DE19844980C2 - Meßvorrichtung zur Messung der Zwischenkreisspannung von Gradientenverstärkern - Google Patents

Description

In diagnostischen Magnetresonanzgeräten werden zur Ortscodie­ rung der Magnetresonanzsignale in den drei Raumachsen zeit­ lich veränderliche magnetische Gradientenfelder verwendet. Dazu ist für jede Raumachse eine Gradientenspulenanordnung mit einem Gradientenverstärker vorgesehen.

Da für jede der drei Achsen meist eine ganze Vielzahl von Zwischenkreisverstärkern erforderlich sind, ergibt sich eine sehr hohe Anzahl der zu messenden Zwischenkreisspannungen, was bei der Verwendung üblicher Meßgeräte außerordentlich teuer kommt. Hinzu kommt im Falle der Messung der Zwischen­ kreisspannung noch der Umstand, daß die Spannungen nicht po­ tential gebunden sind, was die Messung zusätzlich erschwert und verteuert. Aus Kostengründen erfolgt daher derzeit meist nur die Überwachung von einem oder zwei Spannungsgrenzwerten, wobei mittels einer Leistungszenerdiode ein Schwellwertdetek­ tor angesteuert wird. Will man mehr Informationen, so kommen im Zwischenkreis parallel zum Entladewiderstand des Zwischen­ kreiskondensators liegende Meßschaltungen zum Einsatz. Diese sind aber nicht nur schaltungstechnisch erheblich aufwendiger und teurer, sondern sie benötigen zudem immer noch eine Hilfsenergieversorgung.

In der DE 197 09 766 C1 ist ein Gradientenverstärker be­ schrieben, der zwei ausgangsseitig in Reihe geschaltete End­ stufen umfaßt. Jede Endstufe wird über einen Gleichspannungs­ zwischenkreis aus einem Netzteil gespeist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßvor­ richtung für die Zwischenkreisspannung von Gradientenverstär­ kern zu schaffen, die einfach und billig aufgebaut ist und ohne eigene Hilfsenergieversorgung auskommt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Meßvorrichtung mit einer Meßschaltung, die eine potentialtrennende Ankopplung an eine Spannungsanzeigevorrichtung umfaßt, wobei die Meßschaltung ausgebildet ist, in Serie zu einem Entladewiderstand eines Zwischenkreiskondensators geschaltet und aus dem Entladestrom über den Entladewiderstand betrieben zu werden.

Eine solche sehr einfach aufbaubare und ohne zusätzlich ein­ zuspeisende Energie zu betreibende Schaltung läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft in der Weise realsieren, daß über eine astabile Kippstufe ein vorzugsweise als Transistor ausgebildeter Treiber für eine in einem niederohmigen Kreis liegende Leuchtdiode angesteuert wird, aus deren Lichtimpulsen, deren Frequenz zur Zwischen­ kreisspannung proportional ist, in einer einen Fotoempfänger enthaltenden Auswerteeinheit die Zwischenkreisspannung ermit­ telt wird.

Dabei hat es sich als besonders einfach im Aufbau und damit auch kostengünstig erwiesen, wenn die astabile Kippstufe eine über einen parallel zu einem Kondensator liegenden Spannungs­ teiler mit einer Zenerdiode angesteuerte Thyristortetrode enthält, die ihrerseits wiederum am einfachsten durch zwei zusammengeschaltete Transistoren gebildet sein kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 die schematische Anordnung der erfindungsgemäßen Meßschaltung im Übertragungskreis zwischen einem nicht gezeigten Gradientenverstärker und der daran angeschlossenen Spule,

Fig. 2 ein Schaltbild der in der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Meßschaltung und

Fig. 3 die Spannungs-Frequenzkennline des Optokopplers.

In Fig. 1 erkennt man den am Ausgang des Netzteils angeordne­ ten, meist durch eine ganze Gruppe von Kondensatoren gebilde­ ten Zwischenkreiskondensator C_z, dem üblicherweise ein Ent­ ladewiderstand R_e nachgeschaltet ist, der so bemessen ist, daß er innerhalb von einigen Minuten eine Entladung des Zwi­ schenkreiskondensators C_z bewirken kann, um eine Gefährdung des Bedienungspersonals auszuschließen, wenn beispielsweise dieser Zwischenkreiskondensator mit hoher Kapazität und sehr hoher Spannung über Tage aufgeladen bliebe.

Erfindungsgemäß ist diesem Entladungswiderstand nun die ei­ gentliche Meßschaltung in Serie nachgeschaltet, wie sie in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist. Diese Schaltung umfaßt eine astabile Kippstufe 1 zum Betreiben eines als Transistor T3 ausgebildeten Treibers für den im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel eine Leuchtdiode enthaltenden Optokoppler. Die Lichtimpulse der Leuchtdiode LD werden von einer Fotodiode P erfaßt und vorzugsweise über eine vorher empirisch ermittelte Kennlinie über den Zusammenhang zwischen der Frequenz der Lichtblitze und der Zwischenkreisspannung als Spannungswert an der Spannungsanzeigevorrichtung M angezeigt.

Ist die Zwischenkreisspannung nahe Null, so daß demzufolge auch am Kondensator C1 praktisch keine Spannung abfällt, so bleibt die Zenerdiode D1 gesperrt. Damit bleiben auch die Transistoren T1, T2 und T3 stromlos und die Leuchtdiode LD dunkel. Übersteigt nun die Zwischenkreisspannung die Zehner­ spannung der Zenerdiode D1, so wird zunächst der Transistor T1 leitend und schaltet den Transistor T2 durch, die gemein­ sam eine Thyristortetrode und damit in Verbindung mit dem An­ steuerspannungsteiler von dem Kondensator C1 eine Kippschal­ tung bilden. Der als Treiber für die Leuchtdiode LD dienende Transistor T3 wird dabei durchgesteuert und die Leuchtdiode leuchtet. Durch die niederohmige Auslegung des Leuchtdioden­ kreises entlädt sich der Kondensator C1, wodurch der von den Transistoren T1, T2 gebildete Thyristor wieder löscht und da­ mit auch den Transistor T3 sperrt. Der Kondensator C1 wird durch den Entladewiderstand R_e langsam wieder aufgeladen und der vorstehend beschriebene Vorgang beginnt von neuem. Hier­ durch entsteht eine sägezahnförmige Spannung am Kondensator C1 und der Optokoppler mit der Leuchtdiode LD blinkt mit ei­ ner der Zwischenkreisspannung nahezu linear proportionalen Frequenz. Überschreitet schließlich die Zwischenkreisspannung einen Maximalwert, so löscht der Thyristor nicht mehr und die Leuchtdiode geht in Dauerlicht über. Auf diese Art und Weise ist auch eine Meßbereichsüberschreitung sofort erkennbar.

Die Fig. 3 zeigt die Spannungs-Frequenzkennlinie mit C1 = 100 nF und R_e = 33 kOhm. Man erkennt dabei den fast linearen Zusammenhang zwischen der Spannung U und der Frequenz F, mit der die Leuchtdiode aufleuchtet. Die Genauigkeit liegt bei handelsüblichen Bauelementen im Bereich von ca. 10%, was für die meisten Anwendungen ausreicht.

Claims (4)

1. Meßvorrichtung für die Zwischenkreisspannung von Gra­ dientenverstärkern o. dgl. mit einer Meßschaltung, die eine potentialtrennende Ankopplung an eine Spannungsanzeigevor­ richtung umfaßt, wobei die Meßschaltung ausgebildet ist, in Serie zu einem Entladewiderstand R_e eines Zwischenkreiskon­ densators (C_z) geschaltet und aus dem Entladestrom über den Entladewiderstand (R_e) betrieben zu werden.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß über eine astabile Kippstufe (1) ein vorzugsweise als Transistor (T3) ausgebildeter Trei­ ber für eine in einem niederohmigen Kreis liegende Leuchtdi­ ode (LD) angesteuert wird, aus deren Lichtimpulsen, deren Frequenz zur Zwischenkreisspannung proportional ist, in einer einen Fotoempfänger (P) enthaltenden Auswerteeinheit die Kreiszwischenspannung ermittelt wird.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die astabile Kippstufe (1) eine über einen parallel zu einem Kondensator liegenden Spannungsteiler mit einer Zenerdiode (D1) angesteuerte Thy­ ristortetrode enthält.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Thyristertetrode durch zwei zusammengeschaltete Transistoren (T1, T2) gebildet ist.