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Patentanwälte Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Müller
Dipl.-Chem. Dr. Gerhard Schupfner
DipL-Ing. Hans-Peter Gauger LucHt-eralm-Str. 38 - O 8000 München 80
W. Haking Enterprises Ltd. Hong Kong
Batteriegespeiste Kamera
Batteriegespeiste Kamera
Fotografische Kameras mit einheitlich damit ausgeführten
elektronischen Steuerkreisen sind seit langem bekannt. Üblicherweise verwenden solche Kameras eine interne Systembatterie
für die Speisung einer Vielzahl von Schaltkreisen, z. B. Fotosensoren, elektronische Blitzlampen-Ladekreisen
für das eingebaute Blitzlicht, Blitzlicht-Auslösekreise sowie Warnlampen-Schaltkreise, die anzeigen, ob das Umgebungslicht
für eine Belichtung ausreicht, und die ferner den Bereitschaftszustand des Blitzlicht-Ladekreises anzeigen.
Ferner können solche Schaltungen auch dafür ausgelegt sein, den Blitzlicht-Auslösekreis aufgrund von ümgebungslichterfassern
automatisch zu sperren. Alle diese Schaltkreise entnehmen der Systembatterie eine größere oder kleinere
Leistung. Um die Lebensdauer der Systembatterie bei Nichtbenutzung der Kamera zu verlängern, wurde bereits ein manuell
betätigbarer Systembatterie-Ein-Ausschalter an der Kamera vorgesehen, der zur Aktivierung der Schaltungen eingeschaltet
und bei Nichtbenutzung der Schaltkreise ausgeschaltet wird. Eine häufige Ursache für eine ungewollte Erschöpfung
der Batterie besteht darin, daß der Benutzer vergißt, den Batterie-Ein-Ausschalter abzuschalten, wenn die Kamera nicht
mehr benutzt wird.
Eine neuere Kamera mit einer sperrigen beweglichen Objektivabdeckung
betätigt einen Ein-Ausschalter in einen Einschaltzustand, wenn die Abdeckung in eine Objektivfreigabestellung
geschwenkt wird. Die Schaltung aktiviert sämtliche vorgenannten Schaltkreise, wenn der Verschlußauslöseknopf teilweise
eingedrückt wird, und zwar unabhängig von dem Lichtzustand, der vom Potosensor-Schaltkreis erfaßt wird. Ein
System von Anzeigelampen informiert den Benutzer, wenn das Umgebungslicht ausreicht, wobei dann die Blitzlichtauslösung
gesperrt wird, und zeigt ferner an, wenn der Blitzlichtkreis vollständig aufgeladen ist. Wenn der Benutzer den Verschlußauslöseknopf
freigibt, werden sämtliche Schaltkreise weiterhin voll gespeist und sind betriebsbereit für eine bestimmte
Zeitdauer von etwa 1 min, wonach ein geringer, jedoch signifikanter Stromentnahmezustand eintritt, der durch das
Verlöschen der Anzeigelampen gekennzeichnet ist. Der resultierende Zustand geringer Stromentnahme, die bis zu
40-100 μΚ betragen kann, verringert unerwünschterweise die
Lebensdauer der Batterie, wenn die Kamera durch Nichtschließen der Abdeckung ungewollt in diesem Zustand verbleibt. Bei
diesem System sowie bei anderen, konventionelleren Systemen ist immer noch irgendein extern betätigbarer Schalter
erforderlich, um eine Abschaltung zwecks Erhaltung der Batterielebensdauer durchzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektrisch gesteuerten Kamera, die keinen Ein-Ausschalter aufweist und
die ein automatisches Abschaltsystem enthält, das im inaktiven Zustand der Kamera keine signifikante Stromentnahme aus
der Batterie (d. h. also weniger als ca. 1 juA) zeigt. Dabei
soll gemäß einer Ausführungsform ein solches System vorgesehen werden, das bei einer nur 3 V betragenden Spannung
arbeiten kann, so daß das System von nur zwei AA-Zellen gespeist werden kann.
Eine weitere Verkürzung der Batterielebensdauer in Kameras mit damit einheitlichen Blitzlichtsystemen resultiert
daraus, daß unabhängig davon, ob der Blitzlicht-Ladekreis durch einen konventionellen separaten Schalter oder durch
die Systemeinschaltung infolge des teilweisen Eindrückens des Verschlußauslöseknopfs eingeschaltet wird, der Blitzlicht-Ladekreis
weiterläuft, wobei unberücksichtigt bleibt, ob Blitzlicht erforderlich ist oder nicht. Einige Kameras
mit eingebautem Blitzsystem sperren die Blitzlichtauslösung (aber nicht den Blitzlicht-Ladekreis) im Fall starker
Umgebungsbeleuchtung durch Nutzung von Steuersignalen, die von einem Fotosensor abgeleitet werden. Eine erheblich
sparsamere Nutzung der Batterie kann erzielt werden, wenn der Ladekreis selbst automatisch durch den Belichtungs-Fotosensor
ein- und ausgeschaltet wird. Dies wird gemäß der Erfindung durch rein elektronische Mittel ohne die Verwendung
teurer Relais erreicht.
Die Blitzlichtauslöser-Sperrung muß aufrechterhalten werden, um einen aufgeladenen Ladekreis an der Auslösung des Blitzes
zu hindern, wenn z. B. der Benutzer seine Meinung ändert und nunmehr eine ausreichend beleuchtete Szene fotografieren
will oder wenn die Umgebungsbeleuchtung der zu fotografierenden Szene nach dem Einschalten des Ladekreises zunimmt.
Die Sperrung der Blitzlichtauslösung erfolgt üblicherweise entweder durch einen siliziumgesteuerten Hochspannungs-Gleichrichter
(SCR), der die Entladung eines Triggerkondensators blockiert, oder durch einen in ähnlicher Weise
geschalteten elektromechanischen Schalter. Beide Lösungen
benötigen relativ teure Komponenten. Durch die Erfindung soll also weiterhin eine durch den Fotosensor betätigte
Blitzlichttrigger-Sperrung erzielt werden, und zwar mit wesentlich konstengünstigeren Mitteln.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine batteriebetätigte
Stromversorgung in einer elektronisch gesteuerten Kamera vorgesehen, die keinen Ein-Ausschalter aufweist, der
ungewollt im Einschaltzustand gelassen werden kann, wenn die Kamera nicht benutzt wird·. Der Versorgungskreis wird bevorzugt
durch teilweises Eindrücken des Verschlußauslöseknopfs eingeschaltet, so daß die verschiedenen Systemverbraucher
der Kamerabatterie gespeist werden, z. B. die Fotosensor-Belichtungssteuerschaltung,
die Belichtungszustands-Anzeigelampen und/oder ein Blitzlichtlade- und Blitzlicht-Triggerkreis.
Dabei ist sowohl eine bipolare als auch eine CMOS-Version der Stromversorgungs- und elektronischen
Steuerschaltungen angegeben. Demgemäß werden alle Systemverbraucher wirksam vollständig abgeschaltet nach einer vorbestimmten
Taktperiode, die der Freigabe des Verschlußauslöseknopfs folgt, so daß die Stromentnahme von der Batterie
praktisch Null wird (z. B. weniger als 1 /jA). Dies resultiert in einer Batterielebensdauer gleich der Lagerzeit der
Batterie, obwohl zu diesem Zweck kein manueller Ein-Ausschalter vorgesehen ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung speist eine astabile Zeitsteuerschaltung, die aus CMOS-Elementen besteht,
die direkt von der Systembatterie aktiviert werden und zur Zeit eine Batterie mit mehr als 3 V benötigen,
angesteuerte oder ausgewählte Systemverbraucher und/oder liefert Steuersignale an weitere CMOS-Steuerkreise oder
bipolare Leistungs-Schalttransistoren nach Teileindrücken des Verschlußauslöseknopfs. Die Stromversorgung liefert
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weiter für eine begrenzte Zeitdauer nach der Freigabe des Auslöseknopfs Energie, wonach die Stromversorgung und
sämtliche anderen Schaltkreise automatisch in einen Zustand zurückkehren, in dem eine Stromentnahme von praktisch Null
stattfindet. Sämtliche CMOS-Elemente können mit der Systembatterie
verbunden bleiben und in einem ihrer beiden NuIlstromentnahme-Zustände
verriegelt sein. Sämtliche bipolaren Transistoren können der Systembatterie parallelgeschaltet
bleiben und können durch CMOS-Ansteuerkreise in einem Nullstromentnahme-Zustand verriegelt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das
gleiche Ergebnis mit einer geringeren Spannung (z. B. 3 V) unter Verwendung von als IS ausgeführten bipolaren Vergleichern
anstelle der CMOS-Elemente realisiert werden. In diesem Fall müssen die Vergleicher von der Systembatterie
während des Abschaltzustands elektrisch getrennt sein, da sie einen signifikanten Strom entnehmen. Dies wird dadurch
erreicht, daß sämtliche Vergleicher von einem Systembus angesteuert werden, der mit der Systembatterie durch einen
Stromversorgungs-Schalttransistor verbunden ist. Der Schalttransistor
wird durch teilweises Eindrücken des Verschlußauslöseknopfs
eingeschaltet, woraufhin der Systembus aktiviert wird, so daß sämtliche Vergleicher gespeist werden.
Ein Vergleicher wirkt als Zeitauslosespeicher und übernimmt die Funktion des Haltens des Versorgungs-Transistors in
einem Einschaltzustand während einer ähnlichen Periode nach der Freigabe des Verschlußauslöseknopfs. Eine automatische
Entriegelung am Ende einer vorbestimmten Periode treibt den Versorgungs-Transistor in einen Sperrzustand und bewirkt das
Abschalten sämtlicher Vergleicher einschließlich des Verriegelungsvergleichers selbst. Ein Haltekondensator hält die
Stromversorgung in einem Abschaltzustand während des Zusammenfalls der Systembusspannung beim Übergang in den Ab-
schaltzustand, wodurch eventuelle unerwünschte Übergangsausgänge von dem durch den Bus gespeisten Vergleicher während
dieser Periode vermieden werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in einer Kamera mit automatischer Energieabschaltung oder
-verminderung nach Freigabe des Verschlußauslöseknopfs - im Gegensatz zu der bekannten Schaltung, bei der der Blitzlicht-Ladekreis
während der Einschaltperiode ständig betriebsbereit ist - der Blitzlicht-Ladekreis automatisch nur
dann eingeschaltet wird, wenn der Fotosensor einen unzureichenden Umgebungslichtpegel anzeigt, so daß im Fall ausreichender
Umgebungsbeleuchtung nicht unnötigerweise Ladestrom entnommen wird. Da der Ladekreis ein sehr starker Systemverbraucher
für die Batterie ist, wenn er sich im Betrieb
befindet, wird eine erhebliche Einsparung an Batterieleistung erzielt.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung verhindert ferner
eine kostengünstige Triggersperrschaltung die Auslösung des Blitzlichts, wenn der Ladekreis abgeschaltet ist. Dies
erfolgt ohne Verwendung eines gesonderten mechanischen
Schalters oder anderer teurer Schaltungsbauteile und erfordert nur eine zusätzliche Diode und einen Ableitungs- oder
Nebenschlußwiderstand.
Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung dient also ein
Leistungssteuer- und Logiksystem zur Minimierung der Stromentnahme aus der Batterie entweder infolge einer Vergeßlichkeit
seitens des Benutzers hinsichtlich der Abschaltung der Batterie oder aufgrund der normalerweise eingesetzten
kontinuierlich laufenden Blitzlicht-Ladekreise. Beide
Ausführungsformen der Schaltung repräsentieren den kostengünstigen
Einsatz jederzeit verfügbarer Komponenten, wobei
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die CMOS-Version einen handelsüblichen 6-fach-Inverter und
die bipolare Version einen handelsüblichen Vierer-Schaltvergleicher verwendet.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise naher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht des Äußeren einer elektrisch gesteuerten Kamera mit einem Fotosensor
und einer mit der Kamera einstückig ausgeführten Gasentladungs-Blitzröhre;
Fig. 2 eine CMOS-Version der Schaltung, die einen Halte- bzw. Verriegelungstaktgeber und einen
Stromversorgungskreis, einen Fotosensor-Haltesteuerkreis für die Zuführung von Steuersignalen
zu einer Signallicht-Logik und für die Aktivierung eines Blitzlicht-Ladekreises aufweist;
und
Fig. 3 eine 3-Volt-Bipolarversion der Schaltung von
Fig. 2, die im wesentlichen sämtliche Funktionen dieser Schaltung ausführt.
Die in den Figuren gezeigten Schaltungen sind batterieschonende automatische Stromabschaltkreise für elektrische
fotografische Kameras mit internen Lichterfassungskreisen,
insbesondere für Kameras mit damit einheitlich ausgeführten elektrisch betriebenen Gasentladungs-Blitzlampen. Solche
Kameras weisen typischerweise Schaltkreise auf, die die Objektivöffnung für die richtige Belichtung automatisch
einstellen. Dabei werden zwei alternative Systeme vorgeschlagen. Das eine System verwendet diskrete bipolare
Transistoren und bipolare Operationsverstärker und kann mit einer System-Batteriespannung von nur 3 V arbeiten und
benötigt nur zwei 1,5 V-AA-Batterien. Das zweite System
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verwendet diskrete bipolare Transistoren und CMOS-Inverter
und benötigt eine höhere Batteriespannung von mehr als 3 V. Beide Systeme werden durch Drücken des Verschlußauslöseknopfs
der Kamera in eine Mittelstellung vom Aus- in einen verriegelten Einschaltzustand geschaltet. Die volle Leistung
wird dann einem internen Lichtpegel-Sensorsystem zugeführt, das seinerseits durch eine geeignete Logik eine grüne und
eine rote LED aktiviert, wodurch der Benutzer Information dahingehend erhält, ob der Umgebungslichtpegel für eine
Belichtung ausreicht.
Wenn das grüne Licht aufleuchtet, drückt der Benutzer nur den Verschlußauslöseknopf weiter ein, um so den Verschluß zu
betätigen und die Belichtung durchzuführen. Wenn der Lichtpegel
unzureichend ist, wird stattdessen die rote LED aktiviert, und nur in diesem Fall wird ein Blitzlampenladekreis
eingeschaltet und beginnt mit dem Laden eines Blitzlichtkondensators. Wenn der Benutzer die Kamera weiter auf
die gleiche Szene oder das gleiche Objekt richtet, bleibt das rote Licht sichtbar, bis der Blitzlichtkondensator
vollständig geladen ist, und dann wird die rote Diode entaktiviert, und die grüne Diode wird aktiviert, so daß der
Benutzer erkennt, daß der Blitzlichtkondensator vollständig aufgeladen ist und die Belichtung erfolgen kann. Wenn der
Benutzer jedoch entscheidet, daß er diese bestimmte Belichtung nicht durchführen will, oder wenn er zu einer anderen
Szene mit ausreichender Lichtstärke übergeht, so daß das Blitzlicht nicht benötigt wird, bringt das gezeigte Lichtsensorsystem
automatisch den Blitzlampenladekreis in einen Ruhezustand zurück, der durch eine unbeachtliche Stromentnahme
gekennzeichnet ist.
Die gezeigten Kamera-Schaltungen haben keinen gesonderten manuellen Ein-Ausschalter, und unabhängig von den vom
Benutzer vorgenommenen Handlungen nach dem Drücken des Verschlußauslöseknopfs in seine Mittelstellung wird nach
vollständiger Freigabe des Verschlußauslöseknopfs ein
spezielles Taktgeberglied aktiviert, das automatisch und ohne weitere Handlungen durch den Benutzer sämtliche elektrischen
Systeme in der Kamera nach Ablauf von z. B. 30 s abschaltet, so daß sie sich in einem Zustand befinden, in
dem sie praktisch null Leistungsaufnahme haben. Bei beiden Ausführungsformen ist der Abschaltzustand nur durch individuelle
Leckströme der Einrichtung innerhalb des Sub-/iA-Bereichs
gekennzeichnet, wobei dieser Strom im Fall von bipolaren Transistoren durch Kollektorsperrestströme und im
Fall von CMOS-Bausteinen durch Drainleckströme repräsentiert ist. In der nachstehenden Erläuterung sowie in den Patentansprüchen
sind alle Bezugnahmen auf Abschaltzustände in diesem Sinn zu verstehen. Der Ausdruck "signifikanter Strom"
ist ebenfalls in diesem Sinn zu verstehen. Ebenso wird der Ausdruck "Systemverbraucher" als Oberbegriff benutzt zur
Beschreibung sämtlicher Schaltungselemente, die im Einschaltzustand signifikanten Strom entnehmen, und zwar
gegenüber der Stromentnahme des Gesamtsystems im Ausschaltzustand.
Beide Ausführungsformen verwenden fünf funktionsmäßig
gleiche oder in manchen Fällen identische Teilschaltkreise: einen Taktgeber, eine Blitzlampen-Versorgungsschaltung, eine
Blitzlicht-Auslöseschaltung, eine Fotosensor-Amplitudenvergleicher-Steuerschaltung
und eine Anzeigelampen-Logik. Nach Fig. 1 wird eine Kamera C mit einem Blitzlichtfenster W,
hinter dem eine Blitzröhre angeordnet ist, durch Drücken eines Verschlußauslöseknopfs B betätigt, der durch bekannte
konventionelle Mittel mechanisch mit einer Verschlußauslösemechanik sowie mit einem oder mehreren internen elektrischen
Schaltern verbunden ist, die die verschiedenen Schaltungen,
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die die Belichtungsmechanik der Kamera aktivieren, einschalten. Ein Fotosensorfenster P1 ist für den Eintritt von
Umgebungslicht vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Schaltung für die CMOS-Version des Systems,
die sechs CMOS-Inverter (IC-1 bis IC-6) verwendet, und zwar
am vorteilhaftesten in Form einer einzigen IS, z. B. der IS 4029. Jede derartige Einheit ist ein Bauelement, der funktionsmäßig
ein Schalter mit einem Eingang zum Empfang von Signalen für die Steuerung des Schaltzustands eines Ausgangs
des Bauelements ist. Wenn an die Netzanschlüsse eine Gleichspannung angelegt ist, haben diese Bauelemente die Eigenschaft,
daß der Ausgangsanschluß alternativ an den einen oder den anderen Netzanschluß angeschlossen ist, während
sich das Eingangssignal um ein Potential ändert, das ungefähr in der Mitte zwischen dem an die beiden Netzanschlüsse
angelegten Potential liegt. Wenn also eine Last, z. B. ein Transistor, zwischen den Ausgangsanschluß und den einen
Netzanschluß geschaltet ist, wird durch eine Änderung des Eingangssignalpegels die Last alternativ den Netzanschlüssen
parallel geschaltet oder in einen Ausschaltzustand gebracht. Sämtliche sechs Inverter von Fig. 2 sind so geschaltet, daß
ihre Netzanschlüsse permanent an die Systembatterie angeschlossen sind. Ihre Eingangsanschlüsse, die nur einen
praktisch unerheblichen Gleichstrom entnehmen, sind sämtlich so geschaltet, daß ihre jeweiligen Verbraucher während der
Abschaltung des Systems sich im Abschaltzustand befinden. Unter dieser Bedingung ist der von den Invertern aus der
Systembatterie entnommene Gesamtstrom ihr Source-Drain-Leckstrom, der typischerweise maximal eine Größenordnung kleiner
als 1 μΑ ist.
Die Schaltung nach Fig. 2 besteht funktionell aus vier Teilschaltungen. Ein Verriegelungs- bzw. Halte-Taktgeber aus
zwei Invertern IC-3 und IC-4 wird von einem durch den
Verschlußauslöseknopf aktivierbaren Schalter S1 eingeschaltet, versorgt einen Fotosensor P mit elektrischer Energie
und liefert anderen Schaltkreisen ein Gatterlogiksignal während der gesamten Periode, in der der Verschlußauslöseknopf
mindestens bis zur Hälfte eingedrückt ist, und während einer endlichen Periode nach dessen Auslösung. Funktionsmäßig
ist diese Schaltung eine Form einer astabilen Zeitschaltung.
Der Fotosensor P und die Inverter IC-1 und IC-2 bilden
einen Lichtpegel-Erfassungsvergleicher, der bei schwacher Umgebungsbeleuchtung ein Logiksignal erzeugt zur Aktivierung
eines Transistorschalters Q1, der seinerseits ein Steuerlogiksignal
an die übrigen Teile der Schaltung aussendet und der ferner dazu dient, eine Blitzlicht-Ladeversorgungsschaltung,
die als aktives Element einen Transistor Q2 aufweist, einzuschalten. Vom Ladezustand eines Blitzlichtkondensators
C4 abgeleitete Logiksignale sowie das vom Schalttransistor Q1 abgeleitete genannte Logiksignal werden als logische
Eingänge für eine Anzeigelampen-Logik verwendet, die aus einer grünen LED Di, einer roten LED D2, Invertern IC-5 und
IC-6 sowie einer Steuerdiode D3 besteht. Diese Anzeigelampen-Logik
hat den Zweck, dem Benutzer den Zustand der Umgebungsbeleuchtung und den Bereitschaftszustand der
Blitzlicht-Ladeschaltung unmittelbar vor der Belichtung mitzuteilen. Jede dieser Teilschaltungen wird nunmehr im
einzelnen erläutert.
Die Systemspannung wird von einer Systembatterie 1 erhalten, deren negatives Ende geerdet ist und die eine positive
Spannung an die aktiven Elemente des Systems an ihrer positiven Klemme abgibt. Von der Systembatterie wird Spannung
an den Inverter IC-3 des Taktgebers durch einen Entkopplungswiderstand R13 geliefert, der von der Systembatterie
zu dem gemeinsamen Netzanschlußstift 1 verläuft, der
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hier speziell als Inverter IC-3 bezeichnet ist, wobei jedoch
zu beachten ist, daß sämtliche sechs Inverter sich in einer gemeinsamen IS befinden und daß der Anschlußstift 1 von IC-3
tatsächlich der gemeinsame positive Netzanschluß aller sechs Bauelemente ist. Ebenso ist der Rückführungsanschluß zur
Systembatterie über Erde als eine Verbindung mit dem Stift 8
von IC-3 gezeigt. Dieser Anschluß dient ebenfalls als Erdrückführung für alle sechs Inverter. Ein Leitungsrauschen
wird am Anschluß 1 von IC-3 durch einen Filterkondensator C6 unterdrückt. Die Verbindung zwischen dem Entkapplungswiderstand
R13 und dem Anschlußstift 1 von IC-3 wird nachstehend
als Inverter-Versorgungsschiene 2 bezeichnet. Der Eingangsanschluß 7 des Inverters IC-3 ist zu der Inverter-Versorgungsschiene
2 über einen Spannungsstoß-Schutzwiderstand R14 und einen Taktwiderstand R1 rückgeführt. Der Einschalt- und
Zeitsteuervorgang wird durch Drücken des Knopfs B (vgl. Fig. 1) in die Mittelstellung ausgelöst, woraufhin der Schalter
S1 geschlossen wird und während jedem weiteren Eindrücken des Verschlußauslöseknopfs geschlossen bleibt zur Aktivierung
der Verschlußauslösemechanik (nicht gezeigt). Wenn der Schalter S1 geöffnet ist und sämtliche Schaltungen sich in
einem Abschaltzustand befinden, wird der Eingangsstift 7 des Inverters IC-3 auf der Batteriespannung, d. h. auf einem
hohen Pegel, gehalten. Infolge der Phasenumkehreigenschaften von Invertern wird durch den hohen Eingang der Ausgangsstift
6 mit Erde verbunden, d. h. in einen Niedrigpegelzustand gebracht. Der Eingang 5 von ICr4, der von dem Anschluß 6 des
IC-3 direkt angesteuert wird, wird somit gleichermaßen auf einen Niedrigpegel gezogen, wodurch der Ausgang 4 in einen
Hochpegelzustand gesteuert wird, der dem Zustand des Eingangsstifts 7 gleich ist. Der Kondensator CT, der den
Ausgang 4 mit dem Verbindungspunkt zwischen'dem Schalter S1 und dem Taktwiderstand R1 verbindet, ist daher entladen. Ein
Fotosensor P, der typischerweise ein Cadmiumsulfid-Lichtlei-
terelement ist, ist so geschaltet, daß er der Inverter-Versorgungsschiene
2 Leistung entnimmt, wobei sein anderes Ende zum Verbindungspunkt des Kondensators C1 mit dem Ausgang 4
des Inverters IC-4 über einen verstellbaren Fühlwiderstand R5 rückgeführt ist. Da der Anschluß 4 des Inverters IC-4 im
Abschaltzustand einen hohen Pegel hat, d. h. mit der Inverter-Versorgungsschiene
über den Leistungsanschluß 1 des Inverters IC-3 verbunden ist, entnehmen der Fotosensor und
der Fühlwiderstand keinen Strom aus der Systembatterie während des Abschaltzustands. Wenn der Verschlußauslöseknopf
B (Fig. 1) halb eingedrückt wird, bringt ein konventionelles mechanisches Gestänge (nicht gezeigt) den Schalter S1 in die
Schließstellung, in der er dann während der weiteren Bewegung des Verschlußauslöseknopfs verbleibt. Durch das Schließen
des Schalters S1 wird der Anschluß 7 des Inverters IC-3 an Erdpotential gelegt, so daß der Anschluß 6 einen hohen
Pegel hat und der Anschluß 4 auf Erdpotential liegt. Dieser Vorgang hat zwei Hauptauswirkungen auf andere Teilschaltungen.
Solange die Inverter IC-3 und IC-4 sich in diesem Zustand befinden, liefert der Anschluß 6 des Inverters IC-3
ein hohes (positives) Logiksignal über den Widerstand R11,
der zwischen den Anschluß 6 und den Knotenpunkt (c) der der roten und der grünen LED D2 und D1 zugeordneten Logikschaltung
geschaltet ist, und der Anschluß 4, der sich in einem Niedrigpegel- oder Erdpotentialzustand befindet, zieht das
Unterende des Fühlwiderstands R5 nach Erde und bewirkt einen Stromfluß von der Inverter-Versorgungsschiene 2 durch den
Fotosensor P und dann nach Erde durch den Fühlwiderstand. Somit ändert sich im Einschaltzustand das Potential des
Verbindungspunkts des Fotosensors P mit dem Fühlwiderstand R5 nach Maßgabe der Beleuchtungsstärke durch Umgebungslicht,
das auf den Fotosensor P fällt und dessen Widerstandswert ändert.
Die automatische Zeitauslösung des Taktgebers wird ausgelöst durch Freigabe des Verschlußauslöseknopfs B (Fig. 1),
wodurch der Schalter Sl geöffnet wird, z. B. wenn der Benutzer die Kamera ablegt und nicht mehr benutzt. Der
Kondensator C1, der vor dem öffnen des Schalters S2 entladen
war, wird nunmehr von der Systembatterie durch den Taktwiderstand
R1 geladen, der den Eingang 1 des Inverters IC-3
langsam auf ansteigende positive Werte erhöht. Wenn der Eingang 1 den aktiven Bereich des Inverters erreicht, was
typischerweise bei der halben Systemschienenspannung der Fall ist, wird der Ausgang 6 zu Erde getrieben, und der
Ausgang 4 wird auf ca. 6 V erhöht. Durch Rückkopplung über den Kondensator C1 wird die Eingangsspannung am Anschluß \
sehr schnell auf ungefähr das. 1,5fache der Batteriespannung erhöht, und das Inverterpaar IC-3 und IC-4 wird in einem
Kippzustand verriegelt, wobei der Anschluß 4 einen hohen Pegel hat und der Taktgeber in seinen ursprünglichen
Abschalt-Ruhezustand zurückgebracht ist, in dem der Lichterfassungsschaltung keine Leistung zugeführt wird und die
Diodenlicht-Logikleitung, die R11 speist, an Erde liegt. Durch Anwendung von Mitkopplung um die Inverter IC-3 und .
IC-4 während des Übergangs wird ein sehr schneller Übergang vom Ein- in den Ausschaltzustand erreicht. Die Zeit zwischen
der Freigabe des Schalters S1 bis zur Auslösung des Übergangs und zum Abschaltzustand ist durch die Ladezeit des
Kondensators C1 durch den Taktwiderstand R1 bestimmt. Bei Zugrundelegen repräsentativer Werte von 10/*-F und 4,7 Μ-Ω_
bewegt sich die Zeitspanne zwischen der Verschlußauslöseknopf-Freigabe und der Systemabschaltung allgemein zwischen
30 und 50 s. Funktionell ist die verriegelte und anschließend selbstauslösende Energieversorgung eine Form einer
astabilen Taktgeberschaltung.
Es sei nunmehr wieder auf die aktive Betriebsart der Kamera Bezug genommen, nachdem der Verschlußauslöseknopf weit genug
gedruckt wurde, um den Schalter S1 zu schließen und die zugehörige Fotosensorschaltung zu aktivieren, wobei sich das
Unterende des Fühlwiderstands R5 an Erde und das obere Ende des Fotosensors P auf der Versorgungs-Schienenspannung
befindet; dabei ändert sich die am Verbindungspunkt zwischen dem Fotosensor P und dem Widerstand R5 entwickelnde Spannung
mit der auf den Fotosensor auftreffenden Lichtstärke. Der
Fotosensor P ist bevorzugt ein Lichtleiter und erfährt daher eine Widerstandswertabnahme bei steigendem Beleuchtungspegel.
Bei hohen Umgebungslichtpegeln ist also das Potential am Punkt (d) hoch im Vergleich zu dessen Potential bei
schwacher Beleuchtung. Der Wert des Potentials am Punkt (d) bei einem bestimmten Beleuchtungs-Schwellenwert wird durch
Einstellen des Werts des Fühlwiderstands R5 bestimmt. Der Punkt (d) ist mit dem Eingang 3 des Inverters IC-1 verbunden,
und der Ausgang 2 des Inverters IC-1 steuert seinerseits den Eingang 14 des Inverters IC-2 an, dessen Ausgang
zum Eingang des Inverters IC-1 über einen Rückkopplungswiderstand R6 rückgekoppelt wird. Die Inverter IC-1 und IC-2
bilden einen konventionell ausgelegten Rückkopplungs-Amplitudenvergleicher.
Wenn die auf den Fotosensor P treffende Beleuchtung ausreicht, um die an den Eingang 3 von IC-1
angelegte Spannung über den Schwellenwert zu erhöhen, wird der Ausgang 15 von IC-2 in einem hohen Zustand verriegelt
und zum Eingang 3 durch Mitkopplung rückgeführt. Die Verriegelung durch das Rückkoplungselement R6 ist notwendig, um zu
verhindern, daß das Potential des Ausgangs 15 sehr schnell und instabil vielmals von hohen zu niedrigen Pegeln umschaltet,
wenn es sich um gering veränderliche Umgebungslichtpegel nahe dem Schalt-Schwellenwert des Vergleichers handelt.
Bei hohen Lichtpegeln wird somit die Basis des Transistors Q1 , der über den Widerstand R7 mit dem Ausgang 15 von IC-2
verbunden ist, auf einem hohen positiven Wert gehalten, wodurch der Transistor Q1 gesperrt wird, indem die Durchlaßspannung
vom Emitter entfernt wird, so daß der Transistor QI in einen Zustand gebracht wird, in dem seine Gesamtbatterieentnahme
nur gleich seinem Kollektorsperrleckstrom ist, und dieser Wert liegt wesentlich unter 1 jaA. Der Transistor Q1
ist das Hauptsteuerelement für die automatische Anschaltung des Blitzlampen-Ladekreises, wie noch erläutert wird. Der
Transistor QI dient ferner dazu, den Zustand der LichterEassungsschaltung
an die Diodenanzeigelogik, bestehend aus den Dioden D1 und D2, weiterzuleiten. Bei hohen Beleuchtungspegeln,
bei denen der Transistor Q1 gesperrt ist, ist der Kollektor von Q1 getrennt und über den Widerstand R8 an Erde
gelegt. Somit wird ein Ende des Logikleitungswiderstands R4 · zu Erde gezogen, wodurch sich die Tendenz ergibt, daß der
Eingang 9 des Inverters IC-5 auf einen niedrigen Pegel gezogen wird. Ein weiteres Logiksignal wird dem Eingang 9
des IC-5 zugeführt, das den Ladezustand eines Kondensators C4 bezeichnet, der der Blitzröhre F parallelgeschaltet ist
und einen geerdeten Anschluß hat. Der aktive Anschluß des Kondensators C4 wird während des Betriebs des Ladekreises
auf einen hohen negativen Wert geladen, der im Bereich von ca. 300 V liegt. Der aktive Anschluß des Kondensators C4 ist
über den Widerstand R3 und eine Gasentladungslampe N mit einem Auslösepotential von ca. 250 V an den Eingang 9 des
Inverters IC-5 angeschlossen. Wenn die Spannung am Kondensator C4 unter 250 V liegt, wird die Lampe N nicht ionisiert,
und es wird kein negatives Signal dadurch an den Anschluß 9 von IC-5 angelegt. Der Schaltzustand des Inverters IC-5 ist
somit entweder durch den Erdanschluß des Widerstands R4 über R8 oder alternativ durch die Durchschaltung der Blitzlicht-Kondensator
spannung von C4 durch den Widerstand R3 und die Lampe N bestimmt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß
der Transistor Q1 unter hohen Beleuchtungsbedingungen
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geöffnet ist, wodurch der Anschluß 9 von IC-5 über R4 auf
einen Niedrigpegel gezogen wird, ergibt sich, daß unabhängig von der Ladung des Kondensators C4, die nur dazu dienen
würde, den Anschluß 9 unter Erdpotential zu treiben, im Fall hoher Beleuchtungszustände der logische Zustand des Eingangs
9 von IC- 5 niedrig ist. Dadurch wird die grüne LED D1 aktiviert und zeigt dem Benutzer an, daß eine ausreichende
Belichtung für. einen Belichtungsvorgang ohne Unterstützung durch Blitzlicht vorhanden ist. Die rote LED D2, die ihre
Leistung aus der Systembatterie über R2, der mit ihrer Anode verbunden ist, entnimmt, muß ihre Kathode auf Erdpotential
haben, damit sie aktiviert wird. Wenn der Pegel des Eingangs 9 des Inverters IC-5 niedrig ist, hat der Ausgang 10, an den
die Kathode oder Diode D2 angeschlossen ist, einen hohen Pegel. Daher wird die Diode D2 bei hohem Beleuchtungspegel
gesperrt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß während des gesamten Einschaltzustands der Pegel des Ausgangs 6 des
Inverters IC-3 hoch ist, der über den Widerstand R11 und den
Knotenpunkt (c) mit dem Eingang 11 des Inverters IC-6
verbunden ist, folgt dementsprechend, daß der Pegel des Ausgangs 12 des IC-6 niedrig ist, d. h. auf Erdpotential
liegt. Die grüne LED D1, deren Anode an R2 und deren Kathode an den Ausgang 12 des IC-6 angeschlossen ist, ist somit in
Durchlaßrichtung vorgespannt und daher aktiv, was dem Benutzer anzeigt, daß die Aufnahme ohne weiteres gemacht
werden kann. Die Diode D3, deren Kathode an den Ausgang 10 des Inverters IC-5 und deren Anode an den Eingang 11 des
Inverters IC-6 angeschlossen ist, ist nicht in Durchlaßrichtung vorgespannt und somit gesperrt.
Wenn die vom Fotosensor P abgeleitete Lichterfassung eine
unzureichende Beleuchtung bedeutet, wird, wie bereits erwähnt, der Ausgang 15 des Inverters IC-2 auf den Niedrigpegel
gesteuert, wodurch die Emitter-Basis-Strecke des
.: :■: : η 13
- 3*-- -34-
Transistors Q1 in Durchlaßrichtung leitend wird und Q1 in
den stromführenden Zustand bringt, so daß der Kollektor von Q1 auf den hohen Pegel gezogen wird, und der Widerstand R4
versucht den Eingang 9 des Inverters IC-5 auf den hohen Pegel zu ziehen. Wenn dies eintritt, wird der Ausgang 10 auf
einen Niedrigpegel gesteuert, wodurch die rote Diode D2 aktiviert und außerdem die Diode D3 in Durchlaßrichtung
leitend wird. Der Eingang 1 von IC-6 wird somit nach unten gezogen, wodurch sein Ausgang 12 auf einen hohen Pegel
gebracht wird, wodurch die grüne Diode D1 gesperrt wird. Insoweit also die Aktivierung des Transistors Q1 den
Eingang 9 des Inverters IC-5 über R4 nach" oben ziehen kann, wird das rote Warnlicht eingeschaltet und zeigt dem Benutzer
an, daß eine Belichtung nicht sofort erfolgen sollte. Der Transistor Q1 hält den Eingang des Inverters IC-5 auf dem
hohen Pegel, so daß die rote Warndiode D2 so lange aktiviert ist, wie eine unzureichende negative Ladung des Kondensators
C4 vorliegt, um dadurch diese Vorspannungswirkung durch den Widerstand R3 und die Anzeigelampe N unwirksam zu machen.
Wenn jedoch der Kondensator C4 vollständig aufgeladen ist, z. B. von einem vorhergehenden Ladevorgang oder alternativ
infolge eines neuen Ladevorgangs unter Einschaltung des Oszillatortransistors Q2, wird die Gasröhre N ionisiert, und
der Eingang 9 wird auf einen niedrigen Pegel gezogen und löscht die rote Diode D2 und aktiviert die grüne Diode D1,
was anzeigt, daß eine Blitzlicht-Belichtung mit voller Blitzstärke durchgeführt werden kann. In einem solchen Fall
wird die Blitzröhre F ausgelöst und erzeugt Licht für die Belichtung, wie nachstehend erläutert wird.
Wie bereits erläutert, wird durch den niedrigen Beleuchtungszustand
der Transistor QI in den leitenden Zustand vorgespannt. Eine fakultative Blenden-Richtspule L1, die dem
Widerstand R8 parallelgeschaltet ist, kann für die Einstel-
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lung der Kamerablende durch bekannte Mittel aktiviert werden. Der Widerstand R8 dient zur Dämpfung von Schwingungen,
die durch den Schaltvorgang ausgelöst werden. Der Transistor Q2 ist das aktive Element des Hochspannungs-Kondensatorladekreises.
Es handelt sich um einen npn-Leistungstransistor mit geerdetem Emitter, dessen Kollektor zur
Systembatterie über eine Wicklung eines Oszillatortransformators T1 rückgeführt ist. Wenn der Transistor Q1 durch
einen geringen Umgebungslichtzustand eingeschaltet wird, wodurch sein Kollektor auf eine erhebliche positive Spannung
gebracht wird, wird dieses positive Signal durch den Vorspannungswiderstand R9, durch eine Rückkopplungswicklung des
Transformators T1 und durch einen Bezugsknotenpunkt (b) zu der Anode der Offset-Diode D5 zugeführt, deren Kathode an
die Basis des Transistors Q2 angeschlossen ist. Die Diode D5 befindet sich somit im Durchlaßzustand, so daß die Basis
von Q1 über Erdpotential erhöht wird, wodurch der Transistor Q1 in den aktiven Zustand gebracht und ein Schwingzustand
erzeugt wird. Die Diode D5 ist nur zu dem Zweck vorgesehen, einen zusätzlichen Konstantspannungsabfall zwischen dem
Punkt (b) und der Basis von Q2 vorzusehen. Der Zweck dieser Offset-Vorspannung wird weiter unten erläutert. Eine dritte
Hochspannungswicklung des Transformators T1 dient zum Laden des Blitzröhren-Kondensators C4 auf ein negatives Potential
durch eine Hochspannungs-Gleichrichterdiode D6. Die normale Betriebsspannung der Blitzröhre F liegt nahe 300 V. Wenn der
Transistor Q2 durch Abschalten des Transistors Q1 aufgrund
einer hohen Beleuchtungserfassung durch den Fotosensor P
abgeschaltet ist, ist der Widerstand R9 durch den Widerstand R8 geerdet. Die Steuerdiode D4, deren Kathode an den Kollektor
von Q1 und deren Anode an den Bezugspunkt (b) angeschlossen ist, dient dem Zweck sicherzustellen, daß der
Pegel am Knoten (b) nicht über ca. 0,7 V, den Spannungsabfall der Diode in Durchlaßrichtung, ansteigen kann. Für den
Normalbetrieb des Oszillators Q2 ist es offensichtlich, daß
das Potential am Punkt (b) gleich dem der in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode D5 sein muß, das dem Spannungsabfall
des in Durchlaßrichtung vorgespannten Emitters von Q2 hinzuaddiert werden muß, also ca. 1,4 V. Die Rückführung der
Diode D4 an Masse stellt jedoch sicher, daß der Knotenpunkt (b) den Spannungsabfall der in Durchlaßrichtung vorgespannten
Diode D4 in keinem Fall übersteigen kann, und somit ist das Potential an diesem Punkt unter dem Haltepotential des
Oszillator-Basiskreises, so daß der Oszillator in den Abschaltzustand vorgespannt ist. Auch in diesem Fall entnimmt
der abgeschaltete Transistor Q2 nur den Kollektorsperrleckstrom aus der Systembatterie. Im Fall einer starken
Beleuchtung ist also der Oszillator abgeschaltet, und im Fall schwacher Beleuchtung wird er automatisch eingeschaltet
und lädt den Blitzlicht-Kondensator C4 auf.
Die Blitzröhren-Auslöseschaltung verwendet eine gesonderte
Hochspannungs-Gleichrichterdiode D7, deren Kathode an die Kathode des Blitzlicht-Gleichrichters D6 und deren Anode an
einen Triggerkondensator C3 angeschlossen ist, der seinerseits über die Primärwicklung des Triggertransformators T2
an Masse rückgeführt ist. Wenn der Oszillator Q2 eingeschaltet wird, wird dadurch also ein Laden des Triggerkondensators C3 bewirkt. Ein normalerweise geöffneter Synchronisationsschalter
S2 konventioneller Auslegung, der an der Blendenmechanik befestigt ist, erdet die Anode der Diode D7.
Das Schließen des Schalters S2 während der Belichtung entlädt den Kondensator C3 sehr schnell durch die Primärwicklung
des Transformators T2, so daß ein Hochspannungsstoß in der Sekundärwicklung auftritt, die mit einer Triggerelektrode
G an einer Blitzröhre F verbunden ist. Abweichend von der konventionellen Anordnung, bei der ein gemeinsamer
Hochspannungsgleichrichter für beide Ladekondensatoren C4
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und C3 verwendet wird, wird durch Einschalten einer gesonderten Lade-Gleichrichterdiode D7 und durch Vorsehen eines
Nebenschlußleckwegs parallel zu dem Triggerkondensator in Form eines Widerstands R10 mit einem Wert von 10 MJldie
Ladung des Triggerkondensators C3 innerhalb weniger Zehntelsekunden nach dem Abschalten des Oszillatortransitors Q2
abgeleitet. Dadurch wird die Triggerschaltung wirksam gesperrt und kann keine Blitzröhrenentladung in solchen
Fällen auslösen, in denen der Benutzer eine Aufnahme bei geringem Beleuchtungspegel, der das Laden des Blitzlampen-Kondensatoirs
C4 erforderlich macht, machen will, seine Absicht ändert und stattdessen versucht, eine Aufnahme eines
Gegenstands zu machen, der stark beleuchtet ist. Ohne dieses automatische Abschalten des Triggerkreises würde in solchen
Fällen die Blitzröhre unausweichlich ausgelöst werden, so daß möglicherweise eine Überbelichtung erfolgen würde. Durch
Vorsehen eines unabhängigen Gleichrichters und eines Ableitwiderstands wird die Triggerschaltung gesperrt, ohne daß
teurere Komponenten wie etwa ein siliziumgesteuerter Gleichrichter oder ein spezieller mechanischer Schalter vorgesehen
werden müssen. Wenn, wie bereits erwähnt, der Blitzlicht-Kondensator C4 vollständig aufgeladen ist, wird der Anschluß
9 des Inverters IC-5 stark negativ gehalten, was eine Aktivierung der grünen LED Di bewirkt, so daß der Benutzer
weiß, daß die Kamera belichtungsbereit ist.
Zusammenfassend ist zu sagen, daß die elektronischen Schaltkreise
der Kamera durch teilweise Betätigung des Verschlußauslöseknopfs in einen Einschaltzustand gebracht werden.
Dieser Zustand bleibt während einer Periode von ca. 30 s nach einer anschließenden Freigabe des Verschlußauslöseknopfs
erhalten. Zu diesem Zeitpunkt tritt die Schaltung in eine Abfragephase ein, in der die Fotosensorschaltung den
Lichtpegel bestimmt und die Zustandsinformation an zwei
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Anzeigelampen weiterleitet, die durch den Sucher der Kamera sichtbar sind. Wenn der Lichtpegel für eine Belichtung ohne
Unterstützung durch Blitzlicht ausreicht, leuchtet ein grünes Licht, das dem Benutzer anzeigt, daß er die Belichtung
durchführen kann. Wenn die erfaßte Beleuchtung unzureichend ist, leuchtet ein rotes Licht, und es erfolgt eine
sofortige automatische Betätigung des Blitzlicht-Ladekreises. Wenn die Kamera auf die zu fotografierende Szene
gerichtet bleibt, erfolgt die Aufladung während einer Periode von 5-20 s, wonach das rote Licht erlischt und das
grüne Licht aufleuchtet, was dem Benutzer anzeigt, daß er nunmehr eine Aufnahme machen kann. Drücken des Knopfs in die
Verschlußauslöselage löst dann eine Blitzlichtaufnahme aus. Wenn andererseits der Blitzlicht-Kondensator von einem
vorhergehenden Aufladevorgang noch ausreichend geladen ist,
bleibt das grüne Licht einfach an während der Betätigung des Verschlußauslöseknopfs, und die Belichtung wird mit Unterstützung
durch Blitzlicht durchgeführt. Wenn dagegen der Benutzer sich entschließt, ein anderes Objekt zu fotografieren,
das ausreichend durch Umgebungslicht beleuchtet ist, so bleibt beim Richten der Kamera auf das Objekt und Drücken
des Verschlußauslöseknopfs die Blitzlicht-Ladeschaltung unwirksam und gesperrt, das grüne Licht leuchtet auf, und
der Benutzer kann die Aufnahme ohne Unterstützung durch Blitzlicht und ohne die Batteriebelastung, die mit dem
Ladevorgang verbunden ist, machen. Innerhalb einer Periode von ca. 30 s nach der Freigab des Verschlußauslöseknopfs
durch den Benutzer tritt das Gesamtsystem in einen vollständigen Abschaltzustand ein.
Im Abschaltzustand wird der Eingang des Inverters IC-3 auf
einem hohen Pegel und sein Ausgang auf einem niedrigen Pegel gehalten, wodurch der Eingang des Inverters IC-6 auf dem
Niedrigpegel gehalten und damit die grüne LED D1 gesperrt
wird. Der Fotosensor P und sein Fühlwiderstand R5 werden beide auf dem Potential der Systembatterie gehalten und
entnehmen keinen Strom. Das Inverterpaar IC-1 und IC-2 wird
somit derart angesteuert, daß die Basis des Transistors Q1 auf das Batteriepotential erhöht wird und den Transistor Q1
abschaltet, wodurch auch der Oszillatortransistor Q2 abgeschaltet wird. Der Eingang zum Inverter IC-5 wird niedrig,
wodurch die rote LED D2 gesperrt wird. Damit sind sämtliche CMOS-Einheiten in einen niedrigen Stromentnahmezustand
gestellt, beide Anzeigedioden sind gesperrt, der Fotosensorstrom ist unterbrochen, und die beiden diskreten Transistoren
Q1 und Q2 sind so vorgespannt, daß die einzige Stromentnahme durch sie der Kollektorsperrleckstrom ist. Die Gesamtstromentnahme
von diesen Quellen beträgt weniger als 1 ;uA bei einer Systembatterie von 6 V, was in einer Gesamtleistungseinsparung
der Systembatterie resultiert. Die Schaltung wurde zwar unter Bezugnahme auf den Einsatz von sechs
CMOS-Invertern erläutert, wobei jeder Inverter aus einem
CMOS-Schalter besteht, es ist jedoch ersichtlich, daß ein
identisches Verhalten auch erzielbar ist, wenn aneinander angepaßte Paare diskreter Bauelemente, z. B. p- und n-Kanal-MOS-Bauelemente
mit zusammengeschalteten Gate-Elektroden eingesetzt werden.
Die Schaltung von Fig. 3 ist eine nur mit bipolaren Transistoren ausgeführte Schaltung, die dasselbe Problem löst. Sie
kann mit einer 3 V-Systembatterie arbeiten. Die Lösung ist in diesem Fall etwas komplexer, da der Taktgeber selbst
bipolare Transistoren umfaßt, die im Gegensatz zu CMOS-EIementen eine erhebliche gleichbleibende Stromentnahme für
ihren Betrieb benötigen. Die Taktgeberschaltung, die einen Vergleicher IC-7 verwendet, muß in bezug auf die Systemleistungsentnahme
selbsteinschaltend und selbstabschaltend sein. Bei Gesamtbetrachtung von Fig. 3 ergibt sich, daß
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insgesamt vier Differenz-Operations-Amplitudenvergleicher
IC-7 bis IC-10 verwendet werden. Sie sind im Handel als
einzelne Kompaktbau-IS (z. B. LM 339) erhältlich. Diese bipolaren Vergleicher sind Schalteinheiten, wobei der
Ausgangsanschluß einfach eine Direktverbindung zum unbelasteten Kollektor eines npn-Ausgangstransistors ist..
Die Gesamtfunktionen der Teilschaltungen sind im wesentlichen mit denjenigen ihrer Gegenstücke in der CMOS-Version
nach Fig. 2 identisch. Eine manuell verriegelte und automatisch ausgelöste Versorgungsschaltung verwendet einen
Amplitudenvergleicher IC-7, einen Schalttransistor Q3 und einen Leistungsschalttransistor Q4, der an seinem Kollektor
Leistung an einen Systembus 2 zur Verfugung stellt, der sämtliche Vergleicher speist, wie noch erläutert wird.Ein
Fotosensor P und ein Fühlwiderstand R5 werden in Verbindung mit einem Pegelvergleicher IC-8 eingesetzt zur Aktivierung
des Schalttransistors Q1 in den stromführenden und den Sperrzustand entsprechend den erfaßten Beleuchtungspegeln,
Die Blitzlicht-Ladeschaltung und die Triggerschaltungen sind mit denjenigen der CMOS-Version identisch. Die Anzeigelicht-Ansteuerlogik
ist durch Amf>litudenvergleicher IC-9 und IC-10 in Verbindung mit der Logikdiode D3 gebildet.
Ss wird zuerst auf die verriegelnde Versorgungsschaltung
Bezug genommen. Eine Systembatterie 1, deren negative Klemme an Masse liegt, liefert eine positive Spannung direkt an den
Emitter eines npn-Transistors Q4, der an seinem Kollektor eine positive Spannung V_ auf einen Systemversorgungsbus
2 liefert. Sämtliche vier Vergleicher entnehmen ihre Leistung von diesem Bus 2 über einen Anschluß 3 am Vergleicher
IC-7. Ebenso sind sämtliche Vergleicher über den Anschluß des Vergleichers IC-7 an Masse rückgeführt. Im Abschaltzustand
wird der Transistor Q4 in noch zu erläuternder Weise
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abgeschaltet, wodurch sämtliche Vergleicher als Verbraucher von der Systembatterie abgekoppelt werden. Der Transistor Q4
wird ursprünglich in einen stromführenden Zustand durch
Anwendung eines Vorspannungs-Netzwerks aus einem Widerstand R15 geschaltet, der an die Systembatterie angeschlossen ist
und zur Basis von Q4 über R16 und ferner zur Anode der Diode
D8 führt. Die Kathode von D8 ist durch Schließen eines normalerweise geöffneten Schalters S1 beim Drücken des
Verschlußauslöseknopfs in die Mittelstellung an Masse gelegt. Dadurch wird die Diode D8 an Masse gelegt und in
Durchlaßrichtung vorgespannt, wodurch die Basis von Q4 durch R16 in Durchlaßrichtung gezogen und der Transistor Q4
eingeschaltet wird und die Spannung V_c an den Systembus 2
liefert. Sämtlichen vier Vergleichern sowie einem Ende des Fotosensors P wird somit sofort Energie zugeführt. Ferner
wird unmittelbar nach dem Schließen des Schalters S1 der invertierende Eingang des Vergleichers IC-7, der mit der
Kathode von D8 verbunden ist, über den Schalter SI an Masse gelegt. Die Systembusspannung ν_,_, wird über R14 dem
nichtinvertierenden Eingang von IC-7 zugeführt. Der Ausgang
1 des Vergleichers IC-7 steuert die Basis des npn-Transistors Q3, dessen Emitter an Masse liegt, an.Der Ausgang 1
des Vergleichers IC-7 ist ferner direkt zu dem nichtinvertierenden Eingang zurückverbunden. Da das Potential am
nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers IC-7 das Potential des invertierenden Anschlusses übersteigt, wird
der Ausgangsstufen-Transistor des Vergleichers gesperrt und
stellt daher keine Belastung der Schaltung über den Anschluß 1 dar. Somit wird die Basis von Q3 auf einem hohen Pegel
durch den direkten Anschluß an den Vergleicherbus über den Widerstand R14 gehalten und ist in bezug auf den Emitter in
Durchlaßrichtung vorgespannt, wodurch der Transistor Q3 eingeschaltet wird, der damit die Funktion des Schalters 1
übernimmt, da die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Q4
über den Widerstand R16 in einem in Durchlaßrichtung geöffneten,
aktiven Zustand gehalten wird.
Beim Öffnen des Schalters S1 wird eine Taktoperation ausgelöst. Durch ein Taktgebernetzwerk aus R13 und C5 verbindet
R13 den Kondensator C5 mit der Systembatterie und lädt ihn von Erdpotential her auf. Die Verbindung zwischen dem
Widerstand R13 und dem Kondensator C5 ist an den invertierenden
Anschluß des Vergleichers IC-7 angeschlossen, und während sich der Kondensator C5 weiter durch den Widerstand
R13 in positiver Richtung auflädt, steigt der invertierende
Eingang des Vergleichers IC-7 auf immer höhere positive Werte, bis das Potential am nichtinvertierenden Anschluß
überschritten wird; zu diesem Zeitpunkt wird der Vergleicher-Ausgangsstufentransistor
eingeschaltet, wodurch das Potential des Anschlusses 1 unter die Basis-Emitter-Spannung
von Q3 abfällt und Q3 in den Sperrzustand abgeschaltet wird. Da S1 nicht mehr geschlossen ist, wird der Transistor Q4 in
den Auszustand geschaltet, und die Spannung des Vergleicherbus 2 fällt sehr schnell auf Null ab. Ein Haltekondensator
C6, der zwischen die Basis des Transistors Q3 und Masse geschaltet ist, hält die Basis von Q3 auf niedrigem Potential
und stellt sicher, daß dieser unabhängig von irgendwelchen momentanen Übergangsschaltungen der Ausgangsstufe des
Vergleichers IC-7 abgeschaltet bleibt, während die zur Speisung des Vergleichers zugeführte Busspannung V auf
Null absinkt. Dadurch werden die Transistoren Q2 und Q4 während dieses Abfallvorgangs in einem Abschaltzustand
gehalten, und nach Ablauf dieser Zeit befindet sich der gesamte Taktgeber im Sperrzustand und entnimmt Strom nur
durch den Kollektorsperrleckstrom der Transistoren Q3 und Q4. Somit schaltet sich der Taktgeber am Ende einer Zeitperiode,
die durch die Ladezeit des Kondensators C5 und den Widerstand R13 bestimmt ist und in der Größenordnung von
30-50 s liegt, vollständig ab. Alle weiteren bipolaren Vergleicher, d. h. IC-8, IC-9 und IC-I0, die über den
Anschluß 3 des gemeinsamen Chips gespeist werden, werden gleichzeitig mit dem Taktgeber abgeschaltet. Die Lichterfassungsschaltung
aus dem Lichtleiterelement P und dem Fühlwiderstand R5 wird gleichermaßen durch den Abschaltvorgang
gesperrt und entimmt unter diesen Bedingungen keinen Strom.
Im Einschaltzustand dient der Vergleicher IC-8 zum Ausschalten des Schalttransistors Q1 im Fall eines hohen Beleuchtungspegels,
so daß der Versorgungs-Oszillatortransistor Q2 wie vorher gesperrt wird. Im Fall eines so hohen Beleuchtungspegels
wird der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers IC-8, der mit dem Verbindungspunkt zwischen dem
Fotosensor P und dem Pegelstellwiderstand R5 verbunden ist» auf einem hohen Pegel gehalten. Eine Bezugsspannung, die von
einem Teilerglied, bestehend aus Widerständen R7 und R6, die von dem Systembus 2 gespeist werden, abgeleitet wird,
liefert eine Spannung an den invertierenden Eingang des
Vergleichers IC-8, die gleich ca. 20 % der positiven Vergleicher-Schienenspannung
V ist. Im Fall eines so hohen Beleuchtungspegels übersteigt das Potential am nichtinvertierenden
Eingang das an den invertierenden Eingang angelegte Potential, und infolgedessen befinden sich der Ausgangsschalter
des Vergleichers IC-8 und damit der Anschluß 2 in einem Auszustand. Die Basis des Transistors Q1 ist über
den Widerstand R8 mit dem Anschluß 2 des Vergleichers IC-8 verbunden, woraus folgt, daß im Fall eines hohen Beleuchtungspegels
der Basiskreis von Q1 sich im Auszustand befindet und Q1 daher gesperrt ist, wie dies unter gleichen
Bedingungen in der CMOS-Version der Fall ist. Ein Rückkopplungswiderstand R9, der vom Kollektor des Transistors Q1 zum
invertierenden Eingang des Vergleichers IC-8 geschaltet ist, hat in diesem Fall keine Wirkung. Wie im Fall der CMOS-
Schaltung resultiert das Erfassungsinformationssignal, das
vom Kollektor des Schalttransistors Q1 über den Widerstand R4 an die Leuchtdioden-Logik geliefert wird, in einem
Erdungszustand am unteren Anschluß des Widerstands R3. Die Leuchtdioden-Logik wird wie vorher als eine Kombination von
zwei Signalen zugeführt, wobei das eine über den Widerstand
R4 vom Schalttransistor Qi und das andere über den Widerstand R3 und die vom Blitzlichtkondensator F gespeiste
Anzeigelampe N abgeleitet wird. Ihr gemeinsamer Anschluß ist die Anode der Diode D3, deren Kathode über den Widerstand R2
im Fall eines hohen Beleuchtungspegels an Masse rückgeführt ist. Die Anode der Diode D3 ist entweder über R4 wirksam
geerdet oder durch R3 negativ angesteuert und befindet sich in beiden Fällen in einem inaktiven Zustand, was in einem
Nullstromzustand über den Widerstand R2 resultiert. Der Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode D3 und dem
Widerstand R2 wird dem invertierenden Eingang des Vergleichers IC-9 und dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers
IC-10 zugeführt. Die beiden verbleibenden Eingänge
dieser beiden Vergleicher werden auf die System-Bezugsspannung des Punkts (a) des Widerstandsteilers aus den Widerständen
R6 und R7 zurückgebracht, wodurch diese beiden Anschlüsse auf einen konstanten positiven Wert von einigen V
gebracht werden. Unter diesen Bedingungen befindet sich der Ausgang des Vergleichers IC-9 im Leerlaufzustand, so daß der
Anschluß 13 erdfrei ist und dadurch den Stromfluß von der Systembatterie durch den Widerstand R1 und durch die rote
LED D2 blockiert. Umgekehrt liegt der nichtinvertierende
Anschluß des Vergleichers IC-10 an Masse, wogegen der invertierende Anschluß positiv ist, was in einem Sperren des
Ausgangstransistors des Vergleichers IC-10 resultiert, so daß ein Aktivierungsstrom aus der Systembatterie durch R1
und durch die grüne LED D1 nach Erde fließen kann, was einen ausreichenden Umgebungslichtzustand anzeigt.
Bei schwacher Beleuchtung, die die Blitzlichtauslösung erforderlich macht, liegt am invertierenden Eingang von IC-8
ein relativ niedriges Potential, und in diesem Fall herrscht das an den Anschluß 4 angelegte positive Potential vor und
resultiert in einem Einschaltzustand am Ausgang, wodurch der Ausgangsanschluß 2 im wesentlichen zu Masse gezogen wird;
dies resultiert wiederum darin, daß der Transistor Q1 in den stromführenden Zustand gezogen und der Blitzlampen-Ladekreis
aktiviert wird. Die durch den Widerstand R9 erzeugte Rückkopplung hat die gleiche Funktion wie der Widerstand R6
in Fig. 2 und sorgt für eine positive Trennung der Triggerpegel des Vergleichers IC-8, so daß die gleiche Unempfindlichkeit
gegenüber kurzzeitigen Änderungen der erfaßten Lichtpegel aufgrund von durch geringe Kamerabewegungen oder
anderweitig hervorgerufenen Randbeleuchtungssituationen erhalten wird. Bei schwacher Beleuchtung löst das Einschalten
des Transistors Q1 den Ladevorgang des Blitzlampenkreises aus, und gleichzeitig wird an die Anode der Diode D3
durch den Widerstand R4 ein positives Logiksignal angelegt. Dadurch wird die Diode D3 in Durchlaßrichtung vorgespannt,
und es fließt ein Strom durch die Diode D3 über den Widerstand R2 zu Masse, wodurch an den invertierenden Eingang des
Vergleichers IC-9 ein positives Potential angelegt wird zur Aktivierung der roten LED D2 und das gleiche positive
Potential an den nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers IC-10 angelegt wird zur Sperrung der grünen LED D1,
was dem Benutzer anzeigt, daß Zeit für einen Ladevorgang benötigt wird. Das anschließende Laden des Blitzlicht-Kondensators
C4 setzt das durch R4 angelegte Logiksignal außer Wirkung und bewirkt damit schließlich eine Zustandsurakehr
der Diodenlampen D1 und D2, wodurch selektiv das grüne Licht zum Aufleuchten gebracht wird.
Im Abschaltzustand sind sämtliche Vergleicher von der Spannungsquelle getrennt, da Vcc Null ist. Da jeder
Vergleicher-Ausgangsanschluß eine Direktverbindung mit dem
unbelasteten Kollektor eines Endstufen-npn-Schalttransistors ist, können nach dem Abfall von Vcc auf Null sämtliche
Ausgangsanschlüsse als in Sperrichtung vorgespannte Dioden relativ zu allen daran angelegten positiven Signalspannungspegeln
angesehen werden. Damit sind beide Signaldioden D1 und D2 gesperrt ebenso wie der Vorspannungsstrom zum Transistor
Q1. Somit ist der Transistor Q1 abgeschaltet, was ebenso für den Oszillatortransistor Q2 gilt. Wenn V Null
ist, ist der Transistor Q3- abgeschaltet, und der Vorspannungswiderstand
RI5 hält den Transistor Q4 im Sperrzustand. Da die Systembusspannung Vcc Null ist, entnimmt die
Fotosensorschaltung keinen Strom. Eine geringfügige Leckage erfolgt in den invertierenden Eingang des Vergleichers IC-7
über den Widerstand R13. Bei einem Widerstandswert von
10 MfL des Widerstands R13 und einer 3 V-Systembatterie hat
diese Leckage einen Höchstwert von 1/3 jih. Die Gesamtstromentnahme
des Systems im Abschaltzustand beträgt weniger als 1 ;uA.
In der Gesamtfunktionsweise sind die bipolare Schaltung und
die CMOS-Schaltung nach den Fig. 2 bzw. 3 identisch. Beide Systeme bewirken eine automatische vollständige Energieabschaltung
ohne die Aktivierung äußerer Mittel. Eine nicht benützte Kamera wird vollständig abgeschaltet, und es
erfolgt kein Entladen der Batterie.
Jedes der beiden Systeme kann in einfacher Weise erweitert werden, so daß komplexere Steuersysteme damit betrieben
werden können. Z. B. kann der Abstand zwischen Kamera und Gegenstand als veränderlicher Analogsignalpegel erhalten .
werden, der durch bekannte Mittel vom Objektfokussiersystem ableitbar ist. Ein solches Signal kann zur Ansteuerung eines
Bereichsvergleichers, der dem angegebenen Lichterfassungs-
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Vergleicher ähnlich ist, genutzt werden, und wenn der so erfaßte Bereich einen vorbestimmten Wert übersteigt, was
anzeigt, daß der Blitz unzureichend sein wird, wird durch den Bereichsvergleicher eine einfache logische Torschaltung
aktiviert und sperrt die grüne Diode. Dadurch leuchtet das rote Ladelicht auf, schaltet sich jedoch nicht wieder ab,
was dem Benutzer anzeigt, daß die Blitzlichteinheit nicht ausreichend ist.
In den Ansprüchen bedeutet "Signal" alternativ einen Spannungs-, einen Strom- oder einen Widerstandszustand, der an
einer Steuerleitung oder an einem Anschluß vorhanden ist. So werden in der bipolaren Schaltung nach Fig. 3 Spannungssignale
an die Eingänge des Vergleichers IC-8 angelegt, während daraus am Ausgang des Vergleichers verschiedene
Widerstandszustände resultieren, die wiederum das Anlegen eines Erdungs- oder eines Leerlauf-"Signals" an den Widerstand
R8 am Anschluß 2 zur Folge haben.
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