DE2443138C3 - Schaltungsanordnung zur Belichtungszeiteinstellung des Verschlusses einer fotographischen Kamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Belichtungszeiteinstellung des Verschlusses einer photographischen Kamera, mit einem abhängig von der Verschlußbetätigung aufbdbaren Kondensator, dessen Ladespannung bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen des Verschlusses ausgenutzt wird und dessen Ladezeitkonstante durch den Wert eines variablen ohmschen Widerstandes bestimmt ist.

Bekannte Schaltungen zur manuellen Einstellung der Belichtungszeit arbeiten abhängig von der Zeitkonstanten einer Reihenschaltung, die aus dem Kondensator und dem einstellbaren Widerstand besteht. Derartige Schaltungen zeigen jedoch ein nachteiliges Verhalten. Der einstellbare Widerstand kann nur mit geringer Genauigkeit im Bereich niedriger Widerstandswerte eingestellt werden, so daß unerwünschte Spannurgsandeingen bzw. -abweichungen bei niedrigen Spannungswerten auftreten. Wenn es erforderlich ist. d.e Belichtungszeit innerhalb eines großen Bereichs einzustellen so muß der Einstellwiderstand zwischen einem sehr hohen und einem sehr niedrigen Widerstandswert geändert werden können. Bekanntlich ist die herstellung solcher Widerstände aber sehr schwierig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltungen besteht darin, daß bei Verwendung von Halbleiterelementen der Schaltungsaufbau kompliziert ist und Schwierigkeiten bei der Verwirklichung einer Schaltung entstehen, die gute Temperatureigenschaften haben soll. Dies ist auf den kumulativen Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Halbleiterelemente zurückzuführen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Schaltungsanordnung zur Einstellung der Belichtungszeit zu schaffen, die wesentlich verbesserte Temperatur- uad Spannungsänderungseigenschaften auch bei niedrigen Spannungswerten zeigt und die innerhalb eines großen Bereichs verstellt werden kann, jedoch einen Einstellwiderstand enthält, der dabei nur einen kleinen Variationsbereich hat

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet daß der variable Widerstand Teil einer rückgekoppelten Transistorschaltung ist, deren Trarsistor aus einer Konstantstromquelle gespeist wird, und daß an den Kollektor dieses Transistors außer dem Rückkopplungsstromzweig ein mit diesem gleichartig aufgebauter Steuerstromzweig für einen im Ladestromkreis des Kondensators angeordneten weiteren Transistor angeschaltet ist

Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt eine gegenüber den bekannten Schaltungen wesentlich verbessertes Verhalten insbesondere bei niedrigen Spannungswerten. Durch Verwendung einer aus einer Konstantstromquelle gespeisten rückgekoppelten Transistorschaltung, in deren Rückkopplungszweig der einstellbare Widerstand angeordnet ist, ergibt sich bei Änderung des Rückkopplungsstromes eine sehr genaue und stabil einstellbare Kollektorspannungsänderung, die dann über den Steuerstromzweig zur Einsteilung des weiteren, die Ladung des Kondensators bestimmenden Transistors dient Da der Rückkopplungsstromzweig und der Steuerstromzweig gleichartig aufgebaut sind, bilden sie durch ihre Zusammenschaltung am Kollektor des rückgekoppelten Transistors eine symmetrische Anordnung, die Temperaturkompensationseigenschaften hat Durch Anordnung des einstellbaren Widerstands in einer rückgekoppelten Transistorschaltung ergibt sich schließlich ein Verstärkungseffekt, der bei relativ kleinen Widerstandsänderungen vergleichsweise große Spannungsänderungen hervorruft, so daß ein Widerstand mit kleinem Variationsbereich die Einstellung sehr großer Belichtungsunterschiede möglich macht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

In der dargestellten Schaltungsanordnung ist ein Feldeffekttransistor 1 vorgesehen, der eine selbsttätig arbeitende Vorspannungseinstellung aufweist, die über einen Widerstand 2 erfolgt. Dieser ist an die Source- und an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 1 angeschaltet. Der Widerstand 2 ist ferner mit dem Kollektor eines NPN-Transistors 3 verbunden, dessen Emitter mit einer die Betriebsspannung liefernden Gleichspannungsquelle 17 verbunden ist. Diese ist an

¹I

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hrem anderen Anschluß mit der Drain-Elektrode des Feldeffekttransistors 1 verbunden. Ein Rückkopplungs- «ransistor 4 ist mit seiner Basis an die G ate-Elektrode des Transistors 1 angeschaltet, mit dem Kollektor an den positiven Anschluß der Gleichspannur.gsquelle 17, mit dem Emitter an die Basis des Transistors 3 über eine Diode 5, die bezüglich der Gleichspannungsquelle 17 in Durchlaßrichtung geschaltet ist Zwischen Basis und Emitter des Transistors 3 ist ein variabler Widerstand 6 angeschaltet

In ähnlicher Weise wie die Senenschaltung des Rückkopplungstransistors 4, der Diode 5 und des variablen Widerstandes 6 sind ein Steuertransistor 7, eine Diode 8 und ein einstellbarer Widerstand 9 miteinander in Reihe an die Spannungsquelle 17 angeschaltet Die Basis des Steuertransistors 7 ist mit der Basis des Rückkopplungstransistors 4 verbunden.

Ein Zeitsteuerschalter 10 und ein Zeitsteuerkondensator 11 sind zueinander parallel geschaltet Der eine Anschluß dieser Parallelschaltung ist mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle 17, der andere mit dem Kollektor eines Dehnungstransistors 12 verbunden, dessen Emitter mit dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle 17 und dessen Basis an die Verbindung der Diode 8 mit dem einstellbaren Widerstand 9 angeschaltet ist. Eine Zenerdiode 13 ist mit einem Widerstand 14 in Reihe und in Sperrichtung an die Gleichspannungsquelle 17 angeschaltet.

Ein Schaltverstärker 15 mit zwei Steuereingängen ist mit einem Eingang an den Verbindungspunkt der Zenerdiode 13 mit dem Widerstand 14 und mit dem anderen Eingang an den Verbindungspunkt zwischen dem Zeitsteuerkondensator 11 und dem Kollektor des Transistors 12 angeschaltet Der Ausgang des Schaltverstärkers 15 ist mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle 17 über einen Elektromagneten 16 verbunden, der den Kameraverschluß betätigt.

In dieser Schaltungsanordnung arbeitet der selbsttätig vorgespannte Feldeffekttransistor 1 als Konstantstromquelle, und der Transistor 3 empfängt an seinem Kollektor einen konstanten Strom. An seiner Basis erscheint ein Rückkopplungssignal über den Rückkopplungstransistor 4 und die Diode 5.

Im folgenden werden das Funktionsprinzip und die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben. Wenn die Gate-Source-Spannung des Feldeffekttransistors 1 mit Vas und der Widerstandswert des Widerstandes 2 mit R\ bezeichnet wird, so kann der Source-Strom is des Feldeffekttransistors 1 durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

: __ KiS I 1 1

Dabei ist AT die Boltzmanr.- Konstante,

T die absolute Temperatur,
q die elektrische Elementarlaaung, λ ein konstanter Strom,

Vo die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 3 bei dem Kollektorstrom ic = h

In der Formel 2 kann der Quotient KT/q mit /Ci bezeichnet werden. Dann ergibt sich:

v_HU = K₁ log y- -r »·;, ■

(31

Wenn andererseits der Widerstandswert des variablen Widerstandes 6 mit Ri bezeichnet wird, so ergibt sich für den Emitterstrom /1 des Transistors 4:

(4)

Die Basis-Emitter-Spannung Vbei des Transistors 4 und die an der Diode 5 abfallende Spannung Vdi können folgendermaßen ausgedrückt werden:

Van = *'. log ί' - V_n. ^

'(I

I -'„, = K₁ log

1 υ ·

(6)

Wenn der Kollektorstrom des Transistors 12 mit η bezeichnet wird, so ergibt sich für die Basis-Emitter-Spannung Viii* des Transistors 12:

I-β, 4 = K.log--- + Γ,, ■

¹O

(7)

Wenn der Widerstandswert des einstellbaren Widerstandes 9 mit /?3 bezeichnet wird, so ergibt sich für den Emitterstrom /3 des Transistors 7:

Daher können die Basis-Emitter-Spannung Vas des Transistors 7 und die an der Diode 8 abfallende Spannung Vt* folgendermaßen ausgedrückt werden:

55

Diese Formel zeigt, daß der Feldeffekttransistor und der Widerstand 2 eine Konstantstromquelle bilden. Der Kollektorstrom ic des Transistors 3 ist durch seine Basis-Emitter-Spannung Vbei bestimmt, und ein Rückkopplungssignal wird der Basis des Transistors 3 über den Rückkopplungstransistor 4 und die Diode 5 an dem variablen Widerstand 6 zugeführt. Deshalb kann die Basis-Emitter-Spannung Vbe\ des Transistors 3 folgendermaßen ausgedrückt werden:

65

■\2) Γ" +

'1.

(91

(10t

Es zeigt sich, daß eine Schaltungsanordnung mit dem beschriebenen Aufbau der folgenden Beziehung genügt:

₁, +

(111

Durch Einsetzen der Formeln 3,5,6, 7, 9 und 10 in die Formel 11 ergibt sich:

h —

(12)

Aus dieser Formel läßt sich erkennen, daß der Kollektorstrom h des Transistors 12, der als Zeitsteuerstrom dient, durch Erhöhen von /Ί um den Faktor /2 und gleichzeitiges Beibehalten von is und h auf konstanten Werten verdoppelt werden kann. Dies bedeutet, daß der Zeitsteuerstrom entsprechend einer geometrischen Reihe mit der Basis 2 durch Änderung des Widerstandswertes Ä2 des variablen Widerstandes 6 gemäß der folgenden Beziehung geändert werden kann:

R₂ = R₀ ■ 2'
Hierbei ist Ro eine Konstante.

Wenn der Zeitsteuerschalter 10 geschlossen wird, so wird der Elektromagnet 16 durch den Schaltverstärker 15 eingeschaltet und der Kameraverschluß geöffnet. Bei öffnung des Zeitsteuerschalters 10 beginnt dann die Ladung des Kondensators 11. Wenn die Spannung an dem Kondensator 11 einen Wert erreicht, bei dem die Zenerdiode 13 in Funktion tritt, so wird der Schaltverstärker 15 umgesteuert und schaltet den Elektromagneten 16 aus, so daß der Kameraverschluß geschlossen und somit eine vorbestimmte Belichtungszeit erreicht wird, die von der Ladedauer des Kondensators 11 abhängt.

Der einstellbare Widerstand 9 ermöglicht einen Abgleich des Ladestromkreises für den Kondensator 11 beispielsweise derart, daß für eine Anfangseinstellung des variablen Widerstandes 6 eine ganz bestimmte Ladezeit bzw. Belichtungszeit erreicht wird. Wie aus der Formel 11 ersichtlich ist, wird dadurch lediglich die Spannung Vbb, am Transistor 12, nicht aber die Symmetrie des Rückkopplungsstromzweiges zum Steuerstromzweig geändert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Belichtungszeiteinstellung des Verschlusses einer photographischen Kamera, mit einem abhängig von der Verschlußbetätigung aufladbaren Kondensator, dessen Ladespannung bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen des Verschlusses ausgenutzt wird und dessen Ladezeitkonstante durch den Wert eines variablen ohmschen Widerstandes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Widerstand (6) Teil einer rückgekoppelten Transistorschaltung ist, deren Transistor (3) aus einer Konstantstromquelle (1) gespeist wird, und daß an den Kollektor dieses Transistors (3) außer dem Rückkopplungsstromzweig (4,5,6) ein mit diesem gleichartig aufgebauter Steuerstromzweig (7,8,9) für einen im Ladestromkreis des Kondensators (11) angeordneten weiteren Transistor (12) angeschaltet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Rückkopplungsstromzweig (4, 5, 6) aus der an die Betriebsspannung (17) angeschalteten Reihenschaltung des variablen Widerstands (6), einer ersten Diode (5) und eines Rückkopplungstransistors (4) besteht, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors (3) der Transistorschaltung verbunden ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Rückkopplungsstromzweig (4, 5, 6) und der Steuerstromzweig (7, 8, 9) an dem Verbindungspunkt von Diode (5, 8) und variablem Widerstand (6; 9) mit der Basis des Transistors (3) der Transistorschaltung bzw. des weiteren Transistors (12) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle durch einen mit dem Transistor (3) der Transistorschaltung in Reihe geschalteten Feldeffekttransistor (1) gebildet ist

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Steuerstromzweig einen einstellbaren Widerstand (9) enthält, der zwischen Basis und Emitter des weiteren Transistors (12) geschaltet ist