DE1966303A1 - Anordnung zur selbsttaetigen Steuerung von Einstellvorgaengen,insbesondere zur Einstellung der Belichtungszeit in fotografischen Kameras - Google Patents

Description

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. β MÖNCHEN 33 · LIPOWSKYSTR. !O

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Λ3ΑΓΙ ΚΟίϊΑΚΙΙ KOOYO ΚΛ. Wfl/Po

Anordnunn; 7v.v relbstt-r'tiper Steuer von Eingtellvoi^ängen, insbesondere zur der Pelichtung-szoit in fotografischen Kameras

Die Erfindung· betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Eins teil vorsTän^en, insbesondere zur Einstellung der Belichtungszeit in fotografischen Kameras. Sie geht aus von einer Anordnung, bei der diese Einstellvor-S-?nge mit Hilfe eines Servomotors vorgenommen werden, der durch unterschiedliche Stroinrichtunpren ia unterschiedlichem Drehsinn betätigbar ist und der mittelbar oder unmittelbar unter dem Steuereinfluß der Objekthellifrkeit sowie der übrigen den Einsteilvorhang bestimmenden Faktoren, z»B. der Empfindlichkeit des verwendeten Filmaaterials, steht.

Durch die deutsche Auslege schrift 1 14-9 608 ist eine Anordnung bekannt geworden, bei der der Servomotor in dem Diagonalzweig einer Brüekenschaltung angeordnet ist. Die beiden Brückenwiderstände des einen Brüekenzweiges sind aus den Emitter-Kollektor-Strecken zweier k©mpl©ia©atMrar Tx'ansiatoren gebildet, deren Basis und Imittarsltktroden ^e miteinander verbunden sind und deren Steuerstroffikreis aus dem Diagonalzweif* einer weiteren Brückenschaltung gespeist wird. Ein Brückenzweig dieser weiteren Brückenschaltunp; enthält ein lichtempfindliches Schaltelement, das unter fjern Einfluß der Ob^ekthelligkeit diesa %ieitere Brückenschal tunp" derart verstimmt, daß a3.ternativ eiaefder beiden komplementären Transistoren, deren parallel geschaltete Basis-Emitter-Strecken dec DiaKonalzwein der weiteren

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Brückenschal tun?: bilden, in seinen leitenden Γ'-u stand versetzt wird, eo dsß in der erstgenannten Brücfcenschaltung ein Diagonalstrom fließt, durch den der Servomotor alternativ in der einen oder der anderen Drehrichtung· betätigt wird. Durch neine Drehbewegung steuert der Servomotor nicht nur ö^n von der Anordnung bezweckten Einstellvorgang, r,.B. die Betätigung der Objeictivblende, er betätigt darüber hinaus eino weitere Blendenvorrichtunp, durch die die Menjre dps auf die wirksame Oberfleche ciss erwähnten lichtempfindlichen Schal telements auftreffenden Lichts im Sinne einer Gegenkopplung geändert wird. Diese mechanische Rückkopplung hat zur Folge, daß der den Servomotor enthaltende Di^Ronalzweig der an erster Stelle genannten Brükkensohaltung stromlos und der Servomotor damit stillgesetzt wird, sobald der bezweckte Einetel!vornan?* beendet ist.

Bs ist nun im allgemeinen erforderlich, daß der EinstellVorgang Möglichst rasch vonatatten geht. Dieses Erfordernis bedingt die Verwendung von Servomotoren ait vergleichsweise großer Antriebskraft. Da derartige Servomotoren jedoch raic einem vergleichsweise, großen TrMgheitsnoment behaftet sind, besteftt die,Gefahr, dftS der Motor nicht unmittelbar nach den Sfcromloswerden seines Speiseatromkreisen zum Stillstand kommt, sondern über die Stellung hinausläuft, die der optimalen ÜDetellung entspricht. Mechanische Bremsainrichtungen, die ein solches Weiterlaufen wirksam verhindern, sind für den llabÄu in fotografische Kameras ungeeignet.

Der S&fiadu&g liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gu sch&ffön, die einerseits die Verwendung von Servomotoren mit hoher Antriebskraft und damit die Durchführung der gewünschten Einste.llvergänpre mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht und die andererseits ein rasches Abbremsen des Servomotors nach erfolgter Einstellung gewährleistet.

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Eins teil vorgingen, insbesondere zur

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der Belichtungszeit in fotografischen Kameras in Abhängigkeit von der Ob,iekthel]ipikeit, mitteln eines durch unterschiedliche Sfcromrichtunken in unterschiedlichem Drehsinn betätigbaren Servomotors, der im Diagonalzweig einer gleichstronjgespeisten ■ Pr'ickenschaltunT; angeordnet ist, von v/elcher mindestens ein ■ Brückenzweig unmittelbar oder mittelbar ynter öem Steuereinfluß eines die Ob_tiekthellipi:eit sowie die weiteren den Einstellvorganit bestimmenden Faktoren (z.B. die Empfindlichkeit des verwendeten ^ilmmaterials) kennzeichnenden und eine entsprechende Verstiininunfr der Brückenschaltung verursachenden ä Steuersignals steht, wobei der bzw. die Brückenzwei pe durch eine von der Drehbewegung des Servomotors abhängige, vorzugsweise mechanisch durch eine den Lichteinfall auf die wirksame Oberfläche des ?ur Ermittlung der Objekthelligkeit dienenden lichrenipfindlichen Schaltelements regelnde Vorrichtung bewirkte Rückkopplung derart beeinflußbar sind, daß die Brückenschaltung sich wieder in einem eine weitere Drehbewegung des Servomotors verhindernden Gleichgewichtszustand befindet, sobald der bezweckte EinstellVorgang vollendet ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem genannten Steuersignal eine Wochselspannune überlagert ist, die während der durch das Steuersignal verursachten VeretiKmunc- der Brückenechaltung und des hierdurch bewirkten Fließens eines den Servomotor speisenden Gleichstroms im Diap-onalzweig der Brückenscha] tunp; keinen Einfluß auf die Drenbeweeunp: des Servomotors ausübt, bei Erreichen des genannten Gleichgewichtszustandes jedoch infolge der von ihr verursachten altsrnierenden Erregung dee Servomotors dessen rasche Abbremsung: bewirkt. Da der Servomotor voraussetzungsgeme'3 durch unterschiedliche Stromrichtungen in unterschiedlichem Drehsinn betätigrbar, also als Gleichstrommotor ausgebildet ist, ist gewährleistet, daß er durch die überlagerte Wechselspannung in seiner DrehbeweG^uner nicht beeinflußt wird, solange der ihn speisende Diagonalzweig der Brückenschaltung von einem geeigneten Gleichstrom geschlossen wird. Sobald der Diagonalzweig jedoch gleichstromfrei ist, bewirkt die

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von der Wechselspannung verursachte Weehselerregung, daß der Servomotor in derjenigen Stellung festgehalten wird, die er innehat, wenn der Gleichstrom zu Null wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung iet dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steuersignal überlagerte Wechselspannung mittels einer vorzugsweise als rückgekoppelte Transistorschaltung ausgebildeten Onzillatorschaltung aus der die Anprdnung speisenden Batterie-Gleichspannung erzeugt wird·

Da die Klemmenspannung der in einer fotografischen Kamera verwendetenBatterien im all-gemeinen vergleichsweise niedrig ist, der Stromkreis, in dem das lichtempfindliche Schaltele·» ment angeordnet ist, j}^e<*och eine verhältnismäßig hohe Speisespannung benötigt, bedienen sich viele Anordnungen eines Gleichspannungswandler, Sine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung, die von derartigen Anordnungen ausgeht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator des Gleichspannungswandlers ferner zur Erzeugung der Wechselspannung dient.

Sine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, 4aß der unter dem Steuereinfluß des genannten Steuersignals stehende Brückenzweig aus den Kollektor-Emitter-Streeken zweier Transistoren von gleichem LeitfShigkeitstyp gebildet ist, die durch das Steuersignal alternativ in ihren stromführenden Zustand steuerbar sind. Insbesondere sind diese beiden Transistoren je Bestandteil einer zweistufigen Transistorschaltuns:, wobei das Steuersignal nach geeigneter Verstärkung einerseits de» Steuereingang der einen und andererseits nach Umkehrung seiner Phasenrichtung dem Steuereingang der anderen zweistufigen Transistorschaltung zugeführt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Und zwar zeigt .

