DE1124152B

DE1124152B - Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Sollspannung eines aufgeladenen Blitz-Kondensators in Elektronenblitzgeraeten

Info

Publication number: DE1124152B
Application number: DEI14681A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Albrecht Gerlach; Kurt Wittig
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1958-04-11
Filing date: 1958-04-11
Publication date: 1962-02-22
Also published as: GB892573A; FR1219172A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungskonstanthaltung eines aufgeladenen Blitzkondensators in Elektronenblitzgeräten mit Transistorzerhacker im Aufladekreis und einer Anzeigeglimmlampe im Steuerkreis.

Bei den handelsüblichen Elektronenblitzgeräten wird bei Einschalten ein Kondensator aufgeladen, der bei Auslösen des Kameraverschlusses über die Blitzlicht-Gasentladungslampe entladen wird. Eine Glimmlampe zeigt durch Aufleuchten an, daß der Kondensator geladen, das Elektronenblitzgerät also »schußbereit« ist. Die Aufladezeit des Blitzkondensators, d. h. die Zeitspanne zwischen dem Augenblick des Einschaltens und dem des Aufleuchtens der Anzeigeglimmlampe, ist je nach Typ des Gerätes verschieden lang. Sie kann zwischen 4 und 14 Sekunden liegen. In der Photopraxis wird außerdem im allgemeinen der Blitz nicht unmittelbar nach dem Beenden der Aufladung ausgelöst; vielmehr vergeht noch eine im Mittel auf etwa 1 Minute geschätzte Wartezeit, während deren das Objekt mit der Kamera anvisiert wird od. dgl. Es ist nicht üblich, während dieser Wartezeit das Ladegerät abzuschalten, da der Photograph seine Aufmerksamkeit dann anderen Dingen als der Anzeigeglimmlampe zuzuwenden hat. Die beim Betrieb von Elektronenblitzgeräten aufzuwendende Energie wird deshalb für zwei Funktionen verbraucht: erstens für die Aufladung des Blitzkondensators und zweitens für den Ersatz der Isolationsverluste und für den Betrieb der Anzeigeglimmlampe, also zur Aufrechterhaltung des Ladezustandes und damit der Blitzbereitschaft.

Die erste Aufgabe wird im allgemeinen von elektromechanischen Zerhackern mit relativ gutem Wirkungsgrad, beispielsweise etwa 35 %> erfüllt. Bei der zweiten Aufgabe ist das nicht der Fall. Die Leerlaufaufnahme eines mechanischen Zerhackers beträgt ein Vielfaches der Leistung, die zur Erhaltung der Kondensatorladung erforderlich ist. Der Wirkungsgrad sinkt auf Werte von etwa 5 % ab. Bei dem oben angegebenen Verhältnis von Aufladungszeit zu Wartezeit ergibt sich daraus ein Gesamtwirkungsgrad von etwa 12%·

Seit einigen Jahren verdrängt der Transistorzerhacker in steigendem Maße den elektromechanischen Zerhacker in Spannungswandlerschaltungen, und zwar neuerdings auch in Elektronenblitzgeräten. Die Vorteile des Transistorzerhackers gegenüber dem mechanischen liegen dabei nicht nur in der Ausschaltung des Kontaktverschleißes, den kleineren Abmessungen und im besseren Wirkungsgrad. Vielmehr macht die Bestückung von Elektronenblitzgeräten mit Transistoren auch besondere Schaltungsmaßnahmen möglich, die diesen Geräten auch in Schaltungsanordnung

zur Konstanthaltung der Sollspannung

eines aufgeladenen Blitz-Kondensators

in Elektronenblitzgeräten

Anmelder:

INTERMETALL

Gesellschaft für Metallurgie

und Elektronik m.b.H.,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19

Dipl.-Phys. Albrecht Gerlach

und Kurt Wittig, Düsseldorf,

sind als Erfinder genannt worden

anderer Hinsicht eine technische Überlegenheit über die Schaltungen mit mechanischen Zerhackern gibt. Aber auch bei transistorbestückten Zerhackern sind die Leerlaufverluste noch erheblich.

Es sind auch Schaltmaßnahmen bei Spannungswandlern mit Transistorzerhackern bekannt, bei denen Steuerelemente, z. B. zusätzliche Steuertransistoren, gegebenenfalls in Verbindung mit Gasentladungsröhren, den Transistorzerhacker bedampfen bzw. die Amplitude der Zerhackerschwingung begrenzen. Man erreicht mit diesen Mitteln z. B. eine Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung, oder man kann den Spannungswandler leerlauffest ausbilden, so daß er bei Ausfall der Last nicht zerstört wird.

Bei der Verwendung von Transistorzerhackern zum Aufladen eines Blitzkondensators in Elektronenblitzgeräten wurde bereits vorgeschlagen, einen Regeltransistor, der die Schwingungsamplitude des Zerhackers beeinflußt, durch den Strom einer Glimmlampe zu steuern.

Die Erfindung gibt eine Schaltungsanordnung an, die es ermöglicht, unter Ausnutzung der ohnehin vorhandenen Elemente des Elektronenblitzgerätes mit geringem Aufwand eine möglichst große Wirtschaftlichkeit im Betrieb des Gerätes zu gewährleisten. Sie weist einen Weg zur Konstanthaltung der Sollspannung

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eines ,über einen Transistorzerhacker aufgeladenen und auch die Wechselspannung am Transistor müssen Blitzkondensators in Elektronenblitzgeräten mit einer also immer weiter anwachsen und schließlich zur Zeran einen Spannungsteiler angeschlossenen Anzeige- störung eines der Bauteile führen, wenn sie nicht durch glimmlampe im Steuerkreis und mit einem gleichfalls besondere Schaltmaßnahmen begrenzt werden, an den Spannungsteiler angeschlossenen Zündkonden- 5 Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird nach sator und zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dem Aufladen des Blitzkondensators C& auf die daß die vom Spannungsteiler abgewendete Seite der gewünschte Spannung der Ladevorgang dadurch Glimmlampe an die Basis eines Steuertransistors ange- beendet, daß mit einem zusätzlichen SteuertransistorTY schlossen ist, die Reihenschaltung der Glimmlampe der Zerhackertransistor Ti gesperrt wird. Hierzu ist die und der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors io Anzeigeglimmlampe A so an die Basis des Steuerparallel zum Zündkondensator liegt, während die transistors T_s angeschlossen, daß dieser beim Zünden Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransistors in der Lampe von einem Strom durchflossen wird. Da Reihe mit einem durch den schwingenden Zerhacker der Steuertransistor T₈ (hier nicht unmittelbar) zwischen aufgeladenen Hilfskondensator liegt und zusammen Emitter und Basis des Leistungstransistors Ti geschaltet mit diesem parallel zur Basis-Emitter-Strecke des 15 ist, wird hierdurch die Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors des Transistorzerhackers geschaltet Leistungstransistors kurzgeschlossen und der Zerist, derart, daß beim Überschreiten der Sollspannung hacker gesperrt.

des Blitzkondensators und Zünden der Glimmlampe Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist der Emitter

der durch den Abfall der Zündspannung auf die des Steuertransistors Γ« an den positiven Pol eines Brennspannung der Glimmlampe verursachte Ent- 20 Hilfskondensator Cu gelegt, der über eine Diode D₂ ladungsstromstoß des Zündkondensators über die durch die Rückkopplungswechselspannung auf z. B. Glimmlampe und die Basis des Steuertransistors fließt, etwa 16 V aufgeladen wird. Mit dem gleichen Pol sind die leitend werdende Kollektor-Emitter-Strecke des auch die positiven Belege von Blitzkondensator C& Steuertransistors die Basis des Leistungstransistors und Zündkondensator C₂ verbunden, mit der positiven Platte des Hilfskondensators ver- 25 Beim Zünden der Anzeigeglimmlampe A entlädt bindet, sie auf ein positives Potential gegenüber dem sich der Zündkondensator C_z von der Zündspannung Emitter bringt und den Transistorzerhacker sperrt, U₂ auf die Brennspannung £/&. Dieser Stromstoß während das Wiederanschwingen des Transistorzerhackers durch den dann vom Spannungsteiler bestimm- Q = (JJ_z — Ub) · C_z, ten, durch die brennende Glimmlampe und die Basis 30

des Steuertransistors fließenden geringen Strom ver- der beispielsweise 5 · 10~⁷ A/sec (Stromstärke z. B. hindert wird, so lange, bis nach dem Absinken der 1 bis 2 mA) beträgt, genügt, um die Schwingung des Spannung des Blitzkondensators unter einen vorge- Zerhackers zu löschen. Danach wird die Anzeigegebenen unteren Grenzwert die Glimmlampe wieder glimmlampe^ von einem Strom durchflossen, der erlischt und der Steuertransistor stromlos wird. 35 durch den Spannungsteiler A₁, R₂ bestimmt ist (z. B.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungs- etwa 30 μΑ). Dieser Strom reicht aus, um über den gemäßen Schaltung werden an Hand der Figur Steuertransistor T_s die Basis des Leistungstransistors Ti erläutert, die eine schematische Schaltskizze der so stark zu bedampfen, daß der Zerhacker nicht erfindungsgemäßen Schaltung in einem Elektronen- wieder anschwingen kann und gesperrt bleibt. Erst blitzgerät mit Transistorzerhacker wiedergibt. 40 wenn (z. B. nach etwa 20 Sekunden) die Spannung des

Wie üblich enthält der Entladungskreis des Blitz- Blitzkondensators Ct, um etwa 2% abgesunken ist, kondensators C& eine Spannungsteilerschaltung R₁ R₂, -. erlöscht die Anzeigeglimmlampe A; die Zerhackerdie Anzeigeglimmlampe A, einen Zündkondensator C₂, schwingung wird dann augenblicklich wieder angeden gegebenenfalls mit der Kamera gekoppelten fachtund der Blitzkondensator C» in etwa 0,2 Sekunden Schalter S, den Zündtransformator T und die Blitz- 45 auf seine Sollspannung aufgeladen. Dann zündet die lampe B. Die Bauelemente: Leistungstransistor Ti, Anzeigeglimmlampe A wieder, und der Vorgang Windungen W₁, W₂, W₃ als Transformator und Diode wiederholt sich.

D₁, bilden einen üblichen Transistorzerhacker mit . Zum Löschen der Schwingungen des Zerhackers ist Spannungsverdopplerschaltung zum Aufladen des ein stärkerer Strom erforderlich als zur laufenden Blitzkondensators C& aus der Spannungsquelle Q. Ein 50 Bedämpfung, durch die ein Wiederanschwingen versolcher Zerhacker stellt eine Stromquelle mit nahezu hindert wird. Um den Löschvorgang bei Zünden der konstanter Leistungsabgabe dar. Da die in einem Anzeigeglimmlampe zu gewährleisten, wird bei der Kondensator aufgespeicherte Leistung E proportional erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht nur zum Quadrat der Apannung U ansteigt: für Kurzschluß der Basis-Emitter-StreckedesLeistungs-

55 transistors gesorgt, sondern darüber hinaus der Basis

C ■ U² eine positive Spannung gegenüber dem Emitter auf-

E — τ— ⁼ N-1, gedrückt. Dieses wird durch den Hilfskondensator Ch

erreicht, der bei der Schaltung gemäß der Erfindung während des Schwingens des Zerhackers so aufgeladen

ergibt sich als theoretische Aufladekurve eines an 60 wird, daß der Emitter des Steuertransistors gegenüber einen solchen Zerhacker angeschlossenen Künden- dem Emitter des Leistungstransistors ein positives sators eine Parabel: Potential erhält. Dieser Hilfskondensator Ch unter-

rr——- . stützt also den durch den Steuertransistor T₈ ausge-

U{t) — 1/——— , lösten Löschvorgang.für den Zerhacker. SeineEnergie

j/ C 65 wird bei dem Löschvorgang verbraucht; er wird erst

nach Anschwingen des Zerhackers wieder aufgeladen.

wobei N = E/t die dem Kondensator zugeführte -■ Bei Einbau des Hilfskondensators Ch (mit Diode D₂) konstante Leistung ist. Die Spannung am Kondensator wird der Abschaltmechanismus bereits weitgehend

unabhängig von allen Exemplarstreuungen von Leistungs- und Steuertransistor. Durch diese Arbeitsweise wird erreicht, daß das Nachladen des Blitzkondensators mit demselben günstigen Wirkungsgrad wie das Aufladen erfolgt, d. h. mit einem Wirkungsgrad von etwa 35 bis 50%.

Die in der Figur schematisch dargestellte erfindungsgemäße Schaltung läßt sich noch dadurch verbessern, daß vorzugsweise dem Hilfskondensator Ca eine Hilfsbatterie derartig parallel geschaltet wird, daß das positive Potential des Emitters des Steuertransistors T_s gegenüber dem Emitter des Leistungstransistors Ti nach dem Sperren des Zerhackers erhalten bleibt. Diese Maßnahme gewährleistet vor allen Dingen ein sicheres Arbeiten der Schaltung bei höheren Temperaturen. Bei der in der Figur gezeigten Schaltung entlädt sich der Hilfskondensator wie beschrieben während des Löschvorganges, so daß während der relativ langen Zeit, die der Zerhacker gelöscht bleibt, kein Potentialunterschied zwischen den Emittern T_s und Ti besteht. Während dieser Zeit wird die Basis des Leistungstransistors so stark bedämpft, daß der Zerhacker nicht anschwingen kann. Insbesondere bei höheren Arbeitstemperaturen kann diese Bedämpfung jedoch — je nach Transistorexemplar, entsprechend dessen /_C0-Wert — kritisch sein. Je höher die Temperatur liegt, um so leichter schwingt der Leistungstransistor Ti an, obwohl die Anzeigeglimmlampe A noch Strom führt, und der Ladevorgang des Blitzkondensators Cb läuft unerwünschterweise weiter. Wird dagegen die Hilfsbatterie bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen, so wird durch den auch nach dem Sperren des Zerhackers vorhandenen Potentialunterschied zwischen den Emittern der Anschwingvorgang bei Stromfluß durch die Anzeigeglimmlampe auch bei stark erhöhten Temperaturen vermieden.

Die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung gegenüber bekannten Schaltungen ohne automatische Abschaltung des Aufladevorganges ergeben sich aus dem unterschiedlichen zeitlichen Verlauf der aus der Stromquelle entnommenen Leistung und der Spannung am Kondensator: Bei derartigen bekannten Schaltungen für Elektronenblitzgeräte ist zur Aufladung des Kondensators von 0 auf 80% der Endspannung dieselbe Zeit erforderlich wie zur Weiterladung von 80 auf 96%. Die Gerätehersteller stellen deshalb die Anzeigeglimmlampen üblicherweise so ein, daß sie zünden, wenn 80 bis 90% der Endspannung des Blitzkondensators erreicht sind, um nicht zu große Aufladezeiten zu erhalten. Das bedeutet, daß ein Blitz, der unmittelbar nach Aufleuchten der Lampe gezündet wird, nur rund zwei Drittel der Energie eines Blitzes besitzt, der nach einer Wartezeit von etwa einer Minute ausgelöst wird. Beim großen Belichtungs-Spielraum der moderenen Schwarzweißfilme macht sich das kaum bemerkbar.

