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Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtbildaufnahmegerät mit einer
elektronischen Einrichtung, insbesondere zur Belichtungszeitbildung des Verschlusses,
welche Einrichtung mindestens zwei Transistoren umfaßt.
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Derartige Einrichtungen und die bei ihnen verwendeten Halbleiter bzw.
Transistoren weisen auf Grund ihrer physikalischen Eigenschaften, nämlich Basis-Emitter-Spannung
und Kollektorstrom, Temperaturgänge auf, die man zwecks Erreichung einer temperaturunabhängigen,
stabilen Steuerung der Belicli-. tungszeiten beseitigen muß. Dies geschieht bei
den bekannten Einrichtungen meist durch zusätzliche elektronische. Mittel, beispielsweise
durch Thermistoren oder andere temperaturabhängige Glieder. Dadurch werden jedoch
die Anschaffungskosten der elektronischen Einrichtung erhöht und die Herstellung
bzw. Montage verwickelter.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen
und eine ohne zusätzliche Mittel mögliche Temperaturkompensation innerhalb der elektronischen
Einrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zur Temperaturkompensation in der elektronischen Einrichtung die physikalischen
Eigenschaften der Transistoren in der Weise ausgenutzt werden, daß der Temperaturgang
des einen Transistors von dem Temperaturgang des anderen Transistors kompensiert
wird.
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Bei elektronischen Einrichtungen, insbesondere zur Belichtungszeitbildung,
in welchen ein mindestens - zwei Transistoren umfassender Trigger vorgesehen ist,
wird die Anordnung derart getroffen, daß der Temperaturgang der Basis-Emitter-Spannung
des Eingangstransistors von dem Temperaturgang der vom Emitterwiderstand des Ausgangstransistors
abgegriffenen Teilspannung kompensiert wird.
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Bei elektronischen Einrichtungen mit transistorisiertem Spannungsregler
ergibt sich eine bevorzugte Ausführungsform der Temperaturkompensation dadurch,
daß der Temperaturgang der Basis-Emitter-Spannung des Eingangstransistors der elektronischen
Einrichtung von dem Temperaturgang des aus mindestens zwei Transistoren bestehenden
Spannungsreglers kompensiert wird.
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Es ist vorteilhaft, die Anordnung derart zu- treffen, daß ein weiterer
Transistor vorgesehen ist, der die Batterie unmittelbar an die Magnetspule schaltet,
so daß der zur Temperaturkompensation verwendete-Temperaturgang des Spannungsreglers
von der Belastung durch die Magnetspule unabhängig ist.
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In der nachstehenden :Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
an Hand- von Zeichnungen erläutert. Es zeigt _ Fig.1 den mechanischen Antrieb eines
elektronisch gesteuerten photographischen Verschlusses und F i g. 2 und 3 zwei verschiedene
Schaltungen einer elektronischen Einrichtung zur Belichtungszeitbildung.
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Der in -F i g. 1 dargestellte Verschluß ist ein für ein nicht dargestelltes
Lichtbildaufnahmegerät bestimmter Spannverschluß, in dessen Gehäuse 10 mehrere Sektoren
12 um die zugeordneten Lagerzäpfen 14 schwenkbar gelagert sind. Jeder Sektor 12
weist einen Steuerschlitz 12 a auf, in welchem ein. Stift 16 a eines um das Objektivrohr
10 b des Verschlusses drehbar gelagerten Sektorenantriebsringes 16 eingreift. Ein
- abgebogener Arm 16b dieses Ringes arbeitet mit einer Kurbel 18 zusammen,
welche an einem Ende mit einem Hauptantriebsglied 20 gelenkig verbunden ist.
Eine aus dem Verschlußgehäuse 10 herausragende Welle 20 a des Hauptantriebsgliedes
20 dient zum Spannen desselben bzw. seiner Antriebsfeder 22, welche einerseits bei
24 ortsfest verankert- ist und andererseits gegen einen Stift 20 b am Glied
20
drückt.
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Das Hauptantriebsglied wird in seiner gespannten Stellung nach F i
g. 1 durch einen Arm 26 a eines Auslösers 26 gehalten, der bei 26b im Verschlußgehäuse
10 gelagert ist und mit einem Arm 26 c aus demselben herausragt. Eine Rückstellfeder
28 ist bestrebt; -den Auslöser 26 entgegen dem Uhrzeigersinn zu bewegen. Ein weiterer
aus Isoliermaterial hergestellter Sperrhebel 30 ist dem Hauptantriebsorgan 20 zugeordnet
und bei 30 a im Verschlußgehäuse 10 derart schwenkbar gelagert, daß er mit seinem
Arm 30b
in die Ablaufbahn einer Nase 20 c am Hauptantriebsglied 20 hineinragt.
An einem zweiten Arm 30 c des Sperrhebels 30 ist ein metallischer Anker 30d befestigt;
der mit dem U-förmigen Magnetkern 32a eines Elektromagneten zusammenarbeitet, dessen
Spule 32 an den Stromkreis einer später im einzelnen beschriebenen elektrischen
Regeleinrichtung angeschlossen ist. Der -Magnetkern 32a ist unter Zwischenschaltung
geeigneter Isoliermittel und unter Zuhilfenahme von Schrauben 34 im Verschlußgehäuse
10 befestigt. Vorzugsweise wird man diese Schraubverbindung justierbar gestalten,
damit die erforderliche Lage des Magnetkerns zum Anker bei der Montage leicht eingestellt
und gesichert werden kann: - -Dem Sperrhebel 30 ist eine Richtfeder 36 zugeordnet,
- welche ihn im Uhrzeigersinn zu bewegen sucht. Ein doppelarmiger Anstellhebel 38
ist um den Zapfen 24 schwenkbar gelagert und durch eine Feder 40 belastet, welche
ihn im Uhrzeigersinn zu bewegen sucht. Der eine Arm 38a des Anstellhebels arbeitet
mit einer Steuernocke 20 d am Umfang des Haupt antriebsgliedes 20 zusammen, während
der andere Arm 38 b über den Arm 30 c den Anker 30 d an den Magnetkern 32a anzudrücken
sucht. Der Arm 38 b ist außerdem in sich federnd gestaltet, so daß beim Spannen
der durch die Steuerkurve 30 d des Hauptantriebsgliedes 20 bedingte überzug beim
Andrücken des Ankers 30 d - an den Haltemagneten 32 a durch Eigenfederung des Armes
38 b überbrückt werden kann. -Außerdem ist im Verschlußgehäuse 10 ein Um-Schalter
mit seinen Kontaktfedern 46 a, 46 b; 46 c in einem Isolierstück46d befestigt. Dieser
Umschalter ist in den Stromkreis der elektrischen Regeleinrichtung eingeschaltet,
wobei die Kontaktfeder 46 b durch einen Isolierstift 16 c am Sektorenantriebsring
16 entweder mit der Kontaktfeder 46a- oder 46c in Kontaktberührung bringbar ist.
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Der Verschluß ist mit einer elektrischen Regeleinrichtung zum Steuern
der Belichtungszeit ausgerüstet. Diese mit Batterie und RC-Glied versehene Einrichtung
arbeitet im Prinzip derart, daß das Hauptantriebsglied 20 in der Offenstellung der
Sektoren 12 durch den den Magnetanker 30 d tragenden Sperrhebel 30 gesperrt
wird und die Zeitdauer der Magneterregung während des Offenhaltens der Sektoren
und folglich die Belichtungszeit des Verschlusses durch das auf beliebigen Wert
einstellbare RC-Glied bestimmt wird.
Das Schaltschema der Regeleinrichtung
ist in F i g. 2 dargestellt. Der Strom wird von einer Batterie 48 geliefert, welche
über einen einstellbaren elektrischen Widerstand 50 (es könnte aber auch ein Photowiderstand
verwendet werden) und einen Begrenzungswiderstand 52 den zeitbestimmenden Kondensator
54 auflädt. Die Schaltung umfaßt ferner Transistoren 56 und 58, einen Schutzwiderstand
60, einen Kollektorwiderstand 62 sowie eine Magnetspule 32. Mit 68 ist ein Stellpotentiometer
zur Justierung der Steuerdauer in der Regeleinrichtung bezeichnet. Der vorstehend
erläuterte Umschalter 46 a, 46 b, 46 c ist in der in F i g. 2 dargestellten
Weise in der Regeleinrichtung angeordnet. Die elektronische Einrichtung samt Batterie
ist beispielsweise nach bekannter Art im Verschlußgehäuse untergebracht.
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Es sei noch angemerkt, daß der an Hand einer ortsfesten Belichtungszeitskala
einstellbare, an der Verschlußfrontseite gelagerte Handsteller den dem Widerstand
50 zugeordneten Schleifer 66 trägt.
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Der beschriebene Verschluß kann bei der Belichtungszeit-Einstellung
folgendermaßen bedient werden: Es sei unterstellt, daß in der in F i g. 1 und 2
dargestellten Lage der Verschluß gespannt und die Batterie 48 bei 46 a, 46 b von
der Regeleinrichtung abgeschaltet ist. Der Steuernocken 20 d des Hauptantriebsgliedes
20 verstellt hierbei den Anstellhebel 38 derart, daß sein Arm 30 c den Anker 30
d an den Haltemagneten 32 a andrückt. Die Magnetspule 32 ist derzeit jedoch stromlos.
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Wird nun der Auslöser 26 betätigt, so beginnt das freigegebene Hauptantriebsglied
20 im Uhrzeigersinn abzulaufen, und über die Kurbel 18 wird hierbei der Sektorenring
16 zum öffnen der Sektoren 12 im Uhrzeigersinn getrieben. Der Stift 16c des Sektorenringes
16 legt gleich zu Beginn der Sektorenringablaufbewegung den Umschalter 46 b von
46 a an 46 c, wodurch die Batterie 48 an die elektrische Regelschaltung gelegt wird.
Die Emitterleitung beider Transistoren 56, 58 ist mit der Batterie 48 verbunden
und der Kurzschluß des zeitbestimmenden Kondensators 54 aufgehoben. Da der Transistor
56 mit seiner Basis unter seinem Emitterpotential, das durch den Transistor 58 bestimmt
wird, liegt, sperrt er im Einschaltmoment völlig, so daß die Basis des Transistors
58 über den Widerstand 62 an der Batterie 48 liegt. Der nun durch den Transistor
58 fließende Kollektorstrom erregt über die Spule 32 den Haltemagneten 32a, so daß
der Anker 30d schon eine kurze Zeitspanne nach dem Einschaltmoment durch die volle
Haltekraft des Haltemagneten festgehalten wird. (Der teilweise radial verlaufende
Steuernocken 20d des Hauptantriebsgliedes 20 verhindert, daß während der vorangegangenen
kurzen Ablaufzeit bis zum Erregen des Haltemagneten 32 a der Anker 30 sich von demselben
unter Wirkung der Feder 40 wegbewegen kann).
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Das ablaufende Hauptantriebsglied wird somit in der vollen Oifenstellung
der Sektoren 12 mit seiner Nase 20 c auf den über den Anker 30 d festgehaltenen
Arm 30 b des Sperrhebels 30 auftreffen und in dieser Stellung so lange festgehalten,
wie der Haltemagnet erregt bleibt.
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Beim Umlegen des Schalters 46 b von 46 a an 46 c beginnt ferner
über den Widerstand 50 ein Ladestrom in den Kondensator 54 zu fließen, der so lange
währt, bis die Basis des Transistors 56 seine Emitterspannung überschreitet. In
diesem Augenblick beginnt der Transistor 56 zu leiten, und am Widerstand 62 tritt
ein geringfügiger Spannungsabfall auf. Die Leitfähigkeit des Transistors 58 nimmt
dadurch um einen geringen Betrag ab, infolgedessen nimmt auch der Spannungsabfall
am Potentiometer 68 ab, da der einsetzende Strom des Eingangstransistors 56 um den
Verstärkungsfaktor beider Transistoren geringer ist und zunächst keinen Einfluß
auf das Potentiometer 68 ausübt. Hierdurch wird also die Emitterspannung des Transistors
56 herabgesetzt, und die Spannungsdifferenz zwischen Basis und Emitter des Transistors
56 nimmt zu, zumal in der Zwischenzeit die Spannung am Kondensator 54 weiter ansteigt.
Der nun erhöhte Stromfluß am Transistor 56 wird in der schon oben beschriebenen
Weise abermals über die Rückkoppelung wirksam, so daß der Strom im Transistor 56
lawinenartig ansteigt, während er im Transistor 58 ebenso plötzlich abfällt. Der
Transistor 56 wird also leitend, während der Transistor 58 sperrt.
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Sobald der Stromfluß durch den Transistor 58 aufhört, wird auch die
Spule 32 nicht mehr von Strom durchflossen, und die Erregung des Haltemagneten 32a
hört somit auf. Es kann jetzt die Feder 36 den Sperrhebel 30 im Uhrzeigersinn
bewegen und dabei den Arm 30 b aus dem Sperreingriff mit der Nase 20 c des Hauptantriebsgliedes
20 bringen. Das freigegebene Hauptantriebsglied 20 wird nun im Uhrzeigersinn bis
in eine durch Anschlag bestimmte Ruhelage weiterlaufen und der Sektorenring 16 aus
der Offenstellung entgegen dem Uhrzeigersinn in die Schließstellung zurückbewegt,
wodurch der Belichtungsvorgang nach einer am Widerstand 50 eingestellten Zeitspanne
beendet ist.
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Bei Rückkehr des Sektorenantriebsringes 16 in die Ruhestellung, welche
mit seiner Spannstellung nach F i g. 1 identisch ist, legt der Stift 16 c den Umschalter
46b wieder an 46a, wodurch die Stromzuführung zu der Emitterleitung beider Transistoren
56, 58 unterbrochen und ein Entladen des Kondensators 54 über den Widerstand 52
bewirkt wird.
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Zum Problem der Temperaturkompensation der beschriebenen und dargestellten
elektronischen Einrichtung sei nun folgendes erläutert: Die Kippspannung
U,, der in F i g. 2 dargestellten Triggerschaltung setzt sich zusammen aus
der Basis-Emitter-Spannung UBE des Eingangstransistors 56 und einem Teil der von
dem Emitterwiderstand des Ausgangstransistors 58 abgegriffenen Spannung. Dieser
Teil sei mit KUE bezeichnet. K ist hierbei eine Zahl zwischen 0 und 1, die das Spannungsteilerverhältnis
angibt, während UE die Emitterspannung am Transistor 58 ist. Ur ist im Ruhezustand
des Triggers gegeben durch den Kollektorstrom des Transistors 58 multipliziert mit
dem Wert des Emitterwiderstandes 68 des Transistors 58. Dieser Wert gibt eine Spannung
an, von der ein Teil zusätzlich mit der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 56
die Kippspannung Ug der Schaltung bestimmt.
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Der Temperaturgang der Triggerschaltung wird nun nach der bekannten
Formel dann Null (U,<=konstant), wenn UB, den umgekehrten Gang. aufweist,
wie KUE.
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Dies ergibt sich dadurch, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors
56 temperaturabhängig. (etwa mit 3 Promille pro Grad Celsius) mit der Temperatur
fällt, während der Emitterstrom des Transistors 58 temperaturabhängig steigt. Durch
eine geeignete Dimensionierung des Rückkopplungsfaktors K
ist 'es
also möglich, die -beiden Gänge miteinander auszugleichen, so daß der Temperaturgang
der Gesamtschaltung im Bereich von -40 bis -I-60° kompensiert wird, d. h. die Gesamtschaltung
in diesem Bereich temperaturunempfindlich ist.
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Ein weiterer Mangel der bekannten Triggerschaltungen ist deren Abhängigkeit
von der Betriebsspannung, insbesondere der Batteriespannung. Eine entscheidende
Verbesserung kann in dieser Hinsicht erreicht werden, wenn- gemäß F i g. 3 die Batteriespannung
durch einen aus zwei Transistoren (Längstransistor 90 und Quertransistor 92 mit
Ausgleichswiderstand 93) bestehenden Spannungsregler stabilisiert wird. Dieser an
sich bekannte Regler benutzt bei niedrigen Betriebsspannungen die Basis-Emitter-Diode
des Quertransistors 92 als Bezugsspannungsgröße, da bei kleinen Betriebsspannungen
nicht mehr die Verwendung von Zenerdioden möglich ist. Eine solche Stabilisierung
besitzt infolgedessen einen Temperaturgang, welcher demjenigen der Bezugsstrecke,
nämlich der Basis-Emitter-Strecke des Quertransistors 92, entspricht. Ohne Quertransistor
92 würde über den Widerstand 103 der Längstransistor 90 geöffnet sein. Der aus dem
Spannungsteiler 104 und 105 abgegriffene Teil der Emitterspannung des Längstransistors
steuert, wenn er die Basis-Emitter-Spannung des Quertransistors 92 übersteigt, diesen
auf. Der dann im Widerstand 103 fließende Strom vermindert den Basisstrom und damit
den Emitterstrom des Längstransistors 90 so weit, bis sich ein Gleichgewicht zwischen
der Teilspannung am Teiler 104 und 105 und der Basis-Emitter-Spannung von Transistor
92 eingestellt hat. Die Ausgangsspannung eines solchen Spannungsreglers sinkt also
mit der Temperatur, da die Bezugsspannung der Basis-Emitter-Spannung ebenfalls (etwa
3 Promille pro Grad Celsius) absinkt. Kombiniert man nun eine solche Stabilisierungsschaltung
mit einer unkompensierten Triggcrschaltung, deren Temperaturgang also mit steigender
Temperatur ebenfalls abfällt, so wird zugleich die q Betriebsspannung der Triggerschaltung
durch den Spannungsregler mit steigender Temperatur verkleinert. Damit wird die
Ladezeit des Kondensators 54 verlängert, und zwar gerade in einem solchen Maß, daß
die Temperaturabhängigkeit der Triggerschaltung durch die Temperaturabhängigkeit
des Spannungsreglers, d. h. durch die Änderung der Betriebsspannung, kompensiert
wird. Somit wird die gewünschte Temperaturunabhängigkeit bzw: Unempfindlichkeit
des eingestellten Zeitabschnittes durch die gesamte Schaltung: erreicht.
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Die in F i g. 3 im Schaltschema dargestellte elektronische Einrichtung
zur Belichtungszeitbildung besitzt die eben erläuterte Eigenschaft. Hier ist der
Spannungsregler 90, 92 ohne Temperaturkompensation, so daß er eben einen Temperaturgang
besitzt. In der Triggerschaltung wird der mit dem Kollektorwiderstand 59 ausgerüstete
Ausgangstransistor 58 im Sättigungsbereich oder nahezu. im Sättigungsbereich betrieben
und besitzt einen solchen Emitterwiderstand 68, daß der Anteil der rückgekoppelten
Spannung klein ist. Dies setzt eine hohe Verstärkung des Eingangstransistors 56
voraus, und die Rückkoppelung wird also dann nur unwesentlich von dem Temperaturgang
des Ausgangstransistors beeinflußt. Der Temperaturgang der Basis-Emitter-Strecke
des Eingangstransistors 56 sollte dabei ebenso groß sein wie der des Quertransistors
92 des Spannungsreglers; was durch entsprechende Auswahl der Einzelteile gewährleistet
werden kann.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist an die aus Transistoren
bestehende Spannungsregler-und Triggerschaltung nach F i g. 3 noch ein weiterer
Transistor angeschaltet. Dieser Transistor 100 ist durch einen Basiswiderstand 102
mit dem Emitter des Transistors 58 verbunden und wird geöffnet, wenn auch Transistor
58 geöffnet ist. Der Transistor 100 schaltet also phasengleich mit dem Transistor
58 und legt die Spule 32 unmittelbar an die Batterie 48, so daß der im Vergleich
zum Stromverbrauch des Triggers hohe Magnetstrom unmittelbar aus der Batterie entnommen
wird und deshalb auf das Regel-und Temperaturverhalten des Spannungsreglers keinen
Einfluß hat. Die Schaltung nach F i g. 3 beginnt - wie vorstehend erläutert - ihre
Steuerfunktion auszuüben, sobald der Kurzschluß des Kondensators 54 geöffnet, d.
h. Schalter 46 b umgelegt wird, und damit sein Aufladen möglich ist. Beim Erreichen
der Kippspannung kippt die Schaltung um, so daß der zunächst stromsperrende Transistor
56 leitend wird, während der Transistors 58 sperrt. Diese Stromänderungen der Transistoren
56 und 58 bewirken, daß auch der Transistor 100 sperrt und damit auch die Magnetspule
32 von der Batterie 48 trennt. Auf diese Weise ist der zur Temperaturkompensation
verwendete Temperaturgang des Spannungsreglers von der Belastung durch die Magnetspule
unabhängig.
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Es sei noch abschließend erwähnt, daß die erfindungsgemäße Art der
Temperaturkompensation auch bei anderen elektronischen Einrichtungen eines Lichtbildaufnahmegerätes
anwendbar ist, z. B. bei elektronisch gesteuerten Blendenregeleinrichtungen od.
dgl.