DE2828193A1

DE2828193A1 - Elektronisch betaetigte magnetsteuervorrichtung fuer eine kamera

Info

Publication number: DE2828193A1
Application number: DE19782828193
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Aizawa; Nobuaki Date; Masami Shimizu; Masanori Uchidoi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1979-01-18
Also published as: JPS5414227A; US4196995A

Description

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HO/ba

Die Erfindung bezieht sich auf fotografische Kameras und genauer auf elektromagnetische Steuervorrichtungen in solchen Kameras. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf die Stabilisierung eines elektrischen Impulses zur Erregung einer Magnetwicklung einer derartigen Vorrichtung.

In der letzten Zeit haben elektromagnetische Steuervorrichtungen in großem Umfang bei Kameras Anwendung gefunden. Bei Stehbildkameras mit elektrisch zeitgesteuertem Verschluß ist diese Steuervorrichtung allgemein so aufgebaut, daß sie auf das Ausgangssignal einer Zeitsteuerschaltung anspricht und die Schließbewegung des Verschlusses steuert. Auch bei Laufbildkameras wird die Anschaltdauer der Verschlußantriebseinrichtung über eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gesteuert. Ίτι jedem Fall ist ein Gesichtspunkt bei der Auslegung von Kameras die Vermeidung von Unannehmlichkeiten bezüglich Handhabung und

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Tragbarkeit der Kamera. Es ist daher erforderlich/ daß die elektrische Stromquelle oder Batterie, die zur Erregung einer Magnetwicklung einer solchen Vorrichtung dienen kann, klein ist. Die damit verbundene Beschränkung des für die Batterie zur Verfügung gestellten Raums führt zu einer geringen Ausgangsleistung und Kapazität der Batterie. Aus diesem Grund ist es von großer Wichtigkeit, daß der Verbrauch elektrischer Energie von der Batterie durch die magnetische Betätigungsvorrichtung oder Steuervorrichtung so gering wie möglich gehalten wird, nicht nur, damit ein vorzeitiger Verbrauch der Batterie verhindert wird, sondern auch damit selbst bei niedrigen Temperaturen ein zufriedenstellender Dynamikbereich der Belichtungssteuerung sichergestellt wird, da nämlich der Innenwiderstand der Batterie mit abnehmender Temperatur zunimmt.

Wenn die Erregung der Magnetwicklung während der Betätigungsdauer des Verschlusses anhält, also vom Anfang bis zum Ende einer Aufnahme, dann summiert sich der durch die Magnetwicklung fließende Strom, so klein er auch sein mag, zu einem beträchtlichen Wert, insbesondere dann, wenn die Belichtungszeit lang ist. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, mechanische Hilfsmittel vorzusehen, die so angeordnet sind, daß sie ein angemessenes Zeitintervall vor dem Ende der Belichtungszeit vom Anker der magnetischen Betätigungsvorrichtung wegbewegt werden, während sie zugleich den Beginn der Erregung der Magnetwicklung zulassen. Am Ende der Belichtungszeit wird die Magnetwicklung als Antwort auf das Ausgangssignal einer Zeitsteuerschaltung abgeschaltet, so daß sich der Anker bewegt und dadurch der Verschluß geschlossen wird. Eine solche Verschlußanordnung führt zu einem anderen Problem, nämlich dem Produktionskostenanstieg der Kamera infolge der komplizierten

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mechanischen Konstruktion, während nichtsdestrotrotz die Verläßlichkeit der Belichtungssteuerung vermindert wird.

Es wurden Versuche unternommen,die oben erwähnten Nachteile durch den Einsatz eines Dauermagneten in Verbindung mit dem Elektromagneten zu vermeiden (vgl. beispielsweise die amerikanische Patentschrift 4 020 433). Der Dauermagnet ist dort im Magnetkreis der Vorrichtung so angeordnet, daß der Anker durch den Magnetfluß des Dauermagneten angezogen wird.Wenn die Magnetwicklung erregt wird, wird dieser Magnetfluß des Dauermagneten kompensiert, so daß sich der Anker unter der Wirkung einer Vorspannfeder bewegen kann und hierdurch der Verschluß betätigt werden kann. Auf diese Weise kann eine beträchtliche Verminderung des Verbrauchs elektrischer Energie ohne übermäßige Zunahme der Komplexität des mechanischen Aufbaus und der Anordnung der Verschlußsteuerung erreicht werden. Die Verwendung des Dauermagneten führt zur Herstellung einer sogenannten magnetischen Betätigungsvorrichtung mit bewegter Spule, bei der die Magnetwicklung bei Erregung relativ zum Dauermagneten bewegt wird. Diese Bewegung der Magnetwicklung wird in eine Steuerung der Betätigung des Verschlusses oder eines Auslösers für verschiedene Teile des Kameramechanismus umgesetzt.

Bei diesen beiden herkömmmlichen Arten magnetischer Betätigungsvorrichtungen wird zwar der Wirkungsgrad der Ausnutzung elektrischer Energie gegenüber den erwähnten Vorrichtungen mit Dauererregung merklich verbessert, der magnetische Widerstand im Magnetkreis ist jedoch wesentlieh, höher als der bei den Betätigungsvorrichtungen mit Dauererregung, da entweder der Dauermagnet oder der vergleichweise große Luftspalt im Magnetkreis liegt. Demzu-

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folge ist der erforderliche Wert der von der Magnetwicklung aufzubringenden magnetomotorischen Kraft erhöht und steht von der Batterie nicht zur Verfügung, die für die Verwendung in der Kamera ausgelegt ist, da ihr Innen— widerstand relativ hoch ist. Eine Steuerschaltung für die magnetische Betätigungsvorrichtung enthält daher einen Kondensator, in dem ein gewisser Teil der zur Erregung der Magnetwicklung erforderlichen elektrischen Energie vorher gespeichert wird, so daß die Erregung der Magnetwicklung die Form eines elektrischen Impulses hat.

Die Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem die Zeitsteuerschaltung ein Betätigungssignal erzeugt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Anker oder die bewegte Spule sich zu bewegen beginnt, ändert sich abhängig von der Größe des elektrischen Impulses. Für die Betätigungsvorrichtung mit bewegter Spule hat sich gezeigt, daß bei einer Änderung der Batteriespannung um 2 Volt die Änderung der Zeitverzögerung 1 Millisekunde erreicht, wie dies durch die gestrichelte Kurve in Fig. 1 dargestellt ist. Bei der Betätigungsvorrichtung mit Anker reicht die Änderung der Verzögerungszeit von 0,2 bis 0,5 Millisekunden, wie durch die ausgezogene Kurve in Fig. 1 gezeigt ist.

Da das Ansprechen des zusammengesetzten Magneten von verschiedenen Parametern wie der magnetischen Permeabilität und der Sättigungsflußdichte-Eigenschaft des Magnetkreises abhängt, während das Ansprechen des Antriebsmechanismus von der Kraft der Feder, der Trägheit und ähnlichem abhängt, kann der Änderungsbereich der Zeitverzögering in gewissem Ausmaß durch geeignete Auswahl dieser Parameter reduziert werden. Das Vorhandensein des vergleichsweise großen Luftspalts oder des Dauermagneten im Magnetkreis und damit die Schaffung eines gegenüber

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der Betätigungsvorrichtung mit Dauererregung extrem großen magnetischen Widerstands beschränken jedoch das Ausmaß der Freiheit hinsichtlich der Parameterwahl außerordentlich. Es wird dadurch schwierig, das Ansprechen des gesamten Systems auf einem gewissen konstanten Wert zu halten, wenn die tatsächliche Spannung der Batterie sich ändert.

Dieses Problem bekommt besondere Bedeutung, wenn eine kompromißlose Genauigkeit der Belichtungssteuerung auch noch bei kürzeren Belichtungszeiten erwünscht ist oder wenn solch eine Magnetsteuervorrichtung■zur Einstellung der Blendenöffnung verwendet wird. Speziell bei einer Kamera mit verschiedenen elektronischen Steuervorrichtungen, die aus einer gemeinsamen Batterie mit elektrischem Strom versorgt werden, können verschiedene mögliche Fotografierzustände zu großen Unterschieden der auf einmal benötigten elektrischen Energie führen, was infolge des Innenwiderstands der Batterie einen großen Schwankungsbereich der Batteriespannung nach sich zieht. Darüber- hinaus ändert sich dieser Innenwiderstand mit der Umgebungstemperatur, so daß die Genauigkeit der Belichtungssteuerung erheblich vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treiberschaltung für eine elektromagnetische Steuervorrichtung in einer Kamera zu schaffen, die die Betätigung eines Teils des Kameramechanismus mit einem minimalen elektrischen Energieverbrauch gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

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Die Lösung liefert eine Stabilisierschaltung für einen elektrischen Impuls zur Erregung der Magnetwicklung einer elektromagnetischen Steuervorrichtung. Sie ermöglicht die Schaffung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung zur Steuerung der Bewegung von Elementen eines KameraVerschlusses mit hoher Genauigkeit und Verläßlichkeit.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Ansprechzeit einer herkömmlichen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung von der tatsächlichen Batteriespannung ,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Verschlußsteuerschaltung,

Fig. 3 und 4 ähnliche Schaltbilder zweier abgewandelter Ausführungsformen der in Fig. 2 gezeigten Impulsstabilisierschaltung,

Fig. 5 ein ähnliches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen Aufriß einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit einer an irgendeine der Schaltungen der Fig. 2 bis 5 angeschlossenen Magnetwicklung, und

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Fig. 7" eine Schnittansicht durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit bewegter Spule, die mit der Erfindung verwendbar ist.

Die Fig. 2 und 6 zeigen eine Ausführungsform einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die geeignet ist, den Schließvorgang eines nicht gezeigten Kameraverschlusses zu steuern. In Fig. 2 sind eine Zeitsteuerschaltung, eine Schaltschaltung,, eine Impulsformschaltung und eine Stabilisierschaltung gezeigt, die von einer gemeinsamen Batterie 1 mit Strom versorgt werden. Die Zeitsteuerschaltung enthält einen ersten veränderbaren Widerstand 3, dessen Wert mit einer eingestellten Belichtungszeit in Beziehung steht und der über einen normalerweise geöffneten Stromversorgungsschalter mit dem positiven Pol der Batterie 1 verbunden ist. Ein zweiter veränderbarer Widerstand 4 ist mit dem ersten Widerstand 3 in Reihe geschaltet und dient der Kompensation von Unterschieden des Ansprechverhaltens verschiedener Verschlußanordnungen. Ein Zeitgliedkondensator 5 ist zwischen den Widerstand 4 und den negativen Pol der Batterie 1 geschaltet. Ein Schalter 6 liegt parallel zum Kondensator 5 und wird geöffnet, wenn der Öffnungsvorgang des Verschlusses ausgeführt wird. Die Schaltschaltung umfaßt eine Bezugsspannungsquelle oder einen Spannungsteiler bestehend aus Widerständen 7 und 8, die in Reihe zwischen den Schalter 2 und die negative Sammelleitung geschaltet sind. Ein Komparator 9 ist mit seinem einen Eingang (+) mit dem Ausgang des Spannungsteilers und mit seinem anderen Eingang (-) mit dem Ausgang der Zeitsteuerschaltung verbunden.

Die Impulsformschaltung zur Erregung einer Magnetwicklung 10 der Betätigungsvorrichtung umfaßt einen Spei-

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cherkondensator 12, dessen einer Anschluß über einen Ladewiderstand 11 mit dem positiven Pol der Batterie 1 verbunden ist, während sein anderer Anschluß mit der negativen Sammelleitung A verbunden ist. Die Magnetwicklung 10 ist zwischen den Ausgang des Komparators 9 und einen Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 11 und dem Kondensator 12 geschaltet. Die Impulsstabilisierschaltung ist in Form einer Konstantspannungsschaltung aufgebaut und besteht aus einem einzigen Spannungsregulierelement, in diesem Fall einer Z-Diode 20, deren Anode an den Ausgang des Komparators 9 angeschlossen ist, während ihre Kathode mit dem einen, d.h. dem positiven Anschluß des Speicherkondensators 12 verbunden ist. Die Z-Diode 20 ist mit anderen Worten in normaler Richtung parallel zur Magnet-Wicklung 10 geschaltet und besitzt eine Durchbruchsspannung von beispielsweise 3 Volt, deren Wahl auf der Annahme beruht, daß eine annehmbare Genauigkeit des Betriebs der Zeitsteuerschaltung bei einem Spannungsbereich von 5 bis 3,5 Volt der Batterie 1 sichergestellt ist.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Beispiel der mechanischen Teile der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit fester Spule und beweglichem Anker. Die Magnetwicklung 10 von Fig. 2 ist um zwei Schenkel 60 und 61 eines Jochs ausgebildet. Ein Dauermagnet 62 ist zwischen den Schenkeln 60 und 61 eingeschlossen. Neben den Vorderenden der Schenkel 60 und 61 befindet sich ein dreieckförmiger Anker 63, der gegen die Kraft einer Triebfeder 64 von der Magnetkraft des Dauermagneten 62 angezogen wird, solange die Magnetwicklung 10 stromlos bleibt.

Wenn die Magnetwicklung 10 erregt wird und den mangetischen Fluß des Dauermagneten 62 aufhebt bzw. kompensiert, wird der Anker 63 vom Joch wegbewegt und betätigt ein nicht gezeigtes Steuerglied für den Schließvorgang des Verschlusses.

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Eine Betätigungsvorrichtung mit bewegter Spule ist in Fig. 7 gezeigt, in der dieselben Bezugszahlen zur Bezeichnung ähnlicher oder gleicher Teile wie in Fig. 6 verwendet wurden. Eine Spule 10, die der Magnetwicklung 10 von Fig. 6 entspricht, ist auf einem beweglichen Spulenträger 67 angeordnet. Diese Anordnung befindet sich innerhalb eines Zwischenraums in einem Joch 60 und umgibt ein Mittelteil dieses Jochs. Der Spulenträger 67 wird mit Hilfe einer Feder 64, die zwischen dem nicht gezeigten Kameragehäuse und einem Vorsprung 67 angebracht ist, vorgespannt. Der Vorsprung 67 erstreckt sich durch ein Loch 66a in der Wand einer oberen Platte 66 und außen über dieses hinaus. Eine Pufferfeder 65 ist zwischen dem Spulenträger 67 und der oberen Platte 66 angeordnet. Das vordere Ende 67b des Vorsprungs 67 ist als Anker.ausgebildet, der dieselbe Funktion wie der Anker von Fig. 6 hat.

Die Arbeitsweise der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung ist folgende. Es sei angenommen, daß die tatsächliche Spannung der Batterie 1 oberhalb eines ausreichenden Betriebswerts liegt und beispielsweise 5 Volt beträgt. Bevor eine Aufnahme gemacht wird, muß die Bedienungsperson am veränderbaren Widerstand 3 eine gewünschte Belichtungszeit einstellen. Es wird ferner angenommen, daß der zweite veränderbare Widerstand 4 richtig eingestellt ist, damit eine spezielle Betätigungsvorrichtung in Verbindung mit einem speziellen Verschlußmechanismus in optimaler Weise arbeitet.

Wenn ein nicht gezeigter Auslöseknopf gedrückt wird und dabei der Stromversorgungsschalter 2 geschlossen wird, wird die Verschlußsteuerschaltung in Betriebszustand versetzt. Dann.wird eine Blende in einer nicht gezeigten Objektivfassung auf einen voreingestellten Wert

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geschlossen und dann ein nicht gezeigter Reflexspiegel nach oben geklappt. Diese Bewegung des Spiegels bewirkt den Öffnungsvorgang des Verschlusses und damit den Beginn der Belichtung. Zu diesem Zeitpunkt wird der auch als Zählstartschalter bezeichnete Schalter 6 geöffnet, so daß der Zeitgliedkondensator 5 über die Widerstände 3 und 4 geladen wird. Die Spannung am Kondensator 5 steigt an und erreicht nach Ablauf des am Widerstand 3 eingestellten Zeitintervalls einen mit der Bezugsspannung übereinstimmenden Wert. Dies führt dazu, daß die Ausgangsspannung des !Comparators 9 den Wert Null annimmt, so daß die Magnetwicklung 10 impulsartig erregt wird, wobei der erregende elektrische Strom hauptsächlich vom Speicherkondensator 12 kommt. Dieser Speicherkondensator 12 wird plötzlich über die Magnetwicklung 10 und den Komparator 9 zur negativen Sammelleitung A entladen. Dabei wird die Spannung an der Magnetwicklung 10 auf 3 Volt gehalten. Der Anker 63 oder 67b von Fig. 6 bzw. wird demzufolge abrupt unter der Wirkung der Feder 64 bewegt, wobei die Genauigkeit des Ansprechens auf das Auftreten des Impulses verbessert ist. Hierdurch wird ein nicht gezeigter hinterer Verschlußvorhang aus einer Spannstellung gelöst, um die Belichtung zu beenden.

Es sei nun alternativ angenommen, daß die tatsächliehe Spannung der Batterie auf etwa 3,5 Volt abgesunken ist. Selbst in diesem Fall wird die an der Magnetwicklung 10 auftretende Spannung auf demselben Wert gehalten, wie wenn die Batterie 1 eine Spannung von 5 Volt lieferte.

Daher bleibt das Ansprechen des Ankers 63 oder 67b unverändert, wodurch es möglich wird, die hohe Genauig-

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keit der Belichtungssteuerung unabhängig von einer Änderung der Batteriespannung zu erzielen. Wenn der Auslöseknopf
in die Ausgangsstellung zurückkehrt, wird der Schalter 2 geöffnet und die Stromversorgung für die Zeitsteuer-

schaltung und die Schaltschaltung unterbrochen. Durch
die nachfolgende Betätigung eines Filmtransport- und
Verschlußspannmechanismus (nicht gezeigt) wird der Schalter 6 geschlossen, während der Anker 63 oder 67b in die
Ausgangslage zurückgewegt wird, die in Fig. 6 bzw. 7 gezeigt ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Impulsstabilisierschaltung, bei der die Z—Diode 20 von Fig. 2 durch eine Kette von Leuchtdioden 30 und 31 ersetzt wurde. Diese Leuchtdioden 30 und 31 sind in Durchlaßrichtung parallel zur Magnetwicklung 10 geschaltet und besitzen unabhängig von einer Änderung der Batteriespannung einen nahezu
konstanten Spannungsabfall. Die Leuchtdioden 30 und 31
sind außerdem so angeordnet, daß sie entweder von der
Außenseite des Kameragehäuses oder im Sucherfeld des

Suchers sichtbar sind.

Fig. 4 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Impulsstabilisierschaltung, bei der die Leuchtdioden 30 und 31 von Fig. 3 durch eine Kette allgemein erhältlicher Dioden 40, 41 und 42 ersetzt sind. Auch in diesem Fall wird die Magnetwicklung 10 mit einer immer konstanten Spannung erregt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Impulsstabilisierschaltung gemäß der Erfindung, die eine Z-Diode 50
aufweist, deren Kathode mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 11 und dem Speicherkondensator 12 ver-

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bunden ist. Ein npn-Transistor 51 ist mit seinem Kollektor mit der Anode der Z-Diode 50 verbunden. Der Emitter des Transistors ist an den negativen Pol des Speicherkondensators 12 bzw. die negative Sammelleitung angeschlossen, während die Basis über einen Widerstand 52 mit dem gemeinsamen Stromversorgungsschalter 2 der Zeitsteuerschaltung verbunden ist. Wenn der Auslöseknopf gedrückt wird, um den Schalter 2 zu schließen, fließt zum Transistor 51 ein Basisstrom, so daß die Spannung am Kondensator 21 auf die Summe der Sperrspannung der Z-Diode 50 und der Emitter-Kollektor-Spannung V des Transistors 51 geklemmt wird. Auf diese Weise wird die über der Magnetwicklung 10 beim Anlegen eines Impulses vom Speicherkondensator 12 auftretende Spannung auf einen konstanten Wert eingestellt, selbst wenn die tatsächliche Spannung der Batterie 1 sich ändert.

Es ist natürlich möglich, den Spannungsverlust durch eine anders konstruierte elektronische, der Zeitsteuerschaltung zugeordnete Vorrichtung zu berücksichtigen. Dies würde jedoch, verglichen mit der vorliegenden Erfindung, zu einer Produktionstechnik mit höheren Stückkosten führen.

Zusammengefaßt wird mit der Erfindung eine Impulsstabilisierschaltung zur Erregung einer Magnetwicklung einer Verschlußbetätigungsvorrichtung geschaffen, welche parallel zur Magnetwicklung oder zwischen dem Stromversorgungsanschluß für die Magnetwicklung und einem Massepotential eine Konstantspannungsschaltung enthält, um sicherzustellen, daß das Ansprechen des Ankers der Betätigungsvorrichtung auf den Ausgang einer Zeitsteuer-

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schaltung gegenüber Änderungen der Spannung einer elektrischen Stromquelle stabil ist. Daraus ergibt sich der Vorteil einer merklichen Verbesserung der Genauigkeit der Belichtungssteuerung, da der Schließvorgang des Verschlusses von der Bewegung des Ankers gesteuert wird.

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eerseite

Claims

Patentansprüche

U .\ Treiberschaltung für einen Elektromagneten einer Kamera zur Ansteuerung des Elektromagneten mit elektrischer Energie von einer als elektrischer Energiequelle dienenden Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stromversorgungsanschluß einer Magnetspule (10) des Elektromagneten und ein Massepotential eine Konstantspannungseinrichtung (20; 30, 31; 40 - 42; 50, 51) geschaltet ist, um die Magnetspule mit konstanter Spannung zu speisen.
2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Konstantspannungseinrichtung von einem Konstantspannungselement (20) gebildet ist, das in Durchlaßrichtung parallel zur Magnetspule geschaltet ist.
3. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß das Konstantspannungselement eine Diode ist.
4. Treiberschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Konstantspannungselement eine Z-Diode ist.

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Dresdner Sank (München) Kto. 3939 844 Posischeck (München) Kto. 670-43-804

ORIGINAL INSPECTED

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5. Treiberschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Konstantspannungselement von einer Vielzahl von Leuchtdioden (30, 31) gebildet wird.
6. Treiberschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (30,31) in Reihe geschaltet sind.
7. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet ein solcher des Auslösetyps ist und daß der Stromversorgungsanschluß seiner Magnetspule (10) mit einem Speicherkondensator (12) verbunden ist, der vor Erregung des Elektromagneten aufladbar ist.

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