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Fig. 1 das Schaltbild des AusführungsbeiBpieleis und Fig. 2 in einem Strom-Spannungsdiagrainm die Arbeitslcennlinie der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung besitzt ein lichtempfindliches Schaltelement 1, das als Fotowiderstand ausgebildet ist. In Reihe.mit diesem Fotowiderstand 1 ist eine Diode 2 mit logarithmischer Kennlinie geschaltet, durch die der das lichtempfindliche Schaltelement durchfließende, die Objektheilig-, keit kennzeichnende Strom in bekannter Weise einer logarithmischen Kompression unterworfen wird. Die an der Diode 2 . auftretende, dem Logarithmus des den Fotoy/iderstand 1 durch- f fließenden Stroms proportionale" Spannung wird einer Impedanzwandler schaltung 3 zugeführt. Es ist ferner"ein Gleichspannungswandler ? vorgesehen, der aus dem als Oszillator arbeitenden Transistor 6, einem is deseen Kollektorstroinkreis geschalteten Transformator»-de»- Criä-ttuftgsköndensator 9₉ -d©a Gleichrichter 8 sowie der Schwellwert&iod® Ί© b©s-t©ht»' Bsr GI^iehspannungswandler 7 dient - einerseits* ζην Speisung ö®s des 'Fotcwider- _ stand 1 und die Mode 2.enthaltenden Stromkreises₃ anderernaits liefert er die &@ε Au©gangssigna-1 des ImpedanzMandlers 3 erfindungsgemäB au überlagernde WechselsOannungy* Es ist ferner ein veränderbarer Widerstand 13 vorgesehen₉ mit dessen Hilfe di@ übrigen den EinstellVorgang, bestimmenden Faktoren, ' ZpB. die &pfindli©hk©it ü^s verwendeten Filmaiäterials schaltningsteeimisen' berücksichtigt werderio- Die darg©it©llt© Schal·=' ■ ~ tung besitst ferner einen Servomotor 19„ der in d@a Diagonalgweig ei®.QT Brückenschaltung gesaaaltet ist₀ Dies©---Brücken» sehaltuag*besteht-einerseits aus &©a böifen Batteräga Λ unö 5, durch die das Potential ä@s ©i®<ta lates des ©iagonalaweig@s festgelegt" iat und andererseits m&'& ä@n !©!!©ktsr-lmitter-Streckeß der* beiden Transißtorta 18 und 22„- di© ihrerseits 5e Beetandteil einer zweistufigen framsistors©&altun© 16 * bzw. 20 eind. Die den Steuereingang der fransisferschaltung 16 bildende Basiselektrode des Transistors 1? ist »it dem Ausgang eines zweistufigen Transistorverstärkers 15 verbunden,

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dec aus den beiden Transistoren. 12 und 12* besteht. Der Einerang der zweistufigen. Transietorschaltung 20 ist mit der KoI-1ektorelektrode des Transistors 17 verbunden, so daß der Transi ε tor schal tunp: 20 ein Signal zugeführt wird, das in seinem Verlauf ebenfalls dem Ausgangssignal des Transistorverstärkers 15 entspricht, diesem gegenüber ,jedoch eins um 130° gedrehte Phase aufweist. Die Polung de3 Servomotors 19 in dem Diagonalzweig der Brüekenschaltuns? ist so gewählt, daß er sich in seiner normalen Drehrichtung bewegt, wenn der Kollektorstrom des Transistors 22 den des Transistors 19 übersteigt und umgekehrt. Der Servomotor 19 treibt einerseits das Sinstellorgan sur Betätigung des gewünschten Einstellvorgangs (z.B. das Einstell orphan zur Einstellung der Belichtungszeit) an₉ andererseits bewirkt er mittels einer von ihm angetriebenen Blen&envorrichtung eine Änderung der Intensität des auf die wirksame Oberfläche des lichtempfindlichen Schalteleaenfcs 1 auf treffenden Lichts in der oben beschriebenen Heise iss 8imm &±η&τ Gegenkopplung. Fig. 2 zeigt die Arbeitskennlinie der im Fig. 1 dargestellten Schaltung. Auf der Ordinatenaclise sind der Kollektor- bzw. der Snitterstrosa dsr Transistereß 18 bsw. 22 und auf der Abszissenachse ist die Steuerspanmuig; am Siagan^ des zweistufigen Transistor m _ Terstärkera 15 aö£g@trag©2u Das dargestellte Biagranim zeigt also die Abhängigkeit des glie Transistoren 18 bsw. 22 durch fli®Sesd©ö itr©a®§ »M dssit des durch den Servomotor 19 fließsadem Strcues *w®n ü@t Spannung am Schaltungspunkt B.

Hit des Linien.-! unä.+l sind die Ansprechscnwellen der Basia^Emittsr-Strecke des Transistors 12 angedeutet. Der Kurvenzug d verdeutlicht die am Schaltungspunkt B dem Ausgangesignal des ImpedaRzwandlers 5 überlagerte Vechselspannung, der Kurveniug c deutet die dieser Wechselspannung entsprechende Strcmanderunej aa.

Die dargestellte Schaltung arbeitet infolgender Weitej

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Durch die Einstellung des veränderbaren Widerstandes 13 wer-

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den"diejenigen Faktoren berücksichtigt, dieden zu steuernden Einstellvorgang außei' der Ob,iekthellip:keit bestimmen, dies ist beispielsweise die Empfindlichkeit des verwendeten Filmmaterials. Der den Fotowiderstand 1 durchfließende, von der Ob;1ekthellifrkeit abhändge Fotostrotn wird in bekannter Weise durch die Diode 2 einer logarithm!echen Kompression, unterworfen. Die dabei an der Diode 2 auftretende Signalspannung wird in detr. Ir.pedsn?.wandler 3 verstärkt und dem-Schaltunrcspunkt E zugeführt. Diesem Steuersignal wird erfindungsgemeß ein Vechsel-

überlagert, das über den Kondensator 11 von

der Sekundärwicklung; de υ in deta Gleichspannungswandler 7 sn- '* geordneten Transfonaators ebenfalls dem Schaltungspunkt R zupeführt wird. Die üfcerlageruBgsspannung wird de« Eingang des zweistufigen Verstärkers 15 zuß-eführt. Das Emitterpotential der beiden Transistoren 12 und 12' beßirzt durch die Einstellung des Widerstandes 13 einen Wert, der für die Filmempfindlichkeit kennzeichnend ist. Infolge der von der Diode 2 bewirkten logarithnischen Kompression ändert sich die die Objekthelligkeit kennzeichnende Spannung linear_r wenn ,iene sich nach Art einer Exponentialfunktion ändert. Ebenso ist. die Kecnlinie des Widerstands 15 so gewählt, daß sein Widerstandswert sich in einer arithmetische Progression ändert, wenn die von ihm repräsentierten Faktoren (s.B. die Empfind- j lichkeit des verwendeten FilnnDaf-eriais) sich ändern. Auf diese Weiee wird, eireicht, daß die Schaltung in einem gleichmäßig unterteilten Haßstab betrieben wird.

Ss sei angenoaaen, daß die die 0b»1ekthelligkeit kennseichnende Signa χ apannung oa Schaliningspüiik-c B ausreicht, um die Transietoren 12 und 12' io Ihren leitenden Zuetaad au eteuern* In diesem Falle iet das BasispotentiaLL desrTraneißtors 17 so niedrig, daß dieeer in seinen; gesperrten Zustand bleibt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Spannung aa Schaltungspunkt D am Kollektor der Transistors 1? höher ist als die Spannung am Emitter des Srannistore 18, so daß auch der Transistor 18 gesperrt ist.

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Infolge der beschriebenen Potentialverheltniese an deir Sch&ltungspunkt D wird indessen der Transistor 21 leitend und steuert den Transistor 22 ebenfalls in seinen leitenden Zu·* stand, se'daß der über die Efoitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 22 verlaufende von der Batterie 4 gespeiste Stromkreis für den Servomotor 19 eingeschaltet wird. Per Servomotor 19 dreht 3ich deshalb in seiher normalen Drehriebtung. Bei seiner Drehung bewirkt dar Servomotor 19 außer der Verstellung des Einstellorgane für die Belichtungszeit der Karae- m, . · ra die Betätigung der Bl endenvorrichtun^ 23, nrittela derer _s die Intensität des auf die wirksame Oberfläche des Fotowiderstandefj 1 auitreffenden. Lichts regelbar ist. Und zwar bewirkt die Drehung des Servomotors 19. in seiner normal en Dreh-• richtung ein Schließen dieser Blindenvorrichtun^: 22. Dadurch v/ird in der eingangs beschriebenen Weise eine mechanische Rückkopplung verursacht:'Durch die Verringerung der Intensität des auf die wirksame Oberfläche des Fotowiderstand^s 1 Ruftreffenden Lichte wird die an dem Schaltungspunkt B anliegende Signalspannung entsprechend verringert und erreicht schließlich einen Wert, durch den der Transistor 12 in sei- ■ nen nichtleitenden Zustand zurückkehrt. Dieser Vorgang ist durch den Kennlinienteil a in Fi«ζ. 2 angedeutet.

Wenn die Intensität-.des.,auf den Fotowiderstand 1 auf treffenden Lichte vergleichsweise niedrig ist, ist auch die entsprechende SigTialapannung an den Schaltungspunkt B niedrig, eo daß der transistor 12 nicht in seinen leitenden Zustand gesteuert wird. Daher werden - umgekehrt wie im vorher besehr!·* benen Pail - die Transistoren 17 und 18 leitend, während die Transistorschaltunß 20 gesperrt bleibt. Infolgedessen dreht' sich der Servomotor 19 in der umgekehrten Drehrichtune. Babei bewirkt die erwähnte mechanische Rückkoppluna; wieder, daß sich der Servonotor 19 allmählich dee Stillstand nähert, was in-Tig· 2 durch den Kennlinienteil b angedeutet ist.

Sobald die die Ob^efctbelligkeit keniiÄeichn&nde

nung an ßehaltungspiuiefct t iitrch die Virkiuig der Röckkopplun«

i 6 3 bad

eliminiert ist, wirkt die Wechselspannung gemäßKennlinien·-
teil d in ¥ifr, 2, Diese Wechselspannung hatte solange keinen EinfluP· auf die Bewegung des Servomotors 19, so.Ls.nge die die OtgekthelliKkeit kennzeichnende Signal spannung: genügend groß war. Durch, die Wirkung dieser Wechselspannung werden die "bei den Transistorschalturnten 16 und 20 abwechselnd in ikren lei tenden Zustand gesteuert, so daß der Servomotor 19 von einem entsprechenden Wechselstrom- durchflössen wird.

Durch diese Wechselerregunn; wird der als Gleichstrommotor
ausgebildete Servomotor 19 in bekannter Weise rasch abgebrenst.

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Claims (2)

Patentanspruchs

1. Anordnung zur selbsttätigen Steuerung von Einstellvorciänfren, insbesondere 'zur Einstellung der Belichtungszeit in fotografischen Kameras in Abhängigkeit von der Obijekthelligkeit, mittels eines durch unterschiedliche Strotnrichtungen in unterschiedlichein Drehsinn betätigbaren Servomotors, der im Diagonalzwei κ einer pleichBtromeesüeiaten Brückenschaltung angeordnet ist-, von welcher mindestens ein Brückenzweip; unmittelbar oder mittelbar unter dem SteuereinfluiS eines die Ob.iekthelligkeit sowie die weiteren den Einstellvorgang bestimmenden l-'ektoren (z.B. die Empfindlichkeit des verwendeten 3?ilniEi£.terials) kennzeichnenden und eine entsprechende Verstimmung der Brücken3chaltunsr verursachenden Steuersignale steht, wobei der bzw. die Brückenzweige durch eine von der Drehbewegung des Servomotors abhängige, vorzugsweise mechanisch durch eine den Lichteinfall auf die wirksame Oberfläche den zur Ermittlung der Objekthelligkeit dienenden lichtempfindlichen Schaltelementa rodelnde Vorrichtung bewirkte Rückkopplung derart beeinflußbar sind, daß die Brückenschaltung sich wieder/einem eine weitere Drehbeweimnp' des Servomotors ver- « hindernden GleichfrewichtszustanG befindet, sobald der bezweckte "Einst ellvörgang vollendet ist, dadurch g e k e η η — -zeichnet, da3 den genannten Steuersignal (am Schaltungspunkt B) eine Wechselspannunr: (d, Fig. 2) überlae*rt ist, die während der durch das Steuerßiprnal verursachten Verstimmung der Brückenschaltunn: (^, 5, 18, 22) und des hierdurch bewirkten Fließens eines den Servomotor ('19) speisenden Gleichstroms im Diagonalzweig der Brückensohaltung keinen Einfluß auf die Drehbewegung des Servomotors (19) ausübt, bei Erreichen des Gleichgewichtszustandes jedoch infolge der von ihr verursachten Jtechssierreßurifc des Serve« motors (19) dessen rasche Abbremaung bewirkt.

2. Anordnung aaijH Anspruch 1* dadurch gekafswteiößttdt,

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Wechselspannung (d, Pig. Z) mittels einer Ostlllatorechaltatig (6) aue der die Anordnung epeisenden Betteriegleiehepanmmg (+A) erzeugt wird.

>. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der das lichtempfindliche Schaltelement enthaltende Strojajcreis von eines Gleichspannungewandler gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (C) des Gleichspannungswandlers (7) ferner zur Erzeugung der Wechselspannung dient.

4-, Anordnung nach einen; oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß der unter dem Steuereinfluß des genannten Steuersignals stehende Brückenzweig aus den Kollalctor-Eniitter-Strecken zweier Transistoren (18, 22) gebildet ist, die durch das Steuersignal alternativ in ihren stromführenden 7ust?.nd steuerbar r.ind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Transietoren (18, 2P) je Beatandteil einer zweistuf iecen Traneic tor schaltung (16 bzw. 22) sind, daß das Steuersignal (am Schaltunprspunkt B) nach seiner Verstärkung (mittels 15) einerseits dee Steuereinpanö; der einen (16) und andererseits nach Umkehrung seiner Phasenricbtung (mittels 1?) dem Steuereingang der anderen zweistufiscen Transißtorechaltung: (20) zugeführt wird.

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