CS214941B1 - Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia - Google Patents

Abstract

Vynález patří do odboru elektrotechniky a rieši premenu elektrickej energie na žiarivú a s efektívnym využitím žiarivej energie výbojky. Jeho podstata je v tom, že výbojka je napájaná striedavým napátím generovaným dvojčinným tranzistorovým striedačom s osobitným nasycovacím a výstupným transformátorom. Striedač je připojený na zdroj napatia cez indikátor vybitia, cez vypínač a cez poistku a konektory. Využitie vynálezu je v archeológii, v školstve, v baníctve a v kriminalistike a je znázorněný na priloženom výkrese na obr. 1

Description

2

Vynález sa týká přenosného zdroja ultra-fialového žiarenia s vysokou účinnosťou pripremene elektrickej energie na žiarivú a sefektívnym využitím žiarivej energie výboj-ky. V dosial' vyrábaných zahraničných přenos-ných UV lampách zdrojom žiarivej energiesú nízkotlakové ortuťové výbojky s menovi-tým výkonom 4 a 6 W, ktoré produkuji! re-zonančně žiarenie vlnovej dížky 253,7 nin.Výkon týchto UV lámp často nestačí priprospekčných prácach v teréne, pretože zovzdialenosti niekolkých metrov nie súschopné dostatočne intenzívně vybudit lu-miniscenční. Nízkotlakové ortuťové výbojkysú napájané striedavým napátím s frekven-ciou niekolko desiatok kHz, ktoré je genero-vané tranzistorovým blokovacím oscilátorom.Energetická účinnost blokovacích osciláto-rov je nízká a pohybuje sa v medziach 60 až70 %. Výbojky pracujú bez žeravenia elek-tród. K zapáleniu výboja dochádza pri stu-dených elektródach, čo spůsobuje skrátenieživota výbojky následkom porušenia emisnejvrstvy nanesenej na elektródach. Pri zapalo-vaní výboja zdrojom elektrónov je autoemi-sia vyvolaná silným elektrickým polom v ča-se trvania vysokých napáťových špičiek ge-nerovaných blokovacím oscilátorom. Emisiaelektrónov zo studených elektród výbojkysa začína v mieste najnižšej výstupnej práce.Po zapálení výboja celý prúd vychádza z to-hoto bodu elektródy, čo spósobí nadměrnélokálně prehriatie tohoto bodu energiou do-padajúcich ionov a elektrónov a zároveňzvýšenú eróziu materiálu elektródy z tohotobodu. Výstupná práca tohoto bodu sa rýchlezvyšuje a emisia elektrónov pokračuje z iné-ho, susediaceho bodu elektródy s nižšou vý-stupnou prácou. Tento dej pokračuje ďaleja je sprevádzaný rýchlym čerpáním baňkyvýbojky vplyvom rozprašovania materiáluelektród, Pri takomto pracovnom režime vý-bojka sa rýchlo znehodnocuje znižovanímemisnej schopnosti elektród a zároveň zni-žovaním žiarivej energie výbojky vplyvomvysokej absorpcie ultrafialového žiareniav sčernenej baňke. Výbojky v UV lampách sú umiestnenév reflektore z leštěného hliníkového plechutvaru paraboly alebo časti kruhu. Rozměryreflektora a vzájomná poloha výbojky a re-flektora sú také, že uhol clonenia je blízkyk nule. Žiarivá energie výbojky sa takýmtosposobom nevyužívá dost efektívne.

Zdrojom elektrickej energie v týchto UVlampách sú suché galvanické články aleboNiCd akumulátory. Indikátory vybitia aku-mulátorov v týchto UV lampách nie sú po-užité, preto akumulátory sa můžu často nad-meme vybíjet a znehodnocovat. U iných typov zdrojov UV žiarenia sú po-užité nízkotlakové ortuťové výbojky s vyš-ším menovitým výkonom, a to 15 W, 30 Wa 100 W. Tieto UV lampy sú však napájané 'zO siete 220 V, preto nie sú použitelné prepráce v ferénnych podmienkach.

