DE1951854A1

DE1951854A1 - Gleichstrommotor-Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE1951854A1
Application number: DE19691951854
Authority: DE
Inventors: Tatsushi Kitanosono; Yukio Mashimo; Yoshoyuki Takishima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1969-10-15
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1951854C3; NL170578B; NL6915552A; DE1951854B2; US3678354A; NL170578C; GB1292964A

Description

Canon K. K. Canon Case 111

Tokyo / Japan

Gleigistrommotor-Steuereinrichtung \

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines Gleichstrommotors und insbesondere eine Einrichtung zur Drehrichtungsumsteuerung eines Gleichstrommotors. Der Motor wird durch die Ausgangs spannung an Ausgangsanschlüssen einer Widerstände enthaltenden Brückenschaltung gesteuert, um ein Objekt in eine vorbestimmte Position zu bringen. Der Motor liegt in Reihe mit einer W chselstromquelle und einer Schalteinrichtung. In bekannter Weise benötigt ein in seiner Drehrichtung umsteuerbarer Gleichstrommotor eine Einrichtung zur Umschaltung der Polarität der die Antriebsleistung liefernden Gleichstromquelle. Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl elektronischer Schaltungen entwickelt worden. Diese Schaltungen sind jedpch sehr kompliziert und machen eine genaue Steuerung hinsichtlich des Betrages der Umkehrbaren Drehbwegung bei hoher Stabilität erforderlich. Im' Hinblick auf die Herstellungskosten und die Steuerung ist es daher bei Einrichtungen dieser Art wünschenswert, eine Vereinfachung zu erreichen und die Einrichtung kompakt und zuverlässig zu gestalten.

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Die Erfindung hat sich demgemäß als Aufgabe gestellt, eine neuartige und verbesserte Einrichtung zur Steuerung eines Gleichstrommotores unter Einschluß einer Drehrichtungsumsteuerung bei Verwendung einer Wechselstromquelle zu schaffen, wobei der Motor durch die Aus gangs spannung einer ohm' sehen Brückenschaltung phasengesteuer wird. Zur Aufgabe der Erfindung gehört es auch, die Drehzahl des Hleich- L· strommotors dadurch zu steuern, daß der Zündwinkel von

Schaltelementen durch die Aus gangs spannung der nicht abgeglichenen Brückenschaltung beeinflußt wird. Dabei soll für die Phasensteuerung des Gleichstrommotors eine ohm' sehe Brückenschaltnng an eine Wechselstromquelle angeschlossen werden, die die gleiche Frequenz wie die an den Motor angeschaltete Wechselstromquelle hat.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es, eine Gleichstrommotor--™ Steuereinrichtung zu schaffen, die ein Schließen oder Öffnen

des Motorstromkreises immer dann ermöglicht, wenn eine ohm' sehe Brückenschaltung in den abgeglichenen Zustand gebracht wird. Weiterhin soll erfindungsgemäß eine Gleichstrommotor-Steuereinrichtung bereitgestellt werden, bei der der Gleichstrommotor in beiden Drehrichtungen dadurch angetrieben werden kann, daß das Schaltelelement in Abhängigkeit vom

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vom nichtabgeglichenen Zustand der Brückenschaltung leitend gemacht wird, und der Gleichstrommotor angehalten werden kann, in dem das Schaltelement in den nichtleitenden Zustand geht, wenn die Brücke abgeglichen ist, um die Drehzahl des Gleichstrommotors in Abhängigkeit vom Zündwinkel des Schaltelementes zu steuern.

Darüber hinaus gehört es zur Aufgabe der Erfindnng, eine Gleichstrommotor-Steuereinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der Gleichstrommotor angehalten werden kann, in dem das Schaltelement bei abgeglichener Brückenschaltung in den leitenden Zustand gebracht wird und in einer oder der anderen Drehrichtung angetrieben wird, in dem das Schaltelement bei nicht abgeglichener Brückenschaltung während entweder der positiven oder der negativen Halbwellen in den leitenden Zustand ι versetzt wird, um den Gleichstrommotor dadurch abzubremsen.

Schließlich gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Servoeinrichtung bereitzustellen, bei der eine ohm' sehe Brückenschaltung automatisch in Abhängigkeit von der Operation des Antriebsmotors abgeglichen wird. Der Brückenabgleich soll mit Hilfe wenigstens eines einstellbaren, photoleitenden EIe-

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mentes erreicht werden, das in einer ohm'sehen Brückenschaltung liegt. Damit kann ein optisches Gerät, beispielsweise eine photographische Kamera, ein Projektor für Diapositive usw, wesentlich vereinfacht und automatisiert werden.