Bei Farbaufnahmen kann diese Streuung der Blitzenergie jedoch zu Fehlbelichtungen führen.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Geräten ist bei dem Elektronenblitzgerät mit Transistorzerhacker und automatischer Abschaltung gemäß der Erfindung die Leistungsaufnahme während der Aufladezeit wesentlich gleichmäßiger als bei den übrigen Schaltungen. Als maximale Abweichungen von der Sollspannung während des automatischen Nachladens wurden beispielsweise nur ± 5 % gemessen. Die Endspannung wird nur von der Zünd- bzw. Brennspannung der Anzeigeglimmlampe bestimmt und nicht vom Ladezustand der Batterie und den Eigenschaften der übrigen Bauelemente. Maßnahmen zum Ausgleich der Exemplarstreuungen der Transistoren, wie z. B. verschiedene Übertrageranzapfungen, entfallen deshalb. Der wesentliche Vorteil ist jedoch, daß die zur Aufrechterhaltung der Blitzbereitschaft notwendige Leistung nur einen Bruchteil der bei anderen Geräten ohne automatische Abschaltung erforderlichen beträgt. Hierdurch ist die Schaltung gemäß der Erfindung besonders geeignet für Geräte, die aus Trockenbatterien gespeist werden sollen.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung können auch zwei Steuertransistoren verwendet werden, von denen wiederum einer mit der Basis an die Anzeigeglimmlampe angeschlossen ist, während der zweite Steuertransistor als Ventil in der Basisleitung des Leistungstransistors liegt und von dem ersten Steuertransistor so gesteuert wird, daß er diese Basisleitung bei Zünden der Anzeigeglimmlampe sperrt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung der Sollspannung eines über einen Transistorzerhacker aufgeladenen Blitzkondensators in Elektronenblitzgeräten mit einer an einen Spannungsteiler angeschlossenen Anzeigeglimmlampe im Steuerkreis und mit einem gleichfalls an den Spannungsteiler angeschlossenen Zündkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Spannungsteiler abgewendete Seite der Glimmlampe (A) an die Basis eines Steuertransistors (T₈) angeschlossen ist, die Reihenschaltung der Glimmlampe 04) und der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors parallel zum Zündkondensator (C₂) liegt, während die Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransistors (Ts) in Reihe mit einem durch den schwingenden Zerhacker aufgeladenen Hilfskondensator (Ca) liegt und zusammen mit diesem parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors (Tj) des Transistorzerhackers geschaltet ist, derart, daß beim Überschreiten der Sollspannung des Blitzkondensators (Cb) und Zünden der Glimmlampe (A) der durch den Abfall der Zündspannung auf die Brennspannung der Glimmlampe verursachte Entladungsstromstoß des Zündkondensators (C₂) über die Glimmlampe und die Basis des Steuertransistors (Ts) fließt, die leitend werdende Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransistors die Basis des Leistungstransistors (Ti) mit der positiven Platte des Hilfskondensators (Cn) verbindet, sie auf ein positives Potential gegenüber dem Emitter bringt und den Transistorzerhacker sperrt, während das Wiederanschwingen des Transistorzerhackers durch den dann vom Spannungsteiler (R₁, R₂) bestimmten, durch die brennende Glimmlampe und die Basis des Steuertransistors fließenden geringeren Strom verhindert wird, so lange, bis nach dem Absinken der Spannung des Blitzkondensators unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert die Glimmlampe wieder erlischt und der Steuertransistor (T_s) stromlos wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Steuertransistoren, von denen der zweite Steuertransistor als Ventil in der Basisleitung des Leistungstransistors (Ti) liegt und

von dem ersten, mit der Basis an die Glimmlampe (A) angeschlossenen Steuertransistor gesteuert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfskondensator (Ca) eine Hilfsbatterie derartig parallel geschaltet wird, daß das positive Potential des Emitters des Steuertransistors (T₈) gegen überdem Emitter des

Leistungstransistors (Ti) nach dem Sperren des Zerhackers erhalten bleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 779 162, 776 308; USA.-Patentschrift Nr. 2 791 739; Zeitschrift »Bild und Ton«, 1954, H. 1, S. 21/22; »Proceedings of the JEE«, 1955, S. 775 bis 784.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen