放大照片用测光定时针

放大照片时需要确定准确的曝光时间，这一工作需要考虑的因素很多如：底片的薄厚、相纸的感光度、放大机镜头的光圈、放大的倍数、电源电压的变化等等。这些因素如果只凭主观估计是很难考虑周全的。采用照度计测量相纸接受的实际照度，以此推算曝光时间，是一种可靠的科学方法。由于曝光量=照度×曝光时间，每种相纸需要的曝光量是一定的，知道了照度，即可算得曝光时间。采用硅光电池使其工作在线性区域内，并用集成运算放大器（以下简称运放）进行线性放大，使用1mA的电流表即可制成适用于放大照片的低照度计。测光部分的准确度较高，考虑室温变化的影响仍能达到1／3级的精度（相差一级曝光量相当于其他因素不变时，光圈由f／8调至f／11所带来的曝光量的改变）。

硅光电池的光照特性如图1。由图可见开路电压V\(_{oc}\)随光照非线性对数式增大，短路电流Isc则随照度增加而线性上升，并且在低照度下短路电流随温度的变化也较开路电压小得多。所以，作为照度计应该测量其短路电流。硅光电池的等效电路如图2，可看成不受光照影响的二极管与电流源的并联。电流源的电流就是短路电流I\(_{sc}\)。实测2CR41的无光照伏安特性如图3。在0.032V以下二极管呈现的电阻为6～7KΩ。当负载电阻取500Ω时可基本满足短路条件，此时等效电路如图4。流过负载R1的电流为Isc的90％以上，其余百分之几的电流流过R\(_{n}\)（Rn为二极管等效内阻）。在0.032V以下电阻R\(_{n}\)只在6～7KΩ左右变化，并且流过Rn的电流所占比例很小，所以流过R\(_{1}\)的电流可以看成是随照度线性变化的。由此可看出，当负载取500Ω时在测量范围内可达到线性的要求。在R1上取出U\(_{sr}\)送入运放进行线性放大使仪器刻度线性得到良好的保证。测量分三档，满度时流过负载R1的电流分别为1、8、64μA,在R\(_{1}\)上的压降分别为0.0005、0.004、0.032V，相邻档之间相差8倍。光电池两端的电压最大不超过0.032V。

线性放大部分见图5。灵敏度最高的一档（K\(_{3}\)置1时）对于A点的电压信号运放有Rf1R\(_{1}\)=500K;0.5K=1000倍的放大量，放大后的电压为0.5V。用1mA的表头串接适当电阻R3组成0.5V直流电压表作为运放负载，当流过R\(_{1}\)的电流为1μA时表头满度。扩展量程时改串电阻R4使电压表量程为4V，满度时对应输入电压（A点对D点电压）为0.004V。再要扩展量程不能用提高电压表量程的方法（本线路运放的输出电压不能超过8V），可在R\(_{f1}\)上并联Rf2，将放大倍数降为\(\frac{1000倍}{8}\)＝125倍（R\(_{f2}\)与Rf1并联后得62.5K，放大倍数=62.5K;0.5K=125倍）。接入R\(_{f2}\)后运放输出电阻会稍降低，这会使输出端电压表4V档的量程稍有改变（对于BG305来讲可以忽略），设计时可不考虑此影响，在最后校准时补救。

电阻R\(_{3}\)、R4的阻值要根据表头及运放输出电阻而定，R\(_{3}\)的计算方法是：R3（Ω）=0.5V表头灵敏度(安)-表头内阻（Ω）-运放输出电阻（对BG305可取5Ω），我用的表头内阻为85Ω，所以R\(_{3}\)=0.5;0.001-85-5＝410Ω。R4的计算方法相同，只要将上式中0.5V改成4V，计算得3910Ω。

电源部分采用电容降压，稳压管稳压，整机耗电仅1瓦，可以8小时连续工作。使用及调试中要注意电源火线与地线不能接反，否则整机将带电。电路中将氖管1通过一电阻接在火线上，电阻另一端（B点）接面板上的手触点。接通电源后发光二极管亮，然后用手接触面板上的手触点，氖管1发亮表示电源接对。否则应将电源线对调。

