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Elektronisches Blitzgerät mit einem Speicherkondensator Zusatz zum
Patent: 1083 430 Gegenstand des Hauptpatentes 1083 430 ist ein elektronisches
Blitzlichtgerät mit einem aus einer Stromquelle niedriger Gleichspannung über einen
Spannungsumformer mit hoher Gleichspannung aufzuladenden Speicherkondensator und
mit einem den Umformer in Abhängigkeit von der am Speicherkondensator vorhandenen
Spannung ein- bzw. ausschaltenden Relais, dem ein spannungsabhängiger Widerstand
über einen stromverstärkenden Transistor einen von der Spannung am Speicherkondensator
abhängigen Strom zuführt, bei dem das Relais im Kollektorstromkreis des Transistors
liegt und der spannungsabhängige Widerstand derart mit dem Speicherkondensator und
der Basis des Transistors verbunden ist, daß der mit steigender Kondensatorspannung
ansteigende Steuerstrom als positiver Basisstrom wirksam ist, und bei dem ferner
weitere Schaltungsteile vorhanden sind, die der Basis des Transistors einen konstanten,
gegebenenfalls einstellbaren negativen Vorstrom zuführen, der so lange einen das
Relais im erregten und damit den Umformer im eingeschalteten Zustand haltenden Kollektorstrom
bewirkt, bis beim Erreichen der gewünschten Spannung am Speicherkondensator der
Steuerstrom den Vorstrom weitgehend kompensiert und das dann abfallende Relais den
Umformer abschaltet.
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Die Erfindung schlägt weitere Verbesserungen dieses elektronischen
Blitzlichtgerätes vor.
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Bei dem im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der
negative Vorstrom des Transistors durch die Batterie erzeugt, die gleichzeitig als
Stromquelle niedriger Gleichspannung den Spannungsumformer speist und somit die
Energie für den Speicherkondensator liefert. Da der Speicherkondensator eine verhältnismäßig
große elektrische Energie aufnimmt, wird die Stromquelle niedriger Gleichspannung
durch den Spannungsumformer stark belastet. Das hat zur Folge, daß die Spannung
dieser Stromquelle während des Betriebes relativ schnell absinkt.
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Durch das Absinken der Spannung nimmt aber auch der negative Vorstrom
des Transistors ab. Da dieser negative Vorstrom allein die Spannung bestimmt, auf
die der Speicherkondensator von dem Spannungsumformer aufgeladen wird, sinkt die
Spannung des Speicherkondensators und damit die vom Blitzlichtgerät gelieferte Blitzenergie
allmählich ab.
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Die Erfindung zeigt nun eine Möglichkeit, wie dieses Absinken der
Spannung des Speicherkondensators und damit der Blitzenergie verhindert werden kann.
Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung der negative Strom durch eine von der als
Stromquelle niederer Spannung dienenden Betriebsbatterie getrennten Batterie erzeugt.
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Da der Vorstrom sehr gering ist, genügt für dessen Erzeugung eine
kleine Batterie, die trotzdem eine lange Lebensdauer hat, ohne daß ihre Spannung
absinkt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der Spannungsumformer stets bei
der gleichen Spannung am Speicherkondensator abgeschaltet wird und das Blitzlichtgerät
stets die gleiche Blitzleistung liefert.
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Eine noch bessere Konstanz des negativen Vorstromes ergibt sich nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch, däß die den Vorstrom erzeugende
Batterie kleinere Spannung und Kapazität hat als die Betriebsbatterie und zwecks
ständiger Nachladung aus der Betriebsbatterie dieser über einen Schutzwiderstand
parallel geschaltet ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen
Blitzlichtgerätes mit den Merkmalen der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung
zeigt F i g. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schaltbild eines elektronischen
Blitzlichtgerätes, bei dem als spannungsabhängiger Widerstand eine Glimmlampe verwendet
ist, F i g. 2 ganz schematisch die Kennlinie der Glimmlampe in Abhängigkeit von
der am Speicherkondensator herrschenden Ladespannung Uk und
F i
g. 3 ebenfalls ganz schematisch den zeitlichen Verlauf des Glimmlampenströmes hei
normaler Arbeitsweise des Gerätes.
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Das in F i g. 1 dargestellte elektronische Blitzlichtgerät hat einen
Spannungswandler, der aus einem elektromagnetischen Zerhacker 1 mit einer Treibspule
3, einem Aufwärtstransformator 2 uiid einem spannungsverdoppelnden Gleichrichter
6, 7, 8 nach Delon besteht.
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Beim Einschalten eines Betriebsschalters 5 wird eine Stromquelle niederer
Gleichspannung, nämlich eine Batterie 4, die beispielsweise eine Spannung von 6
Volt haben kann, mit dem Zerhacker 1 verbunden. Wenn niän die Kontakte 21 eines
Relais 20 zunächst als geschlossen annimmt, arbeitet der Zerhacker 1 und verwandelt
die Spannung der Batterie 4 in eine Rechteckspannung, die an der Primärwicklung
des Aufwärtstransformators 2 liegt. An der Sekundärwicklung des Transformators 2
wird die hochtransformierte Spannung abgenommen, die dann in dem Gleichrichter 6,
7, 8 gleichgerichtet wird und einen Speicherkondensator 9 auf eine für den Betrieb
einer Blitzlichtlampe 10 geeignete Spannung, z. B. auf 500 Volt, auflädt.
