DE1808583A1

DE1808583A1 - Electronic threshold or time delay circuit

Info

Publication number: DE1808583A1
Application number: DE19681808583
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Koenig
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1970-06-04
Also published as: NL6914258A; CH490469A

Description

"Elektronische Schwellwert- oder Zeitverzögerungsschaltung" Es sind elektronische Zeitverzögerungsschaltungen, insbesondere auf photographischem Gebiet, bekannt, die, belichtungswertabhängig gesteuert, die Dauer eines mit ihrer Einschaltung auEgelösten Vorgangs selbsttätig begrenzen, wenn, beispielsweise durch die Auf- oder Entladung eines Kondensators, eine vorbestimmte Schwellwertspannung erreicht ist. "Electronic threshold or time delay circuit" There are electronic time delay circuits, especially in the photographic field, known that, controlled as a function of the exposure value, the duration of one when it is switched on Automatically limit the triggered process if, for example due to the or discharging a capacitor, a predetermined threshold voltage is reached is.

Der Nachteil dieser meist aus integrierten Bauelementen zusammengesetzten Schaltungen besteht darin, daß sie zu aufwendig sind, sich nur bei Massenproduktionen lohnen und daß sie eine höhere Speisespannung, die nur durch mehrere kleine Batterien oder eine größere Batterie geliefert werden kann, erfordern.The disadvantage of this mostly composed of integrated components Circuits consists in the fact that they are too expensive to only deal with in mass productions worth it and that they have a higher supply voltage, which can only be achieved by several small batteries or a larger battery can be supplied.

Die Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, eine Schaltung zu entwickeln, die mit wenigen, diskreten Bauelementen arbeitet und welche mit extrem niedrigen BetriebBspannungen auskommt. Weiterhin war die Aufgabe gestellt, mit dieser Schaltung Werte in der Anwandungsbreite erreichen zu lassen, die mit integrierten Schaltungen nur mit grösserem Aufwand und mit höheren Spannungen erzielbar sind.The invention has set itself the goal of developing a circuit, which works with a few, discrete components and which with extremely low ones Operation voltage comes from. Furthermore, the task was set with this circuit Values in the range of application can be achieved with integrated circuits can only be achieved with greater effort and with higher voltages.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß im Prinzip dadurch gelöst, daß ein elektronischer Selbsthaltekreis mit einstellbarer Halte- oder Schwellwertspannung und ein eine Gegenspannung (Abwurfspannung) liefernder Kreie vorgesehen sind, wobei die Gegenspannung Uber eine mindestens ein Verstärkerelement enthaltende Verbindung an den Selbathaltekreis geleitet ist.According to the invention, these objects are achieved in principle in that an electronic self-holding circuit with adjustable holding or threshold voltage and a counter voltage (discharge voltage) supplying circuits are provided, wherein the counter voltage U via a connection containing at least one amplifier element is directed to the self-holding group.

Für den Fall, daß mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine Zeitverzögerung, beispielsweise durch ein belichtungewert abhängiges RC-Glied erzielt werden soll, wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung der Gegenspannung ein Verzögerungskreis vorgesehen ist, der eine zeitlich veränderliche Spannung liefert.In the event that with the circuit according to the invention a time delay, is to be achieved, for example, by an exposure value-dependent RC element, it is proposed that a delay circuit be provided for generating the counter voltage which supplies a voltage that varies over time.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand von in den Schaltungen der Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführung@beispielen näher erläutert. Diese Schaltungen sind insbesondere zur Steuerung photographischer VerschlWese geeignet. Bei ihnen wird mittels einer Einschalttaste eine Triggerschaltung in Betrieb gesetzt, die einen Elektromagneten erregt, der die in Offenstellung gegange nen Verschlußblätter in Offenstellung hält. Während des Öffnungswegen der Verschlußblätter wird ein Verschlußkontakt gedffnet, der die Aufladung eines Kondensators eines RC-Gliedes bewirkt, dessen R -Glied ein belichtungswert abhängiger Widerstand (Fotowiderstand) sei. Die Trigger schaltung wird abgeworfen, sobald sich am RC-Glied, b Abhängigkeit vom Ladezustand des Kondensators, eine Spannung hergestellt hat, die, als Gegenspannung (Abwurfspannung) auf die Triggerschaltung gegeben, diese zum Umkippen bringt, wodurch der Elektromagnet stromlos wird und die Verechlußblätter sich wieder schließen. Die Schaltung des Selbsthaltekreises entspricht somit einer bistabilen Multivibratorschaltung, die durch eine mittels der Einschaittaste gegebene Spannung in ihre eine stabile Endlage kippt, und erst dann in ihre zweite Endlage umkippt, wenn durch den Gegenspannungskreis (Verzögerungskreis) eine Abwurfspannung entsprechender öhe geliefert ist.These and other features of the invention are illustrated in FIGS Circuits of Figures 1 to 5 illustrated embodiment @ examples explained in more detail. These circuits are particularly suitable for controlling photographic shutters. With them, a trigger circuit is put into operation by means of a switch-on button, which energizes an electromagnet, which is in the open position NEN shutter blades holds in open position. A shutter contact is made during the opening path of the shutter blades opened, which causes the charging of a capacitor of an RC element, its R-member is an exposure value-dependent resistor (photo resistor). The triggers The circuit is thrown off as soon as there is the RC element, b depending on the state of charge of the capacitor, a voltage has produced that, as a counter-tension (Shedding voltage) given to the trigger circuit, causing it to tip over, causing the electromagnet is de-energized and the closing blades close again. The circuit of the self-holding circuit thus corresponds to a bistable multivibrator circuit, the voltage given by means of the switch-on button turns into a stable one End position tilts, and only then flips over into its second end position when due to the counter-voltage circuit (Delay circuit) a release voltage of the appropriate height is supplied.

In der Fig. 1 ist AT die Auslösetaste, C1 ein im Ruhezustand der Schaltung aufgeladener Startkondenestor, dessen Ladung bei Inbetriebnahme der Schaltung dem Selbsthaltekreie aufgeprägt wird. Dieser Kreis besteht im wesentlichen aus den Transistoren T2, 9 und der Uber den Widerstand R3 verlauf enden Rückfübrleitung vom Kollektor von T3 zur Basis von T2. Über diese RUckfuhrung wirkt das an Punkt A sich einstellende Potential, nämlich die Selbethaltespannung Uih, suf die Basis von T2.In Fig. 1, AT is the release button, C1 is in the idle state of the circuit charged starting capacitor, the charge of which when the circuit is put into operation Self-holding circles is impressed. This circuit essentially consists of the transistors T2, 9 and the return line from the collector running across the resistor R3 from T3 to the base of T2. That which occurs at point A acts via this return Potential, namely the self-holding voltage Uih, is the basis of T2.

ist ein von T3 gesteuerter Traneietor, der beia Durchschalten den Auslöse-El@ktromagneten Al nahezu an die volle Spannung der Batteris Batt legt. is a Traneietor controlled by T3, which when switching through the Tripping El @ ktromagneten Al puts almost the full voltage of the Batteris Batt.

Der die Gegen- oder Abwurfspannung liefernde Kreis besteht im wesentlichen aus dem veränderlichen Widerstand, vorzug@-weise Photowiderstand, RPh, und dem zunächst durch den Kontakt VK kurzgeechlossenen Kondenestor C2. Dis nach Öffnen des Verschlußkontaktes VK und mit Aufladung von C2 an Punkt B sich sinstellende Gegen- oder Abwurfspannung UAW wirkt über ein aus dem Transistor T1 bestehende Verstärkerelement auf den Selbsthaltekreis. Disese vom Gegenkreis gelieferte Spannung UAW bewirkt zu einem von der widerstandsgröße von RPh abhängigen Zeitpunkt den Abwurf des Selbsthaltekreises, und zwar dann, sobald sie gleich oder kleiner als die Vergleichsspannung U1 geworden ist. An die Basis von T1 gelegt, bewirkt sie, daß dieser Transistor leitand wird, den Basis@trom von T2 übernimmt und die Unterbrechung des Selbsthaltekreisee bewirkt, wodurch auch T4 sperrt und den Strom durch AM unterbricht.The circuit supplying the counter or shedding voltage essentially consists from the variable resistance, preferably @ -wise photoresistor, RPh, and the first through contact VK short-circuited capacitor C2. Dis after Opening of the locking contact VK and with charging of C2 at point B sinstellende Counter or shedding voltage UAW acts via an amplifier element consisting of transistor T1 on the self-holding circle. This voltage supplied by the opposing circuit causes UAW the release of the self-holding circuit at a point in time that depends on the resistance level of RPh, and then as soon as they become equal to or less than the comparison voltage U1 is. When placed at the base of T1, it causes this transistor to become conductive, takes over the basic @trom from T2 and causes the interruption of the self-holding circuit, which also blocks T4 and interrupts the current through AM.

Die Schaltung bedarf einer Speisespannung von max. 1,5 V, d.h. es ist für die Batterie nur eine Monozelie erforderlich. Diese extrem nicdrige Spsisespannung resultiert insbesondere daraue, daß gegenüber anderen Triggerschaltungen kein gemeinsamer, den Spannungsbedarf steigemder Emitterwideretand zur Rückkopplung und Schwellwertbildung benötigt wird. Die bisher noch nicht erwähnten Widerstände R1, R2, R4 und R6 sind übliche Schaltelemente ohne besondere Be@eutung für die Erfindung.The circuit requires a supply voltage of max. 1.5 V, i.e. it only one monocelial cell is required for the battery. This extremely low voltage tension results in particular from the fact that, compared to other trigger circuits, there is no common, the voltage requirement increasing the emitter resistor for feedback and threshold value formation is needed. The previously not mentioned resistors are R1, R2, R4 and R6 Usual switching elements without particular significance for the invention.

Wesentlich iet dagegen, darauf hinzuweisen, daß die Transistoren T1 and T2 aus zueinander komplementären Traneistoren heetehen. Während T1 ein pnp-Transistor ist, wird T2 durch einen npn-Transistor verkörpert. Hierdurch ist eine Spanungs- und Temperaturunabhängigkeit gegeben, indem nämlich, beispielsweise bei sich erniedrigender Temperatur, die Basis-Emitterspannung von T2 ansteigt, während die voraussetzungsgemäße entgegengesetzt gerichtete von T1 absinkt, so daß der Schwellwert der Gesamtschaltung konstant bleibt.However, it is essential to point out that the transistors T1 and T2 heetehen from complementary transistor transistors. During T1 a pnp transistor T2 is embodied by an npn transistor. This is a tension and temperature independence given, by namely, for example with decreasing temperature, the base emitter voltage of T2 increases while the assumed opposite direction of T1 decreases, so that the threshold value the overall circuit remains constant.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Beim kurzzeitigen Schließen von AT wird der Emitter des Transistors T2 augenblicklich negativ vorgespannt. Dies geschieht dadurch, daß die positiv aufgeladene obere platte des Kondensatore C1 beim Schließen von AT an den Minuspol der Batterie geschaltet wird, wodurch sich die negativ aufgeladene untere Platte von C1 entsprechend abeenkt. 22 wird durch dieses auf ihn gegebene Potential leitfähig und schaltet seinerseits den Transistor T3 ein, der in gesättigtem Zustand nahezu die gesamte Speieeepannung an den Punkt A der Schaltung legt. Der von T3 leitfähig ge-Eteuerte Transistor T4 stellt dann die leitende Verbindung zwischen dem Auslösemagneten AM und der Batterie her.The mode of operation of the circuit is as follows: When closing briefly from AT the emitter of transistor T2 is instantaneously biased negative. this happens because the positively charged top plate of the capacitor C1 when closing AT is switched to the negative pole of the battery, whereby the negatively charged lower plate of C1 deflects accordingly. 22 is through this potential applied to it becomes conductive and in turn switches the transistor T3, which in the saturated state almost takes the entire supply voltage to the point A of the circuit attaches. The transistor T4, controlled to be conductive by T3, then sets the conductive connection between the release magnet AM and the battery.

Die geöffneten Verschlußblätter werden durch den Magneten hM in ihrer Offenstellung gehalten. Inzwischen ist aber der Verschlußkontakt VK geöffnet worden, der den Kursschluß des Kondensators C2 aufhebt. Über den Transistor T3 beginnt sich C2 in zeitlicher Abhängigkeit vom Widerstand des Photowiderstandes RPh aufzuladen. In Abhängigkeit von seinem erreichten Ladezustand und dem ihn durchfließenden Strom stellt sich am Punkt B eine Spannung ein, die als Abwurfspannung UAW für den Selbsthaltekreis auf die Basis des Transistors T1 geleitet wird.The opened shutter blades are by the magnet hM in their Held open. In the meantime, however, the locking contact VK has been opened, which cancels the course closure of capacitor C2. The transistor T3 begins Charge C2 as a function of time on the resistance of the photoresistor RPh. Depending on the state of charge it has reached and the current flowing through it a voltage is established at point B, which is used as the shedding voltage UAW for the self-holding circuit on the base of transistor T1 is conducted.

Der bisher gesperrte Transistor T1 wird leitend, sobald seine Basisspannung auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Der Selbsthaltekreis kippt u@, wenn die ihm zugeführte Abwurfspannung UAw gleich oder kleiner als die U@ ist, die mit R5 einstellbar 4 1 R5 tot0 Durch das Umkippen des Selbsthaltekreises T2, T3 wird auch die Leitfähigkeit des Transistors T4 aufgehoben, so daß auch der Magnet AM stromlos wird. Die von sl losgelassenen Verschlußblätter schließen sich und bringen den Kontakt VK in die dargestellte Kurzschlußlage für den Kondensator C2 zurück.The previously blocked transistor T1 becomes conductive as soon as its base voltage has dropped to a predetermined value. The self-holding circle tilts u @ if the shedding voltage UAw supplied to it is equal to or less than the U @, which with R5 adjustable 4 1 R5 tot0 Tipping over of the self-holding circuit T2, T3 becomes also the conductivity of the transistor T4 is canceled, so that the magnet AM becomes de-energized. The shutter blades released by SL close and bring the contact VK back into the short-circuit position shown for the capacitor C2.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 muß vom Startkondensator C1 im Einschaltmoment der Kollektor-Emitterstrom von T2 und der damit gegebene Steuer-(Basis)-Strom von T3 aufgebracht werden, was den Nachteil einer größeren notwendigen Kapazität von C1 bedingte Dieser Nachteil wird durch die Startschaltung von Fig. 2 behoben.In the embodiment of FIG. 1, the starting capacitor C1 must be switched on the collector-emitter current of T2 and the resulting control (base) current of T3 are applied, which has the disadvantage of a larger necessary capacity of This disadvantage caused by C1 is eliminated by the starting circuit of FIG.

Hiernach wird eine Startspannung über eine Diode Q auf die Basis des Transistors T2 gegeben, so daß auch die Stromverstärkung dieses Transistors für den Start mit ausgenutzt wird. Diese Schaltung bewir aus r dr bereits erwähnten Verkleinerungamöglichkeit des Startkon d neatore C1 auch einen Start bei noch kleinoren Spaanungen. Die Schaltung wirkt wi folgt.After this, a starting voltage is applied to the base of the via a diode Q Given transistor T2, so that the current gain of this transistor for the start is also exploited. This circuit results from r dr already mentioned Possibility of reducing the starting condenser C1, even a start with even smaller ones Cuts. The circuit acts as follows.

Im Ruhezustand ist AT geöffnet und C1 ungeladon. Der un geladene Zustand von C1 wird, nachdem die Schaltung i schenzeitlich betrieben worden war, durch die Parallelschaltung eines Überbrückungs-Wider standes R7 und von ca. 10 k @ erreicht. Bei geöffneter Taste AT, also im Nichtbetriebasustand, liegt an der oberen Klemme des Aufladewiderstandes positives Potential, das von der umgekehrt gepolten Diode X nicht durchgelassen wird. S6-bald AT geschlossen wird, beginnt ein Aufladestrom durch C1 zu fließen, wobei am Widerstand R8 sine negative Spannung abfällt, die Uber D auf die Basis von T2 geleitet wird und diesen Tran@istor leitend macht. Die von T2 weiterhin gesteuerten Schaltelemente sowis die weiteren Schaltvorgänge entsprechen denen der Fig. 1, wobei als einziger Ünterschied die komplementäre Natur der Transistoren hervorzuheben wäre.In the idle state, AT is open and C1 is uncharged. The uncharged state of C1 after the circuit i has been practiced at the time was, through the parallel connection of a bridging resistor R7 and approx. 10 k @ achieved. When the AT key is open, i.e. in the non-operating state, is present the upper terminal of the charging resistor positive potential, that of the opposite polarized diode X is not allowed through. S6-soon AT is closed begins a charging current to flow through C1, where the resistor R8 sine negative voltage falls, the Uber D is directed to the base of T2 and this Tran @ istor conductive power. The switching elements still controlled by T2 and the other switching processes correspond to those of FIG. 1, the only difference being the complementary nature of the transistors should be emphasized.

In der Schaltung nach Fig. 3 findet die gleiche Startschaltung, wie in Fig. 2 gezeigt, Anwendung. Die Schaltung der Fig. 3 unterschei@et sich von der der Fig. 1 hinsichtlich der komplementären natur des Transistors T1. Hierdurch ist ermöglicht, für T1 einen hochverstärkenden npn-Transistor zu benatzen, der gegenüber dem pnp-Tranei@tor der Fig. 1 dem Eingangswiderstand um den Faktor 4 vergrößert, und der den maximalen Zeitwiderstand RPh auf 1 @ heraufzusetzen @estattet. Dies ist ein erheblicher Fortschritt gegenüber dem entsprechenden Maxi-@alw@@@ von Fig. 1. dex bei 200 k. liegt.In the circuit of FIG. 3, the same starting circuit as shown in Fig. 2, application. The circuit of FIG. 3 differs from that of Fig. 1 with regard to the complementary nature of transistor T1. This is enables a high-gain npn transistor to be used for T1, the opposite the pnp tranei @ tor of Fig. 1, the input resistance increased by a factor of 4, and which @ allows the maximum time resistance RPh to be increased to 1 @. this is a considerable advance compared to the corresponding Maxi- @ alw @@@ of Fig. 1. dex at 200 k. lies.

Die Schalt@ @@ der Fig. 4 erfordert zwar im ganzen 5 Transistoren, @ hat aber den Vorteil, durch Kaskadenschaltung von T@@@@d T2 einen wesentlich höheren Eingangewiderstand @@zie@en @u lassen @rch die damit erzielten noch niedrigeren Steuerströme können Zeitwiderstände von 10 bis 20 M M. verwendet werden.The switching @ @@ of Fig. 4 requires a total of 5 transistors, However, @ has the advantage of a considerably higher value by cascading T @@@@ d T2 Input resistance @@ zie @ en @u let @rch the achieved with it lower Control currents, time resistances of 10 to 20 M M. can be used.

In der Schaltung nach Eig. 5 findet ein Galvanometer G fUr eine Zeitanzeige Anwendung, das eine kontinuierliche Anzeige gibt, die nur während der @eit des Ablaufs des Belichtungsvorgange unterbrochen ist0 Es ist ersichtlich, daß bei geschloseenem Verschlußkontakt VK und bei dem Licht ausgesetztem lichtelektrischen Wandler RPh ein belichtungswertabhängiger Strom durch das Instrument fließt, der mittels einer Skala eine Ablesung einer Größe, beispielsweise der Zeit, erlaubt, Ein besonderes Merkmal der Schaltung besteht in der kontaktlosen, automatischen An-und Abschaltung des Galanometers G, die dadurch zustande kommt, daß diesem ein vom Selbethaltekreis gesteuerter Transistor T6 parallel geschaltet ist, der im Zustand der Leitfähigkeit einen Kurzechluß für das Galvanometer bildet.In the circuit according to Eig. 5 finds a galvanometer G for a time display Application that gives a continuous display that is only available during the course of the process of the exposure process is interrupted0 It can be seen that when the Closing contact VK and photoelectric converter RPh exposed to the light an exposure value-dependent current flows through the instrument, which by means of a Scale allows a reading of a quantity, for example time, to be made, a special one The feature of the circuit is the contactless, automatic switch-on and switch-off of the galanometer G, which comes about by the fact that this one from the self-holding circle controlled transistor T6 is connected in parallel, which is in the state of conductivity forms a short circuit for the galvanometer.

Im Nichtbetriebszustand der Schaltung (geöffnete Taste hT) fließt bei Lichteinwirkung auf RPh ein Anzeigestrbm Uber den geschlossenen Verschlußkontakt VK und über das Galvanometer G. Sobald aber die Taste AT geschlossen wird, wird, wie bereits in Verbindung mit Fig. 2 dargelegt, über die Diode D eine Steuerspannung an die Basis von T2 gelegt, die T2 leitfähig macht. Der in Punkt F sich verzweigende Kollektorstrom von T2 steuert die Transistoren T3 und T6 leitfähig, wodurch cinmal die Selbsthaltung des Selbsthaltekreises erzielt und zum anderen T6 leitfähig gemacht ist. Das Galvanometer G ist hierdurch außer Funktion gesetzt. Sobald absr durch Leitfähigwerden von T1 und dem damit bewirkten Abwurf des Selbsthaltekreises der Belichtungsvorgang beendet ist, ist auch der Stromfluß über G automatisch wieder hergestellt, da T6 zusammen mit dem Abwurf des Selbsthaltekreises wieder in seinen sperrenden Zustand zurückgefallen ist.In the non-operational state of the circuit (open button hT) flows in the event of exposure to light on RPh, an indication of the closed locking contact VK and via the galvanometer G. However, as soon as the AT key is closed, as already explained in connection with FIG. 2, a control voltage via the diode D placed on the base of T2, which makes T2 conductive. The one branching out at point F. Collector current from T2 controls the transistors T3 and T6 conductive, whereby cinmal the self-holding of the self-holding circuit achieved and, on the other hand, made T6 conductive is. The galvanometer G is disabled as a result. As soon as absr by becoming conductive of T1 and the resulting release of the self-holding circuit of the exposure process has ended, the flow of current via G is also automatically restored, since T6 together with the release of the self-holding circuit back into its blocking state has relapsed.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Threshold value or time delay circuit, especially for exposure value-dependent Saige- and / or control purposes, which with extremely low voltages up to max.

1.5 V is to be operated, marked by an electronic Self-holding circuit with adjustable holding or threshold voltage and by a a counter voltage (discharge voltage) supplying circuit, the counter voltage over a connection containing at least one amplifier element to the self-retaining circuit is directed.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that for generation the counter voltage, a delay circuit is provided, the one that is variable over time Voltage supplies.

3. Circuit according to the preceding claims, characterized by such a selection of the switching elements of the self-holding and counter-voltage circuit, that the self-holding is canceled when the counter voltage has reached a threshold value which is equal to or less than the self-holding voltage.

4. A circuit according to claim 3, characterized in that the self-holding voltage (U1) is set on a resistor (R5).

5. Circuit according to the preceding claims, characterized in that that the amplifier element (T1) giving the counter voltage to the self-holding circuit and the input element (T2) of the electronic self-holding circuit from one another complementary transistors exist.

6. Circuit according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the self-holding circuit by applying the voltage to a capacitor (c1) is put into operation at the emitter of the input transistor (T2), the Capacitor (C1) the collector-emitter current of the transistor (T2) when switched on supplies (Fig. 1).

7. Circuit ach one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the self-holding circuit by applying a with the charging current of the capacitor (C1, at its charging resistor dropping voltage to the base of the transistor (T2) is put into operation via a diode (r), eo that from the capacitor (c1) only the base current for the transistor (T2) is applied and the current gain of the transistor (T2) to start up the self-holding circuit is also used becomes (Fig. 2).

8. Circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the counter-voltage increases on the self-holding circuit giving traneiator (T1) with another transistor (T2) ir. cascade gesc @ altet is (Fig. 4).

9. Circuit according to one or more of the preceding claims, characterized by a meter indicating an exposure factor such as time (G), which is controlled by a transistor (T6) so that a contactless effect continuous display, with the exception of the sequence of the exposure process itself, is given (Fig. 5).