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Blitzgerät mit Regelungsschaltungo, Ein Elektronenblitzgerät besteht
im allgemeinen aus einer Niederspannungsbatterie, einem Gleichspannungswandler mit
nachgeschaltetem Speicherkondensator, der meistens ein Elektrolytkondensator ist,
sowie einer Gasentladungslampe mit Zündeinrichtung und Reflektor. Wegen der unvermeidbaren
Verluste des Speicherkondensators ist zusätzlich eine Regelanordnung erforderlich,
die die Spannung am Speicherkondensator konstant hält. Hierdurch wird die im Kondensator
gespeicherte Energie konstant gehalten, und es wird eine gleiche Helligkeit für
jeden Blitz, unabhängig vom Zustand der Stromquelle, erzielt. Gleichspannungswandler,
deren Ausgangsspan-,nung lastabhängig ist, wie z. B. Transistorsperrschwinger, die
jedoch einen sehr guten Wirkungsgrad ermöglichen, können bei einem Elektronenblitzgerät
überhaupt nur mit einer Regel- oder Begrenzereinrichtung betrieben werden, da bei
zu großem Ansteigen der Ausgangsspannung des Wandlers der Speicherkondensator und
der Schalttransistor zerstört werden. Beim praktischen Arbeiten mit einem Elektronenblitzgerät
verstreicht zwischen dem Einschalten des Blitzgerätes und dem Auslösen des Blitzes
oft längere Zeit. Während dieser Bereitschaftszeit soll der Stromquelle möglichst
wenig Energie entnommen werden.
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Ziel der Erfindung ist eine Regelanordnung zur Konstanthaltung der
Spannung am Speicherkondensator eines Elektrenenblitzgerätes, durch die erreicht
wird, daß selbst bei längerer Bereitschaftszeit der Stromquelle nur annähernd die
Energie entnommen wird, die zur Deckung der Verluste des Speicherkondensators nötig
ist.
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Die günstigen Verhältnisse können mit einer Zweipunktregelung erreicht
werden. Eine kontinuierliche Regelung scheidet aus folgenden Gründen aus: Der Gleichspannungswandler
muß bei einer kontinuierlichen Regelung während der ganzen Zeit, während der das
Gerät eingeschaltet ist, in Betrieb sein. Da andererseits der Gleichspannungswandler
so ausgelegt sein muß, daß während der Aufladung des Speicherkondensators der Wirkungsgrad
optimal ist, was sich nur für einen Arbeitspunkt bzw. einen begrenzten Arbeitsbereich
erreichen läßt, wachsen die Verluste bei einer großen Arbeitspunktverlagerung stark
an. Dies aber gerade muß vermieden werden. Bei einer Zweipunktregelung wird zunächst
der Speicherkondensator auf seinen Sollwert aufgeladen und dann der Energiewandler
abgeschaltet oder gesperrt. Auf Grund der Verluste des Speicherkondensators (Elektrolytkondensator)
sinkt die Kondensatorspannung langsam in einer Zeit der Größenordnung von 45 bis
60 Sekunden bis zu einem vorgegebenen unteren Schwellwert ab. Jetzt wird
durch die Regelautomatik der Gleichspannungswandler erneut eingeschaltet und der
Speicherkondensator auf seinen Sollwert nachgeladen, was sehr schnell geht (in der
Größenanordnung von einer Sekunde). Die in Klammern angegebenen Zahlen beziehen
sich auf einen formierten Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von einigen
100 gF, bei einer mittleren Betriebsspannung von etwa 500 Volt und
einer Spannungsabweichung von etwa ± 10 Volt. Man hat also während der Bereitschaftszeit
mit kurzen Einschaltphasen, während denen der Energiewandler mit voller Leistung,
also auch mit gutem Wirkungsgrad arbeitet, sowie mit langen Wartephasen, während
denen der Gleichspannungswandler abgeschaltet oder gesperrt ist, zu rechnen.
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Es sind bereits Blitzlichtgeräte mit Zweipunktregelschaltungen zur
Konstanthaltung der Spannung am Speicherkondensator innerhalb eines vorgegebenen
Spannungsintervalls bekannt, die mit einer Glimmlampe und einem nachgeschalteten
Relais arbeiten und bei denen bei aufgeladenem Speicherkondensator die Glimmlampe
zündet und der Gleichspannungswandler abgeschaltet wird und bei Verlöschen der Glimmlampe
infolge der in der Ruhepause absinkenden Speicherkondensatorspannung der Gleichspannungswandler
wieder angeschaltet wird. Diese bekannten Regelschaltungen haben jedoch den Nachteil,
daß der Arbeitsstrom des Relais direkt dem Speicherkondensator entnommen wird, so
daß der auf seine Sollspannung aufgeladene Speicherkondensator während der Ruhepause
bei abgeschaltetem Gleichspannungswandler dauernd die zur Erregung des Relais erforderliche
Energie liefern muß.
