Nikon MD-4 Motor Drive: eine Sektion

Heute wollte ich es genau wissen und demontierte meinen Übungs-MD-4.

Eigentlich interessierte ich mich zuerst nur dafür, wie ich die Batteriekontaktplatte im Batterieschacht ausbauen kann. Ein anderer MD-4 (hier schon vorgestellt) hat an dieser Stelle Korrosionsspuren, die ich von außen nicht zufriedenstellend beseitigen kann.

Und dann wollte ich mir ansehen, wie der Schalter für die beiden LED als Batterieprüfer leibhaftig aussieht. Der tut im anderen Motor Drive nicht. Zumindest nehme ich das an.

Was folgte, war ein


Harter Kampf

Trotz Service Manual und Explosionszeichnungen musste ich mich Schraube für Schraube vorkämpfen.

Der Motor Drive ist richtiggehend in sich verzahnt, eine Festung aus Metall und wenig Kunststoff.

Letztlich gelang mir aber die vollständige Zerlegung.

Und es gab keine Gewaltanwendung ;)


Fazit:

• Die Batteriekontaktplatte sitzt quasi in der Zitadelle. Nahezu unerreichbar.
• Der Schalter für die Batterieprüfung ist einfacher zugänglich, zumindest teilweise. Aber auch er offenbart sich ganz nur nach nahezu vollständiger Zerlegung.
• Das dreiteilige und miteinander verschraubte Gehäuse wirkt unzerstörbar. Metall, wie ein Panzerkäfer.
• Auch das Motorgetriebe ist durchgängig aus Metall gefertigt. Selbst starke Verschmutzung hinderte es nicht an freiem Lauf.
• Die Platine hat eine Abdeckung aus Gummi, im Übersichtsbild links unten zu sehen.
• Auf der Platine sitzt ein IC, der im Service Manual nicht weiter dokumentiert ist. Eine Black Box also, die sich um die Steuerung des Motor Drives in Zusammenarbeit mit der Elektronik der F3 kümmert.
• Der Gleichstrommotor ist abgekapselt, vielleicht kann ich ihn noch knacken.
• Die Leatherettes verdecken etliche Schrauben und sind geklebt. Für eine Wiederanbringung braucht es Klebstoff.
• Insgesamt bin ich einmal mehr hingerissen von Technik, Wertigkeit und Haltbarkeit. Ich habe einige MD-4 in meiner Sammlung, auch der abgearbeiteste tut schnurrend seinen Dienst. Oft sind es bei Nichtfunktion durch Batteriesäure korrodierte Batteriekontakte - ein Anwenderfehler.
• Wohl einer der besten und zuverlässigsten Kameramotoren - behaupte ich einmal :yes:

So sieht ein MD-4, der Systemmotor für die Nikon F3, aus.

Hier ohne eingeschobenen Batteriehalter MS-3:

Anhang 133167


Zerlegt und auf dem Weg nach Bad Durgol zur Säuberung:

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The parts:

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Details:

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Das dreiteilige Gehäuse.

Ein stabiles Chassis aus Metall:

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Der Zusammenbau wäre gar nicht so schwierig, wenn ich

• die Schrauben so sortiert hätte, dass ich sie wieder zuordnen könnte
• vergesse, dass ich die Kabelstränge im Inneren gekappt und zum großen Teil entfernt habe. Mit angelöteten Kabeln hätte ich den Motor nicht demontieren können. Ablöten wäre erforderlich gewesen. Da es sich um ein Anatomie-Lehrprojekt handelt, griff ich ohne Gewissensbisse zum Seitenschneider und nicht zum Lötkolben ;)
• Die Platine ist zentraler Anschlusspunkt für alle Kabel. Wie es die Monteure einst geschafft hatten, sie in das enge Gehäuse einzupassen und dabei die Kabel zu bändigen - ich weiß es nicht.
• Durch die Sektion verstehe ich nun auch die grundlegenden mechanischen Abläufe. Die Elektronik zu erfassen, ist schwieriger, weil eine Ansammlung von elektronischen Bauteilen wenig aussagekräftig ist. Und da die zentrale Steuerung durch den undokumentierten IC erfolgt, bleibt das Blockschaltbild im Service Manual zur grundsätzlichen Orientierung.
• Im Wesentlichen überträgt der Motor Kraft auf das Antriebsritzel auf der Oberseite des Gehäuses. Dieses kuppelt über ein Gegenstück in der Bodenplatte der aufgesetzten Kamera. Die Steuerung erfolgt durch die F3, also wann der Filmtransport läuft und der Verschluss gespannt wird.
• Zur Filmrückspulung überträgt ein Gestänge (Hebel?) die Schaltstellung am Rückspulschieber 1 der von Schieber 2 entriegelt wird. Dabei erfolgt auch eine Umpolung der Spannung am Motor und er dreht in die Gegenrichtung.
• Dioden schützen die Schaltung vor Verpolung, also eine falsche Polarität der Spannung, die vermutlich insb. dem IC nicht bekommt.
• Transistoren schalten die Stromwege, zwei Leistungstransistoren, die mehr Stromfluss aushalten, sieht man unter dem Auslöser am Griff eingebaut.
• Mehrere mechanische Schalter sind im Gehäuse verteilt und verkabelt.
• Alles zusammen feinste Elektrotechnik :yes:

Ich werde noch die beiden Getriebeteile mit Feuerzeugbenzin von Schmiermittelresten reinigen und mich weiter in das Service Manual vertiefen.

Zur Schaltung möchte ich mehr wissen. Im Service Manual sind einige Schaltungsteile genauer erläutert, es gibt auch Schaltplan, Blockschaltbild und Verkabelungsübersicht.

Ob die Platine nach der Reinigung im Entkalkerbad noch funktionieren würde, kann ich nicht sagen. Auch der Motor wird vermutlich glücklicher sein ohne Feuchtigkeit in seinem Inneren. Die (offenen) mechanischen Schalter freuen sich hingegen über das Sauberbad wie auch die Gehäuseteile.


Selektive Reinigung

Hätte ich den MD-4 als Ersatzteillager vorgesehen gehabt, wäre ich bei der Reinigung selektiv vorgegangen. Also hätte zB die Elektronik, den Motor und den verkapselten Schalter im Griffstück unter dem Auslöser nicht baden geschickt ;)

Andererseits wäre das Säubern dann aufwändiger, weil der Schmutz und Reste der verrotteten und klebrigen Schaumstoffteile im Inneren quadratmillimeterweise entfernt werden müssten.

Der MD-4 bleibt demontiert und lebt für Studienzwecke im Plastikbeutel weiter :peace:

Lese- und Betrachtungsstoff :)

MD-4 Part Manual

https://learncamerarepair.com/product.php?product=209

Das schönste, technisch informativste - und vielleicht auch teuerste - Buch zur F3 und System (inkl. Motor Drive MD-4):

Peter Class: Die Nikon F3. Praxis und Technik

https://www.amazon.de/dp/3776334908/...RD7B1XZ59ZS34K

Ich habe die beiden Getriebeteile mit Feuerzeugbenzin und Putzstäbchen gereinigt, so gut es mir möglich war, ohne die Werke zu zerlegen.

Alte Schmiermittel mussten aus Ecken und Zahnkränzen befördert werden.

Ebenso ein verrottetes Klebeband, das sich nahe der Zählwerkscheibe verklemmt hatte.

Hier halfen das Lösen einer Schraube und die spitze Sonde zum Hervorziehen.

Another dirty job :spitze:

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Dafür ist jetzt die Betrachtung der Teile eine größere Freude :)

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Und damit ab in die längst verdiente Rente, Seniorenresidenz „Im Schrank“ ;)

Nur die Kabelstücke sollen in künftigen Projekten weiterverwendet werden :yes:

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Man kann sich die Steuerung und das Zusammenspiel Kamera - Motor vereinfacht so vorstellen:

• Die Kraft, die den Verschluss auslöst, den Belichtungsmesser in Funktion bringt, LED leuchten lässt oder den Motor antreibt, ist elektrische Spannung.
• Die Spannung lässt Strom fließen, der die genannten Effekte herstellt.
• Spannung liefern die Kammerabatterie und die Batterien im Motor.
• Die Kunst der elektronischen Schaltung zusammen mit der Mechanik besteht darin, zum richtigen Zeitpunkt die richtige Menge an Strom am richtigen Ort fließen zu lassen.
• In der einfachsten Form ist es ein mechanischer Schalter, der zB durch Druck einen Stromkreis schließt und wieder trennt, wenn man den Finger vom Drücker nimmt. Damit fließt Strom bzw. nicht.
• In der fortgeschrittenen Form ist es ein Relais, das mit einem - im Verhältnis - schwachen Strom angesteuert wird und einen Schalter via Elektromagnet öffnet und schließt. Dann fließt durch das Relais ggf. ein größerer Strom.
• Noch raffinierter sind Transistoren als Schalter, die ähnlich einem Relais funktionieren. Ein schwacher Strom lässt den Transistor einen größeren Strom leiten. Das geht, im Gegensatz zum Relais, ganz ohne mechanische Bauteile. Elektronenverschiebungen im Halbleiter (Silizium) sind dafür zuständig.
• Dazu noch weitere elektronische Bauteile, die Spannungen auf bestimmte Werte bringen, Strom nur in eine Richtung fließen lassen oder nur für eine bestimmte Zeit etc.
• Alles komplex und trickreich miteinander verbunden.
• Bei der F3 vermutlich noch rein analog, also ohne digitale Signalverarbeitung.

Bei einer mechanischen Kamera wird Kraft nicht durch Spannung und Strom übertragen, sondern durch mechanische Bauteile.

Kombinationen sind möglich.

Mit diesem Wissen kann man sich in die Details einarbeiten.

Und ich stelle immer wieder fest, wie kreativ und trickreich - genial - vieles von den Ingenieuren gelöst wurde :yes:

Hallo Andreas!

Zitat:

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Zitat von Ando

Bei der F3 vermutlich noch rein analog, also ohne digitale Signalverarbeitung.

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Nicht nur, bei allen Kameras für Film wird analoge Elektronik eingesetzt - analog heißt ja nicht, dass es kein Aus/Ein, keine 0% oder 100% und keine Schaltvorgänge gibt.
Auch die Ansteuerung eines LCD-Displays erfolgt noch analog (Ein/Aus der Ansteuerspannung), lediglich die angesteuerten "Digits" bilden dann Buchstaben und Zahlen.
Lediglich so moderne Gimmiks wie die Matrix-Belichtungsmessung, die "auf eine Datenbank mit Vergleichsfotos zugreift", verwendet dafür schon digitale Signalverarbeitung.
Erst bei den Digitalkameras wurde die Verarbeitung der vom Analog=>Digital-Wandler aus den analogen Spannungswerten der Bildsensor-Sensel erzeugten Datenmenge eine rein digitale Datenverarbeitung nötig.

Wie könnte man die Abgrenzung „Digital - Analog“ bei den Fotogeräten treffen?

Wenn ich zB eine astabile Kippschaltung aus zwei Transistoren baue, sollte ich eine rechteckförmige Spannung messen können (ein/aus). Desgleichen mit einem NEE 555 Timer, der ja ebenso analog - wenn auch in einem IC als Minischaltung - arbeitet.

Ein/aus entspricht aber 0/1 in der Digitaltechnik. Es ist quasi eine besondere Spannungsform in der Analogtechnik, ohne kontinuierliche Übergänge.

Braucht es für „Digital“ einen Mikroprozessor, der Daten speichern und verarbeiten kann, weit über dem, was Analog leisten kann in diesem Format?

Das hauptsächlich Erkennungsmerkmal der Digitalität ist, dass es eben nicht nur keine Spannung oder eine Spannung gibt, sondern aus diesen Bits (0 oder 1) Bytes ("Zahlenwerte oder Worte") gebildet werden, die große Werte annehmen können.
Der A/D-Wandler einer älteren Digitalkamera hat z.B. 12 Bit, das entspricht einer sehr großen Zahl von Abstufungen.

Das Service Manual zu F3 ist wie oft bei solchen Dokumenten aus etwa der Zeit und aus Japan etwas verwirrend. Aber man sieht recht deutlich, dass die Kamera im wesentlichen Analog arbeitet, die Zeiten aber binär mit 5-Bit codiert (Sektion 3-38). Für das Display wird die Spannung V-Auto mit 36 mV pro EV A-D gewandelt. Sowohl diese Werte als auch die Zeit als 5-Bit Wert gehen zum LCD Board #1005, von dort wird das das LCD angesteuert. Dieser Teil ist mit digitaler Logic auf einem Chip realisiert. Eine CPU oder so gibt es aber nicht. Neben OpAmp gibt es einige Logikbausteine.

Also die F3 an der Schwelle des neuen Zeitalters :yes:

Wenn ich das recht verstehe, so hat die Fujica ST901 als erste ein numerisches LED-Display für die Belichtungszeit verbaut, von der Canon A1 kennt es dann jeder. Bei der F3 ist es nun ein LCD und welche Kamera dann als erste einen Microprozessor drinnen hatte, das ist mir nicht bekannt. Dort wird dann die Zeit als Anzahl Clock-Ticks eines Quartz gezählt. Wobei auch das noch ohne CPU ginge.

Die Canon AE-1 dürfte die erste mikroprozessierte Kamera gewesen sein:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Canon-A-Serie

Mit Digital kenn ich mich - noch - nicht aus.

Fortbildung ist aber bereits organisiert :yes:

Es ist auch dringend notwendig, denn bei meinen X-700 sehe ich, wo der Quarz sitzt - jedes Mal, wenn ich ihnen die Kappe abnehme :lolaway:

Wenn ich mir die Service Manuals so durchsehe, fällt mir auf, dass bis ca. Mitte der 1970er-Jahre Informationen zur Schaltung und Mechanik in Textform gebracht wurden. Das war noch die Zeit, als man die Chance hatte, jeden Teil der Kameras zu verstehen.

Dann wurde es immer magerer.

Zur X-700 gibt es zwar Schaltplan, Bauteileübersicht und Verkabelungsbild, aber die vier IC sind nicht dokumentiert. So bleibt das Wesentliche verborgen. Vielleicht habe ich das Blockschaltbild noch nicht entdeckt.

Da ist dann mit dem Verstehen Schluss.

Immerhin kann man noch an der Peripherie ein bisschen Löten ;)

Oder ist mein Zugang verkehrt?

Zitat:

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Zitat von Ando

Die Canon AE-1 dürfte die erste mikroprozessierte Kamera gewesen sein:

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Sie arbeitet sicher Digital und mit Countern und Registern. Eine CPU im herkömmlichen Sinne wird sie aber nicht haben. Die Funktionen sind in CMOS TTL in Hardware realisiert. Ein Programm oder eine Firmware gibt es nicht.

Zerlegen ist eines, Zusammenbauen das andere.

Hier der Ablauf, wie der kombinierte Auslöseknopf/Motorwahlschalter wieder an seinen Platz oben am Griff des MD-4 kommt.

Grund für eine Demontage können Kontaktprobleme, schlechte Gängigkeit bzw. Knirschen beim Anheben/Drücken/Drehen sein, wenn Sand oder sonstige Fremdkörper die Freude am Auslösen trüben, weil es nicht so sanft wie gewohnt geht ;)

Für den Ausbau muss nur die hintere Abdeckplatte am Griff abgeschraubt werden, wenn ich mich richtig erinnere.


Der Einbau

Die Teile als Strecke:

Anhang 133308


Andere Perspektive:

Anhang 133309


Den Ring in den Griff einsetzen, der weiße Markierungsstrich zeigt auf S oder C.

Eine der drei Halteschrauben durchstecken:

Anhang 133310


Griff auf den Kopf stellen und den kleinen Knebel in die Unterseite des Rings einlegen:

Anhang 133311


Die große Feder auflegen:

Anhang 133312


Die Platte einsetzen, die beiden Kunststoffzapfen zeigen nach oben.

Die drei Bohrungen in der Platte bilden ein gleichschenkeliges Dreieck.

Entsprechend an den Bohrungen im Ring ausrichten:

Anhang 133313


Der heikelste Part:

Die Platte mit dem Zeigefinger gegen die Feder drücken ohne sie dabei zu verschieben.

Den Griff leicht anheben, mit dem Daumen den Ring gegen den Griff drücken und mit der eingesteckten Schraube fixieren.

Wenn das geschafft ist, gibts ein verdientes Eigenlob :spitze:

Der Ring ist jetzt gesichert:

Anhang 133314


Die beiden verbleibenden Schrauben eindrehen:

Anhang 133315


Nun den Auslöseknopf durch die kleinere Feder und den Ring stecken:

Anhang 133316


Der Griff steht wieder auf dem Kopf.

Der kleine Metallzylinder kommt auf das Ende der Achse des Auslöseknopfs und rutscht in die Platte auf Position:

Anhang 133317


Nun die Kunstoffkappe aufsetzen:

Anhang 133318


Den Sprengring auflegen …

Anhang 133319


… und - wenn keine passende Sprengringzange vorhanden ist - mit der Klinge eines Schlitzschraubendrehers gegen die Achse drücken.

Wenn es Klick macht, passt es.

Auf den Sprengring achtgeben, er flitzt gerne davon ;)

Anhang 133320


Wenn alles geklappt hat, kann der Ring durch Anheben in seine drei Positionen gedreht werden:

Anhang 133321


Nun folgt die kleine Platine, die der Auslöseknopf beschaltet:

Anhang 133322


Die beiden Bohrungen in der Platine mit den Bohrungen im Griff ausrichten.

Die beiden Kontaktfedern auf der Platine umschließen die weiße Kunststoffkappe, da muss man mit Vorsicht ein bisschen einfädeln.

Achtung, es gibt noch eine weitere Kontaktfeder, die über dem Abschluss der Kunststoffkappe platziert werden muss. Dieser Kontakt schaltet den Belichtungsmesser ein, s. weiter unten im Thread.

Anhang 133323


Festschrauben - fertig:

Anhang 133324



Alle Hinweise selbstverständlich ohne Gewähr. Was in meinem Fall klappte, muss bei anderen nicht funktionieren. Bzw. gibt es sicher auch geeignetere Vorgangsweisen.

Für den Auslöser gibt es drei Schaltstellungen:

1. AUS - die beiden Metallkontakte des Schalters für die Aktivierung des Belichtungsmesssystems sind getrennt (s. Pfeil):

Anhang 133325


2. EIN - Belichtungsmesser an:

Leicht eingedrückt wird der Kontakt geschlossen, die Belichtungsmessung wird eingeschaltet:

Anhang 133326


3. EIN - Auslösung:

Weiterer Druck betätigt den zweiten Schalter für die Verschlussauslösung.

Das ergibt das bekannte leise Klicken.

Im schwarzen Schaltergehäuse befindet sich ein Kontakt, der bei Andruck gegen einen zweiten Kontakt schnellt - Klick!

Anhang 133327


Dieses mechanische System ist solide und funktioniert meist über Jahrzehnte.

Eine allfällige Reparatur ist machbar.

Zu diesem Teil gehört die elektronische Beschaltung, ua. mit zwei Leistungstransistoren.

Ich mache mich dazu noch im Service Manual schlau.

Die elektronische Signalübertragung Motor Drive - Kamera erfolgt über federnde Stiftkontakte in einem Ring.

Die Stiftkontakte im Ring und die Gegenkontakte an der Unterseite der F3 koppeln beim Aufsetzen der Kamera auf den Motor Drive:

Anhang 133328

Anhang 133329


Der Ring kann von der Platine nach Lösen von zwei Schrauben abgenommen werden:

Anhang 133330


Vorsicht, die eingelegten Spiralfedern sind springfreudig ;)

Anhang 133332


Die Federn im Ring verbinden die Stiftkontake elektrisch mit der Platine:

Anhang 133331

Anhang 133333


Das für mich Faszinierende ist die Verbindung von Feinmechanik mit Elektronik auf kleinem Raum.

Ein Forschungsfeld ohne Grenzen :)

Der MD-4 hat an seiner Rückseite zwei rote Kontroll-LED.

Bei Druck auf einen Knopf daneben kann der Status der Batteriespannung geprüft werden.

Die LED leuchten auch beim Filmtransport, bei Erreichen des Filmendes oder bei einer Störung auf:

Anhang 133335


Hier die LED ausgebaut, rechts der Druckknopf, links und im Hintergrund Teile des mechanischen Schalters:

Anhang 133334


Die beiden kleinen Roten sind hübsch.

Sie könnten auch als Signalleuchten bei einer Modelleisenbahn eingesetzt werden :)

Wer den Auslöser seines MD-4 weicher oder härter einstellen möchte, findet im Service Manual auf S. 128 (Nummerierung Doku) dazu eine Anleitung.

Ebenso gibt es dort im Anschluss Infos zur Schaltung und Details dazu:

https://learncamerarepair.com/product.php?product=209


Damit sind die Sektion und das Studium von Teilen und System einmal abgeschlossen.

Ich kann mich vor Nikons Ingenieuren nur verneigen.

Ein komplexes fein-elektromechanisches System so zu konstruieren, dass es über Jahrzehnte zuverlässig arbeitet, auch unter harten Bedingungen, ist eine Meisterleistung.

:yes::beten: