DE1808583A1 - Elektronische Schwellwert- oder Zeitverzoegerungsschaltung - Google Patents

Description

• "Elektronische Schwellwert- oder Zeitverzögerungsschaltung" Es sind elektronische Zeitverzögerungsschaltungen, insbesondere auf photographischem Gebiet, bekannt, die, belichtungswertabhängig gesteuert, die Dauer eines mit ihrer Einschaltung auEgelösten Vorgangs selbsttätig begrenzen, wenn, beispielsweise durch die Auf- oder Entladung eines Kondensators, eine vorbestimmte Schwellwertspannung erreicht ist.
• Der Nachteil dieser meist aus integrierten Bauelementen zusammengesetzten Schaltungen besteht darin, daß sie zu aufwendig sind, sich nur bei Massenproduktionen lohnen und daß sie eine höhere Speisespannung, die nur durch mehrere kleine Batterien oder eine größere Batterie geliefert werden kann, erfordern.
• Die Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, eine Schaltung zu entwickeln, die mit wenigen, diskreten Bauelementen arbeitet und welche mit extrem niedrigen BetriebBspannungen auskommt. Weiterhin war die Aufgabe gestellt, mit dieser Schaltung Werte in der Anwandungsbreite erreichen zu lassen, die mit integrierten Schaltungen nur mit grösserem Aufwand und mit höheren Spannungen erzielbar sind.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß im Prinzip dadurch gelöst, daß ein elektronischer Selbsthaltekreis mit einstellbarer Halte- oder Schwellwertspannung und ein eine Gegenspannung (Abwurfspannung) liefernder Kreie vorgesehen sind, wobei die Gegenspannung Uber eine mindestens ein Verstärkerelement enthaltende Verbindung an den Selbathaltekreis geleitet ist.
• Für den Fall, daß mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine Zeitverzögerung, beispielsweise durch ein belichtungewert abhängiges RC-Glied erzielt werden soll, wird vorgeschlagen, daß zur Erzeugung der Gegenspannung ein Verzögerungskreis vorgesehen ist, der eine zeitlich veränderliche Spannung liefert.
• Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand von in den Schaltungen der Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführung@beispielen näher erläutert. Diese Schaltungen sind insbesondere zur Steuerung photographischer VerschlWese geeignet. Bei ihnen wird mittels einer Einschalttaste eine Triggerschaltung in Betrieb gesetzt, die einen Elektromagneten erregt, der die in Offenstellung gegange nen Verschlußblätter in Offenstellung hält. Während des Öffnungswegen der Verschlußblätter wird ein Verschlußkontakt gedffnet, der die Aufladung eines Kondensators eines RC-Gliedes bewirkt, dessen R -Glied ein belichtungswert abhängiger Widerstand (Fotowiderstand) sei. Die Trigger schaltung wird abgeworfen, sobald sich am RC-Glied, b Abhängigkeit vom Ladezustand des Kondensators, eine Spannung hergestellt hat, die, als Gegenspannung (Abwurfspannung) auf die Triggerschaltung gegeben, diese zum Umkippen bringt, wodurch der Elektromagnet stromlos wird und die Verechlußblätter sich wieder schließen. Die Schaltung des Selbsthaltekreises entspricht somit einer bistabilen Multivibratorschaltung, die durch eine mittels der Einschaittaste gegebene Spannung in ihre eine stabile Endlage kippt, und erst dann in ihre zweite Endlage umkippt, wenn durch den Gegenspannungskreis (Verzögerungskreis) eine Abwurfspannung entsprechender öhe geliefert ist.
• In der Fig. 1 ist AT die Auslösetaste, C1 ein im Ruhezustand der Schaltung aufgeladener Startkondenestor, dessen Ladung bei Inbetriebnahme der Schaltung dem Selbsthaltekreie aufgeprägt wird. Dieser Kreis besteht im wesentlichen aus den Transistoren T2, 9 und der Uber den Widerstand R3 verlauf enden Rückfübrleitung vom Kollektor von T3 zur Basis von T2. Über diese RUckfuhrung wirkt das an Punkt A sich einstellende Potential, nämlich die Selbethaltespannung Uih, suf die Basis von T2.
• ist ein von T3 gesteuerter Traneietor, der beia Durchschalten den Auslöse-El@ktromagneten Al nahezu an die volle Spannung der Batteris Batt legt.
• Der die Gegen- oder Abwurfspannung liefernde Kreis besteht im wesentlichen aus dem veränderlichen Widerstand, vorzug@-weise Photowiderstand, RPh, und dem zunächst durch den Kontakt VK kurzgeechlossenen Kondenestor C2. Dis nach Öffnen des Verschlußkontaktes VK und mit Aufladung von C2 an Punkt B sich sinstellende Gegen- oder Abwurfspannung UAW wirkt über ein aus dem Transistor T1 bestehende Verstärkerelement auf den Selbsthaltekreis. Disese vom Gegenkreis gelieferte Spannung UAW bewirkt zu einem von der widerstandsgröße von RPh abhängigen Zeitpunkt den Abwurf des Selbsthaltekreises, und zwar dann, sobald sie gleich oder kleiner als die Vergleichsspannung U1 geworden ist. An die Basis von T1 gelegt, bewirkt sie, daß dieser Transistor leitand wird, den Basis@trom von T2 übernimmt und die Unterbrechung des Selbsthaltekreisee bewirkt, wodurch auch T4 sperrt und den Strom durch AM unterbricht.
• Die Schaltung bedarf einer Speisespannung von max. 1,5 V, d.h. es ist für die Batterie nur eine Monozelie erforderlich. Diese extrem nicdrige Spsisespannung resultiert insbesondere daraue, daß gegenüber anderen Triggerschaltungen kein gemeinsamer, den Spannungsbedarf steigemder Emitterwideretand zur Rückkopplung und Schwellwertbildung benötigt wird. Die bisher noch nicht erwähnten Widerstände R1, R2, R4 und R6 sind übliche Schaltelemente ohne besondere Be@eutung für die Erfindung.
• Wesentlich iet dagegen, darauf hinzuweisen, daß die Transistoren T1 and T2 aus zueinander komplementären Traneistoren heetehen. Während T1 ein pnp-Transistor ist, wird T2 durch einen npn-Transistor verkörpert. Hierdurch ist eine Spanungs- und Temperaturunabhängigkeit gegeben, indem nämlich, beispielsweise bei sich erniedrigender Temperatur, die Basis-Emitterspannung von T2 ansteigt, während die voraussetzungsgemäße entgegengesetzt gerichtete von T1 absinkt, so daß der Schwellwert der Gesamtschaltung konstant bleibt.
• Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Beim kurzzeitigen Schließen von AT wird der Emitter des Transistors T2 augenblicklich negativ vorgespannt. Dies geschieht dadurch, daß die positiv aufgeladene obere platte des Kondensatore C1 beim Schließen von AT an den Minuspol der Batterie geschaltet wird, wodurch sich die negativ aufgeladene untere Platte von C1 entsprechend abeenkt. 22 wird durch dieses auf ihn gegebene Potential leitfähig und schaltet seinerseits den Transistor T3 ein, der in gesättigtem Zustand nahezu die gesamte Speieeepannung an den Punkt A der Schaltung legt. Der von T3 leitfähig ge-Eteuerte Transistor T4 stellt dann die leitende Verbindung zwischen dem Auslösemagneten AM und der Batterie her.
• Die geöffneten Verschlußblätter werden durch den Magneten hM in ihrer Offenstellung gehalten. Inzwischen ist aber der Verschlußkontakt VK geöffnet worden, der den Kursschluß des Kondensators C2 aufhebt. Über den Transistor T3 beginnt sich C2 in zeitlicher Abhängigkeit vom Widerstand des Photowiderstandes RPh aufzuladen. In Abhängigkeit von seinem erreichten Ladezustand und dem ihn durchfließenden Strom stellt sich am Punkt B eine Spannung ein, die als Abwurfspannung UAW für den Selbsthaltekreis auf die Basis des Transistors T1 geleitet wird.
• Der bisher gesperrte Transistor T1 wird leitend, sobald seine Basisspannung auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist. Der Selbsthaltekreis kippt u@, wenn die ihm zugeführte Abwurfspannung UAw gleich oder kleiner als die U@ ist, die mit R5 einstellbar 4 1 R5 tot0 Durch das Umkippen des Selbsthaltekreises T2, T3 wird auch die Leitfähigkeit des Transistors T4 aufgehoben, so daß auch der Magnet AM stromlos wird. Die von sl losgelassenen Verschlußblätter schließen sich und bringen den Kontakt VK in die dargestellte Kurzschlußlage für den Kondensator C2 zurück.
• Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 muß vom Startkondensator C1 im Einschaltmoment der Kollektor-Emitterstrom von T2 und der damit gegebene Steuer-(Basis)-Strom von T3 aufgebracht werden, was den Nachteil einer größeren notwendigen Kapazität von C1 bedingte Dieser Nachteil wird durch die Startschaltung von Fig. 2 behoben.
• Hiernach wird eine Startspannung über eine Diode Q auf die Basis des Transistors T2 gegeben, so daß auch die Stromverstärkung dieses Transistors für den Start mit ausgenutzt wird. Diese Schaltung bewir aus r dr bereits erwähnten Verkleinerungamöglichkeit des Startkon d neatore C1 auch einen Start bei noch kleinoren Spaanungen. Die Schaltung wirkt wi folgt.
• Im Ruhezustand ist AT geöffnet und C1 ungeladon. Der un geladene Zustand von C1 wird, nachdem die Schaltung i schenzeitlich betrieben worden war, durch die Parallelschaltung eines Überbrückungs-Wider standes R7 und von ca. 10 k @ erreicht. Bei geöffneter Taste AT, also im Nichtbetriebasustand, liegt an der oberen Klemme des Aufladewiderstandes positives Potential, das von der umgekehrt gepolten Diode X nicht durchgelassen wird. S6-bald AT geschlossen wird, beginnt ein Aufladestrom durch C1 zu fließen, wobei am Widerstand R8 sine negative Spannung abfällt, die Uber D auf die Basis von T2 geleitet wird und diesen Tran@istor leitend macht. Die von T2 weiterhin gesteuerten Schaltelemente sowis die weiteren Schaltvorgänge entsprechen denen der Fig. 1, wobei als einziger Ünterschied die komplementäre Natur der Transistoren hervorzuheben wäre.
• In der Schaltung nach Fig. 3 findet die gleiche Startschaltung, wie in Fig. 2 gezeigt, Anwendung. Die Schaltung der Fig. 3 unterschei@et sich von der der Fig. 1 hinsichtlich der komplementären natur des Transistors T1. Hierdurch ist ermöglicht, für T1 einen hochverstärkenden npn-Transistor zu benatzen, der gegenüber dem pnp-Tranei@tor der Fig. 1 dem Eingangswiderstand um den Faktor 4 vergrößert, und der den maximalen Zeitwiderstand RPh auf 1 @ heraufzusetzen @estattet. Dies ist ein erheblicher Fortschritt gegenüber dem entsprechenden Maxi-@alw@@@ von Fig. 1. dex bei 200 k. liegt.
• Die Schalt@ @@ der Fig. 4 erfordert zwar im ganzen 5 Transistoren, @ hat aber den Vorteil, durch Kaskadenschaltung von T@@@@d T2 einen wesentlich höheren Eingangewiderstand @@zie@en @u lassen @rch die damit erzielten noch niedrigeren Steuerströme können Zeitwiderstände von 10 bis 20 M M. verwendet werden.
• In der Schaltung nach Eig. 5 findet ein Galvanometer G fUr eine Zeitanzeige Anwendung, das eine kontinuierliche Anzeige gibt, die nur während der @eit des Ablaufs des Belichtungsvorgange unterbrochen ist0 Es ist ersichtlich, daß bei geschloseenem Verschlußkontakt VK und bei dem Licht ausgesetztem lichtelektrischen Wandler RPh ein belichtungswertabhängiger Strom durch das Instrument fließt, der mittels einer Skala eine Ablesung einer Größe, beispielsweise der Zeit, erlaubt, Ein besonderes Merkmal der Schaltung besteht in der kontaktlosen, automatischen An-und Abschaltung des Galanometers G, die dadurch zustande kommt, daß diesem ein vom Selbethaltekreis gesteuerter Transistor T6 parallel geschaltet ist, der im Zustand der Leitfähigkeit einen Kurzechluß für das Galvanometer bildet.
• Im Nichtbetriebszustand der Schaltung (geöffnete Taste hT) fließt bei Lichteinwirkung auf RPh ein Anzeigestrbm Uber den geschlossenen Verschlußkontakt VK und über das Galvanometer G. Sobald aber die Taste AT geschlossen wird, wird, wie bereits in Verbindung mit Fig. 2 dargelegt, über die Diode D eine Steuerspannung an die Basis von T2 gelegt, die T2 leitfähig macht. Der in Punkt F sich verzweigende Kollektorstrom von T2 steuert die Transistoren T3 und T6 leitfähig, wodurch cinmal die Selbsthaltung des Selbsthaltekreises erzielt und zum anderen T6 leitfähig gemacht ist. Das Galvanometer G ist hierdurch außer Funktion gesetzt. Sobald absr durch Leitfähigwerden von T1 und dem damit bewirkten Abwurf des Selbsthaltekreises der Belichtungsvorgang beendet ist, ist auch der Stromfluß über G automatisch wieder hergestellt, da T6 zusammen mit dem Abwurf des Selbsthaltekreises wieder in seinen sperrenden Zustand zurückgefallen ist.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Schwellwert- oder Zeitverzögerungsschaltung, insbesondere für belichtungswertabhängige Ansaige- und/oder Steuerungszwecke, welche mit extrem niedrigen Spannungen bis max.

1,5 V betrieben werden soll, gekenneichnet durch einen elektronischen Selbethaltekreis mit einstellbarer Halte-oder Schwellwertspannung und durch einen eine Gegenepannung (Abwurfspannung) liefernden Kreis, wobei die Gegenspannung über eine mindestens ein Verstärkerelement enthaltende Verbindung an den Selbsthaitekreis geleitet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet1 daß zur Erzeugung der Gegenspannung ein Verzögerungskreis vorgesehen ist, der eins zeitlich veränderliche Spannung liefert.

3. Schaltung nach den vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine solche Auswahl der Schaltelemente von Selbathalte- und Gegenspannungskreis, daß die Selbsthaltung aufgehoben wird, wenn die Gegenspannung einen Schwellwert erreicht hat, der gleich oder kleiner als die Selbsthaltespannung ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbsthaltespannung (U1) an einem Widerstand (R5) eingestellt wird.

5. Schaltung nach den vorangehenden @nsprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Gegenspannung auf den Selbsthaltekreis gebende Verstärkerelement (T1) und das Eingangsglied (T2) des elektronischen Selbsthaltekreises aus zueinander komplementären Transistoren bestehen.

6. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Selbsthaltekreis durch anlegung der Spannung einee Kondensators (c1) an den Emitter des Eingangstransistors (T2) in Betrieb gesetzt ist, wobei der Kondensator (C1) im Einechaltsoment den Kollektor-Emitterstrom des Transistors (T2) liefert (Fig. 1).

7. Schaltung ach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Selbsthaltekreis durch Anlegung einer mit dem Aufladestro des Kondensators (C1, am dessen Aufladewiderstand abfallenden Spannung an die Basis des Transistors (T2) Uber eine Diode (r) in Betrieb gesetzt iet, eo daß vom Kondensator (c1) nur der Basisstrom fUr den Transistor (T2) aufgebracht und die Stromverstärkung des Transistors (T2) zur Inbetriebsetzung des Selbethaltekreises mit ausgenutzt wird (Fig. 2).

8. Schaltung nach eine: oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 der die Gegenspannung verstärkt auf den Selbsthaltekreis gebende Traneiator (T1) mit einen weiteren Transistor (T2) ir. kaskade gesc@altet ist (Fig. 4).

9. Schaltung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein einen Belichtungsfaktor, z.B. die Zeit, anzeigendes Meßinstrument (G), das durch einen Transistor (T6) so gesteuert ist, daß eine kontaktlos bewirktes kontinuierliche anzeige, mit Ausnahme des Ablaufs des Belichtungsvorgangs selbst, gegeben ist (Fig. 5).