DE2234820A1

DE2234820A1 - Vorrichtung zur anzeige der batteriespannung fuer einen gleichstrommikromotor

Info

Publication number: DE2234820A1
Application number: DE2234820A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hirata
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3804500A

Description

Minolta Camera Kabushiki Kaisha 2234820 Toyota Euilding 18, 4-chome Shiomachidori Minami-ku, Osaka/Japan

Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung für einen G-Ie ichs trommikromo tor

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung in einer Miniaturfilmkamera oder dergleichen mit einem Gleichetrommikromotor und einem Drehzahlregler. Genauer gesagt soll die erfindungsgemäße Vorrichtung in eine Miniaturfilmkamera oder dergleichen eingebaut werden können, um den Zustand des Energieverbrauchs einer Energiequelle in Form einer Batterie anzuzeigen.

Bei einer Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung, wie sie allgemein verwendet wird, fließt ein Strom, der nahezu gleich dem ist, der bei Betätigung unter Last fließt, durch die Anzeigevorrichtung, oder die Spannungsanzeige wird während einer Betätigung unter Last durchgeführt, wobei eine Spannungsminderung aufgrund des Innenwiderstandes der Batterie und ähnliches berücksichtigt werden, so daß. die Spannung angezeigt wird, die gleich· der tatsächlich während einer Betätigung am Motor anliegenden Spannung ist.

Im Falle einer Anzeigevorrichtung, die zur Anzeige der Batteriespannung ein-Galvanometer enthält, muß für die Anzeige ein

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Spannungsteiler, ein Stromteiler oder ein Schalter zusätzlich zum Galvanometer verwendet werden. Bei einer anderen Art einer solchen Vorrichtung, in der ein für irgendwelche anderen Zwecke eingebautes Galvanometer auch zur Anzeige der Batteriespannung verwendet wird, muß wenigstens ein Stromkreis für die Anzeige der Batteriespannung verwendet werden, der einen Zweikontakt-Umschalter enthält, und einige Vorrichtungen benötigen noch einen Stromteiler, einen Spannungsteiler oder einen Schalter.

Eine andere Vorrichtungsart, die eine Lampe zur Anzeige der Spannung einschließt, erfordert eine Lampe, einen Konstantstromkreis und einen AnzeigeStromkreis, und es gibt Fälle, in denen ein Stromteiler, ein Spannungsteiler oder ein Schalter zusätzlich für die Anzeige notwendig sind.

Obwohl die Anzeigevorrichtungen der beschriebenen Art nicht direkt mit der Betätigung der Last zusammenhängen, haben solche Vorrichtungen den Nachteil, daß &4a, wenn sie in ein Handelserzeugnis wie z.B. eine Miniaturfilmkamera mit relativ niedrigem Preis eingebaut werden sollen, die Vorrichtung im Verhältnis zum Preis des Produkts zu teuer ist.

Für einen Gleichstroimnikromotor, der so ausgelegt ist, daß die Drehzahl (d.h. die Drehgeschwindigkeit) für eine Vielzahl von Bereichen stufenweise veränderlich ist, ist die Vorrichtung andererseits im allgemeinen derart, daß sie seine maximale Drehzahl hält, woraus sich der Nachteil ergibt, daß,

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obwohl ein gleichmäßiger Drehzustand bei niedrigeren Drehzahlen erreicht werden kann, ein Bereich vorhanden ist, in dem die Anzeigevorrichtung eine Anzeige von ungenauen Spannungswerten gibt, so daß es unmöglich ist, die Kapazität 'der Batterie voll auszunutzen.

Die Spannung zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drehzustandes steigt proportional zum Anstieg der Drehzahl an. Demgemäß sind für das Umschalten der herkömmlichen Anzeigevorrichtungen entsprechend der sich ändernden Geschwindigkeit zusätzliche Stromteiler, Spannungsteiler, Schalter ust* notwendig, so daß die Vorrichtung kostspielig wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung vorzusehen, die wirtschaftlich in eine Vorrichtung eingebaut werden kann, die einen mit einem Drehzahlregler ausgerüsteten Crleichstrommikromotor verwendet. Die Anzeigevorrichtung soll in der Lage sein, die Batteriespannung für jeden Drehzahlbereich des Motors, der mit einer Vielzahl von stufenweise eingestellten Drehbereichen betrieben werden kann, anzuzeigen.

Außerdem soll die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage sein, die Batteriespannung jederzeit, gleichgültig ob der G-Ieichstrommikromotor unter Last oder leer läuft, anzuzeigen.

Das Ergebnis der Ermittlung der Batteriespannung soll der Bedienungsperson z.B. einer Filmkamera leicht sichtbar angezeigt werden.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen elektrischen Stromkreis zum Antrieb eines GIeichstrommikromotors, einen in den Stromkreis eingeschalteten Drehzahlregler zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drehzustandes des Motors durch ffiegulieren des durch den Botor des Motors fließenden Stroms und eine Lampe enthält, die in den elektrischen Stromkreis des Drehzahlreglers eingeschaltet und so ausgelegt ist, daß sie zündet, wenn sie mit dem Übermaß oder Rest einer von einer Energiequelle gelieferten Energie abzüglich der für die Betätigung der Last erforderlichen Energie gespeist wird.

Die Lampe wird gezündet in funktionsmäßigem Zusammenhang mit dem Öffnen und Schließen des Kontakts des Drehzahlreglers, während die Batteriespannung ein Übermaß gegenüber dem für die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drehzustandes des Motors während Betätigung unter Last erforderlichen Wert hat, und sie wird ausgeschaltet, wenn der Drehzahlregler aufgrund der Minderung der Batteriespannung an seinem Kontakt nicht länger arbeiten kann.

Wenn die Drehzahl des Motors stufenweise auf mehrere Werte veränderlich ist und auch wenn ein solcher Motor seine maximale Drehzahl nicht hält, wird die Lampe wieder eingeschaltet, wenn der Motor zur Drehung auf eine nächst folgende niedrigere Drehzahl eingestellt wird, vorausgesetzt, daß die Drehung bei diesem Geschwindigkeitswert aufrechterhalten werden kann.

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• Auf diese Weise ist es möglich, die Batteriespannung während einer Betätigung des Motors unter Last zu ermitteln und anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung kann, wie sie ist, in eine Kamera, z.B. eine Filmkamera, eingebaut werden.

Zur obigen Vorrichtung ist jedoch zur bemerken, daß, selbst wenn die Batteriespannung niedriger als zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drehzustandes des belasteten Motors notwendig ist, die Lampe bei Erregung des Motors gezündet wird, während kein Film in die Kamera eingelegt ist, weil der Drehzahlregler in Tätigkeit tritt. Dieser Nachteil kann vermieden werden, indem dem leer laufenden Motor eine mechanische Last gegeben wird, die gleich der ist, der er bei Betätigung unter Last unterliegt und indem die mechanische Last entfernt wird, wenn er unter Last angetrieben wird. ·

Dies kann durch eine Konstruktion erreicht werden, bei der der leer laufende Motor, wenn der Film nicht eingelegt ist, der Wirkung eines Eeibungsgliedes ausgesetzt wird, um ihn nahezu gleich der Betätigung unter Last zu belasten, und bei der die mechanische Last entfernt wird, wenn feststellt wird, daß der Film eingelegt ist.

Gemäß der Erfindung enthält die Anzeigevorrichtung eine in den Stromkreis des Drehzahlreglers eingeschaltete Lampe und die Spannungsanzeige bei unbelasteter Betätigung des Motors kann erreicht v/erden, indem nur eine kleine Zahl einfacher Bauteile zusätzlich vorgesehen wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Vorrichtung sehr geeignet ist zum Gebrauch z.B. in einer

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preiswerten Miniaturfilmkamera und daß sie kostenniedrig ist im Vergleich zum Preis der Kamera, in die sie eingebaut werden soll.

Vorzugsweise wird die Lampe so angeordnet, daß der Photograph im Sucher der Kamera sehen kann, wie die Lampe zündet und erlischt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der anhängenden Zeichnung.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Drehzahlreglers für einen Gleichstrommikromotor entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer Ausführungsform dieser Erfindung,

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit«, η von Drehmoment - Drehzahl und Drehmoment - Strom des Gleichstrommikromotors und

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Mechanismus¹ gemäß dieser Erfindung, um dem Motor während seines Leerlaufs eine mechanische Last zu geben.

Fig. 1 zeigt eine Batterie E und einen Hauptschalter S. Wenn der Hauptschalter S geschlossen ist, wird ein Rotor oder Anker 1 anpe-

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trieben. In Eeihe mit dem Anker 1 geschaltet ist ein Schalter 2, der geöffnet und geschlossen wird unter der Wirkung einer durch die Drehung des Ankers 1 entstehenden Zentrifugalkraft, um den Strom, der dem Anker 1 zugeführt wird, zu regulieren und dadurch seine Drehung auf einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu halten. Eine Lampe 3 ist zum Schalter 2 parallel geschaltet. So dient die Lampe 3 als ein Widerstand, um eine sonst zwischen den Kontakten des Schalters erzeugte Entladung zu verhindern, wenn er geöffnet oder geschlossen wird. Der Schalter 2 und die Lampe 3 bilden den Drehzahlregler. Genauer ausgedrückt, wenn eine Spannung an den Anker T angelegt wird, die höher als notwendig ist, um einen gleichmäßigen Drehzustand des Motors aufrecht zu erhalten, öffnet und schließt der Schalter periodisch, um den Strom, der durch den Anker 1 fließt, zu regulieren und dadurch einen gleichmäßigen Drehzustand zu gewährleisten. Die Lampe 3 wird gezündet mit einem Teil der von der Batterie E gelieferten Energie.

Im Fall eines (nicht dargestellten) Drehzahlreglers des Typs, bei dem ein Halbleiter den durch den Anker fließenden Strom reguliert, ist ein dem Schalter 2 entsprechender Halbleiterschalter vorgesehen, und ein Teil der von der Batterie gelieferten Energie wird auch innerhalb des Halbleiterschalters verbraucht.

Wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, ist die Lampe 3_t wenn sie in eine Miniatur-Film-Kamera eingebaut ist, z.B. so angeordnet, daß die Bedienungsperson im Sucher F sehen kann, wie die Lampe 3 ein- und ausgeschaltet wird. Der Schalter 2 ist

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in einen Motor M eingebaut. Das Schließen des Schalters S läßt die Batterie E Spannung an den Anker des Motors M anlegen, sodaß sich der Motor M dreht, um eine Last L wie den Verschlußmechanismus, den Filmtransportmechanismus oder dergleichen über das Zahnradgetriebe 4, 5 und eine Antriebswelle 6 zu betätigen. Wenn die Batteriespannung über den Wert ansteigt, der erforderlich ist, um einen vorbestimmten gleichmäßigen Drehzustand einzuhalten, öffnet der Schalter 2, um die Lampe 3 zu zünden; hingegen wenn die Batteriespannung auf einen Wert abfällt, der nicht höher ist als der oben erwähnte Spannungswert, wird der Schalter 2 geschlossen gehalten und die Lampe 3 bleibt im ungezündeten Zustand; das zeigt an, daß ein Auswechseln der Batterie nötig ist.

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeiten von Drehmoment - Drehzahl und Drehmoment - Strom des GIeichstrommikromotors.

Wenn das Drehmoment im Fall eines GIeichstrommikromotors konstant ist, hält sich der Strom ohne Rücksicht auf den Spannungswert annähernd auf einem konstanten Wert, und wenn das Drehmoment ansteigt, steigt der Strom auch annähernd proportional dazu an. Angenommen daß, wie dargestellt, das Lastdrehmoment gr cm, die normale Drehzahl für den gleichmäßigen Drehzustand 2.700 Umdrehungen pro Minute (im folgenden mit r.p.m. bezeichnet) und Spannung und Strom der Batterie 4 Volt bzw. 100 mA sind, ist die Spannung von 4 Volt eine Spannungsgrenze zur Beibehaltung der Drehzahl für einen gleichmäßigen Drehzustand.

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Dies ergibt folgende Gleichung:

μ-V (4V) · i (100 mA)

= 1,027· 10~⁵· T (10 gr cm) · N(2700 r.p.m.) ....(1) wobei i* der Wirkungsgrad ist.

Bei einem Gleiehstrommikromotor, der mit einem Drehzahlregler ausgerüstet ist, wird die Drehgeschwindigkeit (d.h. die Drehzahl) konstant gehalten, so daß, wenn die Spannung sich ändert, die Gleichung (1) nicht anwendbar ist. In diesem Fall ist die von der Batterie E gelieferte Überschußenergie durch die Gleichung (2) gegeben, diese Überschußenergie wird von dem Kommutator im Motor durch Entladung zwischen den Kontakten des Drehzahlreglers oder dem Widerstand zur Verhinderung von Entladung verbraucht. Ist ein Halbleiterschalter vorgesehen, wird diese Energie in dem Halbleiter verbraucht.

P = V. i (100 mA) - V-'(4V)· i (100 mA) (2)

Die Überschußenergie P kann zur Zündung der Lampe verwendet werden, um die Batteriespannung während der Drehung des Motors anzuzeigen. Es folgt daraus, daß die Anzeige der Batteriespannung in entsprechender Beziehung zur Drehzahl des Motors ausgeführt wird, die stufenweise auf eine Vielzahl von Bereichen eingestellt ist. Demgemäß ist eine Batterie, die nicht länger fähig ist, die Spannung für die höchste der stufenweise eingestellten Drehzahlen zu liefern, immer noch voll dienlich, niedrigere Drehzahlen zu liefern.

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Die Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 sind ausgelegt, um eine Anzeige der Batteriespannung nur dann vorzunehmen, wenn der Motor unter Last angetrieben wird, und sind nicht geeignet zur Anzeige z.B. in einer Filmkamera, in die kein Film eingelegt wurde, weil der Motor nicht mit einem Filmtransport belastet ist, wenn der Film nicht eingelegt ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, die, wie oben beschrieben, in eine Filmkamera oder dergleichen eingebaut werden kann und die eine mechanisch betätigbare Vorrichtung enthält, die, wenn der Film nicht eingelegt ist, in der Lage ist, den Motor in nahezu demselben Ausmaß zu belasten, wie wenn der Film eingelegt wäre, so daß eine Anzeige der Batteriespannung wie in einer mit einem Film geladenen Kamera möglich ist.

Gemäß Fig. 4 sind eine Reibungsplatte 7 und eine Feder 8 auf einer Antriebswelle 6 montiert für eine Last L,die durch einen Motor M über das Getriebe 4 und 5 gedreht werden soll. Die drehbar auf der Antriebswelle 6 montierte Reibungspl atte überträgt auf die Antriebswelle 6 unter der Federkraft der Feder 8 einen Reibwiderstand, wenn die Drehung der Reibungsplatte 7 während der Drehung der Antriebswelle 6 verhindert ist. Wenn sie für die Drehung frei gesetzt wird, dreht sich die Reibungsplatte 7 mit der Antriebswelle 6, und befreit die Antriebswelle β von dem Reibwiderstand.

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Die Reibungsplatte 7 weist an ihrem Außenumfang einen Fortsatz 7a auf. Ein Klinkenglied 10, das über sein Loch 9 an einem nicht dargestellten Stift am Kameragehäuse drehbar angeordnet ist, weist einen Arm 10a auf, der durch eine Feder 11 so beaufschlagt wird, daß er mit dem Fortsatz 7a in Eingriff kommen kann. Wenn ein Filmbehälter wie beispielsweise eine Filmpatrone 12 nicht in die Kamera eingelegt wurde, steht der Arm 10a in Eingriff mit dem Fortsatz 7a, wobei ein angetriebener Fortsatz 10b am anderen Ende des Klinkengliedes 10 in eine Kammer für die Unterbringung der Patrone 12 ragt.

Wenn die Patrone 12 in die Kammer eingelegt wird, drückt die Seitenfläche der Patrone 12 gegen den angetriebenen Fortsatz 10b, wodurch das Klinkenglied 10 sich entgegen der Kraft der Feder 11 dreht und dadurch den Arm 10a aus dem Eingriff mit dem Fortsatz 7a aus dem Eingriff mit dem Fortsatz 7a der Eeibungsplatte 7 löst, so daß die Reibungsplatte 7 für die Drehung mit der Antriebswelle 6 freigegeben wird.

So ist während eines normalen Photographiervorgangs mit in der Kamera eingelegtem Film das Klinkenglied 10 in eine solche Stellung zurückgezogen, die eine Drehung der Eeibungsplatte 7 erlaubt, und' der Motor M wird, deshalb unter der last L des Verschlußmechanismus¹,' des Filmtransportmechanismus¹ oder dergleichen, welche durch die Antriebswelle 6 angetrieben werden, angetrieben. Wenn in diesem Fall die an den Anker angelegte Spannung die Höhe übersteigt, die notwendig ist, um einen gleichmäßigen Drehzustand des Motors aufrecht zu erhalten,

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öffnet und schließt der Schalter 2 in Fig. 1, um die Lampe einzuschalten. Wenn hingegen die Spannung nicht höher liegt als auf dem erforderlichen Wert, wird der Schalter 2 geschlossen und die Lampe 3 in ausgeschaltetem Zustand gehalten.

Wenn andererseits der Film nicht eingelegt wurde, steht der Arm 10a des Klinkengliedes 10 unter der Wirkung der Feder 11 in Eingriff mit dem Fortsatz 7a der Reibungsplatte 7. Wird in diesen Zustand der Hauptschalter S geschlossen, so kann durch die Batterie E Spannung an den Anker 1 angelegt werden, um den Motor M zu drehen. Obwohl der Antriebsmechanismus frei ist von der Last für den Filmtransport, ist er stattdessen belastet mit einer Reibungskraft, die zwischen der Reibungsplatte 7 und der Antriebswelle 6 wirksam ist. Wird diese Reibungskraft annähernd auf denselben Wert eingestellt wie die Last des Filmtransports, kann die Lampe 3 gezündet werden, wenn die an den Anker 1 angelegte Spannung den Wert übersteigt, der : erforderlich ist zum Betrieb der Last, während umgekehrt die Lampe 3 ausgeschaltet gehalten wird, wenn die Spannung nicht höher liegt als der erforderliche Wert.

Auf diese Weise kann die Batteriespannung durch Schließen des Hauptschalters S angezeigt werden, gleichgültig ob der Film eingelegt ist oder nicht.

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Da die Belastung für den Motor durch den Filmtransport sich abhängig vom Filmtyp oder dem Hersteller des Films ändert, wird die oben genannte Reibungskraft in geeigneter Weise festgelegt unter Berücksichtigung des Schwankungsbereichs der Auflast. , ' ν

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Claims

/11 2234870 Patentansprüche

1./Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung für einen Grleichstrommikromotor, der mit einem Drehzahlregler ausgerüstet ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß in den Stromkreis des Drehzahlreglers eine Lampe (3) eingeschaltet ist, die durch Öffnen und Schließen eines Kontaktpunktes (Schalters) (2) zündbar ist, wenn die dem Motor zugeführte Energie höher ist als die zur Betätigung der am Motor liegenden Last (L) notwendige Energie.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß für den Fall, daß die durch den Gleichstrommikromotor (M) zu betätigende Last (L) entfernt ist, Belastungsmittel vorgesehen sind, durch die das Betätigungssystem mit einer der (normalen) Last (L) näherungsweise gleichen Last belastbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Belastungsmittel bestehend aus einem auf einer vom Motor (M) angetriebenen Antriebswelle (6) angeordneten Reibungsglied (7) und einem mit dem Reibungsglied (7) in Eingriff bringbaren und aus diesem Eingriff lösbaren Klinkenglied (10) wobei das Klinkenglied (10) mit dem Reibungsglied (7) in Eingriff bringbar ist, wenn die vom Motor (M) zu betätigende

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Last (L) entfernt ist, daß der auf diese Weise an die Antriebswelle (6) anlegbare Beibwiderstand näherungsweise
gleich der Last (L) ist und daß das Klinkenglied (10) aus dem Eingriff mit dem Eeibungsglied (7) lösbar ist durch
Feststellen, daß die vom Motor (M) zu betätigende Last
(L) angelegt und die Antriebswelle (6) vom Reibungswiderstand zu befreien ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet·, daß

die Vorrichtung zur Anzeige der Batteriespannung in einer Filmkamera vorgesehen und die Lampe (3) so angeordnet ist, daß sie selbst und/oder ihr Aufleuchten im Sucher der Kamera erkennbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehzahl des GIeichstrommikromotors (M) stufenweise veränderbar ist.

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