DE1298654B

DE1298654B - Thermo- oder fotoelektrischer Wandler

Info

Publication number: DE1298654B
Application number: DES99422A
Authority: DE
Inventors: Truffert Alain Philippe
Original assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Current assignee: Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Priority date: 1964-10-07
Filing date: 1965-09-15
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1098055A; US3427459A; FR1435808A

Description

auch dann noch zu ermöglichen, wenn eines der Foto- ίο konstante einfallende Energie des fotoelektrischen elemente ausfällt. Dagegen bleiben die Dioden strom- Wandlers gemäß Fig. 2,

los, solange die Fotoelemente normal arbeiten. F i g. 4 und 5 Schaubilder, aus denen die Be-

Es ist weiter eine Vorrichtung zur Messung des Stimmung der Elemente eines fotoelektrischen Wand-Effektivwertes einer Wechselspannung bekannt, bei lers nach der Erfindung mit _f einer vorbestimmten der ein elektrischer Strom gebildet wird, der min- 15 Wandlerkennlinie hervorgeht, '
destens annähernd proportional dem Quadrat der F i g. 6 schematisch den mechanischen Aufbau

Amplitude der betreffenden Wechselspannung ist. eines fotoelektrischen Wandlers nach der Erfindung. Für diese Spannungs-Strom-Umwandlung sind drei Der fotoelektrische Wandler nach der Erfindung

parallelgeschaltete Spannungsteiler vorgesehen, die kann aus herkömmlichen fotoelektrischen Elemenderart bemessen sind, daß an den Spannungsteiler- 20 ten aufgebaut werden, die Strom-Spannungs-Kenn-' zwischenpunkten Spannungen abnehmender Größe linien i/v für konstante einfallende Energie w auferscheinen. Die Spannungsteilerzwischenpunkte sind weisen, wie sie in F i g. 1 für ansteigende Werte tv, untereinander und mit der Wechselspannungsquelle w', w" der Strahlungsenergie dargestellt sind, welche über Dioden verbunden, die bei kleiner Wechsel- das fotoelektrische Element trifft. Wenn ein Lastspannungsamplitude alle sperren und die bei steigen- 25 widerstand vom Wert R an die Klemmen des beder Wechselspannungsamplitude der Reihe nach öff- trachteten fotoelektrischen Elements angeschlossen nen. Die Dioden wirken also als Schalter, die die wird, gibt dieses an den Klemmen des Lastwidereinzelnen Spannungsteiler in Abhängigkeit von der stands eine Spannung υ ab und läßt durch den Wechselspannungsamplitude ein- bzw. ausschalten. Widerstand einen Strom i fließen, die gleich der Abweichend von dieser bekannten Anordnung 30 Abszisse bzw. der Ordinate des Arbeitspunkts P liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen sind, der im Schnittpunkt der dem Wert w der einthermo- oder fotoelektrischen Wandler zu schaffen, fallenden Energie entsprechenden Strom-Spannungsbei dem eine gewünschte nichtlineare Beziehung Kennlinie mit der Geraden D liegt, die durch den zwischen der auf den Wandler auftreffenden Energie Koordinatennullpunkt läuft und die Steigung l/R und der vom Wandler abgegebenen Ausgangsspan- 35 hat. Man sieht, daß bei einer Änderung des Wertes nung erhalten werden kann. Die Wandlerkennlinien des Lastwiderstands bei einem konstanten Wert w (Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der ein- der einfallenden Energie, beginnend mit dem Wert 0 fallenden Energie) einfacher Thermo- oder Foto- (Kurzschlußelement) bis zu einem Wert Unendlich elemente sind nämlich bei konstantem Lastwider- (Last 0), der von dem fotoelektrischen Element abstand in einem bestimmten Bereich im wesentlichen 40 gegebene Strom i von seinem Kurzschlußwert /₀ bis linear, während bei zahlreichen wissenschaftlichen auf 0 (Last 0) abfällt, während die Spannung ν an und technischen Anwendungsfällen thermo- und foto- seinen Klemmen von 0 (Kurzschluß) bis zu dem elektrische Wandler erforderlich sind, deren Wandler- Wert v₀ der Leerlaufspannung zunimmt. Während kennlinien nichtlinear sind, sondern vorbestimmten diese Leerlaufspannung V₀ unabhängig vom Wert vv nichtlinearen Funktionen, z. B. einer logarithmischen 45 der einfallenden Energie gleich ist, ist der Kurz-Funktion, einer homografischen Funktion od. dgl., schlußstrom /₀ als solcher ungefähr proportional der entsprechen. einfallenden Energie w. Das gleiche gilt für die

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Wandler Koordinaten des Arbeiispunkis P, insbesondere für der eingangs genannten Art erfindungsgemäß da- dessen Abszisse v. Daraus folgt, daß die Wandlerdurch gelöst, daß die Empfindlichkeiten oder die 50 kennlinie: Ausgangsspannung/einfallende Energie, zugeführten Energien der aufeinanderfolgenden EIe- v/w, eines derartigen fotoelektrischen Elements ungefähr geradlinig ist.

Der fotoelektrische Wandler nach der Erfindung, dessen Schaltbild in F i g. 2 dargestellt ist, weist 55 demgegenüber eine nichtlineare Wandlerkennlinie auf, wie aus dem Untenstehenden folgt. Dieser fotoelektrische Wandler besieht im wesentlichen aus drei fotoelektrischen Elementen 1, 2, 3, die Strom-Spannungs-Kennlinien der in F i g. 1 veranschauweisen, welche die zugeführten Energien schwächen. 60 lichten Art aufweisen. Diese fotoelektrischen EIe-Ein besonders kompakter, robuster Aufbau wird mente I, 2, 3 sind in Reihe zwischen die Ausgangsklemmen 7 und 8 des Wandlers geschaltet. Jedem dieser Elemente ist ein Gleichrichter 4, 5 oder 6, insbesondere eine Diode, derart parallel geschaltet, 65 daß er durch die konstante Spannung ν in Sperrrichtung vorgespannt wird, die an den Klemmen des betreffenden fotoelektrischen Elements erzeugt wird, wenn dieses mit .einer bestimmten Energie w

mente derart verschieden sind, daß der Wandler eine gewünschte nichtlineare Kennlinie für die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der einfallenden Energie hat.

Die den aufeinanderfolgenden Thermo- oder Fotoelementen zugeführten Energien können in einfacher Weise dadurch unterschiedlich gemacht werden, daß die Elemente Blenden oder absorbierende Filter auf-

dadurch erhalten, daß die verschiedenen, in Reihe geschalteten Elemente und Gleichrichter in einem Gehäuse eingebaut sind, das ein Fenster für die Aufnahme der einfallenden Energie aufweist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

bestrahlt wird. Ein Lastwiderstand R ist zwischen die Ausgangsklemmen 7 und 8 des fotoelektrischen Wandlers geschaltet. Es sind außerdem weiter unten beschriebene Mittel vorgesehen, die bewirken, daß, wenn die fotoelektrische Wandlereinheit eine bestimmte Energie w aufnimmt, jedem der fotoelektrischen Elemente 1, 2, 3 gesondert Strahlungsenergien unterschiedlicher Werte W₁, W₂ bzw. w₃ zugeführt werden, deren größter gleich w ist. Bei dem im einzelnen betrachteten Ausführungsbeispiel sei ferner angenommen, daß w₂ gleich der Hälfte von Wj und w₃ gleich einem Viertel von W₁ ist, so daß, wenn man mit I₀ den Kurzschlußstrom des Elements 1 bezeichnet, die Kurzschlußströme der Elemente 2 und 3 gleich /₀/2 bzw. /₀/4 sind. Ferner sei davon ausgegangen, daß alle fotoelektrischen Elemente 1, 2 und 3 die gleiche Leerlaufspannung r₀ haben. Dadurch, daß ein Gleichrichter an die Klemmen eines fotoelektrischen Elements so angeschlossen wird, daß er in Sperrichtung vorgespannt wird, wird die Strom-Spannungs-Kennlinie dieses fotoelektrischen Elements praktisch nicht beeinflußt, da der Sperrwiderstand des Gleichrichters sehr groß ist. Infolgedessen wird die Strom-Spannungs-Kennlinie des fotoelektrischen Wandlers nach F i g. 2 für konstante einfallende Energie w, wie in Fig. 3 dargestellt, durch die Aneinanderreihung der Strom-Spannungs-Kennlinien der drei fotoelektrischen Elemente 1, 2, 3 für die einfallenden Energien der Werte ^wn ^W2- ^W3 gebildet, die von den Elementen aufgenommen werden. Wenn der Lastwiderstand R einen Wert 0 hat, gibt das Element 1 an der Last R seinen Kurzschlußstrom I₀ ab. Da die Elemente 2 und 3 nur von der Hälfte bzw. dem Viertel des Stroms I₀ durchlaufen werden können, der von der Last R kommt, werden entsprechende Bruchteile dieses Stroms über den Gleichrichter 5 (/₀/2) bzw. 6 (³/₄ I₀) abgeleitet. Durch den Gleichrichter 4 läuft dabei kein Strom, da er durch das Element 1 in Sperrichtung vorgespannt bleibt. Wenn demgegenüber der Lastwiderstand einen unendlichen Wert hat, entspricht die Spannung zwischen den Klemmen 7 und 8 des Wandlers fast genau dem dreifachen Wert der Leerlaufspannung jedes der Elemente 1, 2, 3, weil die Sperrwiderstände der Gleichrichter 4, 5, 6 sehr hoch sind. Für alle endlichen und von 0 abweichenden Werte des Lastwiderstands R sind die Spannung und der Strom, die an ihn angelegt werden, gleich der Abszisse bzw. der Ordinate des Schnittpunkts P der Lastgeraden D der Steigung l/R mit der Kennlinie W₁-W₁-W₂, die in F i g. 3 voll ausgezogen ist und die durch Aneinandersetzen der drei Bögen gebildet wird, die den Strom-Spannungs-Kennlinien der drei fotoelektrischen Elemente entsprechen, wenn diese unabhängig voneinander betrachtet werden.

Die Ausbildung des fotoelektrischen Wandlers nach der Erfindung stützt sich auf die Annäherung, die darin besteht, für die aus den mehreren Bögen W₁-W₂-W₃ gebildete Strom-Spannungs-Kennlinie eine angenäherte Kennlinie C zu substituieren, die dadurch definiert ist, daß sie durch die Spitzen M₁, M₂, M₃ der Rechtecke läuft, in welche die Kennlinien der verschiedenen, unabhängig voneinander betrachteten fotoelektrischen Elemente eingeschrieben sind. Der erste Schritt dieser Annäherung besteht darin, daß jede der Teilkennlinien W₁, w₂, w₃ durch die beiden Seiten des Rechtecks ersetzt wird, in welche die Kennlinie eingeschrieben ist und für die sie die Tangente bei einer Last 0 und einer Last Unendlich darstellt. Daraus ergibt sich, daß der durch diese Näherung erhaltene systematische Fehler sehr gering gehalten werden kann, wenn entsprechend einem Merkmal der Erfindung jedes fotoelektrische Element eine Strom-Spannungs-Kennlinie für konstante einfallende Energie hat, die im Bereich der Leerlaufspannung eine starke negative Steigung hat.

Man kann leicht zeigen, daß der Bogen der angenäherten Kennlinie C zwischen den Punkten M, und M₃ folgende Gleichung hat:

Da andererseits der Kurzschlußstrom I₀ des Elements 1 proportional der einfallenden Energie w ist, der die von dem Element 1 selbst aufgenommene Energie W₁ gleich oder ständig proportional ist, kann aus der obigen Gleichung (1) abgeleitet werden:

ν = Ri =

aRw

wobei α einen konstanten Koeffizienten (für konstante Last) bezeichnet. Daraus folgt, daß die Wandlerkennlinie des fotoelektrischen Wandlers nach Fig. 2 ungefähr die Gleichung

w = -L_v2^l"-^lO>^lva (3)

hat und daß sie folglich nichtlinear ist, obwohl der betrachtete Wandler ausschließlich aus fotoelektrischen Elementen aufgebaut ist, die lineare Wandlerkennlinien aufweisen.

Mit Hilfe der F i g. 4 und 5 wird gezeigt werden, wie es möglich ist, einen fotoelektrischen Wandler nach der Erfindung vorzusehen, dessen Wandlerkennlinie eine vorbestimmte Funktion ν = f (w) ist, indem zwischen die beiden Ausgangsklemmen dieses Wandlers entsprechend F i g. 2 eine geeignete Anzahl von fotoelektrischen Elementen in Reihe geschaltet wird, wobei parallel zu jedem dieser Elemente ein Gleichrichter derart geschaltet ist, daß er in Sperrichtung vorgespannt wird. Die von dem Wert der Last R abhängige Wandlerkennlinie wird im allgemeinen in Form einer Kurvenschar entsprechend F i g. 4 dargestellt, deren Gleichung allgemein lautet:

wobei der Wert R der Last die Rolle eines Parameters spielt. Andererseits nimmt man an, daß die einfallende Energie w in stetiger Weise zwischen zwei Extremwerten w_m und w_M schwanken kann. Ausgehend von dieser Schar von Wandlerkennlinien kann man ohne Schwierigkeit, beispielsweise grafisch, die Schar der Strom-Spannungs-Kennlinien konstruieren, die den zu bestimmenden fotoelektrischen Wandler darstellen sollen. Für diesen Zweck betrachtet man die Schnittpunkte der Wandlerkennlinien nach F i g. 4 für aufeinanderfolgende, beispielsweise ansteigende Werte R₁, R₂, R₃ der Last R mit einer Geraden parallel zur Achse Ov und der Abszisse w₍₎ zwischen den Werten w_m und w_M. In dem i/t'-Diagramm nach F i g. 5 trägt man nacheinander Punkte ein, die Abszissen ν gleich Ordinaten der erwähnten Schnittpunkte und Ordinaten 1 gleich Produkten ihrer Abszissen mit den Werten R₁, R₂, R₃ ... des

Parameters R der entsprechenden Wandlerkennlinien haben. Diese geometrische Konstruktion erlaubt es, der Geraden δ nach F i g. 4 mit der Abszisse W₀ die Strom-Spannungs-Kennlinie C₀ nach F i g. 5 entsprechen zu lassen, und zwar gültig für den Wert W₀ der einfallenden Energie. Man kann also die Strom-Spannungs-Kennlinien, die der Wandler nach der Erfindung liefern soll, für sämtliche Werte w der einfallenden Energie zwischen dem Kleinstwert w_m und dem Größtwert w_M konstruieren. Es ist indessen nur erforderlich, die extremen Kennlinien C_m entsprechend w_m und C_M entsprechend w_M zu berücksichtigen sowie eine beliebige mittlere Kennlinie C₀ entsprechend w₀.

Wenn andererseits die Schar der Strom-Spannungs-Kennlinien, die der Wandler nach der Erfindung liefern soll, in analytischer Form gegeben ist, d. h., wenn man den analytischen Ausdruck der Funktion / kennt, welche das zweite Glied der obigen Gleichung (4) bildet, ist es möglich, die analytische Gleichung

ι = g (v, w)

(5)

= f(kw,R'),

(6)

bei denen R' der Wert der Last ist, an die der Wandler, während er mit der Energie kw bestrahlt wird, eine Spannung ν anlegt, die gleich der Spannung ist, die er an die Last R anlegt, wenn er mit der Energie w bestrahlt wird. Die Beziehungen (6) und (6') erlauben es, indem mit W₀ = kw ein bestimmter Wert der einfallenden Energie bezeichnet wird, die Gleichung (4) in folgende Form zu bringen:

(7)

was zeigt, daß r eine Funktion der einzigen Variablen (Rw) ist. Bezeichnet man mit 0 den Kehrwert der Funktionj\. d.h.

Rw = Φ (ν),
sieht man leicht, daß

(8)

(9)

Die Formel (9) gestattet es, den analytischen Ausdruck von Strom-Spannungs-Kennlinien für konstante einfallende Energie zu berechnen, den der fotoelektrische Wandler nach der Erfindung darstellen muß, damit seine Wandlerkennlinie eine vorbestimmte Funktion ist, deren analytischer Ausdruck durch die obige Gleichung (4) gegeben ist, wobei die Funktion Φ durch Inversion der durch die Gleichung (7) definierten Funktion Z₁ abgeleitet ist. Um beispielsweise parabolische Wandlerkennlinien zu erhalten, die das Verhalten der in F i g. 4 gezeigten Kennlinien haben und der Gleichung

ν = b |/Rw

(10)

entsprechen, wobei b eine Konstante bezeichnet, liefert, weil

= -yr = Φ (V),

OD

die obige Gleichung (9) die folgende Gleichung Für die entsprechenden Strom-Spannungs-Kennlinien

der Schar der Strom-Spannungs-Kennlinien des Wandlers für konstante Werte der einfallenden Energie w zu bestimmen. Da bei der in F i g. 3 veranschaulichten Annäherung, die die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet und die darin besteht, den reellen Arbeitspunkt P gegen einen benachbarten Arbeitspunkt P_n entsprechend einer idealen Strom-Spannungs-Kennlinie C zu ersetzen, ist die Ordinate dieses Arbeitspunkts P für eine konstante Abszisse r dieses Punkts proportional dem Kurzschlußstrom des entsprechenden fotoelektrischen Elements und damit der einfallenden Energie w, und da diese Eigenschaft unabhängig von der Anzahl der den Wandler bildenden fotoelektrischen Elemente ist, erhält man die Beziehungen:

ι =

wv

w_ j_

b² V '

(12)

die gleichseitige Hyperbeln darstellen, die dem Verlauf der Kennlinien nach F i g. 5 entsprechen. Es ist festzustellen, daß in diesem Fall die an die Last abgegebene elektrische Leistung

(13)

unabhängig von der Last und proportional der einfallenden Energie ist.

Um entsprechend einem weiteren Beispiel logarithmische Wandlerkennlinien der Gleichung

c log (R w/d)

(14)

40 zu erhalten, in der c und d zwei Konstanten entsprechend

Rw = de^rk = Φ(ν)

(15)

45 darstellen, muß der Wandler für konstante einfallende Energie w Strom-Spannungs-Kennlinien der Gleichung

/ = H¹

de"

FlC

= -τ ve

(16)

darstellen, d. h. Kurven mit inversem exponentiellem Verlauf.

Da es im allgemeinen nicht möglich ist, Reihen- und/oder Parallelgruppierungen von vorhandenen fotoelektrischen Elementen zu finden, deren Strom-Spannungs-Kennlinie für eine bestimmte einfallende Energie W₀ beispielsweise genau die Form der Kurve C₀ nach F i g. 5 hat, kann man eine angenäherte Lösung des gestellten Problems mit Hilfe eines Wandlers der in F i g. 2 veranschaulichten Art erhalten, der eine geeignete Anzahl fotoelektrischer Elemente aufweist, die nicht unbedingt gleich 3 sein muß, sondern erheblich darüber liegen kann, und die so ausgewählt sind, daß eine erste Annäherung einer Strom-Spannungs-Kennlinie in Treppenform geschaffen wird, wobei die Spitzen der Verläufe M₁,

M₂, M₃, M₄ auf der idealen Kennlinie C₀ liegen. Die Anzahl und die Kennlinien der fotoelektrischen Elemente, die verwendet werden müssen, um diesen Wandler zu bilden, können beispielsweise auf folgende Weise bestimmt werden: Wenn die Lastgerade D, die eine Steigung gleich dem Kehrwert des Lastwiderstands hat, die Kennlinien entsprechend den Extremwerten w_m und w_u der einfallenden Energie in Punkten schneidet, deren Abszissen einem Kleinstwert v_m bzw. einem Größtwert v_M der an die Last angelegten Spannung entsprechen, kann man den Wandler nach der Erfindung mit gewöhnlichen fotoelektrischen Elementen aufbauen, die alle die gleiche Leerlaufspannung

= v„

(17)

haben, wobei die Anzahl dieser fotoelektrischen Elemente mit gleicher Leerlanfspannung v₀ , die entsprechend F i g. 2 in Reihe geschaltet sind, dann so gewählt werden muß, daß sie gleich der ganzen Zahl η ist, die am nächsten bei

V₀

(18)

In dem in F i g. 5 veranschaulichten Beispiel ist η = 4. Diese η fotoelektrischen Elemente müssen andererseits derart ausgewählt werden, daß sie Leerlaufströme entsprechend den Ordinaten I₀₁, I₀₂, I₀₃, I₀₄.... der Punkte M₁, M₂, M₃, M₄... der idealen Kennlinie C₀ liefern, d. h. von Punkten dieser Kurve, deren Abszissen V₀, 2 V₀, 3v₀, Av₀ usw. betragen. Dies kann auf mehrere unterscHiedliche Weisen erhalten werden. Man kann zunächst die verschiedenen fotoelektrischen Elemente derart anordnen, daß jedes von ihnen den gleichen Bruchteil der insgesamt einfallenden Energie aufnimmt. Damit ihre Kurzschlußströme die zuvor erwähnten abgestuften Werte haben, wählt man fotoelektrische Elemente, die bei gleicher Leerlaufspannung V₀ entsprechend abgestufte unterschiedliche Empfindlichkeit haben. Es ist indessen auch möglich, fotoelektrische Elemente zu verwenden, die zugleich die gleiche Leerlaufspannung V₀ und den gleichen Kurzschlußstrom J₀ aufweisen, d. h. die sämtlich gleiche Empfindlichkeit haben. In einem solchen Fall sind jedoch Mittel vorzusehen, damit jedes fotoelektrische Element nur einen geeigneten Bruchteil der einfallenden Energie aufnimmt. Diese Mittel können beispielsweise mehr oder weniger absorbierende Filter oder Blenden mit mehr oder weniger großer öffnung sein. Im ersten Fall hängt der Bruchteil der einfallenden Energie, der an das fotoelektrische Element übermittelt wird, vom Absorptionsvermögen des Filters, beispielsweise von seiner Dicke, ab, während im zweiten Fall dieser Bruchteil der einfallenden Energie von dem Bruchteil der Oberfläche des fotoelektrischen Elements abhängt, der durch die öffnung der Blende hindurch bestrahlt wird.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann jedes der unabhängigen fotoelektrischen Elemente 1, 2, 3, die entsprechend F i g. 2 in Reihe geschaltet sind, durch eine Gruppe von fotoelektrischen Elementen ersetzt werden, die jeweils Strom-Spannungs-Kennlinien der in F i g. 1 gezeigten Art aufweisen und in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Die Anzahl der Verbindungen von unterschiedlichen Elementen, die jede dieser Gruppen bilden, kann leicht so gewählt werden, daß die verschiedenen Gruppen Empfindlichkeiten und damit resultierende Kurzschlußströme erhalten, die, wie mit Hilfe der F i g. 5 erläutert, die in der erforderlichen Weise abgestuften Werte haben.

Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel können die zur Bildung des Wandlers nach F i g. 2 verwendeten verschiedenen fotoelektrischen Elemente oder Gruppen solcher Elemente unterschiedliche Leerlaufspannungen V₀ aufweisen. Die in Verbindung mit F i g. 5 gegebenen Erläuterungen ermöglichen es, auch in diesem Fall, die Kennlinien zu bestimmen, die die verwendeten fotoelektrischen Elemente haben müssen. In der Praxis wird man den Wandler nach der Erfindung mit einer Anzahl von fotoelektrischen Elementen aufbauen, welche die vorstehend beispielshalber betrachteten Zahlen weit übersteigt, damit sich die in Treppenform aufgebauten Strom-Spannungs-Kennlinien den idealen Kennlinien weitestmöglich annähern.

Entsprechend F i g. 6 wird die Batterie, die durch die Zusammenfassung der in Reihe geschalteten'fotoelektrischen Elemente und der ihnen entsprechend F i g. 2 zugeordneten Gleichrichter, insbesondere Dioden, gebildet wird, in ein Gehäuse 9 eingebracht, das einen Sockel 10 aufweist, der seinerseits mit' Befestigungsnasen 11 und 11' versehen ist. Der obere Teil des Gehäuses 9 weist eine öffnung auf, durch die hindurch die Batterie 12 eingeführt und derart angeordnet wird, daß die empfindlichen Oberflächen der fotoelektrischen Elemente ein zur Außenseite des Gehäuses, d. h. in F i g. 6 nach oben gerichtetes waagerechtes Mosaik bilden. Diese empfindlichen Oberflächen werden mit einer Platte 13 abgedeckt, von der mindestens bestimmte Zonen aus einem für Strahlung durchlässigen Material gebildet sind und die dem Schutz der Batterie dient. Die absorbierenden Filter und/oder die Blenden, die gegebenenfalls vorgesehen sind, können unmittelbar auf der Platte 13 befestigt. oder angeordnet werden. Die Klemmen 7 und 8 der Batterie (Fig. 2) sind im Innern des Gehäuses 9 mit zwei Klemmen 14 bzw. 15 elektrisch verbunden, die elektrisch isoliert durch eine der Wandungen des Gehäuses 9 hindurchgeführt sind. Der Lastwiderstand, der in F i g. 6 nicht dargestellt ist, wird an diese Klemmen 14 und 15 angeschlossen.

Besteht das Gehäuse 9 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, muß die Batterie im Innern des Gehäuses elektrisch isoliert angeordnet werden.

Die Erfindung betrifft in gleicher Weise thermoelektrische Wandler, deren Wandlerkennlinie eine vorbestimmte Funktion ist. Die elektrische Schaltung entspricht derjenigen des fotoelektrischen Wandlers nach der F i g. 2, wobei jedoch die Strahlungsenergie durch Wärmeenergie ersetzt ist, die jedem der thermoelektrischen Elemente über Wärmeleiter zugeführt wird, die sich in engem Kontakt mit diesen Elementen befinden. Die Funktionsweise der thermoelektrischen Wandler nach der Erfindung entspricht genau der vorstehend für einen fotoelektrischen Wandler erläuterten Arbeitsweise. Um die erforderliehen abgestuften Werte der Kurzschlußströme der verschiedenen thermoelektrischen Elemente zu erhalten, kann man, wie zuvor erläutert, Elemente oder Gruppen von Elementen mit unterschiedlicher

909 527/346

Empfindlichkeit oder Elemente oder Gruppen von Elementen gleicher Empfindlichkeit verwenden, die jedoch unterschiedliche Bruchteile der insgesamt dem Wandler zugeführten Wärmeenergie aufnehmen, beispielsweise indem Wärmeleiter mit unterschiedlichen Wärmewiderständen vorgesehen werden oder indem zwischen die Wärmeleiter und die thermoelektrischen Elemente Wärmefilter eingefügt werden, die unterschiedliche Leistung, insbesondere unterschiedliche Dicke, haben. Wenn ein thermoelektrischer Wandler nach der Erfindung in einem Gehäuse der in F i g. 6 gezeigten Art untergebracht ist, können sämtliche Wandungen dieses Gehäuses lichtundurchlässig sein. Zwei dieser Wandungen müssen jedocji beispielsweise Durchlässe für Wärmeleiter aufweisen, die mit der warmen bzw. der kalten Quelle verbunden sind. Insbesondere für den Fall, daß dieses Gehäuse aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff besteht, müssen diese Durchlässe gegen das Gehäuse ebenso wie die Batterie selbst und ihre elektrischen Ausgangsklemmen wärmeisoliert sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermo- oder fotoelektrischer Wandler, der aus in Reihe geschalteten Thermo- oder Fotoelementen besteht, denen in Sperrichtung je ein Gleichrichter parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeiten oder die zugeführten Energien der aufeinanderfolgenden Elemente derart verschieden sind> daß der Wandler eine gewünschte, nichtlineare Kennlinie für die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der einfallenden Energie hat.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Blenden oder absorbierende Filter aufweisen, welche die zugeführten Energien schwächen.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen, in Reihe geschalteten Elemente und Gleichrichter in einem Gehäuse eingebaut sind, das ein Fenster für die Aufnahme der einfallenden Energie aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen