DE2118124A1

DE2118124A1 - Schaltungsanordnung zur fortlaufen den Approximation der in einem Ver braucher erzeugten Warme

Info

Publication number: DE2118124A1
Application number: DE19712118124
Authority: DE
Inventors: Melvin P James Jack L BaI timore Siedband, Md (V St A)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1293505A; FR2089679A5; CA934881A; US3634871A

Description

DlPL.-iNG. KLAUS NEUBECKER

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 8. April 1971 40,860
7132

Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Schaltungsanordnung zur fortlaufenden M

Approximation der in einem Verbraucher ' ^

erzeugten Wärme

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Wärmeerfassungsschaltung, die einer Röntgenröhren-Steuerschaltungsanordnung zugeordnet ist, und insbesondere auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Wärmemenge, die in der Anode der Röntgenröhre durch die angelegte Spannung sowie den dabei fließenden Strom erzeugt wird.

Es sind bereits eine große Anzahl von Anordnungen zur Ermittlung , der in einer Röntgenröhre erzeugten Wärme bekannt. In Verbindung mit einer solchen bekannten Anordnung wurde in der Röhre ein optisch wirkendes Loch vorgesehen, so daß die Anode mittels eines Fotodetektors beobachtet werden konnte, um so den Zeitpunkt des Heißwerdens der Anode zu bestimmen. Diese Bestimmung mußte anhand der jeweiligen Färbung der Anode vorgenommen v/erden. Eine zu starke Verfärbung zeigte dann an, daß die Röhre Überhitzt war. Eine solche Methode muß sich in der Praxis jedoch offensichtlich als ungeeignet erweisen, weil es naturgemäß 'schwierig ist festzulegen, wann der Zustand einer zu starken Verfärbung einsetzt, und weil es überdies sehr schwierig ist, den erforderlichen Schaltungsaufbau in die Röhre einzubringen.

Ferner ist eine Anordnung bekannt, mit deren Hilfe die Erwärmung

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durch Steuerung der Integration der Kondensatorladung gemessen v/erden konnte. Zur Kompensierung verschiedener Stromwerte wurde ein veränderlicher Widerstand in Reihe mit dem Kondensator geschaltet und dann um einen der Stromänderung proportionalen retrag verstellt. Durch Wahl der Größe des Widerstandes einerseits und der Spannung andererseits konnten unterschiedliche Geschwindigkeiten für die Ladung des Kondensators eingestellt werden. Jedoch ließ sich damit ebenfalls keine genaue Anzeige erhalten, weil der Widerstand fest ausgebildet war und nicht für eine Kompensation von an verschiedenen Elementen der Anlage wie etwa der Röntgenröhre aufgetretenen Mängeln sorgen konnte.

In den derzeit üblichen Röntgengeräten schützen auf obere Grenzwerte eingestellte Schaltungen die Röntgenröhre, in dem es der Bedienungsperson unmöglich gemacht wird, Belichtungen vorzunehmen, bei denen die für eine Einzelaufnahme zulässigen Werte überschritten würden. Solche Schaltungen zur Einstellung oberer Grenzwerte enthalten einen einfachen Analogdetektor, der die den verschiedenen Einstellungen entsprechenden Werte erfaßt und ermittelt, ob diese Einstellungen zu einer Überschreitung der für den Einsatz der Röntgenröhre zulässigen Werte führen würden. Jedoch ist es mit diesen Schaltungen nicht möglich zu bestimmen, ob eine Einzelbelichtung bzw. - aufnahme, für die normalerweise durchaus die Sicherheitsgrenzen eingehalten würden, die jedoch im Zuge einer Reihe dicht aufeinanderfolgender Aufnahmen gemacht wird, nicht gegebenenfalls eine überhitzung der Röhre hervorruft, wenn sie zu einem bestimmten Zeitpunkt nach der vorausgegangenen Aufnahme(n) getätigt wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Wärmeerfassungsschaltung, mit deren Hilfe die Anode einer Röntgenröhre gegen Ausbrennen geschützt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung zur fortlaufenden Approximation der Warme, die in einem elektrischen Verbraucher durch eine angelegte Spannung und den dabei fließenden Strom erzeugt wird, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen

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Impulsgenerator zur abgabe von Impulsen nit dem den Verbraucher durchfließenden Strom proportionaler Frequenz, eine Hinrichtung zur Beeinflussung der ^raplituden dieser Impulse entsprechend der an den Verbraucher angelegten Spannung, eine I'iinrichtung zur Erfassung der so beeinflu3ten Impulse für eine bestimmte Dauer und zur anschließenden Abgabe eines Signals, das in einem bestimmten Verhältnis zu den Amplituden der beeinflußten Impulse sowie der Zeit steht, während der die Impulse erzeugt werden, sowie eine Einrichtung zur Verringerung des Signals mit einer bestimmten Geschwindigkeit .

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fiy. 1 den grundsätzlichen Röntgenröhren-Schaltungsaufbau mit den erforderlichen Anzapfungen für einen Strom ίΙΑ und eine Spannung KV;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der hauptsächlichen Funktionsgruppen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer von einem Impulsgenerator, der Bestandteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist, erzeugten Impulsfolge;

Fig. 4 ein ins einzelne gehendes Schaltbild der Schaltungsanordnung nach der Erfindung; und

Fig. 5 . zv/ei Kurven, die den annähernden Verlauf der Entladung eines Kondensators veranschaulichen, der Bestandteil einer der Schaltungsanordnung nach der Erfindung angehörenden Integrierschaltung ist.

Mit der Erfindung v/ird die Temperatur der Anode einer Röntgenröhre durch genaue Approximation der der ?node zugeführten Fnergiemenge überwacht. Dies Iä3t sich insofern ermöglichen, als die der Anode

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zugeführte Leistung durch Messung des Stromes und der Spannung festgestellt v/erden kann. Es gilt:

Leistung = Strom (MA) χ Spannung (KV),

worin MA der den Anodenkreis durchfließende Strom und KV die an' die Anode angelegte Spannung sind.

Die der Anode während eines bestimmten Zeitraums insgesamt zugeführte Energiemenge (und damit die Energiemenge, die von der Anode wieder abgegeben werden muß) wird durch Messung der der Anode während dieser bestimmten Zeitdauer zugeführten Leistungbestimmt. So gilt weiter:

Wärmemenge ^ Leistung (MA χ KV) χ Zeit (sec).

Mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden der Strom MA, die Spannung KV und die Zeit, für die der Strom die Anode durchfließt, unmittelbar gemessen. Ein mit Fig. 2 und 4 veranschaulichter Impulsgenerator 30 multipliziert Strom MA und Spannung KV miteinander.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der von dem Impulsgenerator 30 gelieferten Impulsfolge. Die zwischen den Anstiegsflanken zweier aufeinanderfolgender Impulse gemessene mittlere Spannung der Impulsfolge läßt sich ausdrucken als

^va, - !4L.

Wenn t₂ gegenüber t. sehr klein ist, so gilt näherungsweise:

V ^V ti

Av ** τ -

Da die Breite der einzelnen Impulse konstant ist, kann gesetzt werden t. = K., so daß

^VAV ** K₁ £-

ι t₂ .

Ein Hauptzweck der Erfindung besteht darin, eine größere Temperatur anzuzeigen, wenn ein größerer Strom fließt. Es muß daher der Abstand zwischen -3υίη1ηαη(·1θΓίο1σρ·ηαρη Impulsen kloiner werden, wenn c'er Strom zuninnit, orior andern ausaoilrüc) t, t-, soll dem Strom

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'MA umgekehrt proportional sein, so daß die Eeziehung gilt:

t₂ = ^K2 i-

^L * MA .

Es ist dann V₇, ^ ^Kl V(MA) .

HV ^ ^

^K2

Jedoch V tu- K_ (KV) , wobei KV die Anodenspannung ist. Daher ^Väv ^{= K}4 ^{{MA) (KV)} ·

Die vorstehende Ableitung zeigt, daß eine genaue Anzeige des Stromes MA und der Spannung KV durch Änderung der Frequenz bzw. der Amplitude der von den Impulsgeneratur 30 erzeugten Impulsfolge erhalten werden kann.

Ficj. l zeigt eine Röntgenröhre 1, die von Sekundärwicklungen 3B eines Transformators 3 über eine Gleichrichterbrücke 4 gespeist wird. In Reihe mit den beiden Sekundärwicklungen 3B, der Gleichrichterbrücke 4 und der Röntgenröhre 1 liegt eine zweite Gleichrichterbrücke 4A, an die über eine Leitung 6 eine Widerstandsanordnung 5 angeschlossen ist. Die Widerstandsanordnung 5 weist einen "Beobachtungs"-Widerstand zur Erfassung des die Röntgenröhre durchfließenden Stromes MA auf. Der Spannungsabfall an der Widerstandsanordnung 5 ändert sich direkt proportional zu der Jlnderung des Stromes durch die Röntgenröhre. Dieser Spannungsabfall an der \ Widerstandsanordnung 5 wird über die Leitung F. an eine mit Fig. 2 und 4 veranschaulichte ['Jr'rmemeßschaltung geleitet.

Die Anodenspannung wird von einer Wechselspannungsquelle 7.und einer Primärwicklung 3Λ des Transformators 3 geliefert. Wenn ein Schalter 8 geschlossen ist, wird, die Primärwicklung 3A von einer vorgegebenen Spannung KV beaufschlagt, die über eine Leitung 9 gleichzeitig auf die iiMrmeme β schaltung einwirkt.

Die an (lern !-/id ex. st an-"¹ 5 abf.iLlende Spannung speist über die Leitung f, einen Qrerationnvr-rrjtärl.er 2¹). Der Operationsverstärker 20 ■.■mifil aiii'in uLffer^n^voc^t-^rkfr auf, auf flesoen Bedeutung Ln Verbindung ;>Lt 'ler irpezie 1 l«:n fseschrtubami der Pia, 4 weiter 'iinqe-

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gangen werden wird. Λη dieser Stelle soll zunächst der Finweis genügen, daß der Differenzverstärker für eine Kompensation von zusätzlichen Signalen sorgt, die für die vorliegende Erfindung zwar nicht wesentlich, für eine einwandfreie Steuerung einer Röntcjenröhre jedoch unumgänglich sind.

Von dem Operationsverstärker 20 aus wird das MA-Signal an einen Impulsgenerator 30 geleitet, der eine Impulsfolge aussendet. Nie oben erläutert, ist die Breite der einzelnen Impulse im Vergleich zu den Intervallen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen sehr klein. Jedoch wird die Frequenz der Impulse durch die Größe des StromesMA reguliert. Für hohe Werte des Stromes MA wird eine große Anzahl von Impulsen erzeugt, während für kleinere Werte des Stromes MA eine kleinere Anzahl von Impulsen erzeugt wird. Die Frequenz der von dem Impulsgenerator 30 erzeugten Inpulse ist daher der Größe des von der Widerstandsanordnung 5 erfaßten Stromes MA proportional und dient somit als für den Strom MA repräsentatives Signal.

Die den Impulsgenerator 30 verlassenden Impulse wirken als eines von zwei Steuersignalen auf eine Spannungs-Flemmschaltung 40 ein. Das zweite dieser beiden Steuersignale ist eine Spannung, die der tatsächlichen Spannung KV proportional ist und über die Leitung 9 zu der Klemmschaltung 40 gelangt. Entsprechend dem die Leitung 9 passierenden KV-Signal steuert die Klemmschaltung 4O die Amplitude der ihr von dem Impulsgenerator 30 zugeführten Impulse. Die Klemmschaltung 40 dient somit als Multiplizierschaltung zur Multiplikation des Stromes MA sowie der Spannung KV. Die mittlere Ausgangsspannung der Spannungs-Klemmschaltung 43 ist daher V = (IIA) (KV) , das heißt ein Maß für die in der Röntgenröhre verbrauchte Leistung.

Um die entstandene Wärmeenergie zu bestimmen, wird das von der Klemmschaltung 40 gebildete Produkt (MA) (KV) über die Seit integriert, so daß der Wert (MA) (KV) (see) erhalten v?irc!. Diese Integration erfolgt mittels einer Integrierschaltuncr 50, Ue einen gesondert v/iedergeyebenen Kondensator 51 enthalt. ¹T¹It= Vi-'unr -es *onlensators 51 der Integrierschaltung 5-.o liefert ein -y-, ο lter, SL ;nai,

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das so lange zunimmt, wie eine Belichtung erfolgt, das heißt so lange, wie die Röntgenröhre mit einer Spannung KV beaufscHagt wird um' dementsprechend ein Strom HA fließt, ler VJert der Zunahme in der Ladung des Kondensators 51 hängt von der Amplitude und. der Freauenz der aus der Klemmschaltung 40 austretenden Impulse ab.