定时部分的原理请参看本刊1978年第7期第5页。在这里元件数值有些改动以满足放大照片的需要，延时时间范围为0.5～140秒。

整机线路如图7。硅光电池选用2CR41，受光面积为1cm\(^{2}\)。运放采用BG305，其它型号的高增益（开环增益大于90分贝）运放，如F007、F008、F032等均可用，但要参照器件手册改接电路。D\(_{1}\)～D4用100mA／200V、D\(_{5}\)/400V整流二极管。当K2断开时，D\(_{5}\)接入电路使放大机灯泡功率降低约一半，这样放大机不致过热，另外当底片较薄时降低光源亮度可得较好效果（但应注意此时光源色温变化较大）。D6～D\(_{8}\)可用废三极管的发射结和集电结，注意D6、D\(_{7}\)一个是集电结，一个是发射结，这是为了与D8、BG\(_{1}\)发射结的性能相接近，获得良好的稳定性。D9用2CP型反压大于50V即可。D\(_{1}\)0～D12用任何型号的硅二极管都可以。稳压管DW\(_{1}\)用25V、40mA、1W（应加装散热片，以利长时间工作），DW2用30V，它的作用是防止发光二极管或DW\(_{1}\)断路时造成三极管烧毁，DW3、DW\(_{4}\)用10V、10mA，DW5用16V、5mA。电阻R\(_{1}\)、Rf1、R\(_{f2}\)、R3、R\(_{4}\)最好采用金属膜电阻。C2用钽电解电容器，电解电容器安装时应远离DW\(_{1}\)。C3用金属化介质电容器，安装前将电容器两端串一3A保险丝接在220V交流电源上，长时间不击穿、不发热才能接入电路使用，因为此电容若击穿整机将烧毁。K\(_{1}\)用动作灵巧的小型开关，便于在短时间内拨回。定时的时候，先根据曝光时间调节W1、W\(_{2}\)，定好延时时间，如30秒，然后合上K1，此时放大机灯泡亮，延时电路开始工作，再将K\(_{1}\)拨回，由于J已吸合，拨回K1放大机灯泡不会熄灭。延时的时间由合上K\(_{1}\)开始计算，30秒钟后放大机灯泡自动熄灭。K3为2×3小型波段开关。发光二极管的工作电压为1.5V、工作电流25mA，用发红光的较好。当继电器吸合时，流过发光二极管的电流减少很多，发光变暗，所以发光二极管不仅用作电源指示灯，也可指示继电器工作情况。

整机外形见图8，发光二极管、氖管1在面板上要露出一半，氖管2安装在表头上的适当位置兼作表盘面照明用，B点在面板上要有一金属接触点。外表的导体露出部分（除B点外）都应很好绝缘以防万一。

硅光电池封装在一黑色塑料盒内，露出全部受光面（受光面一般为蓝色），面上加一活动盖，此盖应可将光全部遮严，如果遮不严，可以用照相用的黑纸做一封套，将光电池盒整个用黑套包住，以利调试。光电池的引线要用金属隔离线。

全机安装无误后即可调试。先将光电池用黑纸包严，K\(_{3}\)置3（以下均为图7中K3位置），接通电源确认火、地线没有接反后测量各点对地（图7中E点）电压应大致如图7所示。DW\(_{3}\)、DW4两管上的电压与图上所标相差应不超过1V。调R\(_{5}\)、R6、W\(_{3}\)使表头在K3置1时仍能指示零位（对应的L\(_{ev}\)值为∞）。如果出现用手接近运放时电表指示发生突变的情况，说明放大电路自激，可调整C4（增大或减小）。表针能稳定指零后，将K\(_{3}\)置3，使光电池受微弱光线照射，观察表针的变化，如表针反走说明光电池或电表接反了。但应注意如果两者同时接反表针也正走，但此时的测光性能不好。

将K\(_{3}\)分别置3、2、1（相当于图8面板上-3、0、＋3），观察表针的变化，K3由3拨至2、1时灵敏度应该越来越高，K\(_{3}\)置1时光电池仅能接受十分微弱的光线，否则表头将过载。

表头采用放大光指数“Lev”刻度，刻度的数据加表1所示，绘制好的表面盘见图6。电阻R\(_{1}\)、Rf1、R\(_{3}\)的阻值误差若在±5％以内则不用校准，只需调整R4与R\(_{f2}\)，调整方法如下：将K3置1，把光电池严密遮光后调W\(_{3}\)使表头指零（对应的Lev值为∞），再加以适量的微弱光线使表针稳定地指示满度（－1Lev），然后将K3置2，原来满度的表针应指到2Lev处，若此时指示偏右可加大R\(_{4}\)，指示偏左则减小R4阻值。改变电阻值不要用刀刮电阻膜，应该用串并联电阻的方法调整，以获得良好的稳定性。安装时要留出串并联电阻的位置。然后用类似方法再校准R\(_{f2}\)，将K3置2，调节光电池受光强弱使表针满度（－1Lev），再将K\(_{3}\)置3，此时原指示-1Lev的表针应指到2Lev处。如指示偏左应加大Rf2。这与校准R\(_{4}\)时刚好相反。

K\(_{3}\)置2时可按表针所指示直接读出Lev值，K3置1时要将指示值加3Lev，置3时减3Lev，所以在面板上标为+3、0、－3三档。

测光示意图见题头图。测光位置的选择是十分重要的，测光的方法有多种，一般可采用中级灰度法。所谓中级灰度法就是测量底片的中级灰度部分给以相纸的照度，在此测光计中将照度等效成Lev读出，根据读出的Lev直接推算曝光时间。要得到中级灰度的照度可采用以下两种办法，一种是直接测量人相中脸部的照度，光电池放置的位置最好包括整个脸部，尽量不要包括头发，选好位置后打开光电池的遮光板表头即有指示，调整光圈使表针指一整数Lev，根据此Lev值可查出曝光时间。另一种方法是将光电池放在黑白交界处，其余步骤同前法。

表2是一种感光度的相纸的曝光时间与Lev对照表。对于未知感光度的相纸可用试样法绘制曝光对照表。由表2可看出，只要用试样法确定了某一Lev下的曝光时间，其余Lev的曝光时间可以根据“左移一格，曝光时间加倍；右移一格，曝光时间减半”的规律写出。

测光时必须关掉暗室的红灯，这一工作是由继电器的一组接点自动完成的。（北京工业大学 邬康）