DE1916534A1

DE1916534A1 - Analog/Digital-Wandler,insbesondere fuer Belichtungsmesser

Info

Publication number: DE1916534A1
Application number: DE19691916534
Authority: DE
Inventors: Tsukumo Nobusawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1968-04-01
Filing date: 1969-03-31
Publication date: 1969-10-30
Also published as: US3603799A; DE1916534B2

Description

Asahi Kogaku Kogyo K.K. y-as-51

31. 3. 1969 11/b

Analog/Digital-Wandler, insbesondere für Belichtungsmesser

Die Erfindung betrifft einen Analog/Digital-Wandler für einen elektrischen Analogmesswertfühler, insbesondere Belichtungsmesser.

Bekannte Analog/Digital-Wandler erfordern einen erheblichen Schaltungsaufwand, insbesondere zum Zerhacken der Analogspannung sowie für die einzelnen Schaltstufen des Wandlers.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines demgegenüber vereinfachten Analog/Digital-Wandlers, welcher bei Auslegung für eine verhältnismässig geringe Menge an Digitalzahlen einen sehr geringen Schaltungsaufwand erfordert. Insbesondere soll ein Analog/Digital-Wandler für von einem Belichtungsmesser abgegebene elektrische Analogwerte geschaffen werden, bei dem in weitaus überwiegenden Fällen eine Menge von 8-20 Digitalzahlen zur Einstellung von Blende, Verschluss, Filmempfindlichkeit bei variierenden Lichtwerten ausreicht. Gelöst wird diese Problemstellung bei einem erfindungsgemässen Analog/Digital-Wandler dadurch, daß eine der maximalen anzuzeigenden digitalen Zahl entsprechende Anzahl bistabiler Schaltstufen, vorzugsweise Schmitt-Trigger, mit je einem Diskriminatoreingang, einem Ausgang und einem Tasteingang vorgesehen ist, von denen die Diskriminatoreingänge monoton steigend (fallend) abgestufte Umschaltpotentiale aufweisen sowie parallel an dem Analogmesswertfühler liegen

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und die Ausgänge jeweils mit dem Tasteingang einer folgenden bistabilen Schaltstufe mit höherem (geringerem Umschaltpotential verbunden sind, und daß an jeder bistabilen Schaltstufe das Auftreten eines Schaltsignals an dem Tasteingang jeweils einer Anzeigestellung und das Überschreiten (Unterschreiten) des zugeordneten Umschaltpotentials jeweils einer Absehaltsteilung entsprechen.

Durch die angegebenen Merkmale eines erfindungsgemässen Analog/ Digital-Wandlers läßt sich bei einfachstem Aufbau gleichwohl . ein exaktes Ansprechen der einzelnen stabilen Schaltstufen beim " Erreichen bzw. Überschreiten eines jeweils vorgegebenen Analogwertes erreichen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Analog/ Digital-Wandlers mit η bistabilen Schaltstufen,

Fig. 2 ein gegenüber Fig. 1 etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel in Teildarstellung,

Fig. 3 eine Zusatzanordnung zur Ausgestaltung eines Wandlers nach Fig. 1, 2 in Teildarsteilung.

Der in Flg. 1 veranschaulichte Analog/Digital-Wandler umfaßt eine der maximalen anzuzeigenden digitalen Zahl entsprechende Anzahl von Schmitt-Triggern Tl, T2....Tn, wobei im allgemei- - nen η nicht grosser als 20 gewählt wird. Jeder Trigger umfaßt zwei Transistoren Tra, Trb. Die Basen der Transistoren Tra aller Trigger Tl .....Tn bilden Je einen Diskriminatoreingang und liegen parallel über einen Schalter 10 an einem Analogmesswertfühler bzw. Belichtungsmesser in Form eines Photowiderstandes 4, der zusammen mit einem Widerstand 20 im Stromkreis einer Batterie 3 liegt. Der an dem Widerstand 20 auftretende Spannungsabfall ist umso höher, je stärker der Photowiderstand 4 belichtet wird, d.h. je grosser die Helligkeit ist.

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Die Batterie 3 liegt ferner über einen Schalter 9 als Stromversorgungsquelle an den Transistoren Tra, Trb der Trigger Tl....Tn.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein dem Transistor Tra'in jedem Trigger zugeordneter Emitterwiderstand 6 beginnend mit dem Trigger Tl über den Trigger T2 bis zu dem Trigger Tn mit monoton steigenden Widerstandswerten ausgebildet, so daß die Trigger monoton steigend abgestufte Umschaltpotentiale aufweisen. Die Basen der Transistoren Tra aller Trigger bilden demnach je einen Diskriminatoreingang.

