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Zur Belichtungsmessung werden neben den bekannten Fotozellen, die
in Abhängigkeit von der Intensität des auf sie auftreffenden Lichtes eine elektromotorische
Kraft liefern, auch Fotowiderstände benutzt, wobei die aus der allgemeinen Elektrotechnik
bekannten Schaltungsanordnungen zur Messung elektrischer Widerstände zum Teil übernommen
werden können.
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So ist es bekannt, den jeweiligen Widerstandswert, den ein Fotowiderstand
in Abhängigkeit vom auf ihn auftreffenden Licht hat, mittels einer Wheatstoneschen
Brückenschaltung zu messen.
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Es ist beispielsweise (französische Patentschrift 1 355 542) eine
Anordnung vorbeschrieben, bei der zwei Fotowiderstände verwendet sind, die in verschiedenen,
nicht aneinander angrenzenden Zweigen einer solchen Brückenschaltung liegen. Auch
ist es durch diese Literaturstelle bekannt, als Zweigwiderstand einen Fotowiderstand
zu verwenden, dem ein Parallel- und ein Serienwiderstand als Trimmwiderstände zugeordnet
sind.
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Es ist ferner (schweizerische Patentschrift 258 022) bekannt, zwei
Fotowiderstände gemeinsam in den gleichen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke zu
legen. Auch ist es (französische Patentschrift 928 642) nicht mehr neu, zwei untereinander
gleiche Fotowiderstände in verschiedene, benachbarte Zweige einer Brücke zu schalten.
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Daß man eine einstellbare Blende allein oder in Kombination mit Trimmwiderständen
verwenden kann, um den Arbeitsbereich eines Fotowiderstandes zu beeinflussen, ist
auch bekannt (österreichische Patentschrift 219 4t9).
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Bekanntlich ändert ein aus einem Fotowiderstand und einem Ohmschen
Widerstand aufgebauter Spannungsteiler sein Teilungsverhältnis, wenn man die Lichtstärke
des auf den Fotowiderstand auftreffenden Lichtes ändert. Durchläuft man mit dem
den Fotowiderstand treffenden Licht alle bei der Fotografie vorkommenden Lichtwerte,
so zeigt das Spannungsverhältnis, wenn man es über den Lichtwerten als Abszisse
aufzeichnet, einen S-förmigen Verlauf. Dieser bringt es mit sich, daß die Skalenanzeige
für Lichtwerte auch S-förmig ist. Das heißt aber, bei der Lichtwerteskala sind die
den einzelnen Lichtwerten zugeordneten Markierungen an den Enden der Skala zusammengedrängt,
was natürlich die Ablesung der Skala erschwert. Erwünscht ist daher eine möglichst
lineare Skalenanzeige, d. h. eine gleichmäßige Verteilung der den einzelnen Lichtwerten
zugeordneten Markierungen über den gesamten Skalenbereich.
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Um diesem Wunsch nachzukommen, wurde ein (in der deutschen Patentschrift
1 070 843) vorbeschriebener Belichtungsmesser geschaffen, der in einer Brückenschaltung
einen Fotowiderstand als Zweigwiderstand enthält und bei dem die Widerstandscharakteristik
des Brückenpotentiometers stufenweise S-lörmig aufgebaut ist. Bei der Berechnung
der einzelnen Stufen dieses Polentiometers wurde von dem bekannten Widerstandsverlaufeines
Fotowiderstandes (Widerstand als Funktion der Beleuchtungsstärkc) ausgegangen und
errechnet, wie die einzelnen Stufen des Potentiometers ausgelegt sein müssen, damit
sich bei Änderung der Beleuchtunvsstärke um konstante Faktoren fur den Potentiometerabgriff
konstante Wege für gleiche Lichtwertstufen ergeben. Es soll also zwischen dem Logarithmus
der Beleuchtungsstärke und dem Verschiebeweg hzw. dem Drehwinkel
des Potentiometerabgriffs
eine lineare Funktion bestehen.
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Nachteilig bei diesem Belichtungsmesser ist, daß das Potentiometer
als Stufenwiderstand ausgebildet sein muß, was wegen der Sonderfertigung einen ziemlichen
Aufwand mit sich bringt und nur ein stufenweises Messen zuläßt. Darüber hinaus ergeben
sich bei diesem Belichtungsmesser für bestimmte Brückenverstimmungen, z. B. + l-Lichtwert,
Ströme im Diagonalzweig, die je nach Lage im Meßbereich untereinander unterschiedlich
sind.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Anordnungen zu schaffen,
bei denen die genannten Nachteile vermieden sind. Die neuen Anordnungen sollen mit
bekannten, serienmäßig gefertigten Bauteilen bestückt sein, sie sollen die Durchführung
kontinuierlicher Messungen erlauben. Darüber hinaus soll das Nullinstrument außer
der Nullmarke Markierungen für bestimmte Lichtabweichungen erhalten können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits die Anwendung eines aus zwei
Fotowiderständen sowie einem Ohmschen Widerstand als räumliche Baueinheit aufgebauten
passiven Zweipols vorgeschlagen, der sich nach einem Vorabgleich in allen bekannten
Belichtungsmesserschaltungen an Stelle eines Einzelfotowiderstandes verwenden läßt.
Die beiden Fotowiderstände dieses Zweipols weisen bei gleicher Intensität des auf
sie auftreffenden Lichtes um den Faktor 5 bis 50 voneinander unterschiedliche Widerstandswerte
auf, und der Widerstandswert des Ohmschen Widerstandes ist so gewählt, daß der Gesamtwiderstand
des Zweipols in der Mitte des logarithmisch gestuften Meßbereiches etwa dem geometrischen
Mittelwert der Widerstandswerte der beiden Fotowiderstände entspricht, wozu bei
Parallelschaltung der Fotowiderstände der Ohmsche Widerstand mit dem niederohmigen
Fotowiderstand in Reihe, bei Serienschaltung der Fotowiderstände dagegen der Ohmsche
Widerstand zu dem höherohmigen Fotowiderstand parallel liegt (deutsche Patentschrift
1 240 682).
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Die vorliegende Erfindung hat eine weitere Lösungsmöglichkeit für
die obengenannte Aufgabe zum Gegenstand. Sie betrifft einen Belichtungsmesser mit
Brückenschaltung, bei dem im Diagonalzweig dieser Schaltung ein Meßwerk liegt, bei
dem zwei Fotowiderstände verwendet sind, bei dem ferner die Widerstände zweier Brückenzweige
zu einem linearen Potentiometer zusammengefaßt sind und der eine quasi lineare Teilung
seiner Lichtwerteskala aufweist.
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Dieser Belichtungsmesser zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden
Fotowiderstände untereinander gleich sind und in verschiedenen Zweigen der Brückenschaltung
liegen, daß zu einem von ihnen mindestens ein Ohmscher Widerstand in Serie und mindestens
ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist, daß der Gesamtwiderstandswert des
oder der Parallelwiderstände 2,5- bis 6mal größer ist als der Widerstandswert, den
die Fotowiderstände in der Mitte des Meßbereiches aufweisen, und daß der Gesamtwiderstandswert
des oder der Reihenwiderstände um den gleichen Faktor kleiner gewählt ist. Die beiden
Fotowiderstände können dabei Teile eines Doppelfotowiderstandes sein. Auch können
optische Mittel zum Abgleich der beiden Fotowiderstände vorgesehen sein.
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Sowohl der bereits vorgeschlagenen als auch der hier beschricbenen
Lösung der oben aufgezeigten
Aufgabe liegen folgende Uberlegungen
zugrunde: Die obenerwähnte S-förmige Verzerrung des Spannungsteilerverhältnisses
und damit des Spannungsverlaufs bei einem aus einem Fotowiderstand und einem Ohmschen
Widerstand aufgebauten Spannungsteiler ist um so größer, je größer der Exponent
des verwendeten Fotowiderstandes ist. Die Verzerrung des Spannungsteilerverhältnisses
ist um so kleiner, je kleiner dieser Exponent ist. Bei Anwendung von Fotowiderständen
mit hinreichend kleinen Exponenten könnte also für einen vorgegebenen Meßbereichsumfang
auf spezielle Linearisierungsmaßnahmen verzichtet werden, weil man dann nur in dem
Bereich arbeiten würde, für den die Änderungen des Spannungsteilerverhältnisses
in bezug auf die Änderungen der Lichtwerte des auf den Fotowiderstand auftreffenden
Lichtes linear verlaufen. So müßte beispielsweise für Beleuchtungsänderungen im
Umfang von 14 Lichtwerten der Steigungsexponent des verwendeten Fotowiderstandes
kleiner als 0.3 sein.
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Solche Fotowiderstände, die gleichzeitig den sonstigen an Fotowiderstände
zu stellenden Forderungen genügen, sind derzeit noch nicht serienmäßig herstellbar.
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Diese Lösung der obengenannten Aufgabe scheidet also aus.
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Man kann aber einen Spannungsteiler aus zwei Fotowiderständen aufbauen,
die bei gleichen Beleuchtungsstärken gleiche Widerstandswerte aufweisen. Stellt
man, wie in F i g. 1 gezeigt, die Widerstandskennlinien dieser beiden Fotowiderstände
dar, so erhält man - im logarithmischen Maßstab in Abhängigkeit von den Lichtwerten
(also über dem log der Beleuchtungsstärke) # zwei sich deckende Geraden A und B.
Es ergibt sich dann ein konstantes Teilerverhältnis von A +B = 1/2. Schaltet man
nun zu einem der beiden Fotowiderstände einen Ohmshen Widerstand 4 r0 parallel und
einen Widerstand # @ in Ser@ weber γ0 der Widerstande@er der Foto-@ viderst
@@in der Mitte des Meßbereiches und d ein wählbarer Zahlenfaktor ist, so wird aus
dem Widerstandsverlauf von B der Widerstandsverlauf B', der in der Mitte des Bereiches
sich dem Verlauf von B annähert, nach den Enden hin aber den Festwerten 4. r0 bzw.
r0- zustrebt. Eine Berechnung des Teiler-4 A verhältnisses P = A + Bs führt zu dem
Verlauf d+r d2 = d + 2rd2 + r + r2 4 mit r = 2-nL, wobei n der Steigungsexponent
der Fotowiderstandskennlinie und L die Lichtwertzahl, gezählt von der Mitte des
Meßbereiches aus, ist. Es läßt sich nun zeigen, daß man mit d # 3 bis 5 ein Optimum
an Linearität des Verlaufes von P in einem möglichst großen Bereich von nL erhält.
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Ausführungsbeispiele für den neuen Belichtungsmesser mit Brückenschaltung
sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt.
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F i g. 2 zeigt eine Brückenschaltungsanordnung, bei der zwei untereinander
gleiche Fotowiderstände 21,
22, die Teile eines Doppelfotowiderstandes 23 sind, in
verschiedenen, benachbarten Zweigen der Brücke liegen. Zum Fotowiderstand 22 sind
ein Trimmwiderstand 24 parallel sowie ein Trimmwiderstand 25 in Serie gelegt. Der
Widerstand 24 ist in seinem Widerstandswert so bemessen, daß er 1,5- bis 6mal größer
ist als der Widerstandswert eines der Fotowiderstände in der Mitte des Meßbereiches,
der etwa bei Lichtwert 8 angenommen werden kann. Der Widerstand 25 ist um den gleichen
Faktor kleiner bemessen als der Widerstandswert eines der Fotowiderstände in der
Mitte des Meßbereiches. Des weiteren weist diese Brückenschaltung ein lineares Potentiometer
26 auf. Das im Diagonalzweig liegende Meßgerät besteht aus dem Meßwerk 27 sowie
einem hochohmigen Vorwiderstand 28. Der Verbindungspunkt dieser beiden Bauteile
kann über einen sehr hochohmigen Widerstand 29 sowie einen Schalter 30 mit der speisenden
Quelle 31 verbunden werden.
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Auch gestattet es der Schalter 30, der Quelle 31 einen Lastwiderstand
32 direkt parallel zu legen. Die MeB-brücke kann über einen Schalter 33 an Spannung
gelegt werden. Es fungieren also der Schalter 33 als Betriebsschalter, der Schalter
30 als Prüfschalter für die Batteriespannungsprüfung unter Verwendung des vorhandenen
Meßwerkes. Sie sind gegenseitig so verkoppelt, daß sie nicht gleichzeitig betätigt
werden können.
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In F i g. 3 ist eine Brückenschaltung mit zwei gleichen, Teile eines
Fotowiderstandes 35 bildenden Fotowiderständen 36 und 37 d; gestellt denen zu Justierzwecken
eine drehbare Blende 38 zugeordnet ist. Das Pete @itometer 39 weist für die Lichtwerte
(von denen nur die Lichtwerte 1 8 und 15 als Anfangs-.
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Mitten- uiid Endlagen für den Potentiometerabgriff wiedergegeben sind)
Markierungen auf. Zum Fotowiderstand 37 sind ein Trimmwiderstand 40 parallel und
ein Trimmwiderstand 41 in Reihe gelegt. Bei dieser Schaltung läßt sich ein Dreipunktabgleich
durchführen, indem man bei Stellung des Potentiometerschleifers entsprechend der
Marke für den Lichtwert 8 durch Drehen der Blende 38 abgleicht und anschließend
den Abgleich für den Lichtwert 1 durch Trimmen des Widerstandes 40, den Abgleich
für den Lichtwert 15 durch Trimmen des Widerstandes 41 durchführt.
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Es sei noch erwähnt, daß der Körper des Potentiometers zu Justierzwecken
drehbar gelagert sein kann.