Lasergerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasergerät mit einer Blitzbeleuchtung mit Zündstromkreis, einem Ladekondensator zur Speisung der Blitzbeleuchtung, einem Transormator und Gleichrichter zum Aufladen des Ladekondensators, sowie elektronischen Schaltmitteln zur Einleitung der Aufladung. Bei derartigen Lasergeräten hängt die Impulsintensität von der Ladespannung des Ladekondensators ab.
Der Kondensator ist also jeweils auf eine bestimmte Spannung aufzuladen und auf dieser Spannung zu halten, bevor die Entladung durch die Blitzröhre eingeleitet wird, wenn ein Laserimpuls bestimmter Energie gewünscht wird.
Bekannte Geräte weisen zu diesem Zwecke eine Zeitsteuerung auf in dem Sinne, dass von einem die Aufladung des Kondensators einleitenden Befehl hinweg eine bestimmte Wartezeit verstreicht, nach welcher die Zündung eingeleitet wird. Diese Wartezeit ist so bemessen, dass sie in allen Fällen genügt, um den Ladekondensator auch auf die höchste zulässige Spannung aufzuladen. Abgesehen davon, dass in diesem Falle eine gewisse Sicherheitszeit einzurechnen ist, damit zum Beispiel bei geringer Netzspannung stets eine volle Aufladung erfolgt, geht vor allem bei geringen Ladespannungen unnötig Zeit verloren, während welcher ausserdem durch relativ umständliche Regelkreise dafür gesorgt werden muss, dass die Ladespannung auf dem gewünschten Wert gehalten wird.
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Zündung nicht nach einer vorbestimmten Zeit sondern sofort beim Erreichen der gewollten Ladespannung auszulösen, und dabei zugleich das Gerät in Bereitschaftszustand für die nächste Aufladung zu bringen. Es geht damit nie unnötig Zeit verloren, während welcher die Kondensatorladung auf einem konstanten Wert gehalten werden muss. Anderseits ist unter allen Umständen für eine genaue und volle Aufladung auf die gewollte Spannung gesorgt, weil unabhängig von der benötigten Ladezeit die Zündung erst dann ausgelöst wird, wenn die Sollspannung auch erreicht ist. Eine die Ladezeit bemessende Verzögerungsschaltung sowie eine relativ umständliche Elektronik zur Konstanthaltung verschiedener Spannungen fallen weg.
Das erfindungsgemässe Gerät ist gekennzeichnet durch einen Mess- und Auslösestromkreis zur Einschaltung des Zündstromkreises beim Erreichen einer bestimmten Spannung am Ladekondensator sowie einen Steuerstromkreis für die Schaltmittel, welcher durch einen Startimpuls einschaltbar und durch einen Zündimpuls ausschaltbar Ist
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher
Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise bekannter Geräte ist.
Fig. 2 ist ein entsprechendes Diagramm zur Darstellung der Arbeitsweise des erfindungsgemässen Gerätes und
Fig. 3 ist das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Gerätes.
Wie Fig. 1 zeigt, steht bei bekannten Geräten stets ein vorbestimmter Zeitraum T zur Verfügung, während welchem der Ladekondensator auf eine voreingestellte Spannung aufgeladen und dann am Ende des Zeitraums über die Blitzröhre entladen wird. Man sieht, dass der Zeitraum nur bei Aufladung auf die höchste Betriebsspannung (rechts in Fig. 1) wirklich benötigt wird, während bei allen geringeren Ladespannungen Zeit verloren geht, das heisst, nach erfolgter Aufladung auf die Sollspannung muss diese noch während einer gewissen Zeit aufrechterhalten werden, bis die Zündung und Entladung erfolgt. Die Arbeitskadenz des Geräts ist somit begrenzt durch die vorgegebene Dauer eines Arbeitszyklus.
Wie Fig. 2 zeigt, können diese Nachteile vermieden werden, wenn die Zündung der Blitzbeleuchtung nicht mehr starr in Abhängigkeit der Zeit sondern in Abhängigkeit der erreichten Sollspannung erfolgt. Bei kleinen Ladespannungen, die rascher erreicht sind, ergeben sich wesentlich kürzere Arbeitszyklen T1 bzw. T2 als bei Höchstspannung (T3).
Die Arbeitskadenz hängt also ab von der Impulsenergie bzw. Ladespannung, was in allen Fällen eine optimale Ausnützung der vorhandenen Leistungsfähigkeit des Gerätes erlaubt.
In Fig. 3, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Gerätes darstellt, sind gewisse Schaltungsteile schematisch vereinfacht dargestellt. So ist zum Beispiel nur je ein Gleichrichter dargestellt, wo zwei in Serie geschaltet sein können und gewisse Hilfselemente, wie Parallelwider stände, sind weggelassen. Das Gerät weist einen Netztransformator 1 auf, der im Betriebszustand dauernd mit dem Netz verbunden bleibt. Er ist als kurzschlussfester Streufeldtransformator ausgebildet. Seine Sekundärwicklung arbeitet auf einem Zweiweggleichrichter mit vier Gleichrichterzweigen 2 bis 5. Mit dem Ausgang des Gleichrichters ist ein Schutzkondensator 6 mit Seriewiderstand 7 verbunden.
Über zwei in Serie geschaltete steuerbare Gleichrichter 8 und 9 ist der Gleichrichter mit dem Ladekondensator 10 verbunden. Die Gleichrichter 8 und 9 sind durch Sekundärspulen 11 eines Transformators steuerbar, dessen Primärwicklung 12 mit dem Ausgang einer Steuerschaltung 13 verbunden ist. Dieses Steuergerät 13 weist einen bistabilen Kreis auf, der durch Eingänge 14 und 15 umsteuerbar ist.
Dieser Kreis schaltet in dem durch den wirksamen Eingang 14 bewirkten Zustand einen Oszillator ein, der die Primärwicklung 12 mit einer Wechselspannung von beispielsweise 10 l:Hz speist.
Mit dem Ladekondensator 10 ist über eine Induktivität 2 eine Blitzröhre 16 verbunden, die mittels eines Zündtransformators 17 gezündet werden kann. Zur Erzeugung der Zündimpulse genügender Intensität ist ein Zündverstärker vorgesehen, bestehend aus einem Netzkreis mit Gleichrichter 18, Begrenzungswiderstand 19 und Kondensator 20 und einem steuerbaren Gleichrichter 21.
Mit dem Ladekondensator 10 ist ferner ein Mess- und Auslösestromkreis verbunden, der einen Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen 22 und 23 und dem Potentiometer 24 aufweist. An den Spannungsteilerabgriff sind ein Kondensator 25 und eine Kippdiode 26 angeschlossen. Bei leitender Kippdiode 26 tritt am Ausgang zwischen zwei Widerständen 27 und 28 ein Ausgangssignal auf, welches zugleich dem Eingang 15 der Steuerschaltung 13 und dem Zündgleichrichter 21 zugeführt wird.
Soweit oben beschrieben arbeitet die Schaltung wie folgt:
Bei eingeschaltetem Transformator 1 wird der Ladekondensator 10 vorderhand nicht aufgeladen, weil sich die Steuerschaltung 13 im Ausschaltzustand befindet, für welchen der Transformator 11, 12 spannungslos und somit die Gleichrichter 8, 9 dauernd gesperrt sind. Soll nun ein Laserimpuls ausgelöst werden, so wird mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung ein Startimpuls an den Eingang 14 der Steuerschaltung 13 angelegt. Damit kippt kippt diese Schaltung und schaltet den Oszillator ein, der den Transformator 11, 12 speist und die Gleichrichter 8, 9 leitend werden lässt. Der Kondensator 10 wird daher nun über den Gleichrichter 2-5 und die als Schaltmittel wirkenden Gleichrichter 8 und 9 aufgeladen.
Das Potentiometer 24 des Spannungsteilers 22-24 ist so eingestellt, dass bei der gewollten Ladespannung die Durchbruchspannung der Kippdiode 26 erreicht und diese damit leitend wird. Der dabei auftretende Ausgangsimpuls wird dem Eingang 15 der Steuerschaltung 13 zugeleitet und kippt den bistabilen Kreis dieser Schaltung in den Ausschaltzustand, für welchen der Oszillator ausgeschaltet wird und die Gleichrichter 8 und 9 beim nächsten Nulldurchgang nichtleitend werden. Zugleich gelangt der Aus gangsimpuls des Mess- und Auslösekreises an den Gleichrichter 21, der leitend wird und über den Zündtransformator einen Hochspannungsimpuls an die Zündelektrode der Blitzröhre 16 abgibt. Damit erfolgt die Zündung der Blitzröhre und die Entladung des Kondensators 10 über dieselbe.
Die Steuerschaltung 13 ist durch den Ausgangsimpuls bereits in Ausschaltzustand oder Bereitschaftszustand übergeführt worden, und nach einer gewissen, der Entionisierung der Blitzröhre dienenden Wartezeit kann ein neuer Startimpuls an den Eingang 14 gegeben werden, um eine weitere Aufladung auszulösen, die dann selbsttätig die Entladung steuert.
In den meisten Fällen wird im Augenblick der Entladung durch die Blitzröhre 16 der Gleichrichter 2-5 noch Spannung und Strom liefern. Auch wenn der Transformator 11, 12 mit einsetzender Entladung sofort spannungslos wird, können die Gleichrichter 8 und 9 unter bestimmten Umständen leitend bleiben. Damit würde also während der Entladung noch Strom zugeführt, was zu einer gewissen Streuung in der Impulsenergie führen könnte und was auch die Entionisierung der Blitzröhre verzögern kann. Um diese möglichen Nachteile auszuschalten, kann ein in Fig. 3 gestrichelt dargestellter Kurzschlusskreis dem Gleichrichter 2-5 parallelgeschaltet werden. Dieser Kurzschlusskreis weist zwei in Serie geschaltete steuerbare Gleichrichter 29 und 30 auf, die über Transformatorwicklungen 31 und 32 gezündet werden können.
Der Eingang eines Zündverstärkers 33 ist ebenfalls mit dem Ausgang des Mess- und Auslösekreises verbunden, derart, dass bei jeder Auslösung der Zündung für die Blitzröhre auch ein Zündimpuls an die Gleichrichter 29 und 30 gelangt und diese zündet, liegt in diesem Augenblick eine positive Spannung am Kurzschlusskreis bzw. an den Schaltgleichrichtern 8 und 9, so werden die Gleichrichter 29 und 30 leitend und schliessen den Gleichrichter 2-5 kurz. Es wird somit während der Entladung des Kondensators 10 keine Energie mehr über die Gleichrichter 8 und 9 nachfliessen können.
Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich. Anstelle eines Zweiweggleichrichters 2-5 könnte ein Einweggleichrichter vorgesehen sein. In diesem Falle könnten die Schaltthyristoren 8 und 9 auch die Funktion des Gleichrichters übernehmen. Der eventuelle Kurzschlusskreis 29-33 würde dann direkt mit der Sekundärwicklung des Transformators 1 verbunden. Da der Kurzschlusskreis praktisch gleichzeitig mit der Blitzröhre gezündet werden muss, könnten die Thyristoren 29 und 30 auch von geeigneten Wicklungen des Zündtransformators 17 gezündet werden. Anstelle der erwähnten Kippdiode oder Vierschichtdiode 26 kann irgendeine andere geeignete elektronische Kippschaltung, zum Beispiel ein Unijunction-Transistor, ein Schmitt-Trigger oder dergleichen verwendet werden.