Uvedené nedostatky dosial' vyrábanýchpřenosných UV lámp sú odstraněné přenos-ným zdrojom ultrafialového žiarenia podlávynálezu, ktorého podstata je v tom, že zdrojnapátia je připojený cez poistku, cez prvýkonektor a cez vypínač jednak na indikátorvybitia, ku ktorému je paralelné připojenásvietiaca dióda a jednak buď cez prvý odporna střed prvého vinutia nasycovacieho trans-formátora, ktorého jeden vývod prvého vi-nutia je připojený na bázu prvého tranzisto-ra a druhý vývod prvého vinutia je připojenýna bázu druhého tranzistora a cez druhýodpor na spoločný bod, alebo je připojenýna prvý kondenzátor a na střed prvého vi-nutia výstupného transformátora. Jeden vý-vod tohto transformátora je připojený nakolektor prvého tranzistora a na druhé vi-nutia nasycovacieho transformátora a druhývývod prvého vinutia výstupného transfor-mátora je připojený na kolektor druhéhotranzistora a na druhé vinutie nasycovacie-ho transformátora. Spoločný bod je spojenýjednak s emitorom prvého tranzistora, jed-nak s emitorom druhého tranzistora, jednaks prvým kondenzátorom a jednak s indikáto-rom vybitia a cez druhý konektor so zdro-jom napátia. Výbojka je žeravená zo žera-vlacich vinutí zapojených do série s druhýmvinutím výstupného transformátora, ktoréuprostřed delené a spojené druhým kon-denzátorom.

Podstatou vynálezu je napájanie nízkotla-kovej ortuťovej výbojky striedavým napátímz dvojčinného tranzistorového striedača,v ktorom spínanie a uzavieranie tranzistorovje riadené osobitným nasycovacím transfor-mátorom, kým výstupný transformátor pra-cuje lineárně a prenáša výstupný výkon dozáťaže. Striedač dosahuje vysokú energetic-ká účinnost až nad 90 %. Je napájaný z aku-mulátora s napátím 24 V, preto pracujes malými prúdmi, čo tiež pomáhá dosiahnúťvysokú účinnost pri premene elektrickejenergie na žiarivú. Elektrická energie, ktoráu dosial' vyrábaných přenosných UV lam-pách připadá na straty v blokovacom oscilá-tore, v navrhovanom prenosnom zdroji ultra-fialového žiarenia sa využívá na žeravenieelektród ortuťovej výbojky, ktorej životnostsa tým značné predlži. V prenosnom zdroji ultrafialového žiare-nia podlá vynálezu, výbojka je umiestnenáv ohnisku paraboly tvoriacej reflektor, pri-čom rozměry reflektora sú také, že uholclonenia dosahuje minimálně 30 °. Týmtoriešením bola dosiahnutá dobrá směrovávlastnost přenosného zdroja ultrafialovéhožiarenia a vysoká efektivnost využitia žiari-vej energie výbojky. Nad výbojkou je umiest-nený selektívny absorpčný filter s dobroupriepustnosťou pre vlnové dížky UV žiarenia

Claims (1)

1. 3 a vysokou absorpciou pre viditelná oblastsvětla. Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia po-dlá vynálezu je vybavený elektronickýmindikátorom vybitia akumulátore, ktorý svě-telnou diodou signalizuje vybitie akumulá-tora po přípustná hranicu. Použitím dvojčinného tranzistorovéhostriedača s osobitným nasycovacím trans-formátorom zvýši sa energetická účinnostpri generovaní striedavého napatia požado-vanej amplitúdy a výkonu pre napájanieortuťovej výbojky. Zvýši sa tým účinnost^ pripremene elektrickej energie na žiarivú. Casťušetrenej elektrickej energie je využitá nažeravenie elektrod výbojky z pomocných že-raviacich vinutí na výstupnom transformáto-re striedača. Zeravené elektrody výbojkyemitujú elektrony celým svojim povrchoma nedochádza k ich nadměrnému lokálnemuprehrievaniu. Emisná vrstva z elektród nieje rozprašovaná a životnost výbojky tým nieje obmedzovaná. Umiestnením výbojky výkonu 15 W doohniska paraboly tvoriacej reflektor, tak žeuhol clonenia dosahuje minimálně 30 °, boladosiahnutá zlepšená směrová vlastnost pře-nosného zdroja ultrafialového žiarenia umož-ňujú dostatočne intenzívně vybudit luminis-cenciu i zo vzdialenosti troch až štyrochmetrov. Vybavením přenosného zdroja ultrafialo-vého žiarenia elektronickým indikátorom vy-bitia akumulátora, bola dosiahnutá stálakontrola stavu nabitia akumulátora, aby ne-mohlo dójsť k jeho nadměrnému vybíjaniua rýchlemu znehodnocovaniu. Na priloženom výkrese č. 1 je znázorněnéelektrické zapojenie přenosného zdrojaultrafialového žiarenia. Na výkrese č. 2 jepříklad vyhotovenia přenosného zdroja ultra-fialového žiarenia. Napátie 24 V z akumulátora 6 privádzamecez poisitku 7, prvý konektor 51 a vypínač 4na napájacie svorky 2B a 27 dvojčinnéhotranzistorového striedača 2 s pomocným na-sycovacím transformátorom 21 a výstupnýmtransformátorom 22. Tranzistorový striedač 2pozostáva z prvého tranzistora 28, z druhého tranzistora 29, z prvého odporu 32, z druhé-ho odporu 33, z prvého kondenzátora 34a spoločného bodu 35. Striedavé napatie po-žadovanej amplitúdy pre napájanie výbojky I odoberáme z vinutia 25, ktoré je uprostředrozdělené na dve časti. Medzi vinutia 25 jezapojený kondenzátor 24, ktorý stabilizujeprúd výbojky 1. Elektrody výbojky 1 sú že-ravené zo žeraviacich vinutí 23. Paralelné k napájacím svorkám 26 a 27striedača 2 je připojený indikátor vybitiaakumulátora 3 so světelnou diodou 31. Keďklesne napátie akumulátora na nastavenuhranicu, světelná dióda sa rozsvieti. Na výkrese č. 2 je znázorněný příklad vy-hotovenia přenosného zdroja ultrafialovéhožiarenia. V dolnej časti puzdra 11 je umiest-nený tranzistorový striedač 2, ktorý je napá-janý cez konektor 5 a vypínač 4 umiestnenév rukováti 12. Rukovať je upevněná na zad-nej straně puzdra 11. V hornej časti puzdra II je umiestnený indikátor vybitia akumulá-tora so světelnou diodou 31. Nízkotlakováortuťová výbojka 1 výkonu 15 W je uchytenáv strednej časti puzdra 11 v objímkách 10tak, aby bola v ohnisku reflektora 8 tvaruparaboly, pričom rozměry paraboly sú také,aby vefkosť uhla clonenia 14 bola minimálně30 °. Vzhfadom na lineárnu závislost odrazi-vosti hliníka od vlnovej dížky světelnéhožiarenia, pre odrazová vrstvu reflektora bolazvolená lesklá hliníková vrstva. Nad reflek-torom 8 je upevněný pomocou rámu 13 se-lektívny absorpčný filter 9 s dobrou prie-pustnosťou pre světelné žiarenie vlnovejdížky 253,7 nm a s velkou absorpciou previditelná oblasť světelného žiarenia. Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia sadobré uplatní pri vyhladávaní nerastných su-rovin ako sú volfrám, molybdén, urán a iné.Možno ho použiť pri povrchových prospek-čných prácach, při dokumentácii a mapovaníbanských dlel, pri vyhodnocovaní a doku-mentácii vrtov, a pri určovaní minerálovv laboratórnych podmienkach. Ďalšie možnosti uplatnenia sú napříkladv kriminalistike, v školstve, v chemickýchlaboratóriach, pri kontrole papierových ban-koviek a dokumentov a podobné. PREDMET Přenosný zdroj ultrafialového žiarenias nízkotlakovou ortuťovou výbojkou umiest-nenou v ohnisku reflektora tvaru parabolyvyznačujúci sa tým, že zdroj napatia (6) jepřipojený cez poistku (7), cez prvý konek-tor (51) a cez vypínač (4) jednak na indi-kátor vybitia (3), ku ktorému je paralelnépřipojená svietiaca dióda (31) a jednak buďcez prvý odpor (32) na střed prvého vinu-tia nasycovacieho transformátora (21), kto-rého jeden vývod prvého vinutia je připoje-ný na bázu prvého tranzistora (28) a druhý VYNALEZU vývod prvého Vinutia je připojený na bázudruhého tranzistora (29) a cez druhý odpor (33) na spoločný bod (35), alebo je připoje-ný na prvý kondenzátor (34) a na střed prvé-ho vinutia výstupného transformátora (22),ktorého jeden vývod prvého vinutia je při-pojený na kolektor prvého tranzistora (28)a na druhé vinutie nasycovacieho transfor-mátora (21) a druhý vývod prvého vinutiavýstupného transformátora (22) je připojenýna kolektor druhého tranzistora (29) a nadruhé vinutie nasycovacieho transformátora 4 (21), pričom spoločný bod (35) je spojenýjednak s emitorom prvého tranzistora (28),jednak s emitorom druhého tranzistora (29),jednak s prvým kondenzátorom (34) a jed-nak s indikátorom vybitia (3) a cez druhýkonektor (52) so zdrojom napatia (6), pri- čom výbojka (1) má žeravenie připojenék žeraviacemu vinutiu (23) zapojenému dosérie s druhým vinutím (25) výstupnéhotransformátora (22), ktoré je uprostřed dě-lené a je spojené druhým kondenzátorom(24). 2 výkresy