelgalvanometers verglichen wird und das Spiegelgalvanometer auf photäelektrisohem Wege den Anodenstrom einer Elektronenröhre oder eines Thyratrons, der die Steuerwicklung der Regeldrossel durchfließt, so lange beeinflußt, bis der Sollwert erreicht ist und das Galvanometer stromlos bleibt.In carrying out the method according to the invention, one can, too work in such a way that the voltage generated by the transducer or the Current with a normal voltage or a current using a mirror galvanometer is compared and the mirror galvanometer photoelectrically the anode current an electron tube or a thyratron, which controls the control winding of the regulating choke flows through, influenced until the setpoint is reached and the galvanometer remains de-energized.

Zur Unterdrückung von Pendeiungserscheinungen des Regelkreises kann man zweckmäßig eine induktive oder kapazitive Gegenkopplung von der Anode auf ein Gitter der Elektronenröhre oder des Thyratrons vorsehen.To suppress oscillation phenomena in the control loop, one expedient an inductive or capacitive negative feedback from the anode to one Provide a grid for the electron tube or thyratron.

Weiterhin kann man auch so arbeiten, daß der von einem Amperemeter angezeigte Steuerstrom der Regeldrossel ein Maß für die optimale Einstellung des vor die zu regelnde Lichtquelle geschalteten Anpassungstransformators gibt.Furthermore, one can also work in such a way that that of an ammeter The displayed control current of the regulating throttle is a measure for the optimal setting of the before the light source to be controlled connected matching transformer.

Es hat sich ferner gezeigt, da.ß es zweckmäßig ist, wenn zur Erzeugung der der lichtempfindlichen Zelle :entgegengeschalteten Kompensationsspannung oder des Kompensationsstromes eine netzgespeiste Spannungs- oder Stromquelle verwendet wird, die mittels Glimmlampen, Eisenwasserstoffwiderständen, Elektronenröhren, übersättigten Eisendrosseln od. dgl. konstant geregelt wird.It has also been shown that it is useful when to generate that of the light-sensitive cell: counterbalance voltage or A mains-fed voltage or current source is used for the compensation current which were oversaturated by means of glow lamps, ferrous hydrogen resistors, electron tubes Iron chokes or the like. Is constantly regulated.