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Die Erfindung betrifft ein Blitzgerät für Blitzlicht-Entladungslampen
mit Batteriespeisung und Gleichspannungswandler, bei dem eine Regelungsschaltung
vorgesehen
ist, die unter Verwendung eines nichtlinearen Widerstandes, beispielsweise einer
Glimm-Iampe, und eines über diesen gesteuerten Relais die Spannung am Speicherkondensator
innerhalb eines bestimmten Spannungsbereiches konstant hält. Das Blitzgerät nach
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Regelschaltuno, das Relais,
ein ihm vorgeschalteter Transistorverstärker und das den nichtlinearen Widerstand
enthaltende Netzwerk so geschaltet sind, daß beim Anschalten des Gerätes das Relais
anzieht und den Gleichspannungswandler anschaltet, während bei Erreichen der Sollspannung
am Speicherkondensator der Transistorverstärker durch den nichtlinearen Widerstand
eine solche Eingangsspannung erhält, daß er den die Relaisspule enthaltenden Stromkreis
sperrt. wodurch das stromlos g ,ewordene Relais unter Abschaltung bzw. Sperrung
des Gleiebspannungswandiers abfällt und erst dann wieder anzieht, um zur Nachladung
des Speicherkondensators den Gleichspannungswandler erneut einzuschalten, wenn die
Kondensatorspannung einen unteren, frei wählbaren Schwellwert erreicht hat.
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Beim erfindungsgemäßen Blitzgerät ist somit die Regelanordnung so
ausgebildet, daß nur während der kurzen Einschaltphasen der Stromquelle zusätzlich
Leistung entnommen wird. die zudem sehr gering ist (etwa 100mW). Während den langen
Wartephasen wird weder der Batterie noch dem Speicherkondensator Energie entnommen.
Mit einer solchen nach der Erfindung ausgebildeten Anordnung wird also erreicht,
daß der Stromquelle auch bei längeren Wartezeiten außer der Blitzenergie selbst
nur diejenige Energie entnommen wird. die zur Deckung der Kondensatorverluste nötig
ist. Man kann also selbst dann, wenn unter zeitlich ungünstigen Bedingungen mit
dem Gerät gearbeitet wird, eine große Anzahl von Lichtblitzen erzeugen.
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Zur Steuerung der Regeleinrichtung dient beim erfindungsgemäßen Biltzgerät
ein Netzwerk, das einen nichtlinearen Widerstand enthält. Dieser nichtlineare Widerstand
kann beispielsweise aus einer Glimmlampe oder einer Zenerdiode oder einem sonstigen
geeigneten Schaltelement bestehen. Die Regelgenauigkeit läßt sich durch die Bemessung
des Netzwerkes in beliebig engen Grenzen halten. Arbeitet man beispielsweise mit
einer Betriebsspannung von etwa 500 Volt, so ist ein Regelbereich von etwa
± 10 Volt ausreichend. Bei einer derartigen Bemessung sind keine besonderen
Ansprüche an die Konstanz der verwendeten Bauteile zu stellen.
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Die Regelanordnung besteht beim erfindungsgemäßen Gerät weiterhin
aus einem Transistorverstärker mit nachgeschaltetem Relais, wobei das den nichtlinearen
Widerstand enthaltende Netzwerk und der Transistorverstärker mit Relais so geschaltet
sind, daß beim Einschalten des Gerätes am Eingang des Verstärkers ein solches Potential
herrscht, daß das Relais anzieht und über einen Kontakt den Energiewandler einschaltet.
Beim Erreichen der Sollspannung am Speicherkondensator wird, bedingt durch den nichtlinearen
Widerstand., die Eingangsspannung des Verstärkers so verändert, daß der die Relaisspule
enthaltende Stromkreis stromlos wird, wodurch das Relais abfällt und den Euer,-
,iewandler abschaltet oder sperrt. Sinkt auf Grund der Verluste die Kondensatorspannung
auf einen unteren, vorgegebenen Schwellwert, so verlagert sich durch die Wirkung
des nichtlinearen Widerstandes die Eingangsspannung des Verstärkers so, daß der
die Relaisspule enthaltende Ausgangskreis des Verstärkers Strom führt, wodurch das
Relais wieder anzieht und den Energiewandler erneut einschaltet, bis die Kondensatorspannung
wieder den Sollwert erreicht hat. Dieses Spiel wiederholt sich während der ganzen
Bereitschaftszeit. Da die während den langen Wartephasen zum Sperren des Transistorverstärkers
benötigte Energie äußerst gering ist, wird bei einem Elektronenblitzgerät,
das eine nach der Erfindung ausgebildete Regelanordnung aufweist, während der Bereitschaftszeit
der Stromquelle nur annähernd die Energie entnommen, die zur Deckung der Kondensatorverluste
nötig ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für ein Elektronenblitzgerät
mit einer Regelschaltung nach der Erfindung.
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Beim Einschalten des Gerätes durch Schließen des Schalters Si wird
durch den aus den Widerständen R.-, und R6 bestehenden Spannungsteiler sowie über
den Vorwiderstand R -1 an der Basis des Transistors T, eine solche Vorspannung erzeugt,
daß der Transistor in Durchlaßrichtung gesteuert ist. Der Widerstand R, ist an sich
noch Bestandteil des steuernden, den nichtlinearen Widerstand enthaltenden Netzwerkes
und mit für den Regelbereich, der, wie erwähnt, beliebig vorgegeben werden kann,
also nicht ausschließlich durch die Zünd- und Löschspannung der Glimmlampe gegeben
ist, verantwortlich. Seinem Werte nach ist R 4 wesentlich größer als R, und R, Für
die Praxis hat sich die in der Zeichnung gewählte Schaltung als günstig erwiesen,
da durch Ändern der Widerstandswerte von R., und/oder R 6 wohl der Spannungsteiler
und damit das zur Verfügung stehende Steuerpotenti al für den Transistor T, an die
Transistordaten angepaßt werden kann, ohne daß dadurch der Regelbereich merklich
beeinflußt wird. Selbstverständlich ist es möglich, diesen Steuerkreis abzuwandeln.
Beispielsweise kann bei entsprechender Dimensionierung von R., und R 6 der
WiderstandR, weggelassen werden. Steht eine Glimmlampe mit entsprechenden günstigen
elektrischen Daten zur Verfügung, so kann R, und R, eingespart werden, es wäre dann
der untere Anschluß von R, mit dem negativen Pol der Stromquelle zu verbinden.
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Bei der gewählten Schaltung wird ferner erreicht. daß der Zustand
der Batterie keinen Einfluß auf den Regelbereich hat. Der durchgesteuerte Transistor
T verschiebt das Basispotential von T, in negativer Richtung, wodurch auch
dieser Transistor durchgesteuert wird und das Relais Rls anzieht. Der Kontakt a
schließt sich, der Spannungswandler beginnt zu arbeiten, und die Spannung am Kondensator
C,
steigt. An einem hochohmigen Spannungsteiler, der aus den WiderständenR1,
R" R 3 besteht, wobei R3 zum Abgleich dient, ist eine Glimmlampe
G angeschlossen. Erreicht die Spannung an der Glimmlampe den Wert der Zündspannung,
so zündet die Glimmlampe G, wodurch aber das Potential an der Basis des Transistors
T, stark in positiver Richtung verschoben wird. Hierdurch wird auch der Transistor
T., in Sperrichtung gesteuert, und das Relais Rls fäldab. Der Spannungswandler wird
dadurch abgeschaltet. Die ganze Anordnung nimmt jetzt nur noch den Sperrstrom der
Transistoren T, und T, auf. der lediglich einige Mikroampere beträgt. Sinlit die
Spannung am Speicherkondensator ab, bis die Glimmlampe G löscht, so
zieht das Relais Rls wieder an, der
Relaiskontakt a wird geschlossen,
und der Speicherkondensator Ci wird auf seinen Sollwert nachgeladen. Das Gerät nimmt
also auch bei längerer Einschaltdauer praktisch nur die Energie aus der Stromquelle,
die zum einmaligen Aufladen des Speicherkondensators und zur Deckung der Kondensatorverluste
erforderlich ist. Die Spannungskonstanz am Speicherkondensator C, kann durch
sinnvolle Dirnensionierung des Regelkreises in beliebig engen Grenzen gehalten werden.
Ein Wert von A U = + 10 Volt ist angebracht und stellt keine besonderen
Anforderungen an die Konstanz der verwendeten Bauteile.
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Die Zündung der Blitzröhre Blr erfolgt in bekannter Weise über einen
Zündkreis, der aus den Widerständen R., R., aus dem Kondensator
C2 und aus dem Zündtransformator Z besteht.