Wird die Blitzlichtlampe10 mittels einer Zündelektrode 11 gezündet, so entlädt sich
der Speicherkondensator 9 stoßartig über die Blitzlichtlampe 10.
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Parallel zu dem Speicherkondensator 9 liegt ein Spannungsteiler, der
sich aus in Reihe liegenden Widerständen 12, 13 und 14 zusammensetzt. Die Widerstände
12 und 14 haben feste Werte, während der Widerstand 13 verändert werden kann. Der
Spannungsteiler soll möglichst hochohmig sein und hat zweckmäßigerweise einen Gesamtwiderstand
von einigen hundert Kiloohm.
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An der Verbindungsstelle der Widerstände 12
und 13 ist die eine
Elektrode einer als spannungsabhängiger Widerstand verwendeten Glimmlampe 15 angeschlossen,
deren andere Elektrode mit der Basis eines Transistors 17 und außerdem über einen
Widerstand 16, der zweckmäßigerweise mehrere Kilodhni groß ist, mit der i1egativeii
Elektrode des Spelelietkortdensatars 9 verbütiden ist.
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Als Betriebsspannung für den Transistor 17 dient ebenfalls die Batterie
4, mit deren Pluspol der Biüitter verbunden ist, während der Kollektor über die
Relaiswicklung 20 an dem Minuspol der Batterie 4 liegt. Außerdem ist der Eniitter
des Transistors 11 üiit der negativen Seite des Speicherkondensätors § verbunden.
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Mit t#ijfc einer weiteren Batterie 22 wird über einen Widerstand 19
ein konstanter Vorstrom 1, erzeugt, der in riegativet Richttang zur Basis des Tränsistats
1'i, die. als Steüerelektröde dient, fließt. Der Widerstand 1'9 ist eiris.te111iär,
so daß der negative Vorstrom I1 vctändert werden kann. Um die Batterie
22. zu schöi1efi, ist riiit dem $ettiebsschalter 5 ein Schaltet 18 gekoppelt,
der den Vötströrn unterbficht, Wehrt das Gerät ausgeschaltet ist.
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]ja. der Vörstrom Il sehr gering ist und im ällgemeirieri unter i
Milliämpere liegt, kann die Batterie 2,2 eine kleine Kapazität Lind damit kleide
Abmessungen haben. Damit sich zier Vofstroni 1i nicht i1i unetwünschtct Weise durch
SpäüütiiigsschWankürigen der Batterie 22 ändert, ist die Batterie 21 der Bctriebsbatteric
4 über einen Widerstand 23, der beispielsweise 40 Kiloohm groß sein kann, parallel
geschaltet. Da die Betffebsbätterie 4 größere Kapäzität und auch größere Spannung
als die Batterie 22 hat, wird die Batterie 22 ständig durch einen geringen, über
den Widerstand 23 fließenden Strom aus der _ -Betriebsbatterie 4 . -nachgeladen,
so -daß - ihre Späntiuiig stets konstant bleibt.
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Ddteli-die Vetwehdüig einer besonderen Batterie 22 wird sichergestellt,-
daß der Vorstrom 11 stets den gleichen; einmal mit Hilfe des Widerstandes 19 eingestellten
Wert behält und unabhängig von der augenblicklichen Spannung der Betriebsbatterie
4 ist. Die Endspannung am Speicherkondensator 9 ändert sich daher auch nicht, wenn
die Spannung der Betriebsbatterie4 allmählich absinkt oder wenn die Batterie 4 gegen
eine andere Batterie mit abweichender Spannung ausgewechselt wird. Das Blitzlichtgerät
liefert deshalb stets die gleiche Lichtleistung.
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Das in F i g. 1 dargestellte Blitzlichtgerät arbeitet wie folgt: Es
sei angenommen, daß zunächst der Speicherkondensator 9 entladen ist und die Glimmlampe
15 sieh daher rin gelöschten Zustand befindet. Das Gerät wird durch Schließen der
Schalter 5 und 18 in- Betriebsbereitschaft gesetzt. Durch Schließen des Schalters
18 kann, wie bereits erläutert, ein negativer Basisstrom Il durch den Transistor
1'7 fließen, der einen verhältnismäßig großen Kollektorstrom hervorruft, so däß
das Relais 10 anzieht und die Kontakte 21 schließt. Damit wird der Stromkreis
der Treibspule 3 geschlossen, so daß der Zeihacker 1 eingeschaltet ist und der Spannungswandler
arbeitet. Der Speicherkondensator 9 wird aufgeladen, und die Spannung
UI, am Speicherkondensator 9 steigt an. Schließlich erreicht die Spannung
Uli einen solchen Wert U" bei der die zwischen den Widerständen 12 und 13 abgegriffene
Spannung für die Glimmlampe 15 gleich deren Zündspannung ist. In F i g. 2 ist beispielsweise
angenommen .worden, daß die Zünd-"spänhüng der Glinlirilämpe 15 erreicht ist, wenn
die Spannung UZ am Speicherkondensator 9 gleich 420 Volt ist.
