DE1167045B

DE1167045B - Schutzvorrichtung fuer Lichtmarkeninstrumente

Info

Publication number: DE1167045B
Application number: DEP22987A
Authority: DE
Inventors: Karl Friedrichs; Peter Wittstock
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1959-06-19
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1964-04-02

Description

Schutzvorrichtung für Lichtmarkeninstrumente Bei Lichtmarkeninstrumenten sind mechanische Begrenzungen am unteren und oberen Skalenende angebracht, um bei starker Überlastung des Lichtmarkeninstrumentes, dessen Empfindlichkeit im allgemeinen sehr groß ist, das Meßwerk und die Aufhängung vor Schaden zu bewahren und die bei Überlastung sehr schnell in Mitleidenschaft gezogene Genauigkeit nicht zu beeinträchtigen.
Empfindliche Meßvorrichtungen mit einer Schutzvorrichtung zu versehen, die aus zwei veränderlichen, entgegengesetzt parallel geschalteten Widerstandselementen besteht, welche parallel zudem gegen Überlastung zu schützenden Anzeigeteil liegen, sind bekannt.
Hierbei wird jedoch immer eine zusätzliche Spannungsquelle oder eine Potentiometeranordnung benötigt.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Schutzvorrichtung für Lichtmarkeninstrumente, deren Meßwerke in Abhängigkeit vom Meßwerkstrom veränderbare Widerstände parallel geschaltet sind, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Widerstände mindestens zwei einander entgegengesetzt geschaltete Photodioden oder zwei einander entgegengerichtete Emitter-Kollektor-Strecken von lichtgesteuerten Halbleitern sind und diese Halbleiter an diskreten Stellen des Lichtmarkenweges, vorzugsweise an den Enden, angeordnet sind.
Da die Innenwiderstände der lichtgesteuerten Halbleiter, z. B. der Photodioden. sehr groß gegen den Innenwiderstand des Meßwerkes eines Lichtmarkeninstrumentes sind, ist eine Fälschung der Messung nicht zu befürchten, während einfallendes Streulicht durch die antiparallele Schaltung der Photodioden kompensiert wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber anderen mit lichtempfindlichen Elementen arbeitenden Schutzeinrichtungen besteht darin, daß der Kompensationsstrom ohne zusätzliche Batterieverstärkung vom Photo element selbst unmittelbar geliefert wird.
Die Kleinheit der Photoelemente gewährleistet außerdem eine genaue Anzeige des Meßinstrumentes bis unmittelbar vor der Halteinstellung und macht eine Anordung mehrerer Photo elemente dicht neben; einander möglich, so daß die Einstellung des Meßinstrumentes innerhalb einer sehr engen Toleranz gegeben ist.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen stellen Ausführungsb ei spiele dar, und zwar: F i g. 1 die einfache Ausführung der Schutzvorrichtung, Fig. 2, 3 und 4 Schutzvorrichtungen kombiniert mit Transistorstufen.
Gemäß F i g. 1 ist mit 1 das Meßwerk eines Lichtmarkeninstrumentes bezeichnet. Parallel zum Meß werk 1 sind zwei Photodioden 2 und 3 antiparallel geschaltet. Statt je einer Photodiode können auch mehrere entsprechend geschaltete Photohalbleiter vorgesehen sein. Diese beiden Dioden sind je am oberen und unteren Ende der Skala angebracht. Trifft der Lichtstrahl des Liohtmarkeninstrumentes auf eine der Photodioden, so erzeugt diese einen Gegenstrom.
Je stärker der zu messende Strom bei Überlastung wird, um so stärker ist der Lichteinfall und somit der Gegenstrom. Das Meßwerk wird also nicht nur wie beim mechanischen Anschlag gegen rein mechanische Überlastung geschützt, sondern der Strom, der durch das Meßwerk fließt, ist nicht größer als der entsprechende Lichteinfall. Legt man den außerdem vorhandenen mechanischen Anschlag so, daß er mit dem Winkel des maximalen Lichteinfalls übereinstimmt, so verhindert man ein »mechanisches Kleben«. Auf einen mechanischen Anschlag kann man verzichten, wenn der Überstrom nicht größer wird als der Strom, den man vom Photoleiter erwarten kann.
Liegen Meßwerke vor, die stark überlastet werden oder solche, die einen starken Strom zur Anzeige benötigen, dann ist eine weitere Stromverstärkung erforderlich. In den folgenden Schaltungen werden diese Möglichkeiten beschrieben.
Die Schaltung in F i g. 2 zeigt je einen npn- und pnp-Trnnsistor 4 und 5 in Reihe geschaltet. Dem Meßwerk 1 sind die Innenwiderstände der beiden Transistoren 4, 5 parallel geschallet. Die Photoleiter 2, 3 arbeiten als Stromgeneratoren. Die Stromverstärkung beträgt etwa a' t 100. Es ist jedoch bei dieser Schaltung zu beachten, daß es kaum gleichwertige npn- und pnpTTransistoren gibt. Der Vorteil dieser Schaltung ist der, daß bereits eine Betriebsspannung von 1,5 V ausreichend ist, die von der Spannungsquelle 8 geliefert wird.
In F i g. 3 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die beiden Photodioden oder Photohalbleiter 2, 3 als Stromgeneratoren arbeiten. Die beiden npn- oder pnp Transistoren 4', 5' mit den Widerständen 6 und 7 bilden zusammen eine Brückenschaltung. Dem Meßwerk 1 parallel geschaltet sind die Reihenschaltung der Innenwiderstände der beiden Transistoren 4', 5' und parallel dazu die Reihenschaltung von Widerstand 6 und 7. Die Innenwiderstände der Transistoren sind zu vernachlässigen. Die Parallelschaltung von Widerstand 6 und 7 zum Meßwerk 1 muß den Erfordernissen entsprechend bemessen werden. Daraus ergibt sich die Größe der Betriebsspannung.
F i g. 4 stellt eine Schaltung dar, bei der die Photodioden 2, 3 als Photowiderstände im Basiseingang der Transistoren 4', 5' arbeiten. Die Photohalbleiter liegen hierbei mit der Kollektor-Emitter-Strecke parallel zur Basis-Kollektor-Strecke der Transistoren 4', 5'. Diese Schaltung hat die größtmögliche Stromverstärkung.
Der Dunkelstrom der Photodioden ist temperaturabhängig und wegen der örtlichen Anbringung nicht immer ganz zu kompensieren. Ist aber der nicht zu kompensierende Reststrom klein gegenüber der Genauigkeit des Meßwerkes, so ist diese Schaltung für Meßwerke mit sehr niedriger Spannung, aber dafür größeren Strömen geeignet.
Für 95 <>/o aller Meßwerk genügt die Schaltung in Fig. 1. Daraus ergibt sich, daß durch einen kaum ins Gewicht fallenden Mehraufwand Lichtmarkeninstrumente hoher Güte geschützt werden können, ohne daß eine zusätzliche Fremdspannung erforderlich ist, die bisher nur aus rein technischen Gründen zu rechtfertigen war.
Patentansprüche: 1. Schutzvorrichtung für Lichtmarkeninstrumente, deren Meßwerken in Abhängigkeit vom Meßwerkstrom veränderbare Widerstände parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichn e t, daß diese Widerstände mindestens zwei einander entgegengesetzt geschaltete Photodioden oder zwei einander entgegengerichtete Emitter-Kollektor-Strecken von lichtgesteuerten Halbleitern sind und diese Halbleiter an diskreten Stellen des Lichtmarkenweges, vorzugsweise an den Enden, angeordnet sind.

Claims

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektor-Strecke eines jeden Photohalbleiters mit der Basis-Emitter-Strecke eines Flächentransistors entgegengesetzter Polarität parallel liegt, deren Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Meßwerk liegt.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächentransistoren gleicher Polarität mit in den Kollektorleitungen eingeschalteten Widerständen eine Brücke bilden, in deren Ausgang das Meßwerk liegt, während den Basis-Emitter-Strecken die Photohalbleiter parallel geschaltet sind.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photohalbleiter parallel zu der Basis-Emitter-Strecke der Flächentransistoren gleicher Polarität geschaltet sind und das Meßwerk zwischen den Kollektoren der Transistoren liegt. ~~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 856 656, 871 966; deutsche Auslegeschrift Nr. 1024 617; USA.-Patentschrift Nr. 2 850 684.