Darüber hinaus gehört es zur Aufgabe der Erfindung, ein tragbares akustisches und/oder visuelles Gerät zu schaffen, das eine Gleichstromquelle und einen Gleichstrom-Wechselstromwandler enthält, wobei der Gleichstrommotor durch den erzeugten Wechselstrom gespeist wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung kann ein Gleichstrommotor in seiner Drehrichtung unter Verwendung einer einfachen Einrichtung ohne Benutzung eines Kontaktschalters oder ähnlicher Mittel umgekehrt werden. Die Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung zur Steuerung des Motors hinsichtlich seiner Drehzahl und Drehrichtung ist besonders zur automatischen Steuerung von Miniatur-Gleichstrommotoren geeignet. Das herkömmliche System zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines Miniatur-Gleichstrommotors, der in einer Servo einrichtung oder ähnlichen Einrichtung verwendet wird, benutzt eine Steuerschaltung unter Verwendung von

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Transistoren und weiteren Bauteilen, Eine solche Steuer- <

schaltung ist jedoch hinsichtlich ihres Aufbaues so kompliziert, daß sie sich nur unter großen Schwierigkeiten in einer kleinen Maschine oder Ausrüstung einbauen läßt.

Die efcfindungsgemäße Steuereinrichtung besitzt einen einfahhen Aufbau und ist besonders gut für eine Verwendung in

Verbindung mit einer sehr kleinen Maschine oder Ausrüstung |

geeignet, wobei die Drehzahl und Drehriehtung eines von einer Wechselstromquelle über einen Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors gesteuert wird.

• Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Steuereinrichtung eine Antriebseinheit auf * die aus. einer stromquelle* einem Gleichstrommotor* einem ricMer u®d einer über dme GleichstrOim

elegte Steha^tei&riedäiu^gf besteht* eis© «Λ©»* sehe

Die Erfindung sieht VOr₁ daß an den Gleichstrommotor, der mit Hilfe der Brückenaus gangs spannung im nichtabgeglichenen Zustand in einer Halbwelle des W echselstroms angetrieben wird, beim Anhalten ein Strom umgekehrter Phasenlage angelegt wird, so daß die Bremskraft beim Auslaufen des Motors erhöht wird,^ wodurch Regelstörungen vermieden und ein stabiler Servobetrieb sichergestellt werden. Da die Servoeinrichtung sehr gut für kleine Maschinen geeignet ist, lassen sich e rfindungs gemäß Instrumente oder Ausrüstungen durch eine Schaltung einfachen Aufbaus herstellen, wobei die Servoeinrichtung leicht und mit Vorteil in die kleinen Maschinen, Instrumente oder Ausrüstungen eingebaut werden kann, beispielsweise in Kameras:, Projektoren usw.

Nach einem= weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eineGleie&strombsttterie;,einGleiehstroBa-WechselstroiiawandleF |Weelis;eir|eÄ©K| ujmI naehirere Sk^iaiteinrichttingeri vorgeselieii* wobei einige der* SchalteinriehtjaigeH deii Strom ixt &ϊβ&τ KieMarig und; die; andieteni in die^^entgegengesetzte Bieshtuiig leitea, sa l die lÜeirtKEtg des am die ÄntriebseiBMeMtaig

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bereich der Erfindung geht daher über den üblicher Systeme hinaus, bei denen ein Gleichstrommotor nur durch einen Gleichstrom betrieben und eine Steuerung der normalen Drehzahl möglich ist. Darüber hinaus wird ein Wechselstrom von der Gleichstrombatterie an den Gleichstrommotor über den ι Wechselrichter geliefert, so daß die erfindungsgemäße Einrichtung sehr gut für eine Verwendung in Verbindung mit herkömmlichen tragbaren Einrichtungen geeignet ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit Wechselstromanschlüssen versehen sein, so daß der Motor oder ähnliches Im Bedarfsfall direkt durch eine externe Wechselstromquelle gespeist werden kann.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und lh Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung des Grundgedankens für die Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung;

Mg. 2 Kurvenformen des Stroms über die Bauteile in ■"'"·■ der Einrichtung nach Fig. 1;

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Fig. 3 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 Kurvenformen des Stroms über die. Bauteile der Einrichtung nach Fig. 3;

Fig. 5 das Schaltbild eines ^breiteren Ausführungsbei-

spiel einer Servo-Steuereinrichtung nach der ^ Erfindung;

Fig. 6 Kurvenformen des Stroms über die Bauteile

in der Einrichtung nach Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung des Prinzips eines automatischen Lagesteuergerätes, auf das sich die Erfindung vorteilhaft anwenden läßt;

Fig. 8 die Vorderansicht eines dreipoligen, photoleitenden Elementes, das in dem Gerät nach Fig. ™ benutzt wird;

Fig. 9 die schematische Ansicht eines abgeänderten automatischen Lagesteuergerätes, bei dem die Erfindung in Verbindung mit einer automatischen Fokus siereinrichtung eines Projektors für Diapositive angewendet ist;

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Fig. 10 das Schaltbild einer Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung zur Anwendung bei einem automatischen Lagesteuergerät; '._,'■

Fig. 11 das Blockschaltbild einer Gleichstrommotor-Steuereinrichtung für tragbare Geräte nach der Erfindung;

Fig. 12 , 13 und 14 Schaltbilder von Ausführungsbei- j

spielen der Steuereinrichtung nach der Erfindung zur Anwendung bei einer automatischen Belichtungssteuerung für Kameras.

Fig. 1 soll das Prinzip der Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung erläutern. Die Spannung einer Weehselstromquelle 10 wird durch einen Transformator 11 herabgesetzt. An die S kundärwicklung des Transformators 11 ist ein Gleichstrommotor 12 angeschaltet. Ferner sind ein Brückengleichrichter 13 mit 4 Dioden und ein Schalter 14 vorgesehen. Die Wechselstromquelle 10, der Gleichstrommotor 12 und der Brückengleichrichter 13 liegen über den Transformator 11 in Reihe, und der Schalter 14 ist an die Gleichstrom-Ausgangsanschlüsse a und b des Brückengleichrichters 13 angeschaltet. Der Schalter 14 kann durch eine nicht dargestellte Einrichtung

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so in seiner Phase gesteuert werden, daß bei geöffnetem Schalter 14 die Verbindung zwischen den Anschlüssen u und ν des Brückengleichrichters 13 unterbrochen ist, wodurch der Gleichstrommotor 12 Stromlos ist und in Ruhe bleibt. Wenn der Schalter 14 während der positiven Halbwellen des von der Quelle 10 gelieferten Wechselstromes geschlossen wird, so erhält der Gleichstrommotor 12 nur während der positiven Halbwell en einen Strom undläuft in Vorwärtsrichtung.

Fig. 2 zeigt die Kurvenform des Stromes in den Bauteilen der Schaltung nach Fig. 1. Es sei angenommen, daß die Kurvenform des von der Quelle 10 gelieferten Wechselstromes in Zeile (a) dargestellt ist und der Schalter 14 entsprechend Zeile (b) ein-und ausgeschaltet wird. Dann erhält der Gleichstrommotor 12 einen Strom mit der in Zeile (c) dargestellten Kurvenform. ^% ■ ■

Wenn andererseits der Schalter während der negativen Halbwellen des Wechselstromes entsprechend Zeile (d) in Fig. 2 geschlossen wird, so erhält der Gleichstrommotor 12 einen Strom mit der in Zeile (e) dargestellten Kurvenform und der Motor läuft in Rückwärtsrichtung. Durch wahlweises Öffnen und Schließen des

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Schalters 14 kann daher der Gleichstrommotor 12 nach Wunsch in jeder Drehrichtung angetrieben sowie angehalten werden.

Fig. 3 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach der Erfindung. Die Spannung eyier Wechselstromquelle 30 wird mit Hilfe eines Transformators 31 heruntergesetzt. Der Transformator 31 weist zwei Sekundärwicklungen 31A und 31B auf. An die Sekundärwicklung 31A sind der Gleichstrommotor 32 und ein Brückengleichrichter 33 in Reihe angeschaltet. Über einem weiteren Anschlufipaar des Brückengleichrichters 33 liegt ein gesteuerter Siliziumgleichrichter (SCR)* dessen Steuerelektrode an eine ohm* sehe Brückenschaltung 35 angeschaltet ist, die von der anderen Sekundärwicklung 31B gespeist wird.

Die Fig. 4 zeigt die Kurvenform der über die Bauteile der

Schaltung nach Fig. 3 fließenden Ströme. Die Quelle 30 liefert einen Strom mit der in Zeile (a) dargestellten Kurvenform. Wenn ein Potentiometer 36, das zwei benachbarte Zweige der Brückenschaltung 35 bildet, so eingestellt ist, daß sich keine Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen der Brückenschaltung ergibt, wird keine Spannung an die Steuerelektrode

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des gesteuerten Süiziumgleichrichters 34 angelegt.. Dieser zündet daher nicht, so daß kein Strom über die Reihenschaltung fließt, in der der Gleichstrommotor 32 und der Brückengleichrichter 33 liegt. Der Motor läuft daher nicht.

Verschiebt man den Schleifer 36'des Potentiometers entsprechend Fig. 3A nach links, so wird an den Ausgangsanschlüssen der ^- Brückenschaltung 35 die in Zeile (b) der Fig. 4'gezeigten

Spannung erzeugt. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter zündet und leitet nur während der in Zeile (c) gezeigten Periode. Der an den Gleichstrommotor abgegebene Strom hat die in Zeile (d) dargestellte Kürvenform, und der Motor läuft demgemäß in Vorwärtsrichtung. Der Zündwinkel des Stroms ist eine Funktion der Verschiebung des Schleifers 36'aus dem neutralen Punkt heraus. Man kann also die Drehzahl des Motors durch Verschiebung des Schleifers 36'ändern.

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Wenn der Schleifer 36'des Potentiometers 36 entsprechend Fig. 3B nach rechts verschoben wird, kehrt sich die Drehrichtung des Motors um. Für diesen Pail ist die Kurvenform der Brückenausgangsspannung und der über den gesteuerten Siliziumgleichrichter und den Gleichstrommotor fließenden Ströme in den

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Zeilen (e), (f) und (g) der Fig. 4 dargestellt. Wenn also die an den Gleichstrommotor angelegte Spannung der Wechselstromquelle in Phase an die ohm'sche Brückenschaltung gegeben wird und der Schleifer 36' des zwei benachbarte Zweige der Brückenschaltung bildenden Potentiometers, mit Bezug auf den neutralen Punkt verstellt wird, so lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung die Drehrichtung, das Anhalten und die Drehzahl des Gleichstrommotors steuern.

Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, mit dem das durch die Trägheit des Gleichstrommotors bewirkte freie Weiterlaufen vermieden werden kann. Die Anordnung ist mit einer Anzeigeschaltung versehen, mit deren Hilfe dem Servomechanismus eine Bremskraft zugeführt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.. wird der Gleichstrommotor mit einem gleichgerichteten Wellenstrom gespeist, um eine seine Drehrichtung mit Hilfe einer Phasensteuerung des Stromes zu regeln» Wenn. die Brüßkea.sGhaltung abgeglichen ist, hut der Gleichstrommotor an UBd der gesteuerte SiliziumgleiGhrieater leitet nicht. Bei Aaisfülirufrgsbeispiel naen FSf. S wird? der gestetieftφ mgltieiirichter zur Steuerung eines Servomotors bei nichtabg&gliahener Brüekeüsete&ltung nur für Halbperiodteji dfK Wechselstroms gezündet, so daft ei& gleiGMgeriehteter Halb-

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schaltung wird dagegen der gesteuerte Siliziumgleichrichter während der gesamtenPeridde gezündet, d.h..sowohl während der positiven als auch der negativen Halbwellen, so daß dem Servomotor ein Wechselstrom zufließt. Dadurch wird das beim Anhalten des Motors auftretende freie Weiterlaufen beseitigt und der Motor genau in der gewünschten Lage angehalten.

Gemäß Fig. 5 idt einer Wechselstromquelle 50 ein Transformator 51 nachgeschaltet. Dieser besitzt zwei Sekundärwicklungen 5IA und 5IB, von denen eine in Reihe einen Gleichstrommotor 52 und einen Vollweggleichrichter 53 und die andere eine ohm'sche Brückenschaltung 55 speist. Diese besteht aus zwei Widerständen 57 und 58 sowie einem Potentiometer 56. Die Ausgangsanschlüsse der Brückenschaltüng liegen am Bmitter und an der Basis eines Transistors 59* der an die Gleichstrom-Ausgangsanschlüsse des ■ Brtiekeiigleichrichters 53 angeschaltet ist. Außerdem liegt ein gesteuerter Siliziümgleiehrichter 54 über den Ausgangsjtnsehlüs^ sen des Bruckengleichrichters 53V-und die SteiierelpMFödjg des? Gleichrichters ist an den Kollektor 4es Transistofp S0 att-

Pig. 6 zeigt die verschiedenen Kurvenformen, die bei der Vorrichtung nach Fig. 5 auftreten. In Zeile (a) ist die Kurvenform des von der Wechselstromquelle 50 gelieferten Stromes gezeigt. Wenn die Brückenschaltung 55 abgeglichen ist/ hat die über ihren A und B stehende Spannung den Wert Null, to diesem Fall leitet der Transistor 59 wegen des von der Wechselstromquelle 50 über den Brückengleichrichter 53 angelegten, vollweggleichgerichteten Stromes, der vom Emitter zur Basis und über den Widerstand R₁ fließt. Daher fließt ein Kollektorstrom über den Widerstand R-, und der gesteuerte Siliziumgleichrichter 54 wird leitend. Entsprechend Zeile (b) in Fig. 6 entspricht die Kurvenform des Stromes über den Widerstand R- beinahe genau dem vollweggleichgerichteten Strom, so¹ daß ein Strom der in Zeile (c) gezeigten Kurvenform an den Servomotor (ein Gleichstrommotor) geliefert wird und diesen im Ruhezustand hält. Bei nichtabgeglichener Brückenschaltung 55 wird ein von der Wechselstromquelle 50 über die Sekundärwicklung B gelieferter Wechselstrom an die Basis und den Emitter des Transistors 59 angelegt. Dann löscht sich in einer der Halbperioden der vollweggleichgerichteten Spannung aufgrund der Phasenbeziehung der Kollektorstrom aus, so daß die in Zeile (d) der Fig. 6 dargestellte, gleichgerichtete HaIb-

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wellenspannung an die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters angelegt wird. Der Gleichrichter leitet dann nur während der einen Halbperiode, und der Motor wird mit einem Strom gespeist, dessen Kurvenform in Zeile (e) dargestellt ist. Der Mtor läuft dann. Die Dfrehrichtung wird durch die Phase der Brückenausgangs spannung bestimmt, und die Brückenschaltung kann automatisch in den abgeglichenen Zustand gebracht werden, in dem der Schleifer des Potentiometers 56 durch die Drehung des Motors geeignet eingestellt wird. Wenn die Brückenschaltung daraufhin in den abgeglichenen Zustand kommt, ändert der über den gesteuerten Siliziumgleichrichter 54 fließende Strom seine Kurvenform von Zeile (f) zu Zeile (f'), und es fließt ein entsprechender Strom über den Motor. Die Drehzahl des Motors wird demgemäß langsam verkleinert, und der Motor hält schließlich an, wenn er mit dem in Zeile (c) dargestellten Wechselstrom gespeist wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ändert sich also die Kurvenform des an den Motor gelieferten Stromes von einem Halbwellen-Gleichstrom zu einem Vollweg-Gleichstrom, um beim Anhalten des Motors ein freies weiterlaufen aufgrund der Trägheit zu vermeiden.

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Die Fig. 7 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele von Geräten, mit deren Hilfe die Oberfläche eines Körpers automatisch in einer vorbestimmten Lage gehalten werden kann. Bei diesen Geräten lassen sich die erfihdungsgemäßen Einrichtungen mit Vorteil verwenden. Es wird ein neuartiges Lagesteuergerät unter Verwendung eines optischen Systems mit einem photoleitenden Element und eines Servomechanismus geschaffen. Als ein Gerät zur automatischen Steuerung der Oberflächenlage von Teilen, die nacheinander in einer vorbestimmten Position in einen Rahmen oder ähnliches eingesetzt sind, sei als Beispiel eine automatische Fokus sier einrichtung für Dia-Projektoren oder ähnliches genannt. Ein bekanntes Verfahren liegt vor, daß das an der Oberfläche der eingesetzten Diapositive reflektierte Licht in elektrischen Strom umgewandelt wird, mit dessen Hilfe ein Servomechanismus betätigt wird, um entweder das Diapositiv oder ein Projektionsobjektiv zum Zweck der automatischen Fokussierung zu verschieben. Die in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele stellen einfache und zuverlässige, neuartige Steuergeräte dar, bei denen ein neuartiges photoleitendes Element und einer Servomotor-Steuereinrichtung für das oben beschriebene

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automatische Steuergerät vorgesehen sind. Fig. 7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Prinzips eines ....·. _; automatischen Lagesteuergerätes, bei dem sich die Erfindung mit Vorteil anwenden läßt. Die Oberfläche eines in seiner Läge zu steuernden Körpers ist mit 70 bezeichnet. Ferner sind folgende Bauteile vorgesehen: eine Lichtquelle 71, ein Schlitz 72, eine Kondensatorlinse 73, eine Fokus sierlinse 74, ■& ein photoleitendes Element 75 mit drei Anschlüssen, beispiels

weise ein Element aus CdS, ein Infrarotfilter 76 und ein Servomotor 78. Das Licht aus der Quelle 71 fällt über den Schlitz 72 und die Kondensatorlinse 73 auf die Oberfläche 70 auf, und

das reflektierte Licht wird mit Hilfe der Linse 74 auf das photoleitende Element 75 fokussiert. Das bei diesem Ausführungsbeispiel benutzte photoleitende Element 75 besteht aus CdS und weist gemäß Fig. 8 drei Elektroden 81, 82 und 83 auf. Es ist so angeordnet, daß das fokussierte Bild des Schlitzes in Abhängigkeit von einer Abweichung des Diapositives oder eines ähnlichen Teiles in Richtung senkrecht zu seiner Oberfläche nach rechts oder links in der Figur verschoben werden kann. Dann ändert sich der Widerstand zwischen der mittleren Elektrode 82 und der rechten bzw. linken Elektrode 83Γ und 81 mit Bezug aufeinander, wobei in Abhängigkeit vpn der Stelle

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auf die der Schlitz abgebildet wird, der eine Widerstand ansteigt während der andere abfällt. Die Ausgahgsspannung dieses photoleitenden Elementes wird zur Betätigung des Servomechanismus benutzt, derart, daß der Servomotor in einer von beiden Richtungen gedreht wird und dadurch die Oberfläche des Diapositivs oder eines ähnlichen Teils genau in eine vorbestimmte Lage gebracht wird. In Fig. 9 werden gleiche Bezugs ziffern zur Bezeichnung gleicher Teile benutzt. Dort sind in einem Diaprojektor oder einem ähnlichen Gerät die Projektionslinse 90 und das optische System 91 zur Anzeige der zu überwachenden Oberfläche in einer Einheit zusammengefaßt, die durch den Servomechanismus (von dem nur ein Motor 78 gezeigt ist) entlang des optischen Projektionsweges nach vorwärts und rückwärts bewegt werden kann, um den gleichen Effekt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 «u erzielen. Fig. 10 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, die sich bei den automatischen Lagesteuergeräten der oben beschriebenen Art anwenden läßt. Eine Wechsel·- stromquelle 100 ist über einen Transformator 101 an einen Gleichstrommotor (Servomotor) 102 und einen Brückengleichrichter 103 angeschaltet. An den Gleichstrom-Ausgangsanschlüssen des Gleichrichters 103 liegt eine Steuerschaltung, die eine ohm'sche Brückenschaltung 105 nnd einen gesteuerten