Die zur Ausleuchtung des lichtempfindlichen Meßwertfühlers benötigte Lichtenergie kann man zweckmäßig mittels einer durchlässig verspiegelten oder :auch völlig klaren Glasplatte unmittelbar aus dem Hauptstrahlengang des Gerätes entnehmen, in das die zu regelnde Lichtquelle eingebaut ist, so daß Schwankungen des Lichtstromes infolge verschiedener Verteilung :einer sich bildenden Schwärzung oder Verschmutzung der Lichtquelle über ihre Oberfläche vermieden werden.The one needed to illuminate the light-sensitive sensor Light energy can be expediently by means of a translucent mirrored or: also remove completely clear glass plate directly from the main beam path of the device, in which the light source to be controlled is built in, so that fluctuations in the luminous flux as a result of different distribution: a blackening or soiling that forms the light source over its surface can be avoided.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Glühlampe i, deren Lichtstrom zu regeln ist, wird über die gleichstromvormagnetisierte Regeldrossel :2, die hier in Dreischenkelwicklung ausgeführt ist, und den Transformator 3, dessen Sekundärseite zwecks geeigneter Anpassiuig verschiedene Stufen besitzt, aus dem Lichtnetz gespeist. Ein kleiner Teil des von der Lampe emittierten Lichtstromes wird aus dem Hauptstrahlengang, z. B. :eines Photometers, mittels eines durchlässig versilberten Spiegels a auf das Selenphotoelement 5 geworfen. Man kann auch das von der Lampe i in einer anderen Richtung ausgestrahlte Licht ,auf das P'lhotoelement fallen lassen, doch hat die beschriebene Anordnung den Vorteil, daß Schwankungen des Lichtstromes infolge verschiedener Verteiluggeiner sich bildenden Schwärzung oder Verschmutzung der Lichtquelle über ihre Oberfläche verhindert werden. Der als Maß für den Lichtstrom dienende Photoelementstromerzeugt an dem Widerstand 6 einen Spannungsabfall, der gegen den von deinem Akkumulator 7 oder einem der üblichen netzgespeisten Konst,antspannungsquellen erzeugten Vergleichsspannungsabfall an dem Widerstand 8 mittels seines vorzugsweise spannband- oder spitzgelagerten Spiegelgalvanometers 9 verglichen wird. Sobald der von dem P'hotoelementstrom erzeugte Spannungsabfall von dem mit dem Regelwiderstand i oeingestellten Sollwert abweicht, dreht sich das nahezu, richtkraftlose Spiegelgalvanometer und lenkt damit den von dem Lämpchen i i erzeugten Lichtfleck mehr oder weniger auf die Photozelle 12, die :auf bekannte Weise den Anodenstrom der Elektronenröhre 13 steuert. Der Anodenstrom durchfließt die Steuerwicklung der Regeldrossel2, und seine Größe ist somit maßgebend für deren Impedanz, den Spannungsabfall über den Anpassungstransformator 3 und schließlich auch die Speisespannung der zu regelnden Glühlampe i. Sobald der Lichtstrom der Lampe wieder seinen Sollwert erreicht hat, bleibt das Galvanometer in Ruhe, und bei jeder folgenden Abweichung vom Sollwert beginnt der Vorgang erneut. Die Gleichrichterteile r q. und 15 dienen lediglich zur Versorgung der Elektronenröhre 13 und der Photozelle i2 mit den nötigen Betriebsspannungen. Der Transformator 16 bewirkt eine induktive Gegenkopplung von der Anode ,auf das Gitter der Elektronenröhre und verhindert Pendelungs.erscheinungeil des gesamten Regelkreises. Der Widerstand io dient zur Schwingungsdämpfung des Galvanometers 9, Das Voltmeter 18 zeigt die eingestellte Betriebsspannung der Lampe i an, während das Miniamperemeter i9 den Anodenstrom der Elektronenröhre 13 anzeigt u;nd somit bei der erstinaligen Inbetriebnahme des Gerätes die Einstellung des Stufenschalters 2o so vorzunehmen gestattet, daß der Regelbereich einen optimalen Wert erhält.In the figure, an embodiment of the invention is shown. The incandescent lamp i, the luminous flux of which is to be regulated, is biased by the direct current Regulating choke: 2, which is designed here with three-leg winding, and the transformer 3, the secondary side of which has different levels for the purpose of suitable adaptation, fed from the lighting network. A small part of the luminous flux emitted by the lamp is from the main beam path, z. B.: a photometer, by means of a permeable silvered mirror a thrown onto the selenium photo element 5. You can do that too light emitted by the lamp i in a different direction onto the photocell drop, but the arrangement described has the advantage that fluctuations of the luminous flux as a result of different distributions of blackening that forms or contamination of the light source through its surface can be prevented. The as Measure for the luminous flux serving photo element current generates at the resistor 6 a Voltage drop against that of your accumulator 7 or one of the usual mains-fed constant voltage sources the resistor 8 by means of its mirror galvanometer, which is preferably mounted on a strap or with a pointed bearing 9 is compared. As soon as the voltage drop generated by the photocell current deviates from the setpoint set with the rheostat i o, the rotates almost no directional mirror galvanometer and thus directs the one from the lamp i i generated light spot more or less on the photocell 12, which: on known Manner, the anode current of the electron tube 13 controls. The anode current flows through it the control winding of the regulating throttle2, and its size is therefore decisive for their Impedance, the voltage drop across the matching transformer 3 and finally also the supply voltage of the incandescent lamp to be regulated i. As soon as the luminous flux of the When the lamp has reached its nominal value again, the galvanometer remains idle, and the process starts again with each subsequent deviation from the target value. The rectifier parts r q. and 15 serve only to supply the electron tube 13 and the photocell i2 with the necessary operating voltages. The transformer 16 has an inductive effect Negative coupling from the anode to the grid of the electron tube and prevents oscillation of the entire control loop. The resistance io serves to dampen the galvanometer's vibrations 9, The voltmeter 18 shows the set operating voltage of the lamp i while the mini ammeter i9 indicates the anode current of the electron tube 13 and thus the setting of the multiple switch when the device is first started up 2o allowed to be carried out so that the control range is given an optimal value.

Bei der beschriebenen beispielsweisen Ausführung des Lichtkonstanthalters kann, die Netzspannung innerhalb der Grenzen von etwa 16o und etwa 26oVolt schwanken, ohne daß der Lichtstrom der angeschlossenen 6-Volt-5-Ampere-Lampe mehr als einige zehntel Prozent von seinem Sollwert abweicht. Änderungen der Eigenschaften der Elektronenröhre 13, der Photozelle 12, des Beleuchtungslämpchens i i oder sonstiger Einzelteile infolge der schwankenden Netzspannung oder Alterung werden entsprechend der Natureines Nullregelverfahrens praktisch völlig aasgeregelt.In the example of the embodiment of the constant light holder described the mains voltage can fluctuate within the limits of about 16o and about 26oVolt, without the luminous flux of the connected 6-volt-5-ampere lamp being more than some tenth of a percent deviates from its target value. Changes in the properties of the electron tube 13, the photocell 12, the light bulb i i or other Individual parts as a result of the fluctuating mains voltage or aging are accordingly the nature of a zero-control procedure practically completely carrion-regulated.

An Stelle der in Abb. i gezeigten elektrischen Kompensation der Photoelementspannung kann auch dem Spiegelgalvanometer ein als normal dienendes, einstellbares mechanisches Gegendrehmoment aufgedrückt werden. Will man mit der beschriebenen Anordnung .eine Programmregelung des Lichtstromes dnarchführen, so läßt man den Regelwiderstand i o über geeignete Zwischenglieder, wie Kurvenscheiben @od, dgl., von einem Synchronmotor oder Uhrwerk verstellen.Instead of the electrical compensation of the photo element voltage shown in Fig. I The mirror galvanometer can also be a normal, adjustable mechanical Counter torque are applied. If you want to use the described arrangement .a Program control of the luminous flux continues, so one leaves the rheostat i o via suitable intermediate links, such as cams @od, the like, from a synchronous motor or adjust the clockwork.

Wird der Lichtstromkonstanthalter in unmittelbarer Nähe der zu. regelnden Lampe i aufgestellt oder sogar baulich mit ihr vereinigt, so kann zur Ausleuchtung des Spiegelgalvanometers 9 und der Photozelle 12 ein kleiner Teil der Lichtenergie der zu regelnden Lampe i dienen, so daß der Einbau eines besonderen Beleuchtungslämpchens i i entfällt. Da jedoch z. B. bei nach oben abweichender Netzspannung eine größere Impedanz der Drossel und damit ein kleinerer Anodenstrom nötig sind, dem wiederum eine größere negative Gitterspannung und also auch stärkere Beleuchtung der Photozelle entsprechen, so unterstützt die mit der Netzspannung schwankende Helligkeit eines besonderen Beleuchtungslämpchens i i den Regelvorgang und erweitert infolgedessen den Regelbereich.If the luminous flux stabilizer is in the immediate vicinity of the to. regulating Lamp i set up or even structurally combined with it, so it can be used for illumination the mirror galvanometer 9 and the photocell 12 a small part of the light energy the lamp to be controlled i serve, so that the installation of a special lighting lamp i i not applicable. However, since z. B. if the mains voltage deviates upwards, a larger one Impedance of the choke and thus a smaller anode current are necessary, which in turn a larger negative grid voltage and therefore also stronger illumination of the photocell correspond, the brightness, which fluctuates with the mains voltage, supports one special lighting lamp i i the control process and expanded as a result the control range.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for regulating the amount of electrical light sources emitted luminous flux, characterized in that the impedance of one of the light sources if necessary with the interposition of a matching transformer upstream DC bias control throttle is influenced with the proviso that the Voltage or current of a light-sensitive cell serving as a measuring sensor, such as B. barrier photocell, vacuum photocell or photosensitive resistor, maintains a fixed setpoint or a setpoint that can be changed according to a program.

2. The method according to claim i, characterized in that the of the sensor generated voltage: or the current with a normal voltage or a current by means of a mirror galvanometer and the mirror galvanometer on photoelectric Away the anode current of an electron tube or a thyratron, which is responsible for the steward winding the control throttle flows through until the setpoint is reached and the galvanometer remains de-energized.

3. The method according to claims i and 2, characterized in that to suppress oscillation, gs: phenomena of the Control loop an inductive or capacitive negative feedback from the anode on Grid of the electron tube: or of the thyratron is provided. q. Procedure according to claims i to 3, characterized in that for generating the light-sensitive Cell against: a compensating voltage or a current connected to the mains, by means of glow lamps, hydrogen resistors, electron tubes, supersaturated Iron chokes or the like. Constantly regulated voltage or current source is used will. Process .according to claims i to ¢, characterized in that the for Illumination of the light-sensitive sensor, required light energy by means of a translucent mirrored: or completely clear glass plate directly from the Main street of the device in which the light source to be controlled is installed, is removed.