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Beim Zünden der Glimmlampe 15 steigt der Strom IG, durch die Glimmlampe
sprunghaft vom Wert Null auf eineu endlichen Wert, der in F i g. 2 zu etwa 50 Mikroampere
angenommen wurde. Dieser Strom IGt fließt in der zu h entgegengesetzten Richtung
zur Basis des Transistors!! und kompensiert den Vorström 11 teilweise. Unmittelbar
nach dem Zünden der Glimmlampe 15 ist aber IGl noch so klein, daß der Kollektörström
des. Transistors 17 hoch ausreicht, um das Relais 20 im angezogenen Zustand zu halten.
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Ntit fortschreitender Aufladung des Speicherkondensators 9. nehmen
auch UI, und der durch die Glimmlampe 15 fließende Strom IGl zu; wie es in
P i g. 2 ähgedeutet ist. Schließlich erreicht der Strom IGl der gezündeten Glimmlampe
15 im funkt .B einen Wert, der etwa ebensögroß wie der des entgegengesetzt gerichteten
Vorstromes 11 ist: Nun fließt kein Bäsisstroni ineht durch den= -Transistor, der
Transistor ist gesperrt, der Köllektorstrom fällt auf einen unbedeüteriden Wert;
und das Relais 20 fällt all. Es öffnen- sich die Kontakte 21, so daß .der Stromkreis
der Treibspule 3 unterbrochen und der Zer häcker 1 abgeschaltet wird.
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Dürch Lecksttöme und sonstige Verluste sinken jetzt die Spannung Uh
am Speicherkondensator 9 und entsprechend auch der Strom IG, der gezündeten
Glimmlampe, 15 langsam. ab-. Wenn IGl bis zudem Punkt A in F i g. 2 abgesunken
ist, ist die Differenz
zwischen dem Vorstrom 11 und dem entgegengesetzt
gerichteten Glimmlampenstrom IGl so groß, daß wieder ein Kollektorstrom fließt,
der das Relais 20 erregt, so daß die Kontakte 21 geschlossen werden und der Zerhacker
wieder zu arbeiten beginnt. Der Speicherkondensator 9 wird nun nachgeladen, bis
die Spannung U. wieder den vorgegebenen Wert (in F i g. 2 sind das 500 Volt) und
IG, den Punkt B erreicht haben. Ul., und IG, pendeln also periodisch zwischen
den durch die Punkte A und B in F i g. 2 angedeuteten Werten hin und
her. Der zeitliche Verlauf von IG, ist in F i g. 3 noch einmal gesondert dargestellt.
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Da die Glimmlampe 15 in an sich bekannter Weise gleichzeitig zur Bereitschaftsanzeige
des Blitzlichtgerätes herangezogen werden soll, wird mit Hilfe des veränderbaren
Widerstandes 13 die am Spannungsteiler für die Glimmlampe 15 abgegriffene Spannung
so eingestellt, daß diese gleich der Zündspannung ist, wenn die Spannung Ult am
Speicherkondensator 9 beim Aufladen so groß geworden ist, daß die im Kondensator
9 gespeicherte Energie etwa gleich dem 0,7-fachen Wert der gewünschten Endleistung
ist. Bei einer einer Endspannung von 500 Volt entsprechenden Endleistung soll also
die Glimmlampe 15 zünden, wenn die Spannung Ul, den Wert UZ gleich 420 Volt erreicht
hat. Dies entspricht den in F i g. 2 angenommenen Daten.
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Die Abnahme der Spannung für die Glimmlampe 15 erfolgt nicht, wie
bei bekannten Einrichtungen, an einem verschiebbaren Abgriff eines Spannungsteilers
mit konstantem Gesamtwiderstand, sondern an einem festen Abgriff zwischen einem
festen Widerstand 12 und einem veränderbaren Widerstand 13. Der veränderbare Widerstand
13 liegt außerhalb des Stromkreises der Glimmlampe 15, so daß bei der Einstellung
des Teilerverhältnisses für die abgegriffene Glimmlampenspannung der Stromkreis
der Glimmlampe 15 nicht verändert wird. Der feste Widerstand 12 wirkt als konstanter
Vorwiderstand für die Glimmlampe 15. Auf diese Weise wird eine Änderung der Glimmlampenkennlinie
bei Änderung des Spannungsteilerverhältnisses vermieden.
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Die maximale Endspannung, auf die der Speicherkondensator aufgeladen
wird, hängt von der Größe des Vorstromes 1, ab und kann daher mit Hilfe des Widerstandes
19 eingestellt werden. Die Einstellung der gewünschten Endspannung geschieht am
einfachsten in der Weise, daß man zunächst den Widerstand 19 auf einen verhältnismäßig
kleinen Wert bringt und ihn dann in dem Augenblick, wo die Spannung am Speicherkondensator
9 den gewünschten Wert erreicht hat, so weit vergrößert, bis das Relais 20 gerade
abfällt und den Zerhacker 1 abschaltet.