Электронные фотовспышки «Мекаблитц», выпускаемые зарубежной фирмой «Metz», содержат транзисторные преобразователи напряжения, отличающиеся своеобразием схемных решений, что может заинтересовать радиолюбителей-конструкторов.
Источником питания фотовспышек «Mecablitz 101» и «Mecablitz 102» служат батареи для карманного фонаря, соответствующие отечественным типа «Сатурн». В комплект входят 4 (или 6) элементов, которые обеспечивают примерно 400 вспышек импульсной лампы с энергией 37,5 (или 50) Дж.
Рис. 18. Схема фотовспышки «Mecablitz 101».
Напряжение питания, применяемое в импульсных лампах, составляет 500 в. При заряде накопительного конденсатора до этого напряжения преобразователь автоматически выключается и в дальнейшем работает лишь для периодического подзаряда конденсатора.
Схема фотовспышки «Мекаблитц-101» приведена на рис. 18. Преобразователь напряжения состоит из двух каскадов. Мощный транзистор Т1 типа TF80
(с максимальным током коллектора 3 А) служит для прерывания тока в первичной обмотке повышающего трансформатора Тр1. Для управления используется менее мощный транзистор Т2. типа ОС76, который является усилителем обратной связи, работающим в регенеративном режиме.
Вместе с вспомогательным трансформатором Тр2 транзистор Тр2 образует схему обычного блокинг-генератора, обратная связь в котором осуществляется обмотками I в цепи коллектора и III в цепи базы. Собственная частота колебаний блокинг-генератора составляет 15 кГц. Коллекторная обмотка I включена к источнику тока через витки дополнительной обмотки II трансформатора Tp1. Благодаря этому напряжение питания блокинг-генератора оказывается зависимым от фазы переменного напряжения на коллекторе транзистора Т1.
Возбуждение блокинг-генератора в преобразовательных схемах с ёмкостной нагрузкой обычно вызывает трудности. Приходится либо задавать значительное начальное смещение тока транзистора, либо вводить специальные кнопки запуска. В описываемой схеме эта трудность отпадает.
При включении питающего напряжения выключателем Вк на базу транзистора Т2 с делителей R4, R5 поступает отпирающий ток, благодаря чему начинается колебательный процесс блокинг-генератора. Нагрузка на транзистор Т2 постоянна и не зависит от степени заряженности накопительного) конденсатора, поэтому возбуждение колебаний не связано с какими-либо затруднениями.
Напряжение, передающееся обмоткой II на базу транзистора T1 вызывает в его коллекторной цепи ток, проходящий по обмотке IV трансформатора Тр1. Нарастание тока приводит к появлению напряжения на обмотке I и соответственно тока через диод Д1 накопительный конденсатор C5 и цепочку R5,C3. Напряжение на последней через обмотку III трансформатора Тр2 попадает на базу транзистора Т2 и является напряжением обратной связи для преобразователя в целом. После прекращения роста коллекторного тока транзистора Т1 напряжения на обмотках трансформатора Тр1 меняют знак, что приводит к прекращению тока через транзистор Т2 и срыву колебаний. Энергия магнитного поля трансформатора Тр1 через некоторое время образует повторный импульс напряжения на обмотке I. Диод Д1 открывается, ток во вторичной цепи пополняет заряд конденсатора C5 и, попадая на базу транзистора Т2, запускает схему для нового периода колебаний. Во время работы преобразователя происходит (в течение 10-15 сек) заряд накопительного конденсатора С5. Напряжение на нем повышается и с некоторым сдвигом по времени заряжает конденсатор C4 Последний через резисторы R3 и R11 подключен к электродам неоновой лампы Л2.
Сопротивления резисторов делителя R6-R9 выбраны так, чтобы при заряде конденсатора C5 до 500 В неоновая лампа Л2 зажглась. конденсатор C4 разряжается, выделяя на цепочке обратной связи R5, C3 положительный импульс, компенсирующий напряжение обратной связи. Генерация прекращается. Не возобновляется она и после гашения неоновой лампы, так как вскоре после начала работы преобразователя ток обмотки III трансформатора Тр1 зарядил конденсатор C2, что привело к возникновению на резисторе R5 положительного смещения, недостаточного, однако, для срыва генерации. Таким образом, повторный запуск преобразователя произойдет после разряда конденсатора C2 и постоянная времени R3, C2 определяет момент возобновления генерации. конденсатор Си разрядившись через неоновую лампу, после гашения ее вновь заряжается. Лампа вспыхивает, вновь прекращая генерацию.
