DE2732852A1

DE2732852A1 - Schaltungsanordnung fuer eine drehanoden-roentgenroehre

Info

Publication number: DE2732852A1
Application number: DE19772732852
Authority: DE
Inventors: Gerd Vogler
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1979-02-01
Also published as: IT1097882B; DE2732852C2; GB2001455B; BE869128A; GB2001455A; JPS5423393A; JPH0235200Y2; FR2398428B1; JPS62147300U; FR2398428A1; IT7825848A0; NL7807755A; US4259580A

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2000 HAMBURG 1, STEINDAMM

"Schaltungsanordnung für eine Drehanoden-Röntgenröhre"

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Drehanoden-Röntgenröhre zum Auslösen eines Schaltvorganges, wenn die Anodenscheibe eine vorgegebene Drehzahl erreicht, mit einer Steuerschaltung, an deren Eingängen dem Strom durch die Statorwicklungen des Antriebsmotors für die Röntgenröhre proportionale Signale anliegen, und mit einer Vergleichsschaltung, die den Schaltvorgang auslöst und durch das Ausgangssignal der Steuerschaltung gesteuert wird.

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Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der US-PS 3,518,434 bekannt. Die Steuerschaltung prüft dabei, ob beide Statorwicklungen von einem Strom durchflossen werden. Ist dies der Fall, wird ein Kondensator aufgeladen. Die Spannung am Kondensator wird von der Vergleichsschaltung mit einer konstanten Gleichspannung verglichen, und die Vergleichsschaltung erzeugt ein Signal, das die Röntgenaufnahme freigibt, wenn die Kondensatorspannung die Gleichspannung erreicht hat. Gleichzeitig wird die den Statorwicklungen zugeführte Leistung herabgesetzt.

Innerhalb der Zeit, die vom Beginn der Kondensatoraufladung bis zum Auslösen dieses Schaltvorganges verstreicht, muß die Anodenscheibe die erforderliche Drehzahl erreicht haben, und zwar auch unter ungünstigsten Bedingungen. Unter Normalbedingungen ist diese Zeit aber zu lang, d.h. die Röntgenaufnahme wird dann zu spät freigegeben und den Statorwicklungen wird zuviel Energie zugeführt.

Um dieses zu vermeiden, ist es bereits bekannt (US-PS 3,244,884), mittels eines elektroakustischen Wandlers das Laufgeräusch der Anodenscheibe zu erfassen, auszuwerten und die Aufnahme zu starten, wenn ein für die Solldrehzahl charakteristisches Laufgeräusch erreicht ist. Bei einer Drehanoden-Röntgenröhre ändert sich das Laufgeräusch aber im Laufe der Zeit und es unterscheidet sich bei zwei Röntgenröhren im allgemeinen selbst dann, wenn diese vom gleichen Röhrentyp sind. Diese Anordnung arbeitet daher nicht sehr zuverlässig.

Es ist weiterhin bekannt (US-PS 3,214,589), die Drehzahl der Anodenscheibe einer Drehanoden-Röntgenröhre mittels einer Fotozelle zu messen, die das vom Kathodenheizfaden emittierte, durch ein Loch in der Anodenscheibe hindurchtretende Licht mißt und in ein elektrisches Signal umwandelt. Diese Anordnung erfordert einerseits eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einer mit einem Loch versehenen Anodenscheibe und darüber hinaus muß entweder die Fotozelle oder ein Spiegel, PHD 77-084 - 3 -

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der das aus der Kathode emittierte Licht zu der an der Haube des Röntgenstrahlen angebrachten Fotozelle reflektiert, in der Haube angeordnet sein, d.h. es ist ein Eingriff sowohl in die Röntgenröhre selbst als auch in die Haube, in der die Röntgenröhre angeordnet ist, erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, zuverlässige Schaltungsanordnung zu schaffen, die ohne Eingriff in die Röntgenröhre oder in die Röhrenhaube das Erreichen der gewünschten Drehzahl signalisiert.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerschaltung aus einer Recheneinrichtung besteht, die ein Ausgangssignal erzeugt, das dem zeitlichen Integral des Produktes I₁ I₂ sin OC proportional ist, wobei I₁, I₉ die Amplituden der Ströme in den Statorwicklungen und O^ der Phasenwinkel zwischen diesen beiden Strömen ist.

Die Erfindung geht davon aus, daß der Motorantrieb für eine Drehanoden-Röntgenröhre zwei um 90° in bezug auf die Drehachse gegeneinander versetzte Statorwicklungspaare (ein Paar enthält zwei um 180° räumlich gegeneinander versetzte Wicklungen) und einen zylindrischen Rotor (Kurzschlußläufer) enthält. Für den Beschleunigungsvorgang der in bezug auf die sehr geringe Lagerreibung relativ schweren Anodenmasse gilt die Beziehung, daß das Drehmoment dem Produkt aus den magnetischen Flüssen durch die beiden Statorwicklungen dem Sinus des elektrischen Phasenwinkels zwischen beiden Flüssen und dem Rotorwirkungsgrad proportional ist. Unter der Voraussetzung, daß der Rotorwirkungsgrad und die Anodenträgheit konstant sind und zwischen den Strömen durch die Wicklungen und den magnetischen Flüssen in diesen Wicklungen ein linearer Zusammenhang besteht, wäre auch das zeitliche Integral von I₁ I₂ sin CX in jedem Augenblick des Anlaufs der erreichten Drehzahl proportional.

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In der Praxis hängt der Rotorwirkungsgrad aber von der Drehzahl ab, was dazu führt, daß trotz eines konstanten Drehfeldes der zeitliche Verlauf der Drehzahl gekrümmt ist. Jedoch gilt auch dann stets, daß eine vorgegebene Drehzahl erreicht wird, wenn das zeitliche Integral des Produktes I^ Ig sin OL einen bestimmten Wert erreicht hat.

Wird daher in der Vergleichsschaltung ein konstanter Wert mit dem zeitlichen Integral verglichen und der Schaltvorgang ausgelöst, wenn das Integral den konstanten Wert erreicht hat, erfolgt dies stets bei derselben vorgegebenen Drehzahl. Wird ein anderer Vergleichswert vorgegeben, wird der Schaltvorgang bei einer anderen Drehzahl ausgelöst.

Abweichungen vom linearen Zusammenhang zwischen dem Statorstrom und dem Magnetfluß durch Sättigungserscheinungen können gegebenenfalls durch geeignete Amplitudenfilter kompensiert werden.

Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen besteht darin, daß mit relativ großer Genauigkeit beim Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl die Röntgenaufnahme freigegeben und/oder die dem Stator zugeführte Leistung abgesenkt werden kann, ohne daß ein Eingriff in die Drehanoden-Röntgenröhre oder in die die Drehanoden-Röntgenröhre umschließende Haube erforderlich ist.

Eine besonders einfache Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Recheneinrichtung eine Multiplizierschaltung enthält, die zwei Wechselspannungen miteinander multipliziert, von denen die eine dem Momentanwert des Stromes durch die eine Statorwicklung proportional ist und die andere eine Amplitude hat, die der Amplitude des Stromes durch die andere Statorwicklung proportional ist, die jedoch gegenüber diesem Strom um 90° phasenverschoben ist, und daß das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung einem Integrier-

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glied zugeführt wird, dessen Ausgangssignal der Vergleichsschaltung zugeführt wird.

In vielen Röntgenanlagen ist ein Röntgengenerator für mehrere Röntgenarbeitsplätze mit je einer Drehanoden-Röntgenröhre vorgesehen. Dabei kann es sich um unterschiedliche Röhrentypen handeln, deren Anodenscheiben ein unterschiedliches Trägheitsmoment aufweisen. Auch in einem solchen Fall genügt eine einzige erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung den verschiedenen Röntgenröhren eine entsprechende Anzahl von Gleichspannungserzeugern zugeordnet ist, von denen jeweils einer mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, wobei die verschiedenen Gleichspannungen im selben Verhältnis zueinander stehen wie die Trägheitsmomente der Drehanoden der ihnen zugeordneten Röntgenröhren. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß das Drehmoment gleich dem Produkt aus Trägheitsmoment und der zeitlichen Änderung der Drehzahl ist. Daraus folgt, daß zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl die Drehmomente und damit die Werte des Ausgangssignals der Recheneinrichtung, bei denen die Vergleichseinrichtung den Schaltvorgang auslöst, im gleichen Verhältnis zueinander stehen müssen wie die Trägheitsmomente der zugeordneten Röntgenröhren.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Röntgengenerator mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung im Blockschaltbild,

Fig. 2 eine besonders einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 3a bis 5b den zeitlichen Verlauf der Drehzahl bzw. des Integrals I₁ I2 sin Ck

bei unterschiedlichem Drehfeld (Fig. 3a und 3b), bei unterschiedlichem Trägheitsmoment (Fig. 4a und 4b) und bei unterschiedlicher Rotortemperatur (Fig. 5a und 5b).

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Wie aus Fig. 3a hervorgeht, nimmt die Drehzahl bei einem schwächeren Drehfeld langsamer zu (Kurve B) als bei einem stärkeren Magnetfeld (Kurve A). Das Integral über das Drehfeld I* I₂ sin OC erreicht einen vorgegebenen Wert C jedoch im gleichen Verhältnis später wie die vorgegebene Drehzahl η später erreicht wird.

In Fig. 4a ist der zeitliche Verlauf der Drehzahl zweier Anodenscheiben mit unterschiedlichem Trägheitsmoment bei sonst gleichen Bedingungen dargestellt. Die Drehzahl der Anodenscheibe mit der größeren Trägheit (Kurve B) nimmt langsamer zu als die der kleineren Scheibe (Kurve A), und zwar ist die Kurve B zeitlich im gleichen Verhältnis zu Kurve A gedehnt wie ihr Trägheitsmoment größer ist als das Trägheitsmoment der zu Kurve A gehörenden Anodenscheibe. Das kann dadurch berücksichtigt werden, daß der vorgegebene Vergleichswert C. bzw. C_ß im gleichen Maße geändert wird (Fig. 4b). Ist dies der Fall, dann wird - unabhängig von der Anodenträgheit - der Schaltvorgang stets bei derselben Drehzahl ausgelöst.

Eine Änderung der Rotortemperatur bewirkt, daß sich auch der Rotorwirkungsgrad und damit auch das Anlaufverhalten ändