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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Steuern eines elektromotorischen Antriebs, vorzugsweise zur Blendensteuerung, besonders in Kameras, der von einer Gleichspannungsquelle über einen ge- schlossenen Regelkreis, beispielsweise über eine Vergleichsschaltung, gespeist ist, wobei im Regelkreis ein einen Frequenzgang aufweisender Schaltungsteil und gegebenenfalls ein lichtelektrischer Wandler, der über eine 5 ihm vorgeschaltete Blende od. dgl., z. B. über einen Spiegelverschluss, Licht erhält, enthalten ist.
Bei bekannten Schaltungen ist es lästig, dass der Motor, aber auch der in Blendenregelkreisen vorgesehene lichtelektrische Wandler eine gewisse integrierende Wirkung zeigt, die in der Praxis eine Phasenverschiebung zwischen dem Soll-Verhalten und dem Ist-Verhalten des Motors zur Folge hat. Anders-ausgedrückt, hatdieAn- ordnung einen vorbestimmten Frequenzgang. Bezogen auf die Blendenregelung in Kameras bedeutet dies, dass die Trägheit des lichtelektrischen Wandlers sowie des Motors ein gegenüber auftretenden Lichtschwankungen verspätetes Ansprechen und Abschalten bewirkt. Dabei ergibt es sich, dass durch die hohe An- und Auslaufzeit- konstante Schwingprobleme der Anordnung bestehen.
Herkömmlicherweise begegnet man diesen Problemen durch eine Verminderung der Stellgeschwindigkeiten und niedrige Regelverstärkungen, in einigen Fällen auch durch eine beabsichtigte verhältnismässig hohe mechanische Ansprechunsicherheit. Man nimmt dabei die da- durch entstehenden Nachteile in Kauf.
Aus der franz. Patentschrift Nr. 1. 499. 747 ist zwar eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, jedoch hatte dabei die frequenzbestimmende Anordnung den Zweck, zwei Schmitt-Trigger zur Steuerung eines aus zwei Hubmagneten gebildeten Motors zu steuern. Dieser bekannten Schaltungsanord- nung lag also eine völlig andere Aufgabe zu Grunde, und es ergab sich auch demgemäss ein anderer Effekt.
In der deutschen Auslegeschrift 2022719 ist eine Einrichtung zur automatischen Belichtungssteuerung einer
Kamera beschrieben, welche ebenfalls die eingangs aufgezeigten Probleme lösen soll. Bei dieser Einrichtung ist der gesamte Regelkreis über eine integrierende Anordnung gegengekoppelt, wodurch die Einrichtung den
Charakter eines Proportional-Integral-Reglers besitzt.
Zur Erfindung führte die oben beschriebene Erkenntnis, dass das Verhalten des Motors bzw. auch eines lichtelektrischen Wandlers auf deren integrierenden Wirkung beruht. Dabei wird erfindungsgemäss vorgeschla- gen, dass zum Linearisieren des Frequenzganges des geschlossenen Regelkreises der einen Frequenzgang auf- weisende Schaltungsteil von einem selbständigen Verstärker gebildet ist, gegebenenfalls auch mit einem Ver- stärkungsfaktor eins, der über eine integrierende Anordnung, z.
B. ein RC-Glied in sich, gegengekoppelt ist, deren Zeitkonstante vorzugsweise der Zeitkonstante der übrigen einen Frequenzgang aufweisendenEinrichtun- gen der Schaltungsanordnung entspricht, und dass zur Übertragung des Regelsignals der Verstärker eine vorbe- stimmte Gleichspannungsübertragung aufweist, wobei vorzugsweise der elektromotorische Antrieb ein Läufermo- tor ist, der im besonderen in an sich bekannter Weise kurzschliessbar ist. Durch diese Anordnung wird die inte- grierende Wirkung von Motor und gegebenenfalls lichtelektrischem Wandler wenigstens teilweise aufgehoben, zur Gänze jedoch dann, wenn tatsächlich die Zeitkonstante der integrierenden Anordnung genau der Zeltkon- stante der übrigen frequenzbestimmenden Einrichtungen entspricht.
Das Kurzschliessen des Motors dient hiebei dem Zweck, eine möglichst geringe Zeitkonstante zu erhalten, um ein Schwingen zu verhindern. Hiebei kann die Schaltungsanordnung wesentlich vereinfacht werden, wenn im Falle eines über eine Vergleichsschaltung gesteuerten Motors der Verstärker vor der Vergleichsschaltung liegt.
Gerade für die Hauptanwendung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung wird eine Vergleichsschal- tung zur Steuerung des Motors erforderlich sein. Bei solch einer Vergleichsschaltung mag die Forderung nach Kurzschliessbarkeit des Motors schwierig zu realisieren sein. Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann aber dies so geschehen, dass die Vergleichsschaltung eine Transistorbrücke mitvier paarweise gleichartigen Transistoren aufweist, von denen nicht nur die jeweils diagonal geschalteten Transistoren durchschaltbar sind, sondern auch die auf gleichem Potential liegendenTransistoren verschiedener Brückenzweige. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung ist es möglich, den Motor ohne die Verwendung von Relais kurzzuschlie- ssen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der gegengekoppelte Verstärker als astabiler Multivibrator geschaltet ist. Hiebei ergibt sich die Möglichkeit einer getakteten Steuerung für den Motor. Dies gilt vor allem dann, wenn der Verstärker Taktsignale erhält. Bei Laufbildkameras mit Spiegelverschlüssen ist dies der Fall, da in solchen Kameras dem lichtelektrischen Wandler über die Verschlussblende intermittierend Licht zugeführt wird. Durch geringe Gleichspannungsverstärkung aber hohe Wechselstromverstärkung gelingt es, diese Taktsignale zur Steuerung des Motors selbst auszunutzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Die Fig. 1 zeigt hiebei ein komplettes Schaltschema für die Anwendung einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, wogegen Fig. 2 eine Ausführungvariante für ein Detail ist.
In einem Blendenregelsystem einer Kamera ist im Stromkreis einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle ein lichtelektrischer Wandler in Form eines Photowiderstandes-l-vorgesehen. Dieser Photowider- stand-l-erhält Licht durch eine ihm vorgeschaltete Blende --2--, die von einem Motor --3-- gesteuert wird, dessen Steuerung seinerseits wieder durch den Photowiderstand --1-- erfolgt.
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4--2-- zu öffnen oder zu schliessen. Wie ersichtlich, weist die Vergleichsschaltung --5-- zwei Eingänge --6,7-auf, mit welchen Eingängen ein Differenzverstärker --8-- verbunden ist. Von diesem Differenzverstärker - sind beide Ausgänge zu Klemmen-9, 10- herausgeführt, wobei an die Klemmen --9, 10-- eine ODERSchaltung --11-- gelegt ist.
Mit Hilfe des Differenzverstärkers --8-- und der ODER-Schaltung --11-- wird festegestellt,ob die Vergleichsschaltung --5-- sich im Gleichgewicht befindet. Ist dies der Fall, so wird über eine Steuerstufe --12 -- und eine als Konstantstromquelle --13-- ausgebildete Schaltstufe der Motorstrom für den Motor --3-- abgeschaltet. Dies ist deshalb besonders wichtig, weil gerade bei getakteten Schaltungen der Ruhemotorstrom verhältnismässig hoch ist. Wie in der Folge noch beschrieben wird, kann nämlich mit dieser Schaltung eine getaktete Steuerung des Motors erzielt werden. Durch die dem Motro --3-- vorgeschaltete Differenzierstufe --4-- wird gewissermassen dem Motor die Annäherung an seine Soll-Lage "gemeldet", so dass der Motor --3-- bereits bei Annäherung an seine Soll-Lage seine Geschwindigkeit zunehmend verringert.
Eine Überschreitung der Soll-Lage ist damit vermieden, wobei gleichzeitig eine hohe Einstellgeschwindigkeit, aber auch hohe Stellgenauigkeit erzielbar ist. Es ist hiebei nicht unbedingt erforderlich, die Differenzierstufe --4-- vor der Vergleichsschaltung --5-- anzuordnen, jedoch ergibt sich in einem solchen Falle eine einfachere Schaltung.
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Durch die Differenzierstufe --4-- wird ein Frequenzgang erzeugt, wobei mit steigender Frequenz die Verstärkung wächst. Die dargestellte Schaltung der Differenzierstufe --4-- kann auch zur Erzeugung einer Taktfrequenz herangezogen werden, in welchem. Falle ein Kondensator -C1-- durch einen angedeuteten Kondensator --C3-- ersetzt wird. Des weiteren kann ein Widerstand --Ra -- vorgesehen sein, und es kann der Konden- sator --C2-- weggelassen werden.
Der Zweck des Kondensators --Cl -- in der mit vollen Linien dargestellten Schaltung ist es, bei hohen Frequenzen die Verstärkung nicht zu gross werden zu lassen. So soll die Wechsel- spannung, die am Photowiderstand --1-- durch den in Laufbildkameras üblichen Spiegelverschluss entsteht, nur
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portionalbereich und ein präzises Einstellen erreicht wird.
Die Vergleichsschaltung --5-- besteht im wesentlichen aus einer Transistorbrücke mit den Transistoren - T bis T 7 -- an den Eckpunkten der Brücke. Diese Brücke hat die Aufgabe, den Motor -a--entsprechend dem an den Brückenwiderständen verglichenen Signal richtig gepolt an Spannung zu schalten. Die Brückenwiderstände sind einerseits vom Photowiderstand --1-- und dem Widerstand-Rl --gebildet und anderseits von Widerständen--R4, R5--.
Je kurzer die Auslaufzeiten des Motors --3-- gehalten werden können, umso günstiger und einfacher wird die Anordnung innerhalb der Differenzierstufe --4--. Aus diesem Grund soll es ermöglicht werden, den Motor - bei Gleichgewicht der Steuerbrücke kurzzuschliessen und so zu bremsen. Das Kurzschliessen von Motoren innerhalb einer Vergleichsschaltung ergibt jedoch einige Probleme. Vor allem darf dadurch das Brückengleichgewicht nicht gestört werden. Zudem aber sollen Relais wegen der damit verbundenen bekannten Schwierigkeiten nach Möglichkeit vermieden werden. In der oben dargestellten Schaltung wurde das Problem so gelöst, dass nicht nur die jeweils diagonalgeschalteten Transist9ren --T4.T7 bzw. T5.T6-- durchschaltbar sind, soniem auch die auf gleichem Potential liegenden Transistoren --T4,T6-- verschiedener Brückenzweige.
Dies ist dann der Fall, wenn an den Eingangsklemmen --6,7-- der Vergleichsschaltung --5-- gleiche Spannung liegt md somit über Eingangstransistoren --T8,T9-- durchgeschaltet ist. In diesem Falle sinktderBastisstrom an mit den Kollektoren der Eingangstransistoren --T8,T9-- verbundenen Steuertransistoren --T10, T11,-, so dass diee sperren. An der Basis der beiden Brückentransistoren-T, T -liegen je ein Spannungsteiler, gebildet von einem verhältnismässig hochohmigen Widerstand --R6 bzw. R7--in einem Ast und einer Diodenserienschaltung
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-D 1) Sobald aber die Brücke ausgeglichen ist, wird der Brückentransistbr --T5-- abgeschaltet, hingegen der Brücken- transistor --T4 -- eingeschaltet.
Auf diese Weise erhält man eine exakt arbeitende und sehr schwingsichere Blendenregelschaltung, die sich überdies sehr zum Integrieren eignet. Der Vorteil der Differenzierstufe --4-- ergibt sich sowohl bei Ausbildung des Motors --3-- als Läufermotor als auch bei einer Ausbildung als Galvanometer. In ersterem Falle kommen die Vorteile der Differenzierstufe --4-- jedoch besser zur Geltung. Besonders gilt dies für die Möglichkeit der
Taktung. Ein dabei auftretendes Problem besteht jedoch darin, dass bei abgeglichener Brücke ein Taktverhält- nis von beispielsweise 1 : 1 entsteht, welches stillstehenden Motor und hohen Motorstrom zur Folge hat. Dieser
Motorstrom ist sogar noch höher als bei laufendem Motor. Es besteht daher ein besonderes Interesse, den Motor - 3-- bei Brückengleichgewicht abzuschalten.
Zu diesem Zweck ist an die Eingangsklemmen --6, 7-- der Vergleichsschaltung --5--einDifferenzverstär- ker --8-- angeschlossen. Der Differenzverstärker --8-- ist in üblicher Weise ausgebildet, so dass eine Beschrei-
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am Ausgang der ODER-Schaltung --11-- ein Signal, das über die Steuerstufe --12-- einer als Konstantstromquelle ausgebildeten Schaltstufe --13-- zugeführt wird. Diese Konstantstromquelle --13-- schliesst die Emitter der Eingangstransistoren --T8,T9-- des Motordifferenzverstärkers gegen Masse. Die Konstantstromquelle-13weist einen Transistor-T-auf, der nur dann eingeschalten wird, wenn über die Klemmen --6, 7-- dem Differenzverstärker --8-- Ungleiche Spannung zugeführt wird.
Es wird dann dem Transistor-T-über die Steuerstufe --12-- das Signal der ODER-Schaltung --11-- zugeführt, wobei die Schwellspannung des Transis-
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Widerständen-R, R-steigt.- T-und den gemeinsamen Punkt der von zwei Dioden gebildeten ODER-Schaltung --11-- und durch Einfügen eines Rückkoppelwiderstandes vom Kollektor der Konstantstromquelle --13-- kann dem aus den Schaltstufen-8, 11, 12, 13- bestehenden Differenzschalter die Charakteristik eines Differenz-Schmitt-Triggers gegeben werden.
Durch das nunmehrige Abschalten des Motors --3-- im abgeglichenen Zustand der Vergleichsschaltung - können die Vorteile getakteter Regelung, d. h. der sich durch den Photowiderstand --1-- ergebenden Taktung oder auch durch die erzwungene Taktung in der Differenzierstufe --4-- bei minimalem Ruhestrom ausgenutzt werden.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der die Schaltungsanordnungen --5, 8, 11,
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schliessend der diagonal gegenüberliegende pnp-Brückentransistor --T6 oder T4--, Bei Brückengleichgewicht wird der Motor --3 -- dann über die Brückentransistoren --T5, T7-- kurzgeschlossen.
Ein weiterer Unterschied dieser Ausführungsvariante besteht darin, dass an den Ausgang der ODER-Schaltung --D, D -eine von einem Schmitt-Trigger gebildete Steuerstufe --12-- vorgesehen ist, der dann die Konstantstromquelle --13-- nachgeschaltet ist. Der Schmitt-Trigger besteht hiebei aus einem Eingangstransistor - -- und einem Ausgangstransistor-T-, dessen Ausgang am Kollektor über einen Widerstand-R- mit der Basis des Eingangstransistors-T-rückgekoppelt ist.
Die Ausbildung könnte auch so getroffen sein, dass eine Rückkoppelung zwischen dem Kollektor des Transistors-T-und der Basis des Transistors --T -stattfindet, in welchem Falle diese beiden Transistoren gemeinsam den Schmitt-Trigger bilden, wogegen der Transistor --T 16 -- den Schmitt-Trigger ansteuert. Die dargestellte Ausführungsform ist hingegen vorzuziehen.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche verschiedene Ausführungen möglich. Beispielsweise können die
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transistor des Schmitt-Triggers mitverwendet werden kann. In Fig. 2 sei noch ein Kondensator--c 4--er- wähnt, der lediglich dazu dient, die Ansprechempfindlichkeit etwas herabzusetzen, um ein ständiges Schwanken bei kleinen Uch1wertänderungen zu verhindern. Dies ist mit Rücksicht auf die hohen Toleranzen des Filmmaterials zweckmässig. Der Kondensator--C-kann gegebenenfalls auch weggelassen werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung zum Steuern eines elektromotorischen Antriebs, vorzugsweise zur Blendensteuerung, besonders in Kameras, der von einer Gleichspannungsquelle über einen geschlossenen Regelkreis, beispielsweise über eine Vergleichsschaltung, gespeist ist, wobei im Regelkreis ein einen Frequenzgang aufweisender Schaltungsteil und gegebenenfalls lichtelektrischer Wandler, der über eine ihm vorgeschaltete Blende od. dgl., z. B. abereinen Spiegelverschluss, Lichterhält, enthaltenist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Linearisieren des Frequenzganges des geschlossenen Regelkreises der einen Frequenzgang aufweisende Schaltungsteil von einem selbständigen Verstärker (4) gebildet ist, gegebenenfalls auch mit einem Verstärkungsfaktor eins, der über eine integrierende Anordnung (R, C ), z.
B. ein RC-Glied in sich, gegengekoppelt ist. deren Zeitkonstante vorzugsweise der Zeitkonstante der übrigen einen Frequenzgang aufweisenden Einrichtungen (1, 3) der Schaltungsanordnung entspricht, und dass zur Übertragung des Regelsignals der Verstärker eine vorbestimmte Gleichspannungstibertragung aufweist, wobei vorzugsweise der elektromotorische Antrieb (3) ein Läufermotor ist, der im besonderen in an sich bekannter Weise kurzschliessbar ist.