An dem Kollektor jedes Transistors Tra liegt ein aus zwei Widerständen 4o, 41 bestehender Spannungsteiler, von dem ein Basispotential für jeweils den zugehörigen Transistor Trb abgegriffen ist. In dem Kollektorstromkreis jedes Transistors Trb liegt eine Anzeigeglühlampe 5, die bei leitendem Transistor Trb aufleuchtet.

Von dem Kollektor jedes Transistors Tra verläuft jeweils eine zugeordnete Diode 8 zu einem benachbarten Trigger von jeweils höherem Umschaltpotential bzw. höherer Indexzahl in Fig. 1, wobei der zu dem benachbarten Trigger verlaufende Pol der Diode 8 den Ausgang des jeweils betrachteten Triggers darstellt. Das über die Diode 8 abgegriffene Potential wird jeweils zu dem Emitter des Transistors Tra eines folgenden Triggers geführt, und der Emitter des Transistors Tra dieses folgenden Triggers stellt jeweils einen Tasteingang für das Ausgangssignal des vorangehenden Triggers dar.

Zur Erläuterung der Betriebsweise sei angenommen, daß die zu messende Helligkeit sehr gering ist, was einem hohen Widerstandswert des Photowiderstandes 4 und damit einem sehr geringen Spannungsabfall an dem Widerstand 20 entspricht. Bei Schließung der Schalter 9, 10 wobei vorzugsweise zuerst der Schalter 9 und dann der Schalter 10 geschlossen werden, sind im ersten Augenblick innerhalb der Trigger Tl....Tn alle

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Transistoren Trb leitend, da deren Basispotential durch den jeweils zugehörigen Spannungsteiler 40, 41 hoch gehalten wird. Die Glühlampen 5 leuchten in sämtlichen Triggern vorläufig (kurz) auf. Da die Transistoren Trb alle leiten, sind die Transistoren Tra in jedem Trigger Tl....Tn nicht leitend*

Die Tatsache, daß die Transistoren Tra alle nichtleitend sind, führt dazu, daß jeweils über die Dioden 8 eine verhältnismässig hohe positive Spannung, welche der Spannung der Batterie j5 entspricht, auf den Emitterwiderstand 6 des jeweils folgenden Triggers übertragen wird. Dadurch erfolgt eine starke Anhebung des Emitterpotentials der Transistoren Trb in sämtlichen Triggern T2...Tn, d.h. mit Ausnahme des Triggers Tl. Dies führt zu einer Umschaltung der Trigger T2....Tn in Verbindung mit einer Sperrung der Transistoren Trb sowie einer Leitendmachung der Transistoren Tra. Infolgedessen erlöschen in den Triggern T2...Tn die Glühlampen 5. Lediglich in dem Trigger Tl erfolgt keine Umschaltung, weil dessen Transistor Trb hinsichtlich seines Emitterpotentials keine Veränderung von selten eines vorangehenden Triggers erfährt. Demnach leuchtet bei dem Trigger Tl die Glühlampe 5 nach wie vor auf, was der niedrigsten anzuzeigenden Helligkeit entspricht.

Erreicht die Helligkeit einen höheren Wert, so steigt mit der an dem Widerstand 20 abgegriffenen Spannung auch das Basispotential der Transistoren Tra in allen Triggern. Dies hat zur Folge, daß zumindest bei dem Trigger Tl das Basispotential des Transistors Tra gegenüber dem Emitterpotential so stark ansteigt, daß der Transistor Tra leitend wird, während der Transistor Trb in dem Trigger Tl auf nichtleitend umgeschaltet wird, was einem Erlöschen der Glühlampe 5 in dem Trigger Tl entspricht. Dadurch sinkt das positive Potential an dem Kollektor des Transistors Tra in dem Trigger Tl sehr stark ab, was Über die Diode 8 zu einer wesentlichen Reduzierung des Emitterpotentials des Transistors Trb in dem Trigger T2 führt.

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Dadurch wird wiederum der im ersten Augenblick vorliegende ursprüngliche Zustand hergestellt, bei dem der Transistor Trb in dem Trigger T2 leitend wird, wobei die Glühlampe 5 des Triggers T2 aufleuchtet, während der Transistor Tra des Triggers T2 auf nichtleitend umgeschaltet wird. Dies wiederum führt über die Diode 8 des Triggers T2 zur Abgabe einer verhältnismässig positiven Spannung an den Emitter Trb eines folgenden (nicht veranschaulichten) Triggers, was jedoch keine weiteren Konsequenzen hat, weil ohnehin in diesen folgenden Triggern bis zu dem Trigger Tn die Transistoren Trb alle nichtleitend sind und damit deren Glühlampen 5 nicht aufleuchten.

Bei weiter steigender Helligkeit bzw« weiter steigendem Spannungsabfall an dem Widerstand 20 wird das Basispotential des Transistors Tra in dem Trigger T2 soweit angehoben, daß trotz des gegenüber dem Trigger Tl vergrösserten Widerstandswertes des Widerstandes 6 der Transistor Tra in dem Trigger T21eitend wird, was dazu führt, daß der Transistor Trb in dem Trigger T2 nichtleitend wird und die zugeordnete Glühlampe 5 erlischt. Die folgenden Vorgänge laufen alsdann zwischen dem Trigger T2 und dem nachfolgenden (nicht veranschaulichten) Trigger analog ab wie die zwischen dem Trigger Tl und dem Trigger T2 vorangehend erläuterten Vorgänge* Schließlich leuchtet bei dem auf den Trigger T2 folgenden Trigger die Glühlampe 5 auf, während bei allen übrigen Triggern einschließlich der Trigger Tl, T2 die Glühlampen 5 nicht leuchten.

Bei weiterer Erhöhung der Helligkeit bzw. weiter steigendem Spannungsabfall an dentWiderstand 2o leuchten in Aufeinanderfolge die Glühlampen 5 jedes Triggers auf, bis schließlich die Glühlampe 5 des Triggers Tn aufleuchtet, was einem maximalen Lichtwert entspricht.

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Sinkt der Lichtwert von einem hohen auf einen niedrigen Wert ab, so verlaufen die oben dargestellten Vorgänge in analoger Weise rückwärts, wobei in Aufeinanderfolge beginnend mit dem Trigger der höchsten Indexzahl die zugeordnete Glühlampe 5 aufleuchtet und wieder erlischt, bis schliesslich bei Erreichen des niedrigsten Lichtwertes die Glühlampe 5 des Triggers Tl aufleuchtet.

Die Dioden 8 sind nicht in jedem Fall erforderlieh, sondern können vielmehr bei geeigneten schnellschaltenden Transistor ren auch weggelassen werden.

Gemäss Pig. 2 ist dem Photowiderstand 4 eine justierbare Blende 15 vorgeordnet, und der Photowiderstand 4 bildet zusammen mit einer einen quadratischen oder logarithmischen Widerstand darstellenden Diode 14 einen Spannungsteiler, Ein Kondensator 13 dient zum Abblocken schneller Lichtänderungen. Dem aus den Bauelementen 4, 14 bestehenden Spannungsteiler ist über den bereits in Fig. 1 erwähnten Schalter 10 ein Transistorverstärker 11 nachgeordnet, an dessen Ausgang ein Potentiometer 12 liegt, mit dessen Abgriff die Basen der Transistoren Tra der Trigger Tl...Tn verbunden sind.

Durch die justierbare Blende 15 sowie das justierbare Potentiometer 12 kann eine Einstellung des Wandlers gleichzeitig sowohl auf die Pilmempfindlichkeit als auch auf die Ansprechempfindliehkeit in Anpassung auf eine zugeordnete Kamera vorgenommen werden. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Blende zur Voreinstellung der Pilmempfindlichkeit oder der Ansprechempfindlichkeit verwendet wird. Dies gilt auch hinsichtlich des Potentiometers 12. Infolge der nichtlinearen, vorzugsweise quadratischen Charakteristik der Diode 14 wird die digitale Anzeige des Wandlers in gewünschter Weise verzerrt, wobei vorzugsweise der Messbereich fcei geringen Lichtwerten auseinandergezogen wird.

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Gemäss Pig. 3 sind in einem erfindungsgemässen Wandler anstelle der Glühlampen 5 von Fig, I jeweils Relais verwendet, deren Kontakte mit al, a2 .... an entsprechend den Triggern Tl....Tn bezeichnet sind. Jeder dieser Relaisschalter liegt in Reihe mit einem zugeordneten Ladewiderstand 17. Jede Reihenkombination bestehend aus einem der Relaisschalter al....an sowie einem Ladewiderstand 17 ist einem gemeinsamen Ladekondensator 19 zugeordnet, welcher bei geschlossenem Verschluss eiller zugeordneten Kamera mittels eines Kurzschlüßschalters 22 überbrückt ist. Analog den bereits erwähnten Glühlampen 5 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bei irgendeinem herrschenden Lichtwert jeweils nur einer der Schalter al....an geschlossen, wobei mit dem zugeordneten Ladekondensator 19» sofern dieser nicht seitens des Kurzschlußschalters 22 kurzgeschlossen ist, ein R/C-Glied gebildet wird. Der Verbindungspunkt der Widerstände 17 mit dem Ladekondensator 19 liegt über einen Verstärker 20 an einem Versehlußbetätigungssolenold 21, welches eine Schließung des Verschlusses einer zugeordneten Kamera bewirkt.

Bei irgendeinem herrschenden Lichtwert ist einer der Widerstände 17 nebst zugeordnetem Relaisschalter al... an mit dem Ladekondensator 19 in Reihe geschaltet. Der mit dem Kameraverschluß gekoppelte Kurzschlußschalter 22 wird bei Auslösung bzw. öffnung des Kameraverschlusses gleichzeitig geöffnet, so daß von diesem Augenblick an eine Aufladung des Ladekondensators 19 erfolgt. Hat die Spannung an dem Kondensator 19 einen für alle Widerstände 17 gleichen Wert erreicht, welcher über den Verstärker 20 auf das Solenoid 21 übertragen wird, so schliesst dieses den Verschluß der zugeordneten Kamera, wobei die Zeit zwischen der öffnung des Kurzschlußschalters 22 bzw, des Verschlusses und dem Ansprechen des Solenoides 21 bzw. der Schliessung des Verschlusses von der Grosse des gerade eingeschalteten Widerstandes 17 oder Relaisschalters bzw. dem von dem Wandler angezeigten digitalen Meßwert abhängig ist.

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Claims

- 8 - y-as-51

31. 3. 1969

PATENTANSPRÜCHE

1J Analog/Digital-Wandler für einen elektrischen Analogmesswertfühler, insbesondere Belichtungsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß eine der maximalen anzuzeigenden digitalen Zahl entsprechende Anzahl bistabiler Schaltstufen, vorzugsweise Schmitt-Trigger (Tl....Tn), mit je einem Diskriminatoreingang (Basen der Transistoren Tra), einem Aus-• gang (Kollektoren der Transistoren Tra) und einem Tasteingang (Emitter der Transistoren Tra, Trb) versehen ist, von denen die Diskriminatoreingänge monoton steigend (fallend) abgestufte Umschaltpotentiale aufweisen sowie parallel an dem Analogmesswertfühler (4) liegen und die Ausgänge jeweils mit dem Tasteingang einer folgenden bistabilen Schaltstufe mit höherem (geringerem) Umschaltpotential verbunden sind, und daß an jeder bistabilen Schaltstufe das Auftreten eines Sehaltsignals an dem Tasteingang jeweils einer Anzeigestellung und das Überschreiten (Unterschreiten) des zugeordneten Umschaltpotentials jeweils einer Abschaltstellung entsprechen.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in dem einen der beiden Stromkreise jeder bistabilen Schaltstufe (Tl....Tn), weicher in Anzeigestellung stromführend ist, eine Anzeigelampe (5) vorgesehen ist.
3. Wandler nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Belichtungsmesser (Photowiderstand 4) eine justierbare Blende (I5) zur Voreinstellung der Filmempfindlichkeit oder der Ansprechempfindlichkeit in Anpassung auf eine zugeordnete Kamera vorgeordnet ist.
4. Wandler nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß allen Diskriminatorelngängen (Basen der Transistoren Tra) ein gemeinsames justierbares zusätzliches

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festes Umschaltpotential zur Voreinstellung der Fllmerapfindlichkelt oder der Ansprechempfindlichkeit in Anpassung auf eine zugeordnete Kamera überlagerbar (Potentiometer 12) ist.
5. Wandler nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Belichtungsmesser mit nichtlinearer Charakteristik ausgebildet ist.
6. Wandler nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Belichtungsmesser (Photowiderstand 4) zusammen mit einem nichtlinearen, vorzugsweise quadratischen, Widerstand (Diode 14) einen Spannungsteiler bildet, an dem die Diskriminator ing änge (Basen der Transistoren Tra) der bistabilen Schaltstufen (Tl...Tn) liegen.
7. Abwandlung eines Wandlers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen der beiden Stromkreise jeder bistabilen Schaltstufe (Tl...Tn), welcher in Anzeigestellung stromführend ist, ein Relais vorgesehen ist und den Relais zugeordnete Schalter (al....an) im Stromkreis von zugeordneten R/C-Gliedern mit abgestuften Zeitkonstanten in Anpassung an die entsprechenden Belichtungszeiten einer zugeordneten Kamera liegen, deren Verschluss seitens der R/C-Glieder über ein Stellglied (Solenoid 21) betätigt ist.
8. Wandler nach Anspruch 7» dadurch g'ekennzei chnet, daß sämtlichen R/C-Gliedern ein gemeinsames C-Glied (Ladekondensator 19) mit einem Kurzschlußschalter (22) zugeordnet ist, der bei Öffnung des Verschlusses öffnet.

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