DE2211493B2

DE2211493B2 - Diskriminatorschaltung

Info

Publication number: DE2211493B2
Application number: DE19722211493
Authority: DE
Inventors: Takao Kawasaki Hashimoto; Makoto Sagamihara Takahashi
Original assignee: Yashica Co Ltd
Current assignee: Yashica Co Ltd
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2211493A1; DE2211493C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Diskriminatorschaltung mit einem Meßumformer zur Umformung einer von dem Meßumformer erfaßten, sie Ί schrittveise ändernden physikalischen Größe in eine elektrische Größe, bei der eine Ausgangsklemme des Meßumformers mit dem Eingang eines einen Schwellwcrt aufweisenden Verstärkers verbunden ist, bei der über den Ausgang des Verstärkers abwechselnd zwei Schalttransistoren ansteuerbar sind, wobei durch jeweils ein Ausgangssignal eines der beiden Schalttransistoren eine Anzeigeeinrichtung betätigbar ist, und bei der zwischen dem Ausgang des ersten Sthalttransistors und dem Eingang des Verstärkers ein Widerstand und zwischen dem Ausgang des zweiten Schalttransistors und dem Eingang des Verstärkers ein Kondensator geschalte* sind.

Diskriminatorschaitungen dieser Art eignen sich beispielsweise für photographische Belichtungssteuerungen, wobei die Lichtintensität bzw. die Helligkeit eines Objektes in eine elektrische Größe umgewandelt und diese zur Bestimmung der richtigen Belichtungszeit in Abhängigkeit von der Helligkeit des Objektes verwendet werden kann.

Es gibt bereits eine Reihe von Dsskriminatorschaltungen, die sich zur Bestimmung der Belichtungszeit verwenden lassen. So wird beispielsweise bei der Anordnung gemäß der JP-GM 24858/1968 die Helligkeit des aufzunehmenden Objektes in vier Bereiche unterteilt, die über eine Anzeigelampe durch vier Zustände angezeigt werden, nämlich Dauerleuchten, Blinken, kurzes Aufleuchten und Nicht-Aufleuchten.

Bei einer derartigen Anordnung sind jedoch eine Reihe von Unzulänglichkeiten zu verzeichnen, denn der jeweils angezeigte Zustand ist von den anderen zu unterscheiden, damit die entsprechende Belichtungszeit abgeschätzt werden kann. Wird eine Kamera mit einer solchen Diskriminatorschaltung ausgerüstet, so sind Störungen und Beeinträchtigungen der damit gemachten Bilder nicht zu vermeiden. Außerdem stellt die Wärmekapazität der Anzeigelampe einen Faktor dar, der den Blinkzyklus bestimmt, so daß eine strenge Qualitätskontrolle bei der Herst llung der Diskriminatorschaltung zur Verwendung bei Belichtungsmessern erforderlich ist und die Möglichkeiten bei der Ausgestaltung der Anordnung eingeschränkt sind

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Diskriminatorschaltung mit einem Meßumformer zur Umformung einer von dam Meßumformer erfaßten, sich schrittweise ändernden physikalischen Größe in eine elektrische Größe anzugeben, mit deren Hilfe ve-'-chiedene vorgegebene Werte der physikalischen Größe ohne weiteres durch die Leuchtzustände zweier Anzeigelampen angezeigt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die am Eingang des Verstärkers anliegende elektrische Größe entweder den ersten oder den zweiten Schalttransistor beaufschlagt, sobald der Spannungsabfall an den Reihenwiderständen einen Schwellenwert übersteigt, und daß der Ausgang des ersten Schalttransistors Ober den Widerstand und der Ausgang des zweiten Schalttransistors über den Kondensator an den Eingang des Verstärkers rückgekoppelt sind, um die erste und die zweite Anzeigeeinrichtung selektiv zu betätigen.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Diskrimina torschaltung sind die beiden Schalttransistoren in Kaskade geschaltet, als Anzeigeeinrichtungen dienen Anzeigelampen und jeweils eine Anzeigelampe ist mit einem Kollektor der Schalttransistoren verbunden.

Gemäß weiteren Merkmalen der erfindungsgemäßen Diskriminatorschaltung weist der Meßumformer ein

photoelektrisches Element oder einen Thermistor, einen variablen Widerstand und einen weiteren Widerstand auf, das photoelektrische Element oder der Thermistor ist zu dem yariablen Widerstand in Reihe geschaltet und der weitere Widerstand ist zwischen dem Verbindungspunkt zwischen dem photoelektrischen Element bzw. dem Thermistor und dem variablen Widerstand und dem Ausgang des Meßumformers bzw. dem Eingang des Verstärkers vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Diskriminatorschaltung eignet sich in zuverlässiger Weise zur Umwandlung einer physikalischen Größe in eine elektrische Größe, wobei es sich bei den vom Meßumformer erfaßten, sich schrittweise ändernden physikalischen Größen beispielsweise um die Lichtintensität oder die Helligkeit eines Objektes, die Temperatur eines Objektes od. dgl. handeln kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei !edigüch beispielsweise von einer Diskriminatorschaltung zur Bestimmung der richtigen Belichtungszeit die Rede ist, ohne daß die Diskriminatorschaltung auf diesen Anwendungszweck begrenzt ist Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Diskriminatorschaltung,

F i g. 2a und 2b Ersatzschaltbilder zur Erläuterung der

Arbeitsweise der Diskriminatorschaltung gemäß Fig. 1, Fig.3 schematische Darstellungen zur Erläuterung

der Signalverläufe bei der Diskriminatorschaltung gemäß F i g. 1, und in

Fig.4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebseigenschaften der Diskriminatorschaltung gemäß F ig. 1.

Bei der Diskriminatorschaltung gemäß F i g. 1 dient zur Bestimmung der Belichtungszeit ein photoelektrisches Element R1, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von Helligkeitsänderungen des aufzunehmenden Objektes ändert, während ein variabler Widerstand R 2 dazu dient, den Widerstandswert entsprechend der Empfindlichkeit des verwendeten Films einzustellen. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß der variable Widerstand R 2 einen festen Wert besitzt

Ferner iind ein Widerstand A3 Kii». festem Wert und ein Verstärker A mit hoher Eingangsimpedanz vorgesehen, wobei letzterer ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Eingangssignal einen Schwellwert Vp überschreitet. Ein erster Schalttransist Jr TI ist mit seiner Basis an den Ausgang des Verstärkers A und mit seinem Kollektor an die Basiscines zweiten Schalttransistors T2 angeschlossen.

Die Diskriminatorschaltung enthält weiterhin eine Spannungsquelle E, eine zwischen den Kollektor des ersten Schalttransistors Tl und den positiven Pol der Spannungsquelle £ geschaltete Anzeigelampe Ll, eine zwischen den Kollektor des zweiten Schalttransistors T2 und die Spannungsquelle E geschaltete zweite Anzeigelampe L 2, einen Kondensator C zwischen dem Kollektor des zweiten Schahtransistors Tl und dem Eingang des Verstärkers A zur positiven Rückkopplung des Kollektorpotentials des zweiten Schalttransistors Γ2 an den Eingang b sowie einen Widerstand Rf zwischen dem Kollektor des ersten Schalttransistcrs T1 bzw. der Basis des zweiten Schalttransistors 7"2 und dem Eingang b des Ve-stärkers A zur Rückkopplung des KollektorDotentials des ersten Schalttransistors T\ an den Eingang b. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß das photoelektrische Element R1 und der Widerstand Λ 2 jeweils einen kleineren Widerstandswert als der Widerstand A3 besitzen und daß der variable Widerstand R 2 einen festen Wert aufweist

Bei einer derartigen Diskriminatorschaltung gemäß Fig. 1 fließt ein der Intensität des auf das photoelektrische Element J? 1 fallenden Lichtes entsprechender

ίο Strom in dem Stromkreis, der von der Spannungsquelle E, dem photoelektrischen Element R1, dem variablen Widerstand R 2 und wiederum der Spannungsquelle E gebildet wird Durch diesen Strom wird am Punkt a ein Spannungsabfall Va hervorgerufen, der sich durch den nachstehenden Ausdruck beschreiben läßt:

Va = R2- 1/(Ri + R2).

Der Spannungsabfall Va ändert sich in Abhängigkeit von Änderungen der Intensität des mif das photoelektrische Element R1 fallenden Lichte* Bedingt durch die Änderungen des Spannungsabfalls Va am Punkt a können folgende Zustände bei den beiden Anzeigelampen L1 und L 2 eintreten:

1. Die Anzeigelampe LX erlischt und die Anzeigelampe L 2 leuchtet auf;

2. Die Anzeigelampen Ll und L 2 schalten abwechselnd ein und aus;

3. Die Anzeigelampe Ll leuchtet auf und die Anzeigelampe L 2 erlischt

Wenn der Spannungsabfall Va stufenweise zunimmt, arbeitet die Diskriminatorschaltung folgendermaßen: Wenn der Spannungsabfall Va gering ist ist das Potential Vb am Eingang b des Verstärkers A entsprechend niedrig. Um das Potential Vb am Eingang b des Verstärkers A unter dem Schwellwert Vp des Verstärkers A zu halten, darf dieser kein Ausgangssignal liefern. Unter diesen Bedingungen sperrt der erste Schalttransistor Tl, dessen Basis am Ausgang des Ve-stärkers A liegt, während der zweite Schalttransistor T2, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Schalttransistors Tl verbunden ist, durchgeschaltet ist Infolgedessen leuchtet nur die Anzeigelampe L 2 auf, die an den Kollektor des zweiten Schalttransistors T2 angeschlossen ist.

Dieser Schaltungszustand entspricht, dem Ersatzschaltbild gemäß F i g. 2a, bei der der Kondensator C zwischen den Eingang b des Verstärkers A und Masse und der Widerstand Rf zwischen den Eingang b und die Spannungsquelle £ geschaltet sind. Unter der Voraussetzung, daß der Verstärker A mit hoher Eingangsimpedanz keinen Einfluß auf die Diskriminatorschaltung besitzt, wird bei dieser Diskriminatorschaltung das am Eingang b des Verstärkers A liegende Potential Vb gemäß folgender Gleichung bestimmt:

Vb= Va+ (E- Va)RZI(RZ + Rf)

Der Bereich, in dem nur die Anzeigelampe L 2 leuchtet, wobei das Potential Va am Verbindungspunkt a zwischen dem variablen Widerstand R 2 und dem photoelektrischen Element R 1 einen Wert hat, bei dem das Potential V£>am Eingang ödes Verstärkers A unter den Schwellwert In des Verstärkers A abfällt, wird durch folgende Gleichung bestimmt:

Vp > Vh = Va+ (F- Va)RM(RZ + Rf).

22 Π 493

Damit gilt

Va < Vp-(E- Vp)RyRf

(2)

Wenn sich das Potential Va am Punkt a erhöht, d. h. wenn die Intensität des auf das photoelektrische Element R1 fallenden Lichtes zunimmt, erhöht sich das Potential Vb am Eingang b entsprechend dem Potential Va am Punkt a und übersteigt schließlich den Schwellwert Vp des Verstärkers A. Infolgedessen erscheint eine nahezu der Versorgungsspannung der Spannungsquelle E entsprechende Spannung am Ausgang des Verstärkers A. der das Potential Vb als Eingangssignal erhält.

Gleichzeitig tritt das Ausgangssignal des ersten Schalttransistors Ti zum Zeitpunkt /1 gemäß Fig. 3b

._„._ Va-Rf . Λ- . „_ Va-Rf \„_ ..

Rf + R3

Rf

τ = C- Rf- R3(Rj + R3).

auf; die Basis dieses Schalttransistors Ti ist dabei an den Ausgang des Verstärkers A angeschlossen. Außerdem schaltet der Ausgang des zweiten Schalttransistors 7"2 zum Zeitpunkt 12 gemäß Fig. 3c ab. Unter diesen Voraussetzungen ist der Kondensator C zwischen den Eingang b und die Spannungsquelle fund der Widerstand Rf zwischen den Eingang ft und Masse geschaltet, wie sich aus dem Ersatzschaltbild gemäß Fig. 2b entnehmen läßt.

Infolgedessen erhält der Eingang b zum Zeitpunkt r t gemäß F i g. 3a augenblicklich durch den Kondenstor Γ ein Potential (E + Vp). und dieses Potential verringert sich allmählich während der Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten / 1 und 12. wie sich aus F i g. 3a entnehmen läßt. Der Potentialabfall am Eingang b läßt sie¹' durch folgende Gleichung beschreiben:

Wenn sich das Potential Vb am Eingang b während der Zeitspanne ti' - ti (vgl. 1 ig. 3a) verringert und gleich dem Potential des Schwellwertes Vp wird, so fällt das Ausgangssignal des Verstärkers A schnell auf Null ab. Infolgedessen sperrt der erste Schalttransistor T\ zum Zeitpunkt t2 (vgl. Fig. 3b) und der zweite Schalttransistor 72 schaltet zum Zeitpunkt /2 durch (vgl. Fig. 3c). Unter diesen Voraussetzungen sind der Kondensator Cund der Widerstand Rl'in dem in F i g. 2 dargestellten Ersatzschaltbild geschaltet. Der Eingang b erreicht daher über den Kondensator C zum Zeitpunkt f2 (vgl. $■ fg. 3a) augenblicklich das Potential -(E- Vp). Hierauf erhöht sich das Potential Vb am Eingang b während der Zeitspanne 12' - f 2 (vgl. F i g. 3a) gemäß der folgenden Gleichung:

Γ = —■

R3 +"Rf

CJRf-R3 R3 + RJ

-[E-Vp +

R3 + Rf

Wenn sich das Potential Vb am Eingang b des Verstärkers A während des Zeitintervalls 12' - ί 3 (vgl. Fig. 3a) entsprechend der Gleichung (4) erhöht und dabei den Schwellwert Vp erreicht, wird der Verstärker A in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, betrieben. Infolgedessen schaltet der erste Schalttransistor Ti durch, und der zweite Schalttransistor T2 sperrt. Infolgedessen tritt ein Flip-Flop-Schaltverhalten •exp -(/ - t2') τ

in der Schaltung auf, so daß die an den Ausgang des ersten Schalttransistors Ti angeschlossene Anzeigelampe L i und die mit dem Ausgang des zweiten Schalttransistors T2 verbundene Anzeigelampe L 2 abwechselnd aufleuchten. Der Zyklus bzw. die Periode dieser Flip-Flop-Schaltfunktion läßt sich durch folgende Gleichung bestimmen:

T= τ

E+Vp -

In-

Va-Rf Rf+R3

E-Vp

Vp-

Va Rf Rf+R3

+ In

ER3+ Va Rf Rf+Ri

E Rl+Va Rf Rf+R3

T = C-Rf- R3/(R3 + Rf) .

Aus den Gleichungen (3) und (4) läßt sich entnehmen, daß das Potential Va am Punkt a, an dem die Flip-Flop-Schaltfunktion zur abwechselnden Beaufschlagung der Anzeigelampen Li und L 2 auftritt, in dem durch den nachstehenden Ausdruck bestimmten Bereich liegt:

Vp - (E- Vp)R3/Rf< Va < Vp(I + R3IRI)

(6)

ω Der Ausdruck Vp-(E- Vp) R 3/Ef < Va stellt somit den unteren Grenzwert und der Ausdruck Va SVp (1 + R 3/Rf) den oberen Grenzwert der Diskriminatorschaltung für das Einleiten der Flip-Flop-Schaltfunktion dar.

es Wenn das Potential Va am Punkt a hoch ist, d. h. wenn die Intensität des auf das photoelektrische Element R1 fallenden Lichtes groß ist, arbeitet die Diskriminatorschaltung folgendermaßen: Wenn das Potential Va am

Punkt a zunimmt, erhöht sich auch das Potential Vb am Eingang b.

Wenn das Potential Vb den Schwellwert Vp des Verstärkers A übersteigt, wird das Potential am Ausgang des Verstärkers A nahezu gleich der Spannung der Spannungsquelle E, so daß der erste Schalttransistor Ti durrhschaltet und der zweite Schalttransistor 72 sperrt, woraufhin die Anzeigelampe L 1 aufleuchtet. In diesem Augenblick geht das Ersatzschaltbild gemäß Fig.2a mit dem Kondensator Cund dem Widerstand Rf in den Zustand gemäß F i g. 2b über.

Unter dieser Voraussetzung wird das am Eingang b liegende Potential zwar durch den Kondensator C verringert, bleibt aber oberhalb des Schwcllwcrtcs Vp, weil das Potential Va am Punkt a hoch genug ist. Der Verstärker A liefert daher weiterhin ein solches Ausgangssignal für den ersten Schalttransistor 71, daß dieser durchgeschaltet bleibt, während der Schalttransistor 72 weiterhin sperrt und die Anzeigelampe L 1 weiter leuchtet. Das am Punkt a liegende Potential Va. bei dem nur die Anzeigelampe L I in leuchtendem Zustand gehalten wird, läßt sich durch folgende Gleichung beschreiben:

Vb= Va- RfZ(R 3 + Rf) ' wenn jedoch Vb> Vp ist. dann gilt

Vp < Va- RfZ(R 3 + Rf) daraus folgt in Va> Kp(I + R31 Rf) (7)

Dies bedeutet, daß es möglich ist, die richtige Belichtungszeit durch eine Arbeitsweise zu bestimmen, bei derVp(l \- R3/Rf) gleich dem Potential Va am

π Punkt a entsprechend dem oberen Grenzwert der gewünschten Belichtungszeit und Vp-(E- Vp) /? 3/Λ/ gleich dem Potential Va am Punkt a entsprechend dem unteren Grenzwert der gewünschten Belichtungszeit eingestellt werden.

:i) Die oben beschriebene Arbeitsweise ist in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Ergebnis der Entscheidung	Potential am Punkt α	Lampe L\	Lampe Ll
Unterbelichtung	**O<Vo<Vp-(E- Vp)R 3 /Rf**	Aus	Ein
Richtige Belichtung	Vp-(E- Vp)R 3,Rf < Va i Vp *{\+R3/Rf)*	Ein/Aus	Aus/Ein
Überbelichtung	*Vp(\+R3/Rf)< Va < E*	Ein	Aus

F i g. 4 zeigt den Bereich, in dem die Flip-Flop-Schaltfunktion bei der Diskriminatorschaltung auftritt, wobei die mit Vp(I + R 3IRf) bezeichnete Kurve den oberen Grenzwert des gewünschten Bereichs bei Änderung des Widerstandswertes Rf angibt und die mit Vp-(E-Vp^ R 31 Rf bezeichnete Kurve den unteren Grenzwert des gewünschten Bereichs bei Änderung des Widerstandswertes Rf darstellt. Diese beiden Kurven begrenzen somit den Bereich des gewünschten Wertes, also des Sollwertes. Mit zunehmendem Wert des Widerstandes Rf'wird dieser Bereich schmaler.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind der Kollektor des ersten Schalttransistors 71 über einen Widerstand Rf mit dem Eingang ft des Verstärkers A und der Kollektor des zweiten Schalttransistors Tl über einen Kondensator C mit dem Eingang b des Verstärkers A verbunden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt, vielmehr können auch andere Verschaltungen verwendet werden, wobei jedoch darauf geachtet werden sollte, daß das Phasenverhältnis das gleiche ist wie beim beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Wenn bei der vorstehend erläuterten Ausführungs

form ein photoelektrisches Element R 1 zur Bestimmung der Belichtung verwendet wird, so kann dieses Element auch durch ein anderes ersetzt werden, beispielsweise kann der Meßumformer stattdessen einen Thermistor zur Messung der Temperatur aufweisen, wobei dann der Thermistor eine physikalische Größe zur Bestimmung der Belichtungszeit in eine elektrische Größe umwandelt.

Mit der oben beschriebenen Diskriminatorschaltung können verschiedene physikalische Größen ohne weiteres durch die Leuchtzustände von zwei Anzeigelampen festgestellt werden, wobei eine einfache Einstellung des gewünschten Meßbereichs möglich ist Auch der Ein/Aus-Zyklus der Anzeigelampen läßt sich ohne weiteres einstellen. Werden z. B. Anzeigelampen mit verschiedener Färbung so angeordnet, daß die Farben sich bei aufleuchtenden Anzeigelampen mit einander vermischen, so kann man mit der Flip-Flop-Schaltfunktion eine Vielzahl von leuchtenden Farbtönen erzielen. Dabei wird die mit der Diskriminatorschaltung vorgenommene Bestimmung nicht durch die Eigenschaften der Anzeigelampen beeinträchtigt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

30 Patentansprüche:

1. Diskrirainatorschaltung mit

a) einem Meßumformer zur Umformung einer von dem Meßumformer erfaßten, sich schrittweise ändernden physikalischen Größe in eine elektrische Größe, bei der

b) eine Ausgangsklemme des Meßumformers mit dem Eingang eines einen Schwellwert aufweisenden Verstärkers verbunden ist, bei der

c) aber den Ausgang des Verstärkers abwechselnd zwei Schalttransistoren ansteuerbar sind, wobei durch jeweils ein Ausgangssignal eines der beiden Schalttransistoren eine Anzeigeeinrich- ^|D tung betätigbar ist, und bei der

d) zwischen dem Ausgang des ersten Schalttransistors und dem Eingang des Verstärkers ein Widerstand und zwischen dem Ausgang des zwfcjtin Schalttransistors und dem Eingang des Verstärkers ein Kondensator geschaltet sind,

gekennzeichnet durch die Verreinigung folgender Merkmale:

e) die am Eingang (b) des Verstärkers (A) anliegende elektrische Größe beaufschlagt entweder den ersten (Tl) oder den zweiten Schalttransistor (T2), sobald der Spannungsabfall (Va) an den Reihenwiderständen (Ri,

R 2) einen Schwellenwert (Vfcjübersteigt;

f) der Ausgang des ersten Schalttransistors (Ti) ist Ober den Widerstar ^J, Rf) und der Ausgang des zweiten Sch,-\lttransistors (T2) Ober den Kondensator (C) an dn Eingang (b) des Verstärkers (A) rückgekoppelt, um die erste und die zweite Anzeigeeinrichtung (L 1, L 2) selektiv zu betätigen.

2. Diskriminatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) die beiden Cchalttransistoren (Ti, T2) sind in Kaskade geschaltet;

b) als Anzeigeeinrichtungen dienen Anzeigelampen (L i, L 2);

c) jeweils eine Anzeigelampe (Li, L2) ist mit einem Kollektor der Schalttransistoren (Ti, 72) verbunden.

Diskriminatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer ein so photoelektrisches Element (R 1) oder einen Thermistor (Ri), einen variablen Widerstand (R 2) und einen Widerstand (R 3) aufweist, daß das photoelektrische Element (R 1) oder der Thermistor (R 1) zu dem variablen Widerstand (R 2) in Reihe geschaltet sind und daß der Widerstand (R 3) zwischen dem Verbindungspunkt (a) zwischen dem photoelektrischen Element (R 1) bzw. dem Thermistor (R 1) und dem variablen Widerstand (R 2) und dem Ausgang (b) des Meßumformers bzw. dem Eingang des Verstärkers ^vorgesehen ist.