-
Röntgendiagnostikapparat mit einer Schaltungsanordnung zur Regelung
der Speisespannung für die Röntgenröhre Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgendiagnostikapparat
mit einer Schaltungsanordnung zur Regelung der an die Primärwicklung des flochspannungstransformators
anschaltbaren Speisespannung, die ein Vergleichsglied für eine dem Istwert der Speisespannung
entsprechende Spannung mit einer dem Sollwert der Speisespannung entsprechenden
Spannung, eine Schwellwertanordnung, der die der Differenz zwischen diesem Soll-
und Istwert entsprechende Ausgangsspannung des Vergleichsglieds zugeführt wird,
und am Ausgang der Schwellwertanordnung angeschlossene Stellmittel für die Speisespannung
enthält, die beim Überschreiten eines vorbestimmten Betrages der Eingangsspannung
der Schwellwertanordnung (Schwellenspannung) ansprechen.
-
Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art erfolgt die Regelung
der Speisespannung in der Weise, daß der absolute Fehler, der sich aus demjenigen
Ausgangsspannungsbetrag des Vergleichsglieds ergibt, innerhalb dem keine Regelung
der Speisespannung
stattfindet (Ansprechzone), über dem gesamten
Bereich der Röntgenröhrenspannung konstant bleibt. Dieser Fehler muß so vorausbestimmt
werden, daß er bei der niedrigsten Röntgenröhrenspannung keinen unzulässig hohen
Wert hat. Da der Sollwert der Röntgenröhrenspannung in einem weiten Bereich von
beispielsweise 25 kV bis 150 kV liegen kann, ist dabei der relative, d.h. der prozentuale
Fehler, um den der Istwert der Speisespannung vom Sollwert abweichen kann, ohne
daß die Regelung einsetzt, im oberen Bereich der Röntgenröhrenspannung sehr gering.
Die Folge davon ist, daß die Regelung bereits bei sehr geringen Netzspannungsschwankungen
einsetzt, wenn eine hohe Röntgenröhrenspannung gewählt ist, falls nicht bereits
durch einen noch empfindlicheren vorgeschalteten zweiten Regelkreis Netzspannungsschwankungen
ausgeglichen werden. Infolge von Netzspannungsschwankungen ist also entweder-die
Regelung der Röntgenröhrenspannung bei-hohen Röntgenröhrenspannungen oder der vorgeschaltete
Regelkreis zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen unabhängig von der gewählten
Röntgenröhrenspannung unruhig.
-
Weil der aufgrund der kleinsten Röntgenröhrenspannung festgelegte
Spannungsbereich, um den der Sollwert der Speisespannung vom Istwert abweichen darf,
d.h. der Fehler der Rgelcinrichtung, im oberen Bereich der Röntgenröhrenspannung
relativ klein ist, ist ferner die Dimensionierung und Justierung der Regeleinrichtung
schwierig.
-
Aufgabe der Erfindung ist.es, einen Röntgendiagnostikapparat der eingangs
genannten Art zu schaffen, der die geschilderten Nachteile nicht aufweist, d.h.
bei dem insbesondere im oberen Bereich der Röntgenröhrenspannung eine ruhige Regelung
der Speisespannung gewährleistet und dessen Dimensionierung und Justierung gegenüber
dem bekannten Röntgendiagnostikapparat vereinfacht ist.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwellwertanordnung
zur Einstellung der Schwellenspannung eine dem Sollwert der Röntgenröhrenspannung
entsprechende Steuerspannung zugeführt ist, die die Schwellenanordnung so beeinflußt,
daß die Schwellenspannung mit ansteigendem Sollwert im Sinne der Erzielung einer
etwa gleichbleibenden relativen ungeregelten Restabweichung der Röntgenröhrenspannung
zunimmt.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeicirnung.
-
In der Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines bekannten Röntgendiagnostikapparates
mit einer Schaltungsanordnung zur Regelung der an die Primärwicklung des Hochspannungstransformators
anschaltbaren Speisespannung gezeigt. Der Röntgendiagnostikapparat enthält einen
Regeltransformator 1, der über einen verstellbaren Abgriff 2 vom Netz gespeist wird
und über dessen Abgriff 3 die Speisespannung für den aus einem Hochspannungstransformator
4 und einem Hocilspannungsgleichrichter 5 bestehenden Hochspannungserzeuger einer
Röntgenröhre 6 abgenommen wird.
-
Zur Einschaltung der Röntgenröhre 6 dient ein Schalter 7.
-
Die Speisespannung für den Hochspannulgserzeuger 4, 5, d.h.
-
die Leerlaufspannung des Regeltransformators 1, ist mittels einer
Schaltungsanordnung einstellbar bzw. regelbar, die ein Vergleichsglied 8 enthält,
an dessen einem Eingang 9 eine in der Stufe 10 gebildete, dem Istwert der Leerlaufsparmung
des Regeltransformators 1 entsprechende Gleichspannung liegt, die von dem Abgriff
3 abgegriffen wird. Am Eingang 11 des Vergleichsglieds 8 liegt eine dem Sollwert
dieser Beerlaufspannung entsprechende Spannung, die an einem Potentiometer 12 abgegriffen
wird, das in bekarlnter Weise in Abilängigkeit von den
eingestellten
Aufnahmedaten automatisch verstellt wird. Am Ausgang des Vergleichsglieds 8 liegt
somit eine Spannung, die der Differenz zwischen dem Ist- und dem Sollwert der eerlaufspannung
des Regeltransformators 1 entspricht. Diese Spannung ist dem Eingang eines Schwellwertglieds
13 zugeführt, das beim Überschreiten eines vorbestimmten Betrages der Aüsgangsspannung
des Vergleichsglieds 8 einem Verstärker 14 eine Spannung zur Steuerung eines Stellmotors
15 zuführt, welcher den Abgriff 3 so lange verstellt, bis die Ausgangsspannung des
Vergleichsglieds 8 die Schwellenspannung des Schwellwertglieds 13, d.h. den vorbestimmten
Spannungsbetrag, bei dem das Schwellwertglied 13 anspricht, unterschreitet.
-
Dem Regeltransformator 1 ist noch eine Regelanordnung zugeordnet,
die aus einem Regelglied 16, das einen Stellmotor 17 für den Abgriff 2 steuert,
besteht. Dem Regelglied 16 wird an seinem Eingang 26 eine dem Istwert der Netzspannung
entsprechende Spannung und an seinem Eingang 27 eine dem Sollwert der Netzspannung
entsprechende Spannung zugeführt.
-
Die Anordnung zur Einstellung des Abgriffs 3, d.h. zur Einstellung
und Regelung der Beerlaufspannung des Regeltransformators 1,und die Anordnung zur
Ausregelung von Netzspannungsschwankungen sind bei dem in der Fig. 1 dargestellten,
bekannten Röntgendiagnostikapparat so dimensioniert, daß tQetzspannungsschwankungen
ausschließlich durch die Regelanordnung 16,17 ausgeregelt werden, und daß die Anordnung
8 bis 15 aussc1iließlich zur Einstellung der Leerlaufspannung des Regeltransformators
1 dient. Da der absolute Fehler, um den der Istwert der Leerlaufspannung des Regeltransformators
1 von seinem Sollwert abweichen kann, über dem gesamten Bereich der Rcntgenrö1lrenspannung
konstant ist, und da dieser Fehler bei der riiedrigsteii thöntgenröhrenspannung
einen bestimmten Wert nicht übersc1r.eiten darf, ergibt sich bei hoher Röntgenröbrenspannung
ein sehr
kleiner relativer Fehler, der an sich überhaupt nicht eingehalten
werden muß. Der relative Fehler der Regelanordnung 16, 17 muß noch kleiner sein
als der kleinste relative Fehler der Regelanordnung 8 bis 15, damit Netzspannungsschwankungen
in jedem Fall durch die Regelanordnung 16, 17 ausgeregelt werden.
-
Ein derart kleiner Fehler bedingt, daß die Regelanordnung 16, 17 schwer
zu dimensionieren und zu justieren ist und sehr unruhig arbeitet, d.h. bei sehr
kleinen Netzspannungsschwankungen bereits anspricht, so daß es sein kann, daß der
von einer Kohlerolle gebildete Abgriff 2 einseitig abgenutzt wird, was zu Störungen
führen kann.
-
In der Fig. 2 ist gezeigt, wie der in der Fig. 1 dargestellte Röntgendiagnostikapparat
erfindungsgemäß so weitergebildet werden kann, daß diese Mängel vermieden sind.
Das Schwellwertglied 13 ist so ausgelegt, daß seine Schwellenspannung, d.h.
-
der Betrag der Eingangsspannung am Sdlwellwertglied 13, bei dessen
Überschreitung das Schwellwertglied 13 dem Verstärker 14 ein Signal zuführt, durch
eine Spannung am Steuereirigang 28 einstellbar ist. Diese Einstellung wird mittels
einer an einem Potentiometer 19 vorliegenden, der Röntgenröhrensollspannung entsprechenden
Spannung so vorgenommen, daß die Schwellenspannung des Schwellwertglieds 13 mit
ansteigendem Sollwert im Sinne der Erzielung einer etwa gleichbleibenden relativen
ungeregelten Restabweichung zunimmt. Die Differenzspannung zwischen den an den Eingängen
9 und 11 des Vergleichsglieds 8 liegenden Spannungen, unterhalb der keine Regelung
der ieerlaufspannung des Regeltransformators 1 erfolgt, nimmt also mit ansteigender
eingestellter Röntgenröhrenspannung so zu, daß der relative Fehler etwa gleichbleibt.
Da die Genauigkeit der Regelanordnung 1G, 17 von dem bei der höchsten Röntgenröhrenspannung
zulässigen relativen Fehler abhärigt und dieser relative Fehler bei i dem Röntgendiagnostikapparat
nach der Erfindung wesentlich größer ist als bei dem bekannten in der Fig. 1 gezeigten
Röntgendiagnostikapparat,
ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikapparat
die Regelgenauigkeit der Regelanordnung 16,17 wesentlich kleiner, so daß diese Regelanordnung
wesentlich ruhiger arbeitet und einfacher zu dimensionieren und justieren ist.
-
Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Röntgendiagnostikapparats
nach der Erfindung ist der Verstärker 14 zwischen dem Vergleichsglied 8 und dem
Schwellwertglied 13 eingeschaltet. Die Verstärkung des Verstärkers 14 ist veränderbar.
Hierzu ist der Verstärker 14 über eine Leitung 20 an den Sollwertgeber 19 für die
Röntgenröhrenspannung angeschlossen.
-
Die Veränderung der Verstärkung des Verstärkers 14 erfolgt in der
Weise, daß die feste Schwellenspannung des Schwellwertglieds 13, d.h. der Spannungsbetrag
am Eingang des Schwellwertglieds 13, bei dessen Überschreitung das Schwellwertglied
13 dem Stellmotor 15 ein Signal zuführt, mit ansteigendem Sollwert der Röntgenröhrenspannung
im Sinne der Erzielung einer etwa gleichbleibenden relativen ungeregelten Restabweichung
der entstehenden Röntgenröhrenspannung bei größer werdenden Beträgen der an der
Stufe 8 vorkommenden Differenzspannung überwunden wird.
-
Der Aufbau des Verstärkers 14 gemäß Fig. 3 ist in der Fig. 4 genauer
dargestellt. Der Verstärker 14 besteht aus dem eigentlichen Regelverstärker 21,
dem ein Siebglied 22 und ein elektronischer Schalter 23 vorgeschaltet sind. Der
elektronische Schalter 23 wird von einem monostabilen Multivibrator 24 gesteuert,
dessen Steuereingang über einen Verstärker 25 mit der Leitung 20, d.h. mit dem Sollwertgeber
19, verbunden ist.
-
Das Impuls-Pause-Verhältnis des monostabilen Multiibrators 24 und
damit auch des elektronischen Schalters 23 wird entsprechend dem jeweils eingestellten
Sollwert der Röntgenröhrenspannung
über den Verstärker 25 automatisch
eingestellt. Dieses Impuls-Pause-Verliältnis nimmt mit zunehmendem Sollwert der
Röntgenröhrenspannung ab, so daß die am Eingang 29 des Regelverstärkers 21 liegende,
durch das Siebglied 22 geglättete Gleichspannung um so kleiner ist, Je höher der
gewählte Sollwert der Röntgenröhrenspannüng ist. Auf diese Weise wird somit die
Verstärkung des Verstärkers 14 in Abhängigkeit-von der jeweils eingestellten Röntgenröhrenspannung
in dem geschilderten Sinne, d.h. im Sinne der Erzielung einer etwa gleichbleibenden
relativen ungeregelten Restabweichung der Röntgenröhrenspannung verändert.
-
Im Rahmen der Erfindung können auch andere Mittel zur Veränderung
der Verstärkung des Verstärkers 14 verwendet werden. So kann z.B. vor dem Regelverstärker
21 ein elektronisch veränderbarer Widerstand liegen, dessen Größe entsprechend dem
jeweils eingestellten Sollwert der Röntgenröhrenspannung eingestellt wird.
-
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf einen Röntgendiagnostikapparat
der in der Fig. 1 dargestellten Art beschränkt. So kann die Regelanordnung 8 bis
15 auch direkt im Primärkreis des Hochspannungstransformators 4 liegen, so daß durch
sie die Primärspannung des Hochspannungstransformators 4 unmittelbar geregelt wird,
ohne daß ein besonderer Regeltransformator vorgesehen ist.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung kann weiterhin bei einem Röntgendiagnostikapparat
der in der Fig. 1 dargestellten Art auch unmittelbar zur Regelung der Röntgenröhrenspannung
dienen, wenn der Schalter 7 geschlossen wird.
-
Wesentlich für den Erfindungsgegenstand ist, daß nicht die höchstzulässige
absolute Abweichung des Istwerts der Speisespannung für den Hochspannungserzeuger
von ihrem Sollwert konstant ist, sondern daß diese Abweichung in Abhängigkeit vom
Sollwert der Röntgenröhrenspannung im Sinne der Erzielung eines etwa gleichbleibenden
relativen höchstzulässigen Fehlers verändert wird.