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Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes von Gasentladungslampen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes
von Gasentladungslampen. Derartige überwachungseinrichtungen sind dort notwendig,
wo die Intensität der Entladung aus irgendwelchen Gründen besonders konstant gehalten
werden muß. Ein solcher Fall liegt z. B. bei den UV-Strahlungsquellen für die automatische
Briefverteilung nach lumineszierenden Kodierungen vor.
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Man hat bisher bei diesen Anlagen, die mit einer Verteilleistung von
etwa 20 000 Briefen pro Stunde natürlich gegen jeden Ausfall oder jede Intensitätsschwankung
der die Lumineszenz erregenden Strahlungen geschützt sein müssen, bisher durch ein
Relais im Brennstromkreis überwacht. Es ist auch mehrfach vorgeschlagen worden,
dieses Relais mit zusätzlichen Kontakten zu versehen und mit anderen Schaltungselementen
zusammenzuschalten, welche die Zündung der Gasentladungslampen einleiten sollen,
so daß Überwachung des Brennstroms und Zündung der Entladung von dem gleichen Relais
ausgeführt wurden.
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Andererseits war man bemüht, den Brennstrom trotz auftretender Schwankungen
der Versorgungsspannung möglichst konstant zu halten und hat hierzu beispielsweise
von eigener Seite eine Stromkonstanthalteschaltung mit Regeltransistoren und Zenerdioden
vorgeschlagen (deutsche Auslegeschrift 1178 941), welche die Aufgabe der Konstanthaltung
des Brennstroms erfüllte.
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Es hat sich nun gezeigt, daß zur Verlängerung der Lebensdauer der
Heizwendeln der Entladungslampen auch eine Konstanthaltung des Elektrodenvorheizstroms
notwendig ist. Will man unter Erfüllung dieser Forderung zu einer einfachen Regelschaltung
für den Elektrodenvorheiz- und den Lampenbrennstrom kommen, so liegt eine Regelung
auf einen für beide Ströme gleich großen Wert nahe.
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Wendet man eine solche Regelanordnung, die an sich nicht Gegenstand
der Erfindung sein soll, an, so ist das Überwachungskriterium für den Betrieb der
Gasentladungslampe nicht mehr aus verschiedenen Werten des Anheiz- bzw. Brennstroms
herauszulesen, der Brennstrom als Mittel zur Überwachung fällt damit aus.
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Die Erfindung löst die Aufgabe der Überwachung einer im Elektrodenvorheiz-
und Lampenbrennstrom auf den gleichen Wert konstant gehaltenen Gasentladungslampe,
bei der ein verzögert ansprechendes Kontrollrelais gleichzeitig die Zündung einleitet,
nun dadurch, daß das Anzugs- bzw. Haltekriterium für das in Reihe mit einer Zenerdiode
und einem Transistor an der Betriebsgleichspannung liegende Kontrollrelais, dessen
zusätzlicher Ruhekontakt im Elektrodenbrückenkreis der Lampe liegt, von dem Steuerstrom
dieses Transistors abgeleitet ist, welcher, in Abhängigkeit von der Lage eines in
seinem Basisspannungsteiler liegenden Umschaltekontakts dieses Kontrollrelais, zunächst
über einen dessen verzögertes Ansprechen bewirkenden Zeitkreis und darauf über einen
von der Strahlung der gezündeten Entladungslampe beaufschlagten Fotowiderstand zustande
kommt. Es wird also das Überwachungskriterium aus der Strahlung selbst hergeleitet.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein zusätzlicher Arbeitskontakt
des Kontrollrelais vorgesehen, welcher den im Zeitkreis enthaltenen Kondensator
über einen Widerstand kurzschließt. Hierdurch wird der Zeitkreis wieder auf den
Ursprungszustand gebracht und steht somit bei einem neuerlichen Einschalten zur
Verfügung.
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Vorteilhaft wird für den aus dem Kondensator und den Widerständen
bestehenden Zeitkreis eine konstante Ladespannung an einer weiteren Zenerdiode abgegriffen.
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Zweckmäßig ist für eine Lampe, die als UV-Strahlungsquelle in automatischen
Briefverteilungsanlagen verwendet ist, ein weiterer Umschaltekontakt des Kontrollrelais
für das An- und Abschalten von externen Funktionen in Briefaufstell- und Verteilanlagen
vorgesehen.
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An Hand des Schaltbildes wird die Wirkungsweise der Erfindung im einzelnen
erläutert: Über den Schalter 1 und die Sicherung 2 wird die Netzspannung an den
Transformator 5 und parallel dazu an die Netzspannungsmeldelampe 3 und an das Umpolrelais
4 gelegt, dessen Kontakte 4 Ui und 4 UI, nach jedesmaligem Einschalten des Netzschalters
1 die
Entladungslampe 19 umpolen und somit in bekannter Weise die
Kataphorese verhindern. Über den Gleichrichter 6, die Kondensatoren 7 und die Drossel
8 wird eine gesiebte Gleichspannung erzeugt. Diese Schaltelemente stellen in ihrer
Gesamtheit eine Gleichstromersatzquelle dar. Solche Maßnahmen sind bereits bekannt,
desgleichen auch' die Verwendung- des Regeltransistors 16 in. Verbindung,
mit den. Widerständen 10, 11, 12, 13 und 14 sowie der Zenerdiode 9 zum Zwecke der
Konstanthaltung des Brennstroms: Neu ist die Verwendung eines Kontrollrelais 32
mit nur einer Wicklung, welche über der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 34
parallel zur Gleichstromersatzquelle liegt. Wenn die Ladespannung des über die Widerstände
22 und 23 verzögert aufgeladenen: Kondensators 21 .die Zenerspannung der Zenerdiode
'26 überschreitet, fließt ein Basisstrom und ein entsprechend starker Kollektorstrom
im Transistor 34; wodurch das Kontrollrelais 32 betätigt wird. Der Kondensator 31
parallel zur Relaiswicklung 32 sorgt für ein einwandfreies Anziehen des Relaisankers.
Die parallelgeschaltete Diode 33 unterdrückt beim Abschalten des Kontrollrelais
32 schädliche Spannungsspitzen. Durch die Ankerbetätigung des Kontrollrelais 32
wird der Umschaltekontakt 32 UI umgelegt, wodurch die Basis des Transistors 34 vom
Zeitkondensator 21 abgeschaltet und an den lichtelektrischen Widerstand 28 gelegt
wird. Beim Anziehen des Kontrollrelais 32 wird ferner zunächst der Ruhekontakt 32R1
geöffnet. Die Entladung der elektromagnetischen Energie der Drossel 15 beim Öffnen
des Ruhekontakts 32R1 dient in bekannter Weise zur Zündung der Entladungslampe 19.
Der Widerstand 18 liegt während der Anheizperiode im Elektrodenvorheizstromkreis
der Entladungslampe 19 und verhindert durch seinen Spannungsabfall eine unzulässig
hohe Betriebsspannung an der Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors 16.
Der Strommesser 17 dient zur Kontrolle des konstant gehaltenen Heizstromes und Brennstromes.
Die Betriebsspannung für den Zeitkreis, bestehend aus dem Kondensator 21 und den
Widerständen 22 und 23, ist konstant und wird an der Zenerdiode 20 über den vorgeschalteten
Widerstand 24 abgegriffen, wodurch die Umschaltung von konstantem Heizstrom auf
konstanten Brennstrom während einer ebenfalls konstant gehaltenen, jedoch über den
Widerstand 23 einstellbaren Zeit möglich ist und somit Netzspannungsschwankungen
in den üblichen Grenzen keinen Einfluß auf den Anheizvorgang ausüben können.
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Wenn die Entladungslampe 19 gezündet hat, wird der lichtelektrisch8
Widerstand 28 mit Strahlung beaufschlagt, und der Transistor 34, dessen Basis durch
den Umschaltevorgang übel` 32 UI jetzt am lichtelektrischen Widerstand 28 liegt,
zieht über den beleuchteten Fotowiderstand 28 einen kräftigen Basisstrom, der seinerseits
einen starken Kollektorhaltestrom im Kontrollrelais 32 hervorruft.
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Am Widerstand 35 und an dem zu diesem parallelgeschalteten Transistor
34 mit dem Kontrollrelais 32 liegt ein Spannungsabfall, welcher sich aus der Differenz
zwischen der Spannung an dem Ausgang der Siebkette 7, 87 und der Zenerdiode 30 ergibt.
Die Widerstände 25 und 29 bewirken eine Spannungsteilung für den Betrieb des Fotowiderstandes
28. Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 34 ist zur Stabilisierung mit dem
Widerstand 27 überbrückt.
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Wenn der Anker des Kontrollrelais 32 anzieht, wird über den Arbeitskontakt
32A1 und den Widerstand 36 der Zeitkondensator 21 entladen und somit für einen späteren
Einschaltvorgang in Bereitschaft gehalten. Der Umschaltkontakt 32 U11 findet Verwendung
für das An- und Abschalten von externen elektrischen Funktionen in Briefaufstell-
und Verteilanlagen.
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Nach der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: 1. Optische Kontrolle
der Strahlung der Entladungslampe über einen Fotowiderstand.
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2. Konstanter Heiz- und Brennstrom bei konstanter Anheizzeit unabhängig
von Netzspannungsschwankungen.
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3. Sofortige Betriebsbereitschaft des Zeitkreises ohne Beeinträchtigung
der Schaltzeitgenauigkeit, wie z. B. bei Thermozündern nach beliebigen Ein- und
Ausschaltvorgängen in beliebigen Zeitabständen.