Elektronenflitsers
Het gebruik van elektronenflitsers neemt ook bij amateurfotografen hand over hand toe. De aanschaf van een kwaliteitsflitser wordt vaak bemoeilijkt door de hoge kostprijs. Omdat zelfbouw van een goede flitser niet erg moeilijk en tevens sterk kostenbesparend is, worden hier enige voorbeelden behandeld.
De flitsbuis
Als flitsbuis wordt bij een elektronenflitser een zgn. gasontladingsbuis gebruikt. Figuur 1 geeft de schematische voorstelling van een flitsbuis die hier tevens als simbool wordt gebruikt.
Figuur 1. Schematische voorstelling van een elektronen flitsbuisje.
Een flitsbuis is ondergebracht in een langwerpige glazen behuizing. Aan de uiteinden van een dergelijk buisje zitten de aansluitpunten voor de voedingsspanning. In figuur 1 zijn deze punten aangegeven met de letters A en B.
De voedingsspanning voor een flitsbuisje ligt meestal tussen 300 V en 500 V. Als een dergelijke spanning op de punten A en B van het buisje uit figuur 1 wordt aangesloten, gebeurt er nog niets. Om het buisje te laten flitsen moet er op punt C van figuur 1 een stuurpuls worden aangesloten. Punt C zit verbonden met een, uit een paar windingen bestaand, spoeltje dat om het flitsbuisje is gewikkeld. Dit spoeltje heeft maar aan een kant een aansluitpunt (C) waarop een stuurspanning van minimaal ca 1500 volt moet worden aangesloten. Door de stuurspanning op punt C ontstaat er rondom het spoeltje een magnetisch veld. Door dit magnetisch veld wordt het gas in het flitsbuisje geroniseerd, waardoor het gas plotseling een hoge geleidingsgraad verkrijgt. Om een krachtige lichtflits te krijgen is veel energie nodig op de punten A en B van het buisje. Deze energie wordt betrokken uit een kondensator met een grote kapaciteit (de flitselko). De energie die het flitsbuisje kan verwerken is maatgevend voor de lichtintensiteit. Deze energie wordt uitgedrukt in wattsekonden (Ws). Normale waarden voor flitsbuisjes zijn 25, 30, 35 en 40 Ws. De tijdsduur van een lichtflits van gewone flitsbuisjes ligt meestal in de buurt van 1/1000 sekonde. Dit houdt in dat bij een flitsbuisje van 40 Ws gedurende 1/1000 sekonde een vermogen wordt geleverd van 40 kilo watt!
De stuurtrafo
Om de flitsbuis uit figuur 1 te laten werken moet op punt C een hoogspanningspuls worden aangeboden. Om dit te bereiken wordt aan de voedingsspanning (die aan de punten A en B ligt) een spanningspuls ontleend. Deze puls wordt via een kleine transformator (een soort bobine) omhoog getransformeerd tot een spanningswaarde, die hoog genoeg is om de Buis te ontsteken.
In figuur 3 is het hele stuursirkwie van de flitsbuis getekend. In deze figuur is duidelijk te zien dat de pluskant van de voeding wordt aangesloten op de kant van de flitsbuis die het dichtst bij de stuurwikkeling ligt.
Figuur 3. Een universeel toepasbaar flitssirkwie.
De flitstrafo die de ontsteekpuls levert, is in figuur 3 aangeduid met de kodering Tr.
Het ontsteken van de flitsbuis komt tot stand door het kontakt F/F' te sluiten. Hierdoor ontstaat een ladingsverandering in kondensator C1.
Deze ladingsverandering is kortstondig, en resulteert in een korte puls in de primaire spoel van de flitstrafo. Door deze puls wordt in de hoogspanningwikkeling van de trafo (wikkeling 2-3) de puls opgewekt die de flitsbuis stuurt.
De meest voorkomende uitvoering van een flitstrafo is geschetst in figuur 2. De aansluitpunten van de trafo uit beide figuren komen met elkaar overeen.
Figuur 2. Schets van een veel voorkomend ontsteekspoeltje.
De flitskondensator
In het voorgaande is al verteld dat de benodigde energie voor de flitsbuis wordt betrokken uit een kondensator. Na het ontsteken van de buis zal de flitskondensator vrijwel geheel worden ontladen in ca 1/1000 sekonde. Om de kondensator weer geheel te laden, tot een waarde waarbij de buis weer ontstoken kan worden, is een tijd nodig die varieert tussen 3 sekonden en 30 sekonden. Dit wordt de intervaltijd genoemd. Deze tijd is afhankelijk van de kapaciteit van de kondensator en de laadbron. Als laadbron wordt het meest gebruik gemaakt van een omvormer die wordt gevoed uit een lood- of nikkel/cadmiumakku.
Het regelrecht laden van de flitskondensator uit het lichtnet is meestal niet praktisch omdat men dan gebonden is aan een bepaalde plaats.
De flitskondensator wordt gekozen afhankelijk van de flitsbuiskapaciteit. Het vermogen van de flitsbuis (het aantal wattsekonden) moet zijn te leveren door de flitskondensator. De kapaciteit van de flitskondensator is te berekenen uit de volgende formules:
Q = C × V = I × t( 1) en
P = V × I (2) waarin:
Q de lading van de kondensator (in coulombs)
C de kapaciteit (in farad)
V de spanning (in volts)
I de stroom (in amperes)
t de tijd (in sekonden)
P het vermogen voor (in watts)
uit formule (1) is of te leiden dat: I = C × V/t
Als dit laatste wordt ingevuld in formule (2) dan volgt:
P = V × C × V/t = C × V2/t ofwel: P × t = C × V2
Dit houdt in dat het vermogen van de flitsbuis (P × t) gelijk is aan het produkt van de kondensatorkapaciteit en het kwadraat van de kondensatorspanning.
Gebruikelijke omvormers voor flitsers
In figuur 4 is een omvormer gegeven voor de flitsschakeling uit figuur 3. De omvormer bestaat uit een oscillator (de transistoren T1 en T2) met daarachter een buffertrap (T3) en een vermogenstrap (T4). De trafo die de laagspanning omhoog moet transformeren heeft primair een 12 V/1 A wikkeling en is sekundair 220 V. Om verwarring te voorkomen dient vermeld te worden, dat de trap in omgekeerde, dus omhoog transporterende toestand wordt gebruikt.
Figuur 4. Omvormervoeding voor flitser volgens figuur 3.
De 220 V wisselspanning op de sekundaire trafowikkeling in figuur 4 wordt gelijkgericht door brug G. In deze brug zijn vier dioden opgenomen. In plaats van de genoemde 1N4007 kunnen ook b.v. BY118 of BY126 worden toegepast.
De flitskondensatoren worden in figuur 4 gevormd door C4 en C5 . Deze totale kapaciteit is voldoende voor een flitsbuis van 100 Ws. Bij een flitskapaciteit van 50 Ws is een elko van 330 µF al voldoende.
Het neonlampje over de uitgang (in figuur 4) kan als indikator worden gebruikt om te zien of de flitselko is geladen. Als voor weerstand R1 een waarde van 1 kΩ wordt gebruikt, en R2 wordt 56 Ω, dan is de schakeling volgens figuur 4 geschikt voor 6 V voeding. De trafo wordt voor de 6 V uitvoering niet gewijzigd.
De intervaltijd voor de schakeling volgens figuur 4 is bij 12 V voeding ca 5 sekonden en bij 6 V voeding 12 sekonden.
Figuur 5 geeft een zelfoscillerende omvormer. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een trafo met twee identieke primaire windingen. Deze schakeling is alleen geschikt voor 12 V.
Figuur 5. Zelfoscillerende omvormervoeding voor flitser volgens figuur 3.
De weerstanden R2 en R4 worden gekozen afhankelijk van de gewenste intervaltijd. Verschillende intervaltijden met bijbehorende weerstandswaarden staan vermeld in tabel 1.
| weerstandswaarden van R2 en R4 | intervaltijd |
|---|---|
| 680 Ω, 0,5 W | 25 sekonden |
| 220 Ω,1 W | 7 sekonden |
| 120 Ω, 1 W | 5 sekonden |
| 56 Ω, 2 W | 3 sekonden |
Ook in de schakeling volgens figuur 5 staan twee flitselko's (C1 en C2) getekend. De totaalkapaciteit is daarom ook hier genoeg voor 100 Ws. Als de schakelingen volgens figuur 4 en 5 Lange tijden achter elkaar worden gebruikt (meer dan 30 flitsen) verdient het aanbeveling de transistoren T1 en T2 uit figuur 5, en Tel uit figuur 4, op een koelplaat te monteren.
Spanningsverdubbeling
Omdat de spanningsoverdracht van de trafo uit de figuren 4 en 5 niet al te gunstig is, werd in het hoogspanningsgelijkrichtsirkwie een bruggelijkrichter toegepast. Een andere metode om aan een goede hoogspanning te komen is mogelijk door gebruik te maken van spanningsverdubbeling. Figuur 6 geeft hiervan een voorbeeld. In deze figuur zijn twee gelijkrichtdioden in de schakeling opgenomen. Diode D1 laadt kondensator C2 met de negatieve periodehelften van de trafospanning en diode D2 laadt C1 met positieve periodehelften. Hierdoor staat op de uitgang van deze voeding de som van de spanningen op beide kondensatoren. Een nadeel van de spanningsverdubbeling is dat er twee kondensatoren nodig zijn, terwijl de totaalkapaciteit slechts gelijk is aan de helft van een kondensatorwaarde.
Eenvoudige komputerflitser
De spanningsverdubbelaar volgens figuur 6 is toegepast in de omvormer van figuur 7. In deze omvormer wordt een trafo toegepast die twee zes volts wikkelingen van 0,3 A heeft (trafotipe b.v. NTD-208). De transistoren in deze omvormer behoeven niet gekoeld te worden. De intervaltijd van de omvormer is ongeveer 10 sekonden. De opgenomen stroom tijdens het laden van de flitskondensatoren is gemiddeld ca 600 mA. Dit houdt in dat bij gebruik van een 6-volts akku met een kapaciteit van 0,6 AH er met een akkulading teoretisch 360 flitsen mogelijk zijn! In de omvormeruitgang is een schakelaar (S1) opgenomen. Met deze schakelaar kunnen verschillende belastingsweerstanden over de omvormeruitgang worden geschakeld. Hierdoor daalt de omvormerspanning tot een waarde van ca 350 V als de schakelaar in stand 1 staat. Als de schakelaar (S1) in stand 4 staat is de spanning ongeveer 470 V. Evenredig met het dalen van de voedingsspanning voor de flitsbuis daalt ook de flitslichtintensiteit. Hierdoor ontstaat een eenvoudig sisteem van komputerflitsen.
Figuur 6. Eenvoudige spanningsverdubbelaar.
De afstandswaarden bij de vier standen van schakelaar S1 zijn moeilijk te berekenen omdat deze waarden sterk afhangen van het vermogen van de flitsbuis en de kwaliteit van de reflektor. Afstandswaarden, behorende bij de vier standen van schakelaar S1, kunnen het beste eksperimenteel worden be paald. Dit kan door uit te gaan van een film met steeds dezelfde lichtgevoeligheid (b.v. 18 DIN) waarbij ook steeds hetzelfde diafragma wordt aangehouden.
Figuur 7. Omvormervoeding met regelbare kondensatorlading (komputerflitser).
| Weerstanden | |
|---|---|
| R1,R3 | 100 Ω, 0,25 W |
| R2,R4 | 220 Ω, 0,25 W |
| R5 | 220 kΩ, 0,25 W |
| R6 | 39 Ω, 4 W |
| R7 | 56 kΩ, 2W |
| R8 | 120 kΩ, 1W |
| Kondensatoren | |
| C1,C2 | 330 µF, 510 V |
| Halfgeleiders | |
| T1,T2 | BD130Y, 2N3055 |
| D1,D2 | 1N4007, BY126 |
| Diversen | |
| Tr | primair 2 × 6 volt/0,3 A, sekundair 220 volt |
| L | neonlampje 220 volt |
| S1 | 4-standen schakelaar |