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Belichtungsmesser mit Verstärker Es besteht oft die Aufgabe, den von
einem Meßwandler gelieferten Meßstrom so zu verstärken, daß er zur Betätigung eines
weniger empfindlichen Anzeigegerätes oder zur Auslösung von Steuerfunktionen ausreicht.
So werden beispielsweise in der Lichtmeßtechnik Fotoelemente als Meßwertwandler
für die Messung von Beleuchtungsstärken, Lichtstromdichten u. dgl. benutzt. Ihr
Wirkungsgrad ist jedoch relativ gering, so daß in manchen Fällen die direkte Aussteuerung
eines Meßinstrumentes oder die Auslösung eines Regelgliedes nicht möglich ist. Es
werden daher in zunehmendem Maße für Belichtungsmesser und für in Kameras eingebaute
Belichtungsregler an Stelle der Fotoelemente nunmehr Fotowiderstände verwendet,
deren vom Lichteinfall abhängiger innerer Widerstand den Strom der Betriebsspannungsquelle
beeinflußt.
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Zur Verstärkung kann eine der bekannten Stromkompensationsschaltungen
nach Linde c k - Roth e benutzt werden, wobei beispielsweise ein zu messender Strom
durch eine am Kompensationsgalvanometer befestigte Blende das von einer Lampe herrührende
und oft mittels einer Optik gebündelte Licht auf einem fotoelektrischen Bauelement
derart steuert, daß von dem meist mit einer Röhre verstärkten fotoelektrischen Strom
ein Teil solcher Größe und Richtung von einem Stromteiler zum Galvanometer abgezweigt
wird, daß der durch das Galvanometer fließende und zu messende Strom kompensiert
wird. Der von der Röhre verstärkte und zur Anzeige benutzte Strom ist dabei immer
dem zu messenden Strom proportional.
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Die bekannten praktisch ausgeführten Anordnungen dieser Art sind
wegen ihrer Größe und ihres Aufwandes in Belichtungsmessern nicht zu gebrauchen.
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Von besonderem Nachteil ist dabei auch, daß eine Lampe benötigt wird,
die einen relativ großen Strombedarf hat, so daß beispielsweise eine kleine Knopfzelle
zum Betrieb des Verstärkers nicht in Frage kommt, wenn man in der herkömmlichen
Art verfährt.
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Der im folgenden näher beschriebene Verstärker nach dem Prinzip von
Lindeck-Rothe besitzt diese Nachteile nicht. In ihm wird auf eine Glühlampe mit
ihren optischen Hilsfmitteln und auf eine Verstärkung mittels Röhre oder anderer
herkömmlicher Bauelemente verzichtet, da an Stelle des Verstärkers ein Fotowiderstand
mit entsprechender Steilheit und Leistung verwendet werden kann.
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In bestimmten Fällen kann jedoch auf die Verwendung von Foto elementen
für eine Lichtmessung nicht verzichtet werden, so beispielsweise bei luxmetrischen
Messungen, bei denen die Spektralempfindlichkeit des Foto elementes der Augenkurve
angeglichen werden
muß, was sich einfacher bei Fotoelementen als bei Fotowiderständen
bewerkstelligen läßt. Dabei wirkt sich auch als günstig aus, daß Fotoelemente Stromspannungselemente
sind. In diesen Fällen ist also die Spektralemfindlichkeit, die Konstanz oder eine
andere spezielle Eigenschaft des Fotoelementes von Bedeutung. Sofern aus Platzgründen
nur sehr kleine Fotoelemente verwendet werden können, ist, wie eingangs schon erwähnt,
der durch sie gelieferte Strom nicht ausreichend, um ein empfindliches Meßwerk od.
dgl. zu betätigen. Zur Erzielung eines ausreichenden Anzeige- oder Steuerstromes
muß dieser also verstärkt werden.
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Gelöst wird die Aufgabe der Verstärkung des Meßstromes bei einem
Belichtungsmesser oder -regler gemäß der Erfindung, wobei die Meßverstärkung durch
eine Kompensationsschaltung nach Lindeck-Rothe erfolgt und eine unbekannte Spannung
eine am Kompensationsgalvanometer befestigte Blende für den Lichteinfall auf ein
lichtempfindliches Element dadurch steuert, daß dem Meßstrom ein Kompensationsstrom
entgegengeschaltet ist, dessen Änderung vom Durchlaßwiderstand eines lichtempfindlichen
Elementes abhängig ist, dadurch, daß die unbekannte Spannung von einem Fotoelement
geliefert wird und das Fotoelement und der den Kompensationsstrom steuernde Fotowiderstand
von ein und derselben Lichtquelle beleuchtet werden.
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Die Schaltung des Meßverstärkers ist in Fig. 1 dargestellt, während
F i g. 2 den mechanischen Aufbau des Gerätes zeigt.
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Gemäß Fig. 1 dient das Fotoelement 1 als Eingangsstromquelle, dessen
Strom über das Galvanometer 2 fließt. Am beweglichen Organ dieses Galvanometers
ist die lichtundurchlässige Blende 3 angebracht, die räumlich so angeordnet ist,
daß sie sich vor der Lichteintrittsöflnung für den Fotowiderstand 4 bewegt und diese
je nach Galvanometerausschlag mehr oder weniger abdecken kann. Der Fotowiderstand
4 nimmt dabei entsprechend der auf ihn
fallenden Lichtenergie größere
oder kleinere Widerstandswerte an. Der Fotowiderstand 4, welcher den Strom I steuert,
liegt zusammen mit dem Ausgangsstrommesser 5 an der Hilfsstromspule 6. Weiterhin
sind die Widerstände 7 und 8 vorhanden, die zur Anpassung an den entsprechenden
Meßbereich dienen.
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F i g. 2 zeigt einen Baustein, der nach der beschriebenen Schaltung
zusammengebaut ist. Der Ausgangsstrommesser 5 ist außerhalb zu denken.
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Neben dem Drehpulsmeßwerk 2 befindet sich als Spannungsquelle die
Knopfzelle 6. Das Fotoelement 1 und der Fotowiderstand 4 sind in einer Stirnwand
des Gerätes so nebeneinander angebracht, daß sie jeweils von der gleichen äußeren
Lichtquelle, im allgemeinen vom Tageslicht, beleuchtet werden. Der Zeigerarm des
Meßwerks 2 ist gekröpft, so daß die an ihm befestigte Blende 3 vor dem Fotowiderstand
4 liegt. An einer nicht näher bezeichneten Stelle des Gerätes wird der Strommesser
5 angeschlossen.
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Diese Anordnung arbeitet folgendermaßen: Es soll vorerst angenommen
werden, daß der Fotowiderstand 4 an der Blende 3 vorbei durch ein Licht konstanter
Beleuchtungsstärke beleuchtet wird.
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Gemäß Fig. 1 ergibt sich, daß zur Kompensation des vom Foto element
1 herrührenden zu messenden Stromes x vom gegenüber ix wesentlich größer wählbaren
Ausgangsstrom I ein Betrag in der Größe von ix über die Meßwiderstände 7 und 8 so
abgezweigt werden kann, daß der Fotoelementenstrom ix gerade kompensiert wird.
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Das Galvanometer 2 ist dabei so gepolt, daß sein Zeiger mit der daran
befestigten Blende 3 bei einer Vergrößerung des Fotoelementenstromes so ausschlägt,
daß der Fotowiderstand 4 stärker beleuchtet wird. Die Folge ist eine Verkleinerung
seines inneren Widerstandes. Jetzt kann über die Widerstände 7 und 8 ein größerer
Strom zur Kompensation des Fotoelementenstromes abfließen.
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Ist im umgekehrten Fall x kleiner geworden, so schlägt das Galvanometer
2 entgegengesetzt aus.
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Jetzt wird die lichtempfindliche Schicht des Fotowiderstandes 4 stärker
gegen die Lichtquelle abgedeckt. Dies führt zu einer Vergrößerung seines inneren
Widerstandes. Es wird damit der Kompensationsstrom kleiner.
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß der über die Widerstände 7
und 8 abgezweigte Kompensationsstrom automatisch immer eine solche Größe annehmen
muß, daß ix gerade kompensiert wird, abgesehen von einem kleinen Rest, dem sogenannten
Fehlerstrom des Galvanometers. Es folgt weiter,
daß ix immer in einer festen Beziehung
zum Ausgangsstrom steht. Weiterhin iS zu bemerken, daß zur Beleuchtung des FotowiderstC;ndes
4 keine konstante Beleuchtungsstärke erforderlich ist. Das durch das Fotoelement
1 zu messende Licht, beispielsweise Tageslicht, dient gleichzeitigizur Beleuchtung
des Fotowiderstandes 4.
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Die Anzeige des Ausgangsstrommessers 5 ist unter diesen Verhältnissen
sinnvoll, wenn ix zu A 1 I werden kann. o ; sei der gewählte Verstärkungsfaktor
des Kompensators.
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Aus dieser Beziehung folgt, daß eine Fotowiderstandstype benutzt
werden muß, die einen solchen Verlauf und eine solche Lage ihrer Widerstandscharakteristik
aufweist, daß sich das zu fordernde a in allen Gebieten des beabsichtigten Meßbereiches
ergeben kann. Dies ist aber in der Praxis leicht durchführbar.
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Wie bereits schon erwähnt, eignet sich der erfindungsgemäße Meßverstärker
ganz besonders zum Einbau in automatisierte Standbild-oder Filmkameras. In diesem
Fall wird man den Ausgangsstrommesser 5 beispielsweise zum Antrieb der Blendenlamellen,
d. h. als Blendenregler verwenden.