Такой довольно сложный характер работы преобразователя оправдывается положительными качествами его. К ним относятся: высокий к. п. д.. надежность запуска схемы, стабильность напряжения на накопительном конденсаторе фотовспышки. Перепады напряжения на нем в отличие от многих подобных схем не зависят от разницы в напряжениях зажигания и гашения неоновой лампы и могут выбираться изменением величины резистора В остальном работа схемы фотовспышки не отличается от рассмотренных ранее. Неоновая лампа Л2 используется одновременно как индикатор. Периодическое зажигание ее свидетельствует о нормальной работе схемы. Поджиг импульсной лампы Л1 производится с помощью трансформатора Тр3.
Рис. 19. Схема фотовспышки «Mecablitz 162».
Ряд последующих моделей фотовспышек «Мекаблитц» содержит преобразователи с обратной связью по току, фотовспышка «Мекаблитц-162» (рис. 19) входит в их число. Особенностью этой схемы является двухтактное преобразование напряжения источника питания Б без применения фазоинверсного трансформатора в базовых цепях транзисторов Т1, Т2. Управление работой последних осуществляется током вторичной обмотки повышающего трансформатора Tp2, заряжающим в один полупериод конденсатор C1 выпрямителя с удвоением напряжения на диодах Д1, Д2, а во второй полупериод — накопительный конденсатор фотовспышки C2.
Базы транзисторов Т1, Т2 и шунтирующие их диоды Д3, Д4 включены так, что в полупериод, соответствующий заряду конденсатора C1, поддерживается коллекторный ток транзистора Т1. В другой полупериод напряжение на вторичной обмотке трансформатора суммируется с напряжением заряда этого конденсатора и вызывает ток, заряжающий конденсатор C2 и открывающий транзистор Т2. Начальный ток транзистора Т1 определяется сопротивлением резистора R1.
Специальных мер для выключения преобразователя и стабилизации таким путем напряжения заряда накопительного конденсатора в данной схеме не принято. По мере роста напряжения амплитуда импульсов тока во вторичной цепи падает, что и приводит в конце заряда практически к прекращению генерации. При малых токах утечки в элементах этой цепи конечное напряжение на конденсаторе C2 оказывается близким к удвоенному напряжению на вторичной обмотке, определяемому коэффициентом трансформации и напряжением слабо нагруженного источника питания. Использование в качестве последнего батареи аккумуляторов, подзаряжаемых по мере надобности от сети через трансформатор Тр1 и диод Д5, обеспечивает достаточное постоянство первичного напряжения и, таким образом, стабилизацию энергии вспышки.
Связанное с удвоением напряжения увеличение тока во вторичной цепи полезно для согласования ее с низкоомным входом транзисторов. Однако согласование оказывается недостаточно полным и использование такой схемы преобразователя целесообразно при сравнительно небольшой ёмкости накопительного конденсатора (200-300 мкФ). В свою очередь последнее ведет к снижению потребляемой мощности и позволяет существенно уменьшить габариты и массу фотовспышки.
Все элементы схемы, за исключением трансформатора Tp1 и деталей, используемых только при питании от сети, монтируются в общем корпусе, устанавливаемом при съемке на фотокамере. Отсутствие при этом соединительных проводов создает определенные удобства пользования, которые для фотовспышки «Мекаблитц-162» дополняются возможностью соединения с синхроконтактами без обычно длинного кабеля, с помощью разъема, вмонтированного в корпус фотовспышки и гнездо ее крепления.
В схеме преобразователя могут быть использованы транзисторы типа П402, П403, выпрямительные диоды Д226 и в базовых цепях транзисторов — диоды типа Д2 и Д9. Трансформатор Тр1 может быть выполнен по данным схемы на рис. 13 с примерно вдвое уменьшенным числом витков вторичной обмотки. Более точно коэффициент трансформации определяется с учетом рабочего напряжения накопительного конденсатора и напряжения источника питания, в качестве которого целесообразно использовать батарею из 4—6 малогабаритных аккумуляторов типа Д-0,2.
Фотовспышка Metz Mecablitz 185 в 1968 году стала первой в мире вспышкой с автоматическим регулированием экспозиции.
Рис. 36. Схема автоматической фотовспышки «Mecablitz-185» (без узла питания).
Определение нужного значения диафрагмы при съемке с фотовспышками иногда осложняется наличием света от других источников и постоянно требует внимания фотографа. Очень удобны в этом отношении фотовспышки, автоматически дозирующие освещение с учетом конкретных условий фотосъемки и, в частности, расстояния до освещаемого объекта.
В функции регулирующего узла такой фотовспышки входит измерение количества освещения, получаемого объектом во время вспышки, и прекращение последней в момент, когда это количество освещения — экспозиция — достигнет заданной величины. Как известно, импульсные лампы после начала в них разряда неуправляемы, однако необходимую регулировку удается осуществить, перераспределяя энергию заряда накопительного конденсатора.
С этой целью к конденсатору, параллельно основной импульсной лампе, включается вспомогательная, не используемая для освещения импульсная лампа со значительно меньшим внутренним сопротивлением, которая, зажигаясь, шунтирует основную. Вспышка в основной лампе при этом быстро прекращается, что в зависимости от ряда факторов происходит либо непосредственно в момент зажигания вспомогательной лампы, либо несколько позднее в ходе разряда конденсатора на малое внутреннее сопротивление вспомогательной лампы.
Рис. 35. Осциллограммы тока в импульсной лампе при расстояниях до освещаемого объекта 5,0; 4,5; 3,0 и 0,5 м.
Импульс для зажигания вспомогательной лампы вырабатывается релейной схемой, срабатывание которой возможно лишь после начала вспышки в основной лампе и наступает тем ранее, чем сильнее световой ноток, отражающийся от объекта съемки. При расстоянии до объекта, превышающем некоторое граничное значение, световой поток мал, и вспышка успевает закончиться с полным расходованием энергии накопительного конденсатора. Таким образом, ведущее число фотовспышки в остальных случаях оказывается переменным и для определенных пределов расстояния до объекта изменяется автоматически. Значение диафрагмы, напротив, должно оставаться неизменным и зависит только от светочувствительности фотоматериала.
Рассмотренный принцип дозирования света используется в ряде зарубежных фотовспышек, в частности «Мекаблитц-185». Ведущее число этой фотовспышки при съемках с расстояния более 5 м равно 20 (для светочувствительности 18 Дин). При съемках с меньших расстояний в пределах 5,0—0,5 м обеспечивается автоматическое дозирование освещения, причем длительность вспышки за счет ее гашения сокращается от величины, превышающей 2 мсек, до 20 мксек. Осциллограммы тока в основной лампе при расстояниях до объекта 5,0; 4,5; 3,0 и 0,5 м приведены на рис. 35; на рис. 36 изображена схема фотовспышки без узла питания (Источник См. «Funk-technik», 1968, № 22).
Основной здесь является импульсная лампа Л2. Прекращение разряда в ней осуществляется с помощью специальной переключающей лампы Л3, поджигаемой импульсом напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тр2. Импульс тока в цепи первичной обмотки образуется за счет разряда конденсатора C5 при переходе в проводящее состояние тиристора Т1.
Часть схемы, управляющая тиристором (в её состав входят фотодиод Д4 и транзистор Т2), с целью исключения несвоевременных срабатываний получает питание только на время вспышки основной лампы. Источником питания в этом случае служит конденсатор C6, который вместе с конденсатором C9 заряжается через диод Д1 импульсом с дополнительной обмотки трансформатора Tp1.
Последнее происходит в момент замыкания синхроконтактов, после чего начинается заряд интегрирующего конденсатора C8 током через фотодиод. Этот ток, пропорциональный освещенности объекта, определяет скорость нарастания напряжения на конденсаторе и, следовательно, время, необходимое для достижения значения, при котором происходят открывание транзистора и тиристора и соответственно зажигание лампы Л3. Таким образом, количество освещения, получаемое объектом и регистрируемое фотодиодом, поддерживается неизменным при различных условиях съемки.
Применение в рассмотренной схеме малоинерционных элементов, таких как фотодиод и тиристор, обеспечивает весьма высокое ее быстродействие, но одновременно обусловливает и некоторую ее сложность.