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Siliziumgleichrichter 104 enthält. An die Brückenschaltung 105 ist durch die Sekundärwicklung lOlB des Transformators 101 eine Spannungen Phase mit der Wechseistro'mquelle 100 angelegt. Die Einstellung des Potentiometers' in Form des fotoleitenden Elementes 106 steuert die Drehrichtung und die Drehzahl des Servomotors. Es wird also das in Fig. 8 gezeigte photoleitende Element mit drei Anschlüssen, das beispielsweise

^ aus CdS besteht, als Potentiometer 106 benutzt, das zwei be-

nachbarte Zweige der Brückenschaltung 105 in der Servomotor-Steuerschaltung darstellt. Das Bild des Schlitzes fällt normalerweise auf die Mitte des photoleitenden Elementes 106 mit drei Anschlüssen auf, wenn die Oberfläche eines bezüglich seiner Lage zu überwachenden Teiles sich in der Normallage befindet. Wenn dann die Oberfläche des zu überwachenden Objektes nach vorwärts oder Rückwärts aus der Normallage herausbewegt wird, wandert das Bild des Schlitzes nach rechts

W oder links aus der Mitte des photoleitenden Elementes heraus,

so daß der Widerstand der Brückenzweige zu-bzw. abnimmt, wodurch eine Spannung an den Brückenausgangsanschlüssen entsteht. Diese Aus gangs spannung zündet den gesteuerten Gleichrichter, um den Servomotor in "Vorwärts- oder Rückwärts richtung zu drehen und damit das zu überwachende Objekt nach Vorwärts

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oder rückwärts in seine Normallage zu bringen. Wenn die Oberfläche des zu überwachenden Objektes sich in der Normal lage oder -ebene befindet, ist die Brückenschaltung abgeglichen und erzeugt keine Ausgangsspannung, so daß der Servomotor angehalten wird und die Oberfläche des Objektes in seiner Normallage hält. Wenn entsprechend Fig. 7 und 9 das Infrarotfilter 77 in den Strahlengang eingeschaltet ist, spricht die automatische Steuereinrichtung nur auf infrarote Strahlen an, so daß sich eine fehlerhafte Betriebsweise aufgrund von außen· einfallenden Lichtes verhindern läßt. Wenn die Breite d des Schlitzbildes (vergl. Fig. 8) kleiner als der Abstand zwischen der Mittelelektrode und jeder der beiden Seitenelektroden des fotoleitenden Widerstandes gemacht wird, steigt die Empfindlichkeit des Servosystems an, aber der Arbeitsbereich wird kleiner und umgekehrt.

Bei der bekannten automatischen Belichtungssteuerung für Laufbildkameras ist im allgemeinen das Servosystem so ausgebildet, daß das Eingangssignal direkt zur Betätigung des Servomotors verstärkt wird. Wenn jedoch das Eingangssignal

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2 zwischen den Belichtungswerten (EV) Q und 18 schwankt, ändert sich die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von der Größe des Eingangssignals. Man hat demgemäß schon lange

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den Wunsch gehabt, dieses Problem zu lösen. Da weiterhin, die Bauteileigenschaften die Auslegung eines linearen Ver- -.-, stärkers begrenzen, der den gesamten Änderungsbereich der Eingangs signale erfassen soll und in der Kamera eingebaut ist, ist es unmöglich, einen Motor mit einer vorbestimmten Drehzahl unabhängig von der Größe der Eingangssignale laufen zu lassen. Wenn daher der Motor mit einer konstanten Drehzahl unabhängig vom Eingangssignal der ersten Stufe des Verstärkers laufen soll, das sich von einigen »A auf Vielfache von 10 iuA ändert, schwankt der Ausgangsstrom eines herkömmlichen Operationsverstärkers in Abhängigkeit von der Größe des Eingangssignals, so daß der "dynamische Bereich^rr eingeschränkt ist. Es ist also außerordentlich schwierig und praktisch beinahe unmöglich gewesen, den Motor mit einer konstanten Drehzahl laufen zu lassen. Um diese Probleme und erläuterten Nachteile zu beseitigen, ersetzt die Erfindung den ^ üblichen linearen Verstärker durch eine neuartige Einrichtung,

bei der die Drehung eines Motors in jeder Richtung narmalerweise mit einer im wesentlichen konstanten Last erfolgt und die Drehrichtung durch Schalten umgekehrt wird.

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Fig: Il zeigt'ein Schaltbild zur Erläuterung des Prinzips einer tragbaren Steuereinrichtung nach der Erfindung. Eine Batterie 110 speist einen Gleichstrom-W chs el stromwandler 111, an dessen Ausgang ein Gleichstrommotor 112, ein Mehrfachschalter 113 und ein Gleichrichter angeschlossen sind. Der Gleichrichter

besteht aus zwei Dioden 114 und 115, die antiparallel geschaltet sind. Der Motor 112 läßt sich durch eine Vielzahl von Ausrüstungen und Maschinen ersetzen, beispielsweise ein Amperemeter, einen hin- und hergehenden Elektromagneten usw. Die Rrequenz des Gleichstrom-Wechselstromwandlers kann willkürlich so gewählt werden, daß keine Schwierigkeiten selbst dann auftreten, wenn Wechselstrom-Halbwellen an den Gleichstrommotor gegeben werden. Der Gleichstrom-Wechselstromwandler bietet den weiteren Vorteil, daß zusätzliche Funktionen in der tragbaren Einrichtung erfüllt werden können. Kurz gesagt sieht die Erfindung die Drehrichtungsumsteuerung eines Gleichstrommotors durch die Ein-Aus-Steuerung der Schalteinrichtung unter Verwendung eines Gleichstrom-Wechselstromwandlers vor, wodurch der Einsatz entgegengesetzt polarisierter Schalteinrichtungen, beispielsweise Thyristoren, Transistoren oder ähnlicher Bauteile in Laufbildkameras oder ähnliche Geräte möglich wird.

Fig. 12, 13 und 14 zeigen Schaltbilder der Steuereinrichtung nach

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der Erfindung in ihrer Anwendung auf ein Gerät zur automatischen Steuerung des Belichtungs wertes einer Kamera. Gemäß Fig. 12 speist eine Batterie 120 einen Gleichstro'm-Wechselstromwander 121, dessen Ausgangsspannung über einen Transformator an einen Motor 122 angelegt ist. Im Speisestroikreis des Motors liegen antiparallel als Schalteinrichtung ein gesteuerter Siliziumgleichrichter 124 mit p-Gatter und ein gesteuerter Siliziumgleichirichter 125 mit η-Gatter. Diese Schalteinrichtung ist in Reihe zu dem Motor 122 geschaltet. Beide Gatter oder St euer elektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 124 und 125 liegen über einen Widerstand 123 an einem Ausgangs ans chluß einer photometrischen Brückenschaltung, die allgemein mit 126 bezeichnet ist. Der andere Ausgangsanschluß der Brückenschaltung 126 ist an einen Anschluß der Schalteinrichtung angeschaltet. Der Motor wird also iri Vorwärts- oder Rückwärts richtung durch die Spannungsdifferenz zwischen den Aüsgangsanschlüssen der Brückenschaltung 126 angetrieben, d. h. entsprechend der Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert aufgrund der Heiligkeit eines zu fotografierenden Objektes, einer Öffnung us w und dem optimalen Wert. Die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Brückenspannung 126 ändert sich in Abhängigkeit von der durch ein ' photometrisches Element 128 aufgenommenen Lichtstärke.

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Zur Verwirklichung der Gegenkopplungs steuerung des Eingangs durch den Ausgang dqs Motors (Regelung) ist die Blendenöffnung 127, die das auf das fotoleitende Element 128 auffallende Licht steuert, vor dem Element 128 angeordnet und mit dem Motor 122 gekoppelt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Drehrichtung des Motors dadurch umgekehrt wird, daß die Richtung des gelieferten Stromes sich ändert, wenn die Steuerelektroden-Spannung der gesteuerten Siliziumgleichrichter SCR (CSEJR) mit η-Gatter bzw, p-Gatt er von negativen zu positiven Werten und umgekehrt geht, reicht ein Maximalstrom in der Größenordnung von 20 iiA als Steuerelektroden-Eingangssignal aus, so daß das System nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Praxis befriedigend arbeitet. Zur Erzielung einer höheren Genauigkeit kann ein Verstärker eingefügt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 ist ein Motor 132 an die Mittelanzapfung der Wicklung eines Transformators 131 angeschaltet, und es werden gesteuerte Siliziumgleichrichter 134 und 135 vom. gleichen Typ benutzt. Die Steuerelektrode des Gleichrichters 134 liegt an einem Ausgangsanschluß einer Brüekensehaltung 136 und die Steuerelektrode des Gleichrichters 136 am anderen Ausgangsanschluß, Die gesteuerten Siliziumgleichrichter werden daher durch die Ausgangsspannung bei nichtabgegMchtene«*

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Brückenschaltung 146 gesteuert, wodurch die Richtung des an den Motor 132 gelieferten Stromes geändert und damit seine Drehrichtung umgekehrt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 ist zusätzlich zu einer Ausgangswicklung für die Speisung eines Motors 142 eine weitere Ausgangswicklung 143 vorgesehen* die den Speisestrom für die. Brückenschaltung in Phase mit dem Speisestrom für den Motor

"^ 142 liefert. Die gesteuerten Siliziumgleichrichter werden daher

phasengesteuert. Die Drehrichtung des Motors 142 kann mit Hilfe der aus dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 144 and einer Diode 149 oder der aus dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 145 und einer Diode 150 bestehenden Schaltung umgekehrt werden. Die Phasenanschnittssteaerung der gesteuerten SiIiziumgleiehrichter 144 und 145 wird mit Hilfe der Ausgangs spannung der Brückenschaltung 146 vorgenommen, die ein photo-

W metrisches'Element 148 in einem Zweig aufweist und aufdem

gleichen Prinzip.■ wie in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 beschrieben beruht.

Vorstehend sind gesteuerte Siliziumgleichrichter als Schalt- '

elemente für die Ausführungsbeispiele genannt worden. Es korn-

nen jedoch auch andere Schaltelemente benutzt werden, beispielsweise Transistoren. Das" in einem Zweig der Brückenschaltung liegende photometrische oder photoleitende Element braucht kein GdS-Element sein, sondern es können auch andere Einrichtungen benutzt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί l.Y Gleichstrommotor-Steuereinrichtung gekennzeichnet durch eine Gleichstrommotor-Antriebsschaltung mit einem Gleichstrommotor und einer Schalteinrichtung, die in Reihe an einer Wechselstromquelle liegen, und durch eine ohm'sche Brückenschaltung, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung durch die von Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung abgeleitete Ausgangsspannung gesteuert wird.
2. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Brückenschaltung angelegte Wechselstrom die gleiche Frequenz wie die Wechsel-Stromquelle besitzt. .
3. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein einstellbares Element der Brückenschaltung in eine vorbestimmte

. Lage eingestellt ist und dadurch die Drehrichtung und die Drehzahl des Gleichstrommotors steuert.
4. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadarch gekennzeichnet, daß die Wechsel -

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Stromquelle ein in Reihe mit einer Gleichstromquelle geschalteter Gleichstrom-Wechselstromwandler ist.
5. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekannzeichnet, daß die Schalteinrichtung an die Gleichstrom-Ausgangsanschlüsse eines Brückengleichrichters angeschaltet ist und daßder Wechselstrom gleicher Frequenz und gleicher Phase wie der Wechselstrom zur Speisung des Gleichstrommotors an die Brückenschaltung angelegtist.
6. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung in den nichtleitenden Zustand gebracht ist, wenn die Aus gangs spannung an den Aus gangs anschluss en der Brückenschaltung den Wert Null oder nahezu Null hat, und in den leitenden Zustand gebracht ist, wenn die Aus gangs spannung an den Ausgangaanschlüssen der Brückenschaltung einen von Null oder nahezu Null abweichenden Wert besitzt, wodurch die Phasensteuerung des Gleichstrommotors erzielt ist,
7. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichttfet, daß die Schalteinrichtung in den leitenden Zustand gebracht ist* wenn die Aus gangs spannung an

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den Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung den Wert Null oder nahezu Null hat, und daß bei Auftreten einer Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung der nichtleitende Zustand der Schalteinrichtung in seiner Phase gesteuert wird, so daß eine Bremswirkung für den Gleichstrommotor zustandekommt».

fe
8. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach einem der

Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung automatisch durch den Ausgang des Gleichstrommotors in den abgeglichenen Zustand gebracht wird. .
9. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Zweige der Brückenschaltung durch ein photoleitendes Element mit drei Anschlüssen gebildet werden und daß eine Lichtquelle sowie eine lichtreflefctierende und -ablenkende Einrichtung so angeordnet sind, daß das Licht der Lichtquelle über die lichtreflektierende und -ablenkende Einrichtung auf das photoleitende Element auffällt und daß bei einer Änderung der relativen Lage des photoleitenden Elementes, der Lichtquelle oder der lichtrefefctierenden und -ablenkenden Einrichtung die'Briickeiischal-

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tung automatisch in den abgeglichenen Zustand gebracht wird.
10. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoleitendes Element als ein Zweig der Brückenschaltung vorgesehen ist und daß eine Blende zur Steuerung der auf das photoleitende Element einfallenden Lichtmenge durch den Gleichstrommotor gesteuert wird, so daß die Brückenschaltung (4) automatisch in den abgeglichenen Zustand gebracht wird.
11. Gleichstrommotor-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende und -ablenkende Einrichtung die Oberfläche eines durch einen Projektor oder ein ähnliches Gerät zu projezierenden Filmes ist und daß das Licht der Lichtquelle auf die Oberfläche (61) des Films reflektiert und dann auf das photoleitende Element geworfen wird, wodurch der Projektor automatisch in eine vorbestimmte Lage gebracht wird, in der das Filmbild scharf eilgestellt ist.

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