DE1910993A1

DE1910993A1 - Steuerschaltung

Info

Publication number: DE1910993A1
Application number: DE19691910993
Authority: DE
Inventors: Mathisen Henry A
Original assignee: Multigraphics Inc
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1968-03-05
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1969-09-25
Also published as: FR2003230A1; US3497768A; JPS4837850B1; BE729379A; GB1265401A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Steuerung für eine intenaitätastarke Strahlungsquelle und insbesondere eine Steuerung für die kurzzeitige Erregung einer intenaitätastarken Strahlungsquelle oder Lampe, die mit Wechselstrom gespeist wird.

Intensitätsstarke Strahlungsquellen oder Lampen, wie sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind üblicherweise mit Gas gefüllt, etwa Xenon, und dienen insbesondere zu photographischen Zwecken, obwohl sie auch für andere Gebiete verwendet werden können,

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

in denen eine kurzzeitige Strahlung hoher Intensität erforderlich ist. Die bisher für eine kurzzeitige Erregung intensitätsstarker Strahlungsquellen verwendeten elektrischen Steuersysteme enthielten als Erregerquelle für die Strahlungsquelle einen Kondensator oder eine Kondensatorbatterie. Der Betrieb solcher Steuersysteme ist kostspielig, nimmt viel Platz in Anspruch und ist aus Gründen der Sicherheit ungeeignet für Geräte, die von nicht ausgebildetem Personal bedient werden. Die Steuersysteme eigneten sich also nicht für den allgemeinen Gebrauch in Büros etc.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabenstellung zugrunde: Es soll eine verbesserte elektrische Steuerung für eine intensitätsstarke Strahlungsquelle geschaffen werden, die kompakt, wirtschaftlich und einfach zu bedienen ist.

Es soll weiterhin eine verbesserte elektrische Steuerung für eine kurzzeitig erregte, intensitätsstarke Strahlungsquelle geschaffen werden, die mit Wechselstrom gespeist wird.

Es soll weiterhin eine intensitätsstarke Strahlungsquelle geschaffen werden, die sehr kurzzeitig erregt werden kann, so daß sie in Verbindung mit Anlagen zur photographischen Belichtung verwendet werden kann.

Es soll weiterhin eine Steuerung geschaffen werden, die eine intensitätsstarke Lampe mit einer Wechselspannungsquelle verbindet und die eine Vorrichtung enthält, um die Erregung einer Zündelektrode der Lampe mit dem Wechsel-

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Spannungsanschluß der Lampe zu synchronisieren.

Gemäß diesen Erfindungsmerkmalen enthält eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Schaltung zur Steuerung der Erregung einer intensitätsstarken Strahlungsquelle oder Lampe, die mit einer Wechselspannung betrieben wird und keine großen Speicherkondensatoren benötigt. Diese Schaltung ist so ausgelegt, daß die Erregung einer
Zündelektrode der Lampe mit dem Anschluß der Lampe an die Wechselspannung synchronisiert wird. Im einzelnen enthält die Steuerschaltung eine gesteuerte, leitende Vorrichtung oder einen gesteuerten Siliziumgleichrichter, der mit den beiden Hauptklemmen einer Xenon-Lampe an den Ausgangsklemmen einer Wechselspannungsquelle in Serie geschaltet ist. Als Pulsgebervorrichtung für die Zündelektrode der Lampe ist
ein von der Spannungsquelle her normalerweise aufgeladener Kondensator mit der einen Wicklung eines Pulstransformators gekoppelt, dessen andere Wicklung mit der Zündelektrode verbunden ist. Wenn die Lampe erregt werden soll, schaltet ein Triggerkreis den gesteuerten Siliziumgleichrichter in den leitenden Zustand und verbindet dadurch die Hauptklemmen
der Lampe direkt mit der Wechselspannungsquelle, und zwar während der richtigen Halbwelle der Eingangsspannung; gleichzeitig entlädt sich der Speicherkondensator über den leitenden Siliziumgleichrichter und die angeschlossene Wicklung des Pulstransformators und liefert für die Zündelektrode
der Lampe ein Ionisierungs- oder Zündpotential. Auf diese

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Weise wird die lampe während etwa einer Halbwelle der Wechselspannungseingabe erregt, bildet also eine kurzzeitige, intensität sstarke Strahlungsquelle. Der Triggerkreis kann von Hand oder synchron mit dem Papiertransport einer Kopiermaschine betätigt werden.

Es folgt nun eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen.

Figur 1 ist ein Schaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung.

Figur 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung aus Figur 1.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Steuerschaltung gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet wird. Die Steuerschaltung 10 schafft eine Vorrichtung, die eine gesteuerte, kurzzeitige Erregung einer intensitätsstarken Strahlungsquelle bewirkt, etwa einer Xenon-Lampe, die von einer üblichen Wechselspannungsquelle gespeist wird und keine großen Speicherkondensatoren benötigt. Die lampe 12 hat üblichen Aufbau, besitzt also zwei Hauptelektroden 14 und 16 und eine Zündoder Hilfselektrode 18.

Die Schaltung 10 wird mit einer herkömmlichen Wechselspannung von 120 V, 60 Hz, erregt, die an der Primärwicklung 2OA eines Aufwärtstransformators 20 anliegt, dessen Sekundärwicklung 2OB eine Ausgangsspannung von größenordnungsmäßig 500 V liefert. Die Lampe 12 kann über einen Schaltkreis, der einen Gleichrichter oder ein in einer Richtung leitendes

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Element 22, einen gesteuerten Siliziumgleichrichter oder ein gesteuertes Leitungselement 24 und ein weiteres, in einer Richtung leitendes Element oder einen Gleichrichter 26 enthält, direkt mit der Sekundärwicklung 2OB in Serie geschaltet werden. Das gesteuerte Leitungselement enthält zwei Ausgangselektroden, d. h. Kathode und Anode, und eine Steuer- oder Gatterelektrode. Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 24 ist normalerweise nicht leitend; im leitenden Zustand verbindet er die Lampe 12 direkt mit der Wechselspannungsquelle, und zwar während einer positiven Halbwelle der Eingangsspannung.

Während des Normalzustands der Schaltung TO wird ein kleiner Speicherkondensator 28 über den Gleichrichter und einen Widerstand 30 durch die positiven Halbwellen der Eingangsspannung aufgeladen. Der Kondensator 28 ist außerdem über einen Widerstand 32, der im Nebenschluß zu den beiden Hauptklemmen 14 und 16 der Lampe 12 liegt, mit der Anode des Siliziumgleichrichters 24 verbunden. Nach Aufladen des Kondensators 28 liegt also an der Anode des Siliziumgleichrichters 24 sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbwellen der Wechselspannung ein positives Potential an.

Ein allgemein mit 34 bezeichneter Triggerkreis schafft eine Vorrichtung, um die Lampe 12 während einer einzigen, positiven Halbwelle der Wechselspannung zu erregen. Der Triggerkreis 34 enthälteinen Schalter 36 mit zwei normalerweise geschlossenen Kontakten 36A und zwei normalerweise offenen Kontakten 36B. Der Schalter 36 kann von Hand geschaltet

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oder bei Photokopiermaschinen durch den Papiertransport gesteuert werden. In der Normalstellung des Schalters 36 schließen die Kontakte 36A einen Schaltkreis, so daß sich ein Kondensator 38 über einen Serienwiderstand 40 entladen kann. Die normalerweise offenen Kontakte 36B des Schalters sind mit der Kathode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 24 verbunden, dessen Steuerelektrode über einen Widerstand 42 mit der einen Seite der Sekundärwicklung 2OB verbunden ist.

Wenn die Steuerschaltung 10 betätigt wird, um die Lampe 12 zu erregen oder aufleuchten zu lassen, wird der Schalter 36 so geschaltet, daß die Kontakte 36A öffnen und die Kontakte 36B schließen. Das Schließen der Kontakte 36B hat während positiver Halbwellen keinen Einfluß auf die Schaltung 10. Bei der ersten negativen Halbwelle, die nach Schließen der Kontakte 36B auftritt, wird jedoch zum Aufladen des Kondensators 38 ein Schaltkreis geschlossen, der von der einen Seite der Sekundärwicklung 2OB über eine Diode 44, den Widerstand 40, den Kondensator 38, die geschlossenen Kontakte 36B, die Steuerlücke zwischen Kathode und Steuerelektrode des Siliziumgleichrichters 24 und den Widerstand zur anderen Klemme der Sekundärwicklung 2OB führt. Der auf diesem Wege zum Aufladen des Kondensators 38 fließende Strom liefert eine solche Vorspannung für die Steuerlücke zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Siliziumgleichrichters 24, daß der Gleichrichter in den leitenden Zustand geschaltet wird. Da die obere Klemme der Sekundärwicklung 20B zu der Zeit,

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in der die Vorspannung am Gleichrichter 24 anliegt, gegenüber der unteren Klemme negativ ist, wird die Diode 22 in Sperrrichtung vorgespannt, und der Kondensator 28 liefert einen Haltestrom für den Gleichrichter 24, indem er sich Über die Widerstände 30 und 32 und die Diode 26 entlädt. Die Größe der Widerstände 30 und 32 und des Kondensators 28 wird so gewählt, daß der Kondensator 28 Ms zu dem Punkt entladen wird, an dem der Haltestrom für den Gleichrichter 24 nur für eine Halbwelle anhält.

Während der folgenden positiven Halbwelle wird der leitende Zustand des Gleichrichters 24 durch das von der Sekundärwicklung 2OB gelieferte Potential aufrechterhalten, wobei die Hauptelektroden 14 und 16 der Lampe 12 über die in Durchlaßrichtung vorgespannten Dioden 22 und 26 und den leitenden Gleichrichter 24 direkt an der Sekundärwicklung anliegen. Die Lampe 12 wird jedoch erst dann in den leitenden oder ionisierten Zustand gebracht, wenn ein Zünd- oder Ionisierungspuls an der Hilfs- oder Zündelektrode 18 anliegt; dieses Zündsignal wird von einem allgemein mit 46 bezeichneten Zündsteuerkreis geliefert.

Im Normalzustand der Schaltung 10 wird ein relativ kleiner Speicherkondensator 48 über einen Schaltkreis aus einer Diode oder einem Gleichrichter 50 und einem Serienwiderstand 52 von der Wechselspannungsquelle her auf ein positives Potential aufgeladen. Der Kondensator 48 liegt parallel zum Siliziumgleichrichter 24 und zum Gleichrichter

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oder zur Diode 26, und zwar über einen Schaltkreis, der eine Diode oder einen Gleichrichter 54 und die Primärwicklung 56A eines Pulstransformators 56 enthält. Die Sekundärwicklung 56B des Pulstransformators 56 ist mit der Zündelektrode 18 verbunden.

Wenn der Siliziumgleichrichter 24 in den leitenden Zustand geschaltet wird, entlädt sich der Kondensator 48 über die Primärwicklung 56A, die Diode oder den Gleichrichter 54, den Siliziumgleichrichter 24 und die Diode oder den Gleichrichter 26_f so daß ein ausreichend großer Puls, z. B. größenordnungsmäßig 15 kV, über die Sekundärwicklung 56B an der Zündelektrode 18 anliegt. Dieser relativ hohe Spannungspuls an der Zündelektrode 18 ionisiert das Gas, etwa Xenon, mit dem die Lampe 12 gefüllt ist, und zündet dadurch die Lampe 12 während der positiven Halbwelle, die auf die negative Halbwelle folgt, in der der Schalter 36 geschlossen worden war, Am Ende dieser Halbwelle kehrt die Lampe 12 unabhängig vom Zustand des Steuerschalters 36 in den Normalzustand zurück.

Im einzelnen ergibt sich folgendes« Auch wenn der Schalter 36 in dem Betriebszustand gehalten wird, in dem die Kontakte 36B auch nach Ablauf der positiven Halbwelle, in der die Lampe 12 gezündet worden war, geschlossen sind, bewirkt die Umkehrung der Polarität der Wechselspannung, daß der Haltestrom am gesteuerten Siliziumgleichrichter abgeschaltet wird, so daß der Gleichrichter 24 in den nicht leitenden Zustand zurückkehrt, wenn sich die Kondensatoren 28 und

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entladen haben. Auch wenn die Kontakte 36B geschlossen bleiben, blockiert der Kondensator 38, dessen Zeitkonstante so gewählt ist, daß er nun voll aufgeladen ist, den Strom zur Steuerelektrode, woraufhin die Steuerlücke zwischen Kathode und Steuerelektrode des Gleichrichters 24 erst dann wieder eine Vorspannung erhält, wenn der Schalter 36 umgeschaltet wurde, so daß die Kontakte 36B offen und die Kontakte 36A geschlossen sind. Wenn die Kontakte 36A geschlossen sind, entlädt sich der Kondensator 38 über den Widerstand 40.

Im Zeitintervall nach dem Aufleuchten der lampe 12 werden die Kondensatoren 28 und 48 während der positiven Halbwellen aufgeladen, und der Steuerkreis 10 kehrt in den Normalzustand zurück. Diese Kondensatoren liefern nur die erforderlichen Steuerpotentiale für die Schaltung 10, während der Strom zum Betrieb der lampe oder Strahlungsquelle 12 direkt von der WechselSpannungsquelle geliefert wird.

Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung 10, in der die lampe 12 zwei Hauptelektroden 14 und 16 enthält und die Sekundärwicklung 56B des Pulstransformators 56 mit der Elektrode 14 verbunden ist. Der Gleichrichter 24 ist im leitenden Zustand, und der in der Wicklung 56B erzeugte Puls wird an die Elektroden 14 und 16 angelegt, um die lampe in den leitenden Zustand zu schalten. Im übrigen ist die Arbeitsweise der Schaltung 10 aus Figur 2 ähnlich der Arbeitsweise der Schaltung aus Figur 1· Obwohl die Werte der Komponenten aus Schaltung 10

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für spezielle Anwendungszwecke geeignet gewählt werden können, wie für Fachleute ersichtlich ist, werden in der folgenden Tabelle Komponentenwerte aufgeführt, die bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schaltung 10 verwendet wurden.

Tabelle

Kondensator 28 Widerstand 30	10 yuF 330 0hm
Widerstand 32	87 0hm
Kondensator 38	0,1 >uP
Widerstand 40	100 0hm
Widerstand 42	100 0hm
Kondensator 48	0,5/uP
Widerstand 52	150 kOhm

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen erläutert wurde, ist für Fachleute ersichtlich, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, soweit sie in den Bereich der Erfindung fallen.

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Claims

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. M A RT I N LIC HT PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. RE IN HOLD SCHMIDT MDNCHEN 2 · THERESI ENSTRASSE 33 λ- Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN Mönchen, den k. März I969 Ihr Zeichen Unser Zeidiin ADDEESSOGEAPH-MÜLTIGEAPH COEPOEATION Hauptsitz: Cleveland, Ohio Babbitt Eoad 1200 Y. St. A. Zweite Geschäftsadresse: Mount Prospect, Illinois 1800 West Central Eoad V. St. A. Patentanmeldung: Steuerschaltung. PATENTANSPEÜCHE

1.) Steuerschaltung zur Steuerung der Erregung einer last, die von einer Wechselspannungsquelle getriggert wird, gekennzeichnet durch eine Lampe (12) mit zwei Hauptelektroden (14, 16) und einer Zündelektrode (18), ein gesteuertes Leitungselement (24) mit zwei Ausgangselektroden und einer Steuerelektrode, erste Schaltungsvorrichtungen, die die "beiden Haupt elektroden der Lampe und die beiden Ausgangselektroden des Leitungselementes mit der Wechselspamrangsquelle in Serie schalten, einen Triggerkreis (34), der mit

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Patentanwälte Dipl.-!ng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann MÖNCHEN 2, THE RES I ENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse; Lipatü/München Bayer. Vereinsbonk München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 ■ Pastscheck-Konto: Manchen Nr. 1633 97

Oppenauer BOro: PATE NTANWALT DR. REINH O LD S CH MI DT

dem Leitungselement verbunden ist und das Element in den leitenden Zustand schalten kann, um die Lampe mit der Wechselspannungsquelle zu verbinden, ein Synchronisierungskreis (46), der die Zündelektrode (18) der lampe und das Leitungselement (24) miteinander verbindet und der während des leitenden Zustande des Elements ein Erregersignal an die Zündelektrode liefert.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsschaltung eine Kondensatorvorrichtung (28, 48) und ein in einer Eichtung leitendes Element (50, 54) enthält, um die Kondensatorvorrichtung mit der Spannungsquelle zu verbinden.

3. Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsschaltung einen Pulstransformator (56) mit einer ersten und zweiten Wicklung enthält, wobei die erste Wicklung des Transformators mit der Zündelektrode (18) verbunden ist und die zweite Wicklung Parallel zum gesteuerten Leitungselement (24) und zur Kondensatorvorrichtung (48) liegt, so daß sich die Kondensatorvorrichtung über das gesteuerte Leitungselement (24) entlädt, wenn dieses Element im leitenden Zustand ist.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung einen kondensator (38) und Schalter (36) enthält, um die Verbindung des Kondensators mit dem gesteuerten Leitungselement zu steuern.

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5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsvorrichtung ein in einer Richtung leitendes Element (22, 26) enthält, das in gleicher Richtung wie das gesteuerte Leitungselement (24) gepolt ist, wobei ein Speicherkondensator (28) mit dem in einer Richtung leitenden Element in Serie geschaltet ist und parallel zur Lampe und zum gesteuerten Leitungselement liegt.

6. Steuerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Leitungselement ein gesteuerter Siliziumgleichrichter (24) ist.

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