Wenn Jie Röntgenröhre von keinem Stroir durchflossen wird, so wird sie auch nicht erwärmt, sondern kühlt vielmehr ab. Un diesen abqe-Vühlten Zustand wieder herzustellen und anzunähern, ist der:¹ Kondensator 51 ein Fntladungswicerstand R parallelgoschaltet. Wenn der Kondensator 51 nicht geladen wird, so entlädt er sich über diesen Widerstand R. Die Entlaclungsgeschwindigkeit ist dabei so gewählt, daß die Geschwindigkeit der Abkühlung der Anode der Röntgenröhre damit möglichst dicht angenähert wird. Wenn die Röhre nach einer bestimmten Zeit vollständig abgekühlt ist, hat sich daher gleichzeitig auch eier Kondensator 51 gänzlich entladen.

Durch die am /lusgang äer Integrierschaltung anstehende Spannung v.'ird eine Reihe verschiedener Vorgänge ausgelöst. Der erste dieser Vorgänge ist eine visuelle Ablesung mittels eines Wärmemessers 93, der von einer.' Voltmeter m.it einer Skala aebildet wird, die 0-100 % der insgesamt zulässigen Erwärmung anzeigt. Da Oie Integrierschaltung 53 die Ladung über eine längere Zeit hält, so liefert der Uärmeincsser 90 gewünschtenfalls eine fortlaufende Anzeige der I^Tärr.ienenge, die sich in der Anode der Röntgenröhre angesammelt hat. Entsprechend einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann mit der. T Tanneries ser ein Schalter in Reihe liegen, um den Wärmemesser mit einer gesonderten Energieversorgung zu versehen, ^ine solche Anzeige ist sehr stark von der Wirkungsweise eines normalen Meßgerätes verschieden, das nur so lange eine Anzeige liefert, vie es nit entsprechender Energie versorgt wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Anzeige des Wärmemessers jedoch so lange gehalten, wie in fer Integrierschaltung eine Ladung gespeichert ist, aas heißt so lange, wie die Röhre sich ir. erwärmten Zustand befindet. Die Verbindung des Ausgangs der Integrierschaltung 50 kann auch v/ahlweise erfolgen, indem zv/ischen den Ausganc; der Integrierschaltung und den F.inqan-j des UärmnmcsFP.rs ein Schalter gelegt wird.

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Mit dem Ausgang der Integrierschaltung 50 ist ferner ein Spannungsdetektor. 70 gekoppelt. Wenn die Röhre ihre maximal zulässige Temperatur erreicht und die Integrierschaltung ihre Maximalladung gespeichert hat, so erregt der Spannungsdetektor 7O einen Wechselspannungsschalter 80 sowie einen Gleichstrom-Auslöser 95. Wenn der Wechselspannungsschalter 80 geschlossen ist, leuchtet eine Lampe auf, um so eine visuelle Anzeige zu geben, daß die maximal zulässige Temperatur erreicht worden ist. Gleichzeitig wird der Gleichstrom-Auslöser 95 betätigt, so daß die Röntgenröhre nicht mehr weiter gespeist werden kann. Der Spannungsdetektor gibt den Schalter 80 und den Auslöser 95 nicht frei, bis die Röhre auf 75 % ihrer maximal zugelassenen Temperatur abgekühlt ist, das heißt, bis die Integrierschaltung 50 25% ihrer Ladung abgegeben hat.

Mit Fig. 4 ist veranschaulicht, wie der Anodenstrom über die Leitung 6 durch einen Teil der Widerstandsanordnung 5 fließt, die Widerstände 5A, 5B, 5C und 5D enthält. Wenn eine Belichtung vorge-

nommen wird und Anodenstrom fließt, so fällt an dem Widerstand 5A eine Spannung ab, die dem ihn durchfließenden Strom proportional ist. Diese Spannung wird erhalten, indem die Größe des Widerstandes 5A viel kleiner als die der Widerstände 5B, 5C sowie von Wider-ständen 22 und 24 gemacht wird. Der Widerstand 5D ist ebenfalls viel kleiner als die Widerstände 5B, 5C, 22 und 24. Der Anodenstrom fließt über die Leitung 6 und durch die Widerstände 5A sowie 5D an Masse ab.

Der Operationsverstärker 20, der vier normalerweise im leitenden Zustand befindliche Transistoren enthält, von denen drei als npn-Transistören Ql, Q2 und Q3 und einer als pnp-Transistor Q4 ausgebildet sind, erfaßt die an dem Widerstand 5A abfallende Spannung mittels der Basen der Transistoren Ql und Q2, die einen Differenzverstärker bilden. Von einem Differenzverstärker wird Gebrauch gemacht, um ein Signal zu erhalten, das in einer direkten Beziehung zu der Spannung und damit zu dem durch den Widerstand 5A fließenden Strom steht.

Der veränderliche Uiderstand 5D liegt außerhalb des Wärmemeßkreises

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• Bei Betrieb des Röntgengerätes kann der Widerstand 5D verändert werden. Wenn die an dem Widerstand 5A abfallende Spannung zwischen der Leitung 6 und Masse gemessen würde, so wäre der Einfluß des veränderlichen Widerstandes 5D unter Konstantstrombedingungen offensichtlich; die Spannungs- und damit die Strommessung würden sich mit der Änderung des Widerstandes 5D ändern. Infolge des gezeigten Einsatzes eines DifferenzVerstärkers wird jedoch nur die an dem Widerstand 5A abfallende Spannung und damit der durch diesen Widerstand fließende Strom gemessen.

Der Stromzweig mit den Transistoren Ql und Q2 beginnt an der posi- * tiven Potentialquelle Vcc und setzt sich über eine Leitung 25 zu den Transistoren Ql und Q2, von dort aus über die Leitung 10 zu dem Transistor Q3 und von hier aus über die Leitung 12 zu der negativen Potentialquelle -V_- fort. Der Leitungszustand der Transistoren Q1-Q4 sowie die Werte von Vcc und -V„ sowie der Widerstände und 14 sind so gewählt, daß der Transistor Q5 gerade bis kurz unterhalb des Punktes vorgespannt ist, bei dem er in den leitenden Zustand übergeht, wenn kein Strom durchden Widerstand 5A fließt.

Sobald der Widerstand 5A von einem Strom durchflossen wird, erscheint das verstärkte Signal des Differenzverstärkers als ins Negative gehende Spannung an dem Kollektor des Transistors Q2. Das Potential des Kollektors des Transistors Q2 beaufschlagt die Basis { des Transistors Q4 und wird dadurch verstärkt. Diese dem Strom durch den Widerstand 5A proportionale negative Spannung speist dann die Basis des Transistors Q5 über Widerstände 13 und 14. Mit zunehmendem Strom durch den Widerstand 5A wird daher die Vorspannung der Basis des Transistors Q5 immer negativer, so daß dieser entsprechend immer stärker leitend wird.

Der Transistor Q5 ist Bestandteil des Impulsgenerators 30. Die Spannung an der Basis des Transistors Q5 läßt durch einen Widerstand 25.1, die Emitter-/Kollektorstrecke des Transistors Q5 und einen Kondensator 23 einen Strom zur Masse fließen, so daß der Kondensator 23 sich auflädt. Wenn die an dem Kondensator 23 abfallende Spannung den Zündpunkt eines Unijunction-Transistors Q6 erreicht,

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so entlädt der Kondensator 23 sich über den Unijunction-Transistor Q6 sowie den Widerstand 24 und erzeugt dabei an dein Widerstand 24 einen schmalen positiven Impuls, da der Transistor kurzzeitig in den leitenden Zustand übergeht und dabei über die Leitung 25, einen Widerstand 25.2, sich selbst und den Widerstand 24 einen Strom an Masse fließen läßt.

Darauf wird der Kondensator 23 erneut geladen, bis er den Zündpunkt des Unijunction-Transistors 06 wiederum erreicht. Dieser Zyklus wiederholt sich so lange, wie durch den Transistor Q5 ein Kollektorstrom fließt. Die 7,eit zwischen an dera Widerstand 24 abfallenden positiven Impulsen ist umgekehrt proportional zu dem den Transistor Q5 durchfließenden Kollektorstrom, der seinerseits proportional zu dem Strom MA ist.

Das Ausgangssignal des Transistors Q6 beaufschlagt die Impulsbreite formende weitere Transistoren Q7 und Q8, einen Kondensator 27 sov/ie die verschiedenen zugehörigen Widerstände und Dioden. Die schmalzen positiven Impulse, die an dem Widerstand 24 abfallen, lassen den Transistor Q7 über die Leitung 25, einen Widerstand 25.3, sich selbst sowie eine Diode 28 einen Strom führen, so daß die dem Kollektor des Transistors Q7 von der Leitung 25 aus eingeprägte Spannung um einen erheblichen Betrag abfällt. Dieser negative Impuls speist über einen Widerstand 22 die Basis des Transistors Q8, so daß dieser sperrt und somit seine Kollektorspannung von Massepotential auf das Potential der Leitung 25 ansteigt. Der dadurch erzeugte positive Impuls am Kollektor des Transistors Q8 wirkt über den Kondensator 27 und den Widerstand 26 auf die Basis des Transistors Q7 zurück, so daß der Transistor Q7 leitend gehalten wird, bis der Kondensator sich auf einen bestimmten Wert entladen hat. Das Ausgangssignal des Transistors Q8 ist daher ein positiver Impuls, dessen Breite durch die Werte des Kondensators 27 und des Widerstandes 24 bestimmt wird. Die Dauer dieser Impulse ist umgekehrt proportional zu dem Strom durch die Widerstandsanordnung 5.

Das Ausgangssignal des Transistors Q8 speist die Klemmschaltung 40,

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die einen Transistor Q9 sowie diesem zugeordnete Widerstände und Dioden enthält. Der Kollektor des transistors Q9 liegt über die Leitung 9 an dem negativen KV-Eingang. Die KV-Spannung wird durch Einschalten einer Diode (nicht gezeigt) in die Leitung 9 in umgekehrter Richtung negativ gemacht. Wenn die Kollektorspannung des Transistors Q8 sich (bei leitendem Transistor Q8) auf Massepotential befindet, so ist die Basis des Transistors Q9 in ausreichendem Maße negativ vorgespannt, um den Transistor Q9 zu sättigen und seine Kollektorspannung etwa auf Masse zu bringen. Die Dioden 41 verhindern, daß ein Strom in die nächste Stufe fließen kann, wenn der Transistor Q9 gesättigt ist. Wenn später die Spannung am Kollektor des Transistors Q8 ins Positive geht, so wird die Basis des Tran- " sistors Q9 ebenfalls positiv, so daß der Transistor Q9 sperrt. Die Spannung am Kollektor des Transistors Q9 ist dann eine der Spannung KV proportionale negative Spannung.

Das Ausgangssignal der Klemmschaltung sind negativgehende Impulse konstanter Breite, deren Amplituden proportional zu der Spannung KV sind und deren Dauer annähernd umgekehrt proportional zu dem Strom durch die Widerstandsanordnung 5 ist.

Die negativgehenden Impulse der Klemmsp&nnung 40 gelangen zu der Operations-Integrierschaltung 50 mit Transistoren QlO, QIl, Q 12 sowie zugehörigen Widerständen, Kondensatoren und Dioden. Mit HiI- A fe der Integrierschaltung 5O kann die Ausgangsspannung der Klemmschaltung 40 erfaßt werden, weil die negative Spannung am Kollektor des Transistors Q9 über die Dioden 41 und den Widerstand 42 an die Eingangsklemnte 60 der Integrierschaltung 50 und von dort zu der Gate-Elektrode G2 des Feldeffekttransistors QlOB über einen Widerstand 52 gelangt. Die Spannung an der Gate-Elektrode G2 wird invertiert und verstärkt und erscheint an der Drain-Elektrode D2 des Transistors QlOB. Diese Spannung wird durch die Transistoren QIl und Q12 verstärkt und erscheint als positivgehende Spannung am Kollektor des Transistors Q12, das heißt dem Ausgang der Integrierschaltung .

D6r Kondensator 51 liegt zwischen·der mit dem Kollektor des Trans-

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istors Ql2 verbundenen Ausgangsfclemme €1 der Integrierschaltung und der mit dem einen Ende des Widerstandes 52 verbundenen Eingangsklemme 60. Da der Operationsverstärkerteil der Integrierschaltung eine sehr hohe Verstärkung und eine sehr hohe Impedanz aufweist, sucht der gesamte zu der Eingangsklemme 60 gelangende Strom über den Kondensator 51 zu fließen, so daß die Eingangsklemme 60 praktisch auf Massepotential liegt, d.h. das Potential 0 V führt. Infolgedessen wird der Stromfluß durch den Kondensator 51 durch die Spannung am Kollektor des Transistors Q9 sowie den Widerstand 42 bestimmt. Die Ladung und damit die von dem Kondensator 51 gespeicherte Spannung ist der Summe aus den Produkten von an dem Kondensator 51 anstehender Spannung sowie der Dauer, für die diese Spannung ansteht, direkt proportional. Da ehe Seite des Kondensators 51 sich praktisch auf Massepotential befindet und die andere Seite mit dem Kollektor des Transistors Q12 verbunden 1st, kann die an dem Kondensator 51 abfallende Spannung an dem Kollektor des Transistors Q12 abgenommen werden.

Die Diode 54 hindert den Kondensator 51 daran, sich in umgekehrter Richtung aufzuladen. Wenn zunächst die negativenSpannung KV (sowie die anderen Vorspannungen) an die Schaltungsanordnung angelegt werden, der Schalter 8 der Pig. 1 aber noch nicht geschlossen ist, so daß eine Belichtung eingeleitet werden kann, so beginnt die Integrierschaltung eine negative Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 61 aufzubauen. Könnte dieser Zustand weiter andauern, so würde sich der Kondensator 51 auf eine negative Spannung von einigen Volt aufladen und damit die Röntgenröhre eine ziemlich starke Erwärmung erfahren, sobald mit der eigentlichen Belichtung begonnen worden ist, ehe er wieder in einen der Spannung 0 entsprechenden Zustand zurückkehren und eine positive Ladung annehmen würde. Daher wird die Diode 54 leitend, sobald an der Ausgangsklemme 61 auch nur eine sehr kleine negative Spannung auftritt, und schließt dann die auf den Kondensator 51 einwirkende negative Spannung über weitere Dioden 55 zur Masse hin kurz. Wenn weiterhin die Energieversorgung der gesamten Schaltungsanordnung unterbrochen v/ird, so fällt die Eingangsspannung KV langsamer als die übrigen

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■ Spannungen ab. Die Dioden 55 stellen dann sicher, daß der Kondensator 51 sich nicht noch auflädt, nachdem die Energieversorgung bereits unterbrochen wurde.

Die Widerstände 25.7 und 57 bilden für den Kondensator 51 einen Entladungsweg, wenn die Spannung am Kollektor des Transistors Q9 auf Massepotential abfällt. Diese allmähliche Entladung des Kondensators 51 über die Widerstände 25.7 und 57 simuliert die Abkühlung der Röntgenröhre. Infolge der hohen Verstärkung des Operationsverstärkers ist der Stromfluß durch den Widerstand 23.7 konstant. Infolgedessen entlädt sich der Kondensator 51 über den λ Widerstand 25.7 mit einer konstanten Geschwindigkeit, etwa entsprechend der Kurve A der Fig. 5. Der Entladungsweg über den Widerstand 25.7 verläuft weiter über den Kondensator 51, die Leitung 53, den Kondensator 56, die Leitung 59, den Widerstand 25.8, die Leitung 25, den Widerstand 25.7 zurück zum Kondensator 51. Die Entladung des Kondensators über den Widerstand 57 erfolgt exponentiell, wie das mit der Kurve B der Fig. 5 angedeutet ist. Die beiden Entladungskurven A und B liefern in ihrer Kombination eine bessere Annäherung an die tatsächliche Abkühlungsgeschwindigkeit der Röntgenröhre,als dies mit Hilfe einer der beiden Entladungskurven allein der Fall wäre.

Der Spannungsdetektor 70 weist Transistoren Q13, Q14 und eine ' Diode 71 sowie zugehörige Widerstände und Kondensatoren auf. Wenn der Kollektor des Transistors Ql2 eine bestimmte Spannung erreicht, wie sie sich einstellt, wenn die Röntgenröhre ihre maximal zulässige Temperatur annimmt, so läßt die dann an der Basis des Transistors Ql3 anstehende Spannung diesen leitend werden, was wiederum den Transistor Ql4 in den leitenden Zustand überführt. Durch das Leitendwerden des Transistars Ql3 wird der in Fig. 2 gezeigte Auslöser 95 über eine Diode 71, eine Leitung 72 und den Transistor Q13 auf Massepotential gelegt. Der Auslöser 95 steht dabei mit dem Spannungsdetektor über eine Eingangsklemme in Verbindung. Infolge der Schließung dieses letztgenannten Kreises wird ein Stromkreis mit einem Relais oder einer anderen Schalteinrichtung (nicht dargestellt) sowie einer Spannungsquelle (nicht

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dargestellt) geschlossen der den Schalter erregt, so daß durch öffnung des in Reihe mit dem Schalter 8 der Fig. 1 liegenden Kreise verhindert wird, daß weitere Belichtungen erfolgen können. Durch das Leitendwerden des Transistors Q14 tritt an dem Widerstand 73, der in der den Wechselspannungsschalter 8O bildenden Schaltung liegt, eine positive Spannung auf, die eine symmetrische Schalteranordnung Q15 stromführend werden läßt. Dadurch wird ein Wechselstromkreis (nicht dargestellt) geschlossen, der die Lampe 38 (Fig. 2) aufleuchten läßt, die damit eine optische Anzeige gibt, daß die Anodentemperatur ihren maximal zulässigen Wert zu 100 % erreicht hat. Der Stromkreis mit der Lampe 88 ist mit der den Wechselspannungsschalter 8O bildenden Schaltung über eine Anschlußklemme 100 verbunden.

Wenn der Transistor Q14 eingeschaltet wird, so wird gleichzeitig über einen Widerstand 74 eine positive Spannung an die Basis des Transistors Ql3 geliefert. Um den Transistor Ql3 zu sperren, muß daher die Kollektorspannung des Transistors Q12 auf einen Wert abfallen, der niedriger als der zur Einschaltung des Transistors Q13 erforderliche Wert ist. Praktisch bedeutet dies, daß die Ladung des Kondensators 51 um 25 % absinken nuß. Die Schaltungsanordnung läßt daher keine weitere Belichtung durch Freigabe des Auslösers zu, bis die Röntgenröhre sich auf eine Temperatur abgekühlt hat, die weniger als etwa 75 % der maximal zugelassenen Temperatur ausmacht.

Mit der Ausgangsklemme 61 der Integrierschaltung 50 ist über einen Widerstand 91 und eine Leitung 92 eine Anschlußklemme 98 verbunden. Diese Anschlußklemme 98 liefert das Eingangssignal für den Wärmemesser 90 (Fig. 2). über die Leitung 92 und die Anschlußklemme 98 läßt sich eine fortlaufende Anzeige des Prozentsatzes der Nenntemperatur zwischen 0 und 1OO % erhalten» auf die die Röhre sich jeweils erwärmt hat.

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Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche ;

lJSchaltungsanordnung zur fortlaufenden Approximation der Wärme,

die in einem elektrischen Verbraucher durch eine angelegte - Spannung und den dabei fließenden Strom erzeugt wird, gekenn- * zeichnet durch einen Impulsgenerator (30) zur Abgabe von Impulsen mit zu dem den Verbraucher durchfließenden Strom proportionaler Frequenz, eine Einrichtung zur Beeinflussung der Amplituden dieser Impulse entsprechend der an dem Verbraucher angelegten Spannung, eine Einrichtung zur Erfassung der so beeinflußten Impulse für eine bestimmte Dauer und zur anschließenden Abgabe eines Signals, das in einem bestimmten Verhältnis zu der Amplitude der beeinflußten Impulse sowie der Zeit steht, während der die Impulse erzeugt werden, sowie eine Einrichtung zur Verringerung des Signals mit einer bestimmten Geschwindigkeit.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine Operations-Integratorschaltung (50) zur Abgabe eines den beeinflußten Impulsen entsprechenden Ausgangssignals sowie ferner einen zwischen den Ausgang und den Eingang der Operations-Integrierschaltung (50) geschalteten Kondensator (51) aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verringerung des Signals einen mit der Operations-Integrierschaltung (50) und dem Kondensator (51) in Wirkverbindung stehenden Widerstand p) aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Impulse die Erfassungseinrichtung zu Beginn der Versorgung der Schaltungsanordnung mit Energie gegenüber den beeinflußten Impulsen sperrt.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sperrung der Erfassungseinrichtung gegen die beeinflußten Impulse eine Diode (54) vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 5_f gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Abschaltung des Verbrauchers in Abhängigkeit von dem Erreichen eines bestimmten Wertes der in dem Verbraucher erzeugten Wärme.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abschaltung ein spannungsabhängiges Schalterelement aufweist und der bestimmte Wärmewert durch einen bestimmten Wert des von der Erfassungseinrichtung abgegebenen Signals angezeigt wird.

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