DE973466C

DE973466C - Photocell switching with an amplifier tube connected to the photocell

Info

Publication number: DE973466C
Application number: DEH16593A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Rer Nat Freund; Walter Hamann; Hermann Dipl-Ing Saacke
Original assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Current assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Priority date: 1953-06-04
Filing date: 1953-06-04
Publication date: 1960-03-03

Description

Es ist bekannt, eine Lichtquelle (beispielsweise eine Flamme) dadurch zu überwachen, daß von ihr ausgesandte Lichtstrahlen auf eine Fotozelle geworfen werden, an die eine Verstärkerröhre angeschlossen ist, in deren Anodenstromkreis sich ein Relais befindet. Erlischt die Lichtquelle, so beeinflußt die Änderung des Stromes der Fotozelle die Verstärkerröhre derart, daß sich deren Anodenstrom ändert, wodurch das Relais betätigt wird und ein Alarmsignal auslöst oder irgendeinen anderen, zweckentsprechenden Vorgang bewirkt oder einleitet. Anstatt zur Überwachung der Lichtquelle selbst wird eine solche Anordnung auch sehr oft —■ z. B. für Meß- oder Steuerzwecke — dazu verwendet, festzustellen, ob ein bestimmter lichtundurchlässiger Gegenstand, beispielsweise ein Meßzeiger, in den Strahlengang zwischen eine Hilfslichtquelle und die Fotozelle eintritt und dadurch das auf die Fotozelle fallende Licht abdeckt.It is known to monitor a light source (for example a flame) by having it emitted light beams are thrown onto a photocell to which an amplifier tube is connected in the anode circuit of which there is a relay. If the light source goes out, it is affected the change in the current of the photocell the amplifier tube in such a way that its anode current changes, which actuates the relay and triggers an alarm signal or any causes or initiates another, appropriate process. Instead of monitoring the light source even such an arrangement is very often - ■ z. B. for measurement or control purposes - in addition used to determine whether a particular opaque object, for example a Measuring pointer, enters the beam path between an auxiliary light source and the photocell and thereby covers the light falling on the photocell.

Bei all diesen Überwachungseinrichtungen kann ao die Schaltungsanordnung immer entweder so getroffen sein, daß bei Belichtung der Fotozelle derWith all of these monitoring devices, the circuit arrangement can always either be made in this way be that when the photocell is exposed to the

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Anodenstrom der Verstärkerröhre groß und bei unbelichteter Fotozelle klein ist oder ganz zum Verschwinden kommt (Hellschaltung), oder aber umgekehrt (Dunkelschaltung). Bei den meisten praktischen. Anwendungen solcher Überwachungseinrichtungen ist nun der belichtete Zustand der Fotozelle häufiger oder für längere Zeiträume zu erwarten und stellt somit den Normalzustand dar, während der Ausfall der Belichtung einen ungewöhnlichen Zustand bedeutet oder 'sogar auf eine Störung hinweist. In diesen Fällen wäre die Dunkelschaltung der Hellschaltung aus dem Grunde vorzuziehen, weil bei ihr die Verstärkerröhre seltener mit dem vollen Anodenstrom belastet wird, womit ig sich — abgesehen von der Stromersparnis — ihre Lebensdauer erhöht und damit die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Überwachungseinrichtung durch Ausfall der Verstärkerröhre verringert wird. Die Dunkelschaltung in den bis jetzt bekannten Ausführungsformen hat aber gerade den Nachteil, daß, wenn die Verstärkerröhre infolge Heizfadenbruchs oder eines sonstigen Schadens ausfällt, der ungestörte Normalzustand des zu überwachenden Gegenstandes gemeldet wird, da sich das Ausbleiben ag des Anodenstromes infolge Röhrenschadens genau so auf das Relais im Anodenstromkreis auswirkt, wie eine Belichtung der Fotozelle. Ein solches Versagen der Überwachungseinrichtung bedeutet aber meist eine große Gefahr für die überwachte Anlage.The anode current of the amplifier tube is large and, if the photocell is not exposed, is small or completely to Disappearance comes (light switching), or vice versa (dark switching). Most of them practical. Applications of such monitoring devices is now the exposed state of the Photocell to be expected more frequently or for longer periods of time and thus represents the normal state, while the loss of exposure means an unusual condition or 'even on one Indicates disruption. In these cases, dark switching would be preferable to light switching for the reason that because with her the amplifier tube is loaded with the full anode current less often, with which ig itself - apart from the electricity savings - increases its service life and thus the probability failure of the monitoring device due to failure of the amplifier tube is reduced. The dark switching in the embodiments known up to now has the disadvantage that if the amplifier tube fails due to a broken filament or other damage, the undisturbed normal state of the object to be monitored is reported, since the absence ag of the anode current as a result of tube damage has the same effect on the relay in the anode circuit, like an exposure of the photocell. Such a failure of the monitoring device means but usually a great danger for the monitored system.

Es ist bekannt, das Arbeiten einer Verstärkerröhre durch ein Relais im Anodenstromkreis zu überwachen, das beim Ausbleiben des Anodenstromes abfällt und dadurch Alarmzeichen betätigt 3g oder andere zweckdienliche Schaltmaßnahmen bewirkt. Selbstredend befand sich hierbei im Anodenstromkreis der Verstärkerröhre außer dem Relais noch ein Arbeitswiderstand.It is known to work an amplifier tube through a relay in the anode circuit too monitor, which drops in the absence of the anode current and thereby activates alarm signals 3g or other appropriate switching measures. It goes without saying that there was also the relay in the anode circuit of the amplifier tube another work resistance.

Unter Benutzung dieses Gedankens wird der beschriebene Nachteil der Dunkelschaltung dadurch behoben, daß erfindungsgemäß außer dem die Fotozelle überwachenden Relais in den Anodenstromkreis der Verstärkerröhre noch ein zweites derart empfindliches Relais geschaltet ist, daß es von dem im Sperrbereich der Röhre bei voller Belichtung der Fotozelle noch fließenden Restanodenstrom noch angezogen wird und erst bei Ausfall der Verstärkerröhre abfällt.Using this idea, the described disadvantage of the dark switching becomes thereby remedied that according to the invention in addition to the relay monitoring the photocell in the anode circuit The amplifier tube has a second relay so sensitive that it is switched from the Residual anode current still flowing in the blocked area of the tube when the photocell is fully exposed is still tightened and only if the amplifier tube fails falls off.

Bei in Heiisohaltung betriebenen Fotozellengo Verstärkerschaltungen ist es zwar bekannt, in den Anodenstromkreis der Verstärkerröhre zwei Relais zu schalten, die auf ein Maximum bzw. Minimum des Anodenstromes ansprechen. Keines dieser beiden Relais hat jedoch die Aufgabe, die Verstärkerg5 röhre selbst zu überwachen. Bei einem Ausfall der Verstärkerröhre würden ohnehin beide Relais abfallen, so daß also eine besondere Überwachungsschaltung, so wie beim Gegenstand der Erfindung, bei welchem Fotozelle und Verstärkerröhre in Dunkelschaltung betrieben werden, gar nicht erforderlich und an eine solche hierbei auch gar nicht gedacht ist.In the case of photocell amplifier circuits operated in hot condition, it is known in the Anode circuit of the amplifier tube to switch two relays, which are set to a maximum or minimum of the anode current respond. However, neither of these two relays has the task of amplifying the g5 tube itself to monitor. If the amplifier tube fails, both relays would drop out anyway, so that a special monitoring circuit, as in the subject of the invention, which photocell and amplifier tube are operated in dark mode is not required at all and this is not even thought of here.

In einfachen Anwendungsfällen der Erfindung, so beispielsweise bei Überwachungseinrichtungen, mit denen das Brennen oder Erlöschen einer Licht- 6g quelle (Flamme) nur angezeigt werden soll, schließt oder öffnet das zweite Relais bei Ausfall der Verstärkerröhre einen eigenen Anzeige- oder Alarmstromkreis für den Betriebszustand der Verstärkerröhre. In simple applications of the invention, for example in monitoring devices, with which the burning or going out of a light 6g source (flame) is only to be displayed, the second relay closes or opens if the amplifier tube fails its own display or alarm circuit for the operating status of the amplifier tube.

In Anwendungsfällen dagegen, wo eine elektrisch steuerbare Anlage überwacht werden soll, läßt man beispielsweise durch das zweite Relais die überwachte Anlage aus Sicherheitsgründen abschalten. In applications, however, where an electrically controllable system is to be monitored, one leaves for example, switch off the monitored system for safety reasons through the second relay.

Eine bevorzugte, zur Überwachung elektrisch 7g steuerbarer Anlagen, die je nach ihrem Betriebszustand das auf die Fotozelle fallende Licht einer Hilfslichtquelle beeinflussen, geeignete Weiterbildung der erfindungsgemäßen. Schaltung besteht darin, daß aus den beiden Relais im Anodenstromkreis der Verstärkerröhre zusammen mit einem dritten Relais in an sich bekannter Schaltungsweise eine Relaiskombination gebildet ist, die so arbeitet, daß die zu überwachende Anlage erst eingeschaltet wird (oder eingeschaltet werden kann), nachdem zu- 8g vor (beim Einschalten der Überwachungseinrichtung) beide Relais im Anodenstromkreis angesprochen und die Hilfslichtquelle eingeschaltet haben und alsdann das erste Relais wieder abgefallen ist, und daß die zu überwachende Anlage durch Abfall des zweiten Relais mitsamt der Hilfslichtquelle ausgeschaltet wird.A preferred system that can be controlled electrically for monitoring 7g, depending on its operating status influence the light from an auxiliary light source falling on the photocell, suitable further training of the invention. The circuit consists of the two relays in the anode circuit the amplifier tube together with a third relay in a manner known per se a relay combination is formed which works in such a way that the system to be monitored is only switched on is (or can be switched on) after to- 8g before (when switching on the monitoring device) both relays in the anode circuit have responded and switched on the auxiliary light source and then the first relay has dropped out again, and that the system to be monitored by dropping the second relay is switched off together with the auxiliary light source.

Ein besonderer Vorteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß bei ihr durch den Einschaltvorgang nicht nur die Verstärkerröhre, sondern auch die gg Fotozelle samt ihrer Zuleitung auf etwaigen Kurzschluß geprüft werden, da sich ein solcher Kurzschluß auf die \^erstärkerröhre wie eine Belichtung der Fotozelle auswirkt. Sowohl in dem erwähnten Kurzschlußfall als auch bei schadhafter Verstärkerröhre kommen nicht beide Relais zum Ansprechen. Die zu überwachende Anlage kann also gar nicht in Betrieb genommen werden, ehe nicht die Überwachungseinrichtung selbst auf ordnungsmäßiges Arbeiten geprüft ist. 10gA particular advantage of this circuit arrangement is that it is caused by the switch-on process not only the amplifier tube, but also the gg photocell and its lead for any short circuit be checked, since such a short circuit affects the amplifier tube like an exposure the photocell. Both in the case of a short circuit mentioned and in the case of a defective amplifier tube both relays do not respond. The system to be monitored can therefore not at all be put into operation before the monitoring device itself has not been properly operated Work is checked. 10g

In der Zeichnung ist ein Anwendungsbeispiel für die Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing, an application example for the invention is shown schematically.

L ist eine Lichtquelle, deren Licht durch die Sammellinse 5" auf die Fotozelle F geworfen wird. M ist ein lichtundurchlässiger Gegenstand, der sich no zeitweilig in dem Strahlengang zwischen Lichtquelle und Fotozelle befindet, also beispielsweise ein mit dem Schwimmer des Wasserstandsanzeigers eines beheizten Kessels verbundener Körper, oder der Schwimmer selbst, der in bekannter Weise bei unzulässigem Absinken des Wasserstandes die Belichtung der Fotozelle abdeckt, in welchem Fall sofort die Heizmittel zufuhr zu dem beispielsweise elektrisch beheizten Kessel abzustellen, ist. An die Fotozelle F ist die Verstärkerröhre V angeschlossen; die Vorspannung ihres Steuergitters G ist durch den Abgriff an dem Widerstand R geeignet eingestellt. Im Anodenstromkreis der Verstärkerröhre V liegen die Relais R₁ und R₂. Das Relais R₂ ist empfindlicher als das Relais R₁ und zieht auch 12g dann noch an, wenn der Anodenstrom der Ver- L is a light source whose light is thrown through the converging lens 5 "onto the photocell F. M is an opaque object that is temporarily located in the beam path between the light source and the photocell, for example one connected to the float of the water level indicator of a heated boiler Body, or the swimmer himself, who in a known manner covers the exposure of the photocell in the event of an impermissible drop in the water level, in which case the heating medium supply to the electrically heated boiler, for example, must be switched off immediately. The amplifier tube V is connected to the photocell F; the The bias of their control grid G is suitably set by the tap on the resistor R. The relays R ₁ and R ₂ are located in the anode circuit of the amplifier tube V. The relay R ₂ is more sensitive than the relay R ₁ and also picks up 12g when the Anode current of the

stärkerröhre durch die Belichtung der Fotozelle einen bestimmten niedrigen Wert angenommen hat. Das Relais R₁ dagegen zieht nur an, wenn durch die Verstärkerröhre der volle, dem unbelichteten Zustand der Fotozelle F entsprechende Anodenstrom fließt. Das Relais R₂ betätigt den. Ruhekontakt r₂ I und den Arbeitskontakt r₂ II, das Relais R₁ die Arbeitskontakte T₁ 1 und T₁II und den Ruhekontakt T₁III. In einem an den Punkten i, 2tube has assumed a certain low value due to the exposure of the photocell. The relay R _1, on the other hand, only picks up when the full anode current corresponding to the unexposed state of the photocell F flows through the amplifier tube. The relay R ₂ operates the. Break contact r ₂ I and ₂ II working contact r, the relay R _1, the working contacts ₁ T 1 and T ₁ II, and the normally closed contact T ₁ III. In one at points i, 2

ίο vom Speisenetz abgezweigten Hilfsstromkreis liegt das Relais R₃ mit den Arbeitskontakten T₃ I, r₃ll und T₃III. Der Kontakt r₃l ist ein Selbsthaltekontakt für das Relais R₃ für den Fall des öffnens von T₁I. Der Kontakt r₃ll dient zum Ein- undίο the auxiliary circuit branched off from the supply network is the relay R ₃ with the _{normally open contacts T 3} I, r ₃ ll and T ₃ III. The contact r ₃ l is a self-holding contact for the relay R ₃ in the event of the opening of T ₁ I. The contact r ₃ ll is used for on and

!5 Ausschalten der Lichtquelle L. Der in einen besonderen Stromkreis gelegte Kontakt T₃III dient —· in dem erwähnten Beispielsfall — zur An- und Abschaltung der elektrischen Heizung des Wasserkessels. St ist ein Störungsanzeigeorgan, das in! 5 Switching off the light source L. _{The contact T 3} III placed in a special circuit is used - in the example mentioned above - to switch the electric heating of the water boiler on and off. St is a fault indicator that appears in

so einem an den Punkten 3 und 4 vom Speisenetz abgezweigten Stromkreis liegt, der durch den Kontakt T₂1 geöffnet oder geschlossen wird. Ü ist ein Überwachungsanzeigeorgan, das in einem bei 5 und 6 abgezweigten Stromkreis liegt, der durch den Kontakt V₁ II des Relais R₁ geschaltet wird. In demselben Stromkreis liegt ein Schaltschütz Sch, das bei Stromdurchgang beispielsweise eine Speisepumpe zur Ergänzung des Heizkesselwassers einschaltet. so there is a circuit branched off from the feed network at points 3 and 4, which is opened or closed _{by contact T 2 1.} Ü is a monitoring indicator, which is located in a branched circuit at 5 and 6, which is switched by the contact V ₁ II of the relay R ₁ . In the same circuit there is a contactor Sch, which, for example, switches on a feed pump to supplement the boiler water when the current passes through.

Die Arbeitsweise dieser Schaltungsanordnung ist folgende: Ist der Kesselwasserstand genügend hoch, so befindet sich der Körper M in der gezeichneten Stellung im Verhältnis zu Lichtquelle L und Fotozelle F. Sind nun Fotozelle F und Verstärkerröhre V betriebsbereit, so kommen nach Einlegung des Netzschalters N und nach Beendigung der Aufheizzeit für die Röhre V die Relais R₁ und R₂ zum Anzug, da die Lichtquelle L noch nicht brennt und im Anodenstromkreis der Röhre V also der volle Anodenstrom fließt. Durch das Relais R₂ wird der Kontakt r_%\ geöffnet und der Kontakt T₂II geschlossen. Das Relais R₁ schließt die Kontakte T₁ 1 und T₁II und öffnet den Kontakt T₁III. Durch die Schließung der Kontakte r₂ II und T₁ 1 gelangt dasThis circuit arrangement works as follows: If the boiler water level is high enough, the body M is in the position shown in relation to the light source L and photocell F. If the photocell F and amplifier tube V are now ready for operation, when the power switch is turned on, N and after Completion of the heating time for the tube V, the relays R ₁ and R ₂ to pick up, since the light source L is not yet burning and the anode current flows in the anode circuit of the tube V so the full anode current. The relay R ₂ opens the contact r _% \ and closes the contact T ₂ II. The relay R ₁ closes the contacts T ₁ 1 and T ₁ II and opens the contact T ₁ III. By closing the contacts r ₂ II and T ₁ 1 that happens

Relais R₃ an Spannung, zieht seinen Selbsthaltekontakt r₃l an, schaltet die Lichtquelle durch Schließung des Kontaktes T₃II an Spannung und bereitet durch Betätigung des Kontaktes r₃ III den Stromkreis zur elektrischen Beheizung des Wasserkesseis vor. Sobald die Lichtquelle L brennt, sinkt der Anodenstrom der Verstärkerröhre V auf einen Wert ab, bei dem das Relais R₁ abfällt. Dadurch ändert sich für das Relais R₃ nichts, da der Kontakt T₁ 1 durch den Kontakt T₃1 überbrückt ist, dagegen schließt jetzt der Kontakt T₁III und schaltet die bei P über ihre Speisequelle angeschlossen zu denkende elektrische Heizung des Wasserkessels ein. Ferner ist durch öffnen des Kontaktes T₁Il der Stromkreis für das Überwaehungsanzeigeorgan Ü wieder unterbrochen. Damit ist der normale Betriebszustand der gesamten Anlage erreicht. Sinkt nun im weiteren Verlauf der Kesselwasserstand auf einen unzulässig niedrigen Wert, so deckt der Körper M die Belichtung der Fotozelle F ab, ! und der Anodenstrom der Verstärkerröhre steigt \ auf seinen vollen Wert. Das Relais R₁ spricht an und schaltet mittels des Kontaktes r_x II das Überwachungsorgan ü und das Schaltschütz Sch ein, und die Ergänzung des Kesselwassers ist in- die Wege geleitet, durch den Kontakt V₁ III wird die Kesselheizung ausgeschaltet; das Umlegen des Kontaktes Y₁ 1 hat keine weitere Veränderung zur Folge. (Derselbe Schaltzustand tritt ein, wenn der Netzschalter N eingelegt wird, solange der Körper M gerade die Lichtquelle abdeckt, der Kesselwasserstand also unzulässig niedrig ist).Relay R ₃ energized, pulls its self-holding _{contact r 3} l, switches the light source on by closing contact T ₃ II and prepares the circuit for electrical heating of the water boiler by actuating contact r _{3 III.} As soon as the light source L is on, the anode current of the amplifier tube V drops to a value at which the relay R ₁ drops out. This does not change anything for relay R ₃ , since contact T ₁ 1 is bridged by contact T ₃ 1, but contact T ₁ III now closes and switches on the electric heating of the kettle , which is connected to its supply source at P. Furthermore, the circuit for the monitoring display element Ü is interrupted again by opening the contact T _{1 II.} The normal operating state of the entire system is thus achieved. If the boiler water level falls to an impermissibly low value in the further course, the body M covers the exposure of the photocell F ,! and the anode current of the amplifier tube increases \ to its full value. The relay R ₁ responds and switches on the monitoring device ü and the contactor Sch by means of contact r _x II, and the addition of the boiler water is initiated, the boiler heating is switched off via contact V _{1 III;} moving contact Y ₁ 1 does not result in any further changes. (The same switching state occurs when the mains switch N is inserted, as long as the body M is currently covering the light source, i.e. the boiler water level is impermissibly low).

Steigt der Kesselwasserstand wieder an, so entfernt sich der Körper M wieder aus dem Lichtweg und der zuerst beschriebene, normale Betriebszustand der Anlage ist wiederhergestellt.If the boiler water level rises again, the body M moves away from the light path again and the normal operating state of the system described first is restored.

Bei Kurzschluß in der Fotozelle oder deren Zuleitung oder bei von Anfang an schadhafter Verstärkerröhre kann die Anlage nicht in Betrieb genommen werden, da das Relais R₁ und infolgedessen auch das Relais R₃ nicht zum Ansprechen kommt, der Kontakt T₃III daher offen bleibt (außerdem wird auch die Lichtquelle nicht eingeschaltet, da sich der Kontakt T₃II nicht schließt).In the event of a short circuit in the photocell or its supply line or if the amplifier tube is defective from the start, the system cannot be put into operation because relay R ₁ and, as a result, relay R ₃ do not respond, contact T ₃ III therefore remains open ( in addition, the light source is not switched on because contact T ₃ II does not close).

Wird die Verstärkerröhre V während des Betriebes beispielsweise durch Heizfadenbruch oder go eine Unterbrechung in der Anodenzuleitung arbeitsunfähig, so fallen die Relais R₁, R₂ und — infolge öffnung des Kontaktes T₂II — auch das Relais R₃ ab, womit die Beheizung des Wasserkessels und die Lichtquelle L abgeschaltet werden und außerdem das Störanzeigeorgan St eingeschaltet wird.If the amplifier tube V becomes incapable of working during operation, for example due to a broken filament or an interruption in the anode supply line, relays R ₁ , R ₂ and - as a result of the opening of contact T ₂ II - also relay R ₃ drop out, thereby heating the kettle and the light source L are switched off and also the fault display element St is switched on.

Der von Hand zu betätigende Öffnungskontakt T dient dazu, zu verhindern, daß das Störanzeigeorgan St vor Beendigung der Aufheizung der Verstärkerröhre V zum Ansprechen kommt. Durch einen ebensolchen Kontakt im Stromkreis des Überwachungsanzeigeorgans Ü und des Schaltschützes Sch könnte deren kurzzeitiges Ansprechen beim Einschalten der Anlage (ehe die Lampe L brennt und die Fotozelle F belichtet wird) verhindert werden.The opening contact T , which can be actuated by hand, serves to prevent the malfunction indicator element St from responding before the amplifier tube V has finished heating. Such a contact in the circuit of the monitoring display element Ü and the contactor Sch could prevent them from responding briefly when the system is switched on (before the lamp L is on and the photocell F is exposed).

Claims

Patent claims:

1. Photocell circuit with one connected to the photocell no cell connected to the amplifier tube, in the anode circuit of which there is a relay that is included due to the exposure of the photocell, the reduced anode current (»dark switching«) falls, for Monitoring of processes that influence the damage to the photocell, characterized in that that in the anode circuit of the amplifier tube there is a second so sensitive one Relay is switched that it is in the blocked area of the tube at full exposure The residual anode current still flowing in the photocell is still attracted and only when the Amplifier tube falls off.

2. photocell circuit according to claim 1 for the purpose of monitoring an electrically controllable System, which according to its operational

state influences the light from an auxiliary light source falling on the photocell, characterized in that that from the two relays in the anode circuit of the amplifier tube together with a third relay in itself known circuit a relay combination is formed such that the to be monitored System is switched on or can be switched on after both Relay in the anode circuits responded and switched on the auxiliary light source and then the first relay has dropped out again, and that they together with the drop-out of the second relay the auxiliary light source is switched off.

Considered publications:
German Patent Nos. 591 891, 759955; • U.S. Patent No. 2,309,329.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings