DE1004291B

DE1004291B - Flash tube device with storage capacitor

Info

Publication number: DE1004291B
Application number: DEB26511A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prochnow; Dipl-Ing Karl Schebeck
Original assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1953-07-14
Filing date: 1953-07-14
Publication date: 1957-03-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf Blitzröhrengeräte für fotografische Zwecke mit einer Gasentladungslampe und einem aus dem elektrischen Energieverteilungsnetz oder einer mitgeführten, netzunabhängigen Stromquelle aufgeladenen Speicherkondensator und führt auf dem Wege, die Anschaffungs- und Betriebskosten für derartige Geräte zu senken, einen erheblichen Schritt weiter. Daneben ist ein weiteres Anliegen der Erfindung, die Schaltungsanordnung eines derartigen Gerätes so zu treffen, daß mit möglichst wenigen und billigen Bauteilen dem Benutzer eine möglichst universelle Anwendungsmöglichkeit geboten wird.The invention relates to flash tube devices for photographic purposes with a gas discharge lamp and one charged from the electrical power distribution network or an on-board, network-independent power source Storage capacitor and leads along the way, the acquisition and operating costs for such devices to lower it a considerable step further. Another concern of the invention is the circuit arrangement to meet such a device so that the user with as few and cheap components as possible the most universal possible application is offered.

Es sind bereits tragbare Blitzröhrengeräte bekannt, die einen Sammler als netzunabhängige Stromquelle benutzen und über einen Wechselrichter und nachgeschaltete Gleichrichter, eventuell in Verdopplerschaltung, den Kondensator aufladen, wie man andererseits auch versucht hat, ein solches Gerät aus billigen und überall erhältlichen Primärelementen (Monozellen) zu betreiben, wie sie z. B. für Taschenlampen oder zur Zündung von Kolbenblitzen benutzt werden. So werden bei einem ausländischen Gerät acht Primärelemente zu je vieren parallel und dann in Reihe geschaltet, um eine Stromquelle mit einer Primärspannung von 3 Volt und einer ausreichenden Amperestundenzahl zu schaffen. Es hat sich beim Betrieb dieser Geräte jedoch herausgestellt, daß dem Vorteil der leichten Ersatzbeschaffung für die verbrauchten Zellen der Nachteil gegenübersteht, daß im Vergleich zu einem Sammler gleicher Kapazität keine Gewichtsersparnis eintritt und die Betriebskosten (Kosten je Lichtblitz) verhältnismäßig hoch liegen.Portable flash tube devices are already known which have a collector as a mains-independent power source use and via an inverter and downstream rectifier, possibly in a doubler circuit, charge the capacitor, as has been tried on the other hand, such a device from cheap and everywhere available primary elements (mono cells) to operate, as they are z. B. for flashlights or for the ignition of Piston flashes can be used. In a foreign device, for example, there are eight primary elements of four each connected in parallel and then in series to a power source with a primary voltage of 3 volts and a sufficient To create ampere-hours. It has been found in the operation of these devices, however, that The advantage of easy replacement for the used cells is offset by the disadvantage that in the Compared to a collector of the same capacity, there is no weight saving and the operating costs (costs per light flash) are relatively high.

In anderem Zusammenhang ist bereits der Vorschlag bekanntgeworden, einen Kondensator aus Primärelementen in Verbindung mit einem Wechselrichter hoher Schaltfrequenz aufzuladen; hinter dem auf die erhöhte Zerhackerfrequenz ausgelegten kleineren und leichteren Transformator wird in bekannter Weise wieder gleichgerichtet. In another context, the proposal has already become known, a capacitor made of primary elements to be charged in connection with an inverter with high switching frequency; behind the on the increased Chopper frequency designed smaller and lighter transformer is rectified again in a known manner.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß sich auf diese Weise ein leichtes, tragbares Blitzlichtentladungsgerät schaffen läßt, das bei gleicher spezifischer Leistung (Wsec/kg) geringere Betriebskosten hat als andere mit Elementen, Batterien oder Sammler betriebene Geräte, ohne daß diese Ersparnis durch Einschränkungen in der Verwendbarkeit wieder wettgemacht würde. Sie setzt sich das Ziel, das Gerät mittels einer Anschlußmöglichkeit an ein Wechselstromnetz nahezu universell verwendbar zu machen, ohne daß ein Netzanschlußteil oder ein größerer Transformator mit einer zweiten Primär- oder Sekundärwicklung erforderlich wäre. Dabei erhebt sich die Schwierigkeit, daß der Transformator für die Arbeitsfrequenz des Zerhackers ausgelegt sein soll, während die Netzfrequenz 50 bis 60 Hz beträgt.The invention is based on the idea that in this way a lightweight, portable flashlight discharge device can create that has lower operating costs than others with the same specific performance (Wsec / kg) Elements, batteries or collectors operated devices without this saving due to restrictions in the Usability would be made up for. It sets itself the goal of the device by means of a connection option to make an alternating current network almost universally usable without the need for a mains connection part or a larger one Transformer with a second primary or secondary winding would be required. The difficulty arises that the transformer should be designed for the working frequency of the chopper, while the mains frequency 50 to 60 Hz.

Das Ziel wird dadurch erreicht, daß bei einer Blitz-Blitzröhreneinrichtung
mit SpeicherkondensatorThe object is achieved in that in a flash flash tube device
with storage capacitor

Anmelder:Applicant:

Deutsche Elektronik G.m.b.H.,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13German Electronics GmbH,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13

Rudolf Prochnow, Darmstadt-Eberstadt,Rudolf Prochnow, Darmstadt-Eberstadt,

und Dipl.-Ing. Karl Schebeck, Darmstadt,and Dipl.-Ing. Karl Schebeck, Darmstadt,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

röhreneinrichtung mit Speicherkondensator, die wahlweise aus einer vom Energieverteilungsnetz unabhängigen Stromquelle über einen für eine hohe Arbeitsfrequenz, z. B. 250 Hz, ausgelegten Wechselrichter aus dem Netz gespeist wird, erfindungsgemäß die Netzwechselspannung unmittelbar an die Sekundärwicklung des 250-Hz-Transformators anschaltbar ist, die so ausgebildet und bemessen ist, daß sie sowohl die Zerhackerspannung als auch die Netzspannung auf die Eingangsspannung der Gleichrichterstufe transformiert.tube device with storage capacitor, which can optionally be selected from a power distribution network independent Power source via a for a high working frequency, z. B. 250 Hz, designed inverter from the grid is fed, according to the invention, the AC mains voltage directly to the secondary winding of the 250 Hz transformer can be switched on, which is designed and dimensioned so that it both the chopper voltage as the line voltage is also transformed to the input voltage of the rectifier stage.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Sekundärwicklung zusammen mit einer in Reihe liegenden Zusatzwicklung als Autotransformator zur Anpassung der 50-Hz-Netzspannung an die Eingangswechselspannung der Gleichrichterstufe verwendet. In einer besonders einfachen Ausführung kann auch mit einer gewissen Einschränkung des zulässigen Netzspannungsbereiches die Sekundärwicklung des Transformators als Vorschaltdrossel verwendet werden.In a preferred embodiment of the invention, the secondary winding is used together with one in series additional winding as an autotransformer for adapting the 50 Hz mains voltage to the AC input voltage the rectifier stage is used. In a particularly simple embodiment, with a certain restriction of the permissible mains voltage range, the secondary winding of the transformer can be used as a series reactor.

Besonders bewährt hat sich eine Schaltungsanordnung, die von drei in Reihe geschalteten 1,5-Volt-Elementen gespeist wird und hinter der ein für eine Frequenz von 250 Hz ausgelegter Wechselrichter in einer Spannungsverdopplerschaltung eine Gleichspannung von rund 500 Volt erzeugt, für die noch ein Elektrolytkondensator als Speicherkondensator verwendet werden kann. Die Verwendung von Elektrolytkondensatoren als Ladekondensator bei Geräten mit einer Blitzröhrenbetriebsspannung bis 500 Volt ist an sich bekannt, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung empfiehlt sich aber besonders ein Elektrolytkondensator mit kleiner Rückformierungszeit, um die Monozellen möglichst wenig zu belasten, wenn das Gerät nach längerer Ruhezeit wieder in Benutzung genommen wird.A circuit arrangement consisting of three 1.5-volt elements connected in series has proven to be particularly effective is fed and behind which an inverter designed for a frequency of 250 Hz in a voltage doubler circuit A direct voltage of around 500 volts is generated, for which there is also an electrolytic capacitor can be used as a storage capacitor. The use of electrolytic capacitors as a charging capacitor in devices with a flash tube operating voltage of up to 500 volts is known per se in connection With the arrangement according to the invention, however, an electrolytic capacitor with a smaller size is particularly recommended Recovery time in order to stress the mono cells as little as possible when the device is used after a long period of rest is put back into use.

609 839*317609 839 * 317

1 00429Ϊ1 00429Ϊ

Da bei Netzbetrieb der hinter dem Transformator liegende Teil der Schaltung des Gerätes an der Netzspannung liegt, muß der Kamerakontaktkreis gegen gefährliche Berührungsspannungen gesichert werden. An Stelle einer bekannten Lösung, die eine besondere Sekundärwicklung mit zusätzlichem Gleichrichter für den Kamerakontaktkreis vorsieht, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Kreis über hochohmige Vorwiderstände am Spannungsteiler hinter dem Speicherkondensator angeschlossen, wobei die Widerstände so bemessen sind, daß der Berührungsstrom zwischen den der Berührung zugänglichen Metallteilen einerseits und Erde andererseits unterhalb der zulässigen Grenzwerte gehalten wird.Since with mains operation the part of the device's circuit that is behind the transformer is connected to the mains voltage the camera contact circuit must be secured against dangerous contact voltages. At Place of a known solution that a special secondary winding with an additional rectifier for the Provides camera contact circuit, in an advantageous embodiment of the invention, the circuit is via high-resistance Series resistors connected to the voltage divider behind the storage capacitor, the resistors so are dimensioned that the contact current between the contact accessible metal parts on the one hand and Earth, on the other hand, is kept below the permissible limits.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung werden *5 aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich werden, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigtThese and other details of the invention are discussed * 5 from the following description of exemplary embodiments which are illustrated in the drawing are. In this shows

Fig. 1 die Grundschaltung eines Blitzröhrengerätes mit Betrieb aus Primärelementen über Zerhacker und Transformator, 1 shows the basic circuit of a flash tube device with operation from primary elements via chopper and transformer,

Fig. 2 eine abgewandelte Schaltung zum wahlweisen Betrieb aus einem Wechselstromnetz mit Autotransformator, 2 shows a modified circuit for optional operation from an alternating current network with an autotransformer,

Fig. 3 eine Abänderung der Schaltung nach Fig. 2 mit Betrieb der Sekundärwicklung des Transformators als Drossel.Fig. 3 shows a modification of the circuit of Fig. 2 with operation of the secondary winding of the transformer as Throttle.

In den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung sind mit strichpunktierten Linien die einzelnen Baugruppen eines Blitzröhrengerätes mit Speicherkondensator und Gasentladungslampe dargestellt, und zwar sind mit 1 die Stromversorgung des Gerätes, mit 2 der Wechselrichter, mit 3 die Gleichrichterstufe, mit 4 der Ladekondensator, mit J5 die Entladungsröhre und ihre Zündeinrichtung und mit 6 der Kamerakontaktkreis bezeichnet. In der Baugruppe 2 liegen der Zerhacker 7, der Einschalter des Gerätes~8 und der Hochspannungstransformator 9 mit der Sekundärwicklung 10, die von einem Kondensator 11 überbrückt ist. In der Gleichrichterstufe 3 liegen die Gleichrichter 12 und 13 in einer Spannungsverdopplerschaltung derart, daß ihre gemeinsamen Pole über einen Hilfskondensator 14 mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 10 verbunden sind. In der Baugruppe 5 liegt ■eine Widerstandskette 15, 16 und 17 als Spannungsleiter, an dem die Spannungen für eine Anzeigelampe 18 und den Kondensator 19 des Zündkreises mit der Zündspule 20 abgegriffen werden. Zur Stromversorgung dienen Primärelemente 22 in Verbindung mit einem mit hoher Wechselfrequenz schwingenden Wechselrichter 7 und einem für diese Frequenz ausgelegten Transformator 9. Die Elemente sind auf einem Batteriehalter 23, der mit gestrichelten Linien angedeutet ist, leicht auswechselbar in einen von Schaltelementen freien Raum des Gehäuses eingesetzt und können gegen den Sammler 24 austauschbar sein. Insoweit ist die Schaltung bekannt und entspricht einer der vielen Variationsmöglichkeiten.In Figs. 1 to 3 of the drawing, the individual assemblies of a flash tube device with storage capacitor and gas discharge lamp are shown with dashed lines, namely with 1 the power supply of the device, with 2 the inverter, with 3 the rectifier stage, with 4 the charging capacitor with J5 denotes the discharge tube and its ignition device and 6 denotes the camera contact circuit. In the assembly 2 are the chopper 7, the on / off switch of the device ~ 8 and the high-voltage transformer 9 with the secondary winding 10, which is bridged by a capacitor 11. In the rectifier stage 3, the rectifiers 12 and 13 are located in a voltage doubler circuit in such a way that their common poles are connected to one end of the secondary winding 10 via an auxiliary capacitor 14. In the assembly 5 there is a chain of resistors 15, 16 and 17 as a voltage conductor, at which the voltages for an indicator lamp 18 and the capacitor 19 of the ignition circuit with the ignition coil 20 are tapped. The power supply is provided by primary elements 22 in conjunction with an inverter 7 that oscillates at a high alternating frequency and a transformer 9 designed for this frequency and can be interchangeable with collector 24. In this respect, the circuit is known and corresponds to one of the many possible variations.

In Fig. 2 ist eine Weiterentwicklung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 für wahlweisen Betrieb aus einem Wechselstromnetz gemäß der Erfindung dargestellt. In diesem Falle besitzt das Gerät wie üblich einen Betriebsartenschalter zur Umschaltung von Batteriebetrieb auf Netzbetrieb mit drei Kontakten a, b, c, für die das Schaltschema angegeben ist. Außerdem ist ein Netzspannungswahlschalter 30 vorgesehen. Die Sekundärwicklung 10 des für 250 Hz ausgelegten Transformators 9 ist durch eine Zusatzwicklung 10^a aus dünnerem Draht zu einer Autotransformatorwicklung ausgestaltet, die so ausgelegt ist, daß die Magnetisierungsleistung bei Netzbetrieb (mit SO Hz) in den zulässigen Grenzen bleibt. Dabei ergibt sich eine höhere Windungszahl/Volt. Die Anschlußleitung zum Hilfskondensator 14 muß infolgedessen beim Übergang auf Netzbetrieb durch den Kontakt c des Betriebsartenschalters umgeschaltet werden, damit die Gleichrichterstufe 3 mit der richtigen Klemmenspannung versorgt wird.FIG. 2 shows a further development of the circuit arrangement according to FIG. 1 for optional operation from an alternating current network according to the invention. In this case, the device has, as usual, an operating mode switch for switching from battery operation to mains operation with three contacts a, b, c, for which the circuit diagram is given. A mains voltage selector switch 30 is also provided. The secondary winding 10 of the transformer 9 designed for 250 Hz is ^{configured by an additional winding 10 a} made of thinner wire to form an autotransformer winding, which is designed so that the magnetization power remains within the permissible limits during mains operation (at 50 Hz). This results in a higher number of turns / volt. The connection line to the auxiliary capacitor 14 must consequently be switched over when switching to mains operation through the contact c of the mode switch, so that the rectifier stage 3 is supplied with the correct terminal voltage.

Wegen der sinusförmigen Kurvenform bei Betrieb aus dem 50-Hz-Wechselstromnetz muß der Hilfskondensator 14 in der Gleichrichterstufe 3 in Fig. 2 größer ausgelegt sein als bei reinem Wechselrichterbetrieb mit nahezu rechteckiger Kurvenform. Um Kosten und Raum zu sparen, wird zweckmäßig ein bipolarer Elektrolytkondensator verwendet.Because of the sinusoidal waveform when operating from the 50 Hz AC network, the auxiliary capacitor 14 in the rectifier stage 3 in FIG. 2 can be designed to be larger than in the case of pure inverter operation almost rectangular curve shape. In order to save costs and space, a bipolar electrolytic capacitor is expedient used.

Bei Netzbetrieb muß weiter der Kamerakontaktkreis 6 über hochohmige Vorwiderstände 31 am Spannungsteiler angeschlossen sein, die so zu bemessen sind, daß der Berührungsstrom zwischen den der Berührung zugänglichen Metallteilen einerseits und Erde andererseits auf Werte unterhalb der nach den VDE-Bestimmungen zugelassenen Grenzwerte begrenzt ist.In the case of mains operation, the camera contact circuit 6 must continue to have high-resistance series resistors 31 on the voltage divider be connected, which are to be dimensioned so that the contact current between the contact accessible Metal parts on the one hand and earth on the other hand to values below those according to the VDE regulations permitted limit values is limited.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausbildung der Sekundärwicklung 10 des Transformators für ein einfacheres Gerät, bei dem die für 250 Hz ausgelegte Sekundärwicklung als Vorschaltdrossel für den 50-Hz-Stromkreis verwendet wird. In diesem Falle wird man auf die Möglichkeit des Betriebes aus einem HO-Volt-Wechselstromnetz verzichten müssen, weil die Betriebsspannung der Blitzröhre zu niedrig wird.Fig. 3 shows another design of the secondary winding 10 of the transformer for a simpler device in which the secondary winding designed for 250 Hz is used as a series reactor for the 50 Hz circuit. In this case you will be on the You have to do without the possibility of operating from a HO-Volt alternating current network because of the operating voltage the flash tube gets too low.

Fig. 3 zeigt weiter die Möglichkeit, die Vorwiderstände 31 in den Spannungsteiler 16,17 der Baugruppe 5 zu legen, so daß ein Widerstand eingespart werden kann.FIG. 3 also shows the possibility of connecting the series resistors 31 in the voltage divider 16, 17 of the assembly 5 to lay so that a resistor can be saved.

Claims

Patent claims:

1. Flash tube device with gas discharge lamp and storage capacitor, which can optionally be made from one of the Power distribution network independent power source via a for a high operating frequency, z. B. 250 Hz, designed inverter or is fed from the mains, characterized in that the mains AC voltage can be connected directly to the secondary winding (10) of the 250 Hz transformer (9), which is so is designed and dimensioned that they both the chopper voltage and the line voltage to the Input voltage of the rectifier stage (3) transformed.

2. Flash tube device according to claim 1, characterized in that a contact (b) of the operating mode switch (mains-battery operation) and a voltage selector switch (30) are in the two-pole connection line to the power distribution network.

3. flash tube device according to claim 1 and 2, characterized in that the secondary winding (10) ^(a 10) operates as an autotransformer for the mains voltage (50 Hz) along with an in-range supplementary winding and the terminal of the rectifier stage (3) to the winding can be switched over via a further contact (c) of the operating mode switch.

4. Flash tube device according to claim 1 and 2, characterized in that the secondary winding (10) as Series reactor for the 50 Hz circuit is used.

5. Flash tube device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the stepped-up voltage is rectified in a known voltage doubler circuit which feeds a charging capacitor (21) and in which one end of the secondary winding (10) of the transformer (9) via an auxiliary capacitor (14) is connected to the rectifier pair (12,13).

6. flash tube device according to claim 5, characterized in that the capacitance of the auxiliary capacitor (14) is rated for 50 Hz operation and a bipolar electrolytic capacitor is used.

7. Flash tube device according to the preceding claims, characterized by the use of a Electrolytic capacitor with a very short recovery time as a charging capacitor (21).

8. Flash tube device according to the preceding claims, characterized in that the camera contact circuit (6) via high-resistance series resistors (31) on the voltage divider (15,16,17) behind the storage capacitor is connected, which are dimensioned so that the touch current between that of the touch accessible metal parts on the one hand and earth on the other

is limited to values below the permissible limit values.

9. Flash tube device according to claims, characterized in that that the series resistors are parts of a voltage divider for the ignition voltage Resistance chain (16,17) are.

Considered publications:
German Patent No. 729 679;
Journal: Leica-Photographie, 1952, Issue 2 (March), pp. 81 to 84;

Journal: Funkschau, 1951, Issue 13, pp. 251 to 254; Price list of the glow lamp company from April 1950 (flash ignition tube original Pressler GLX 800) 657-A circuit.

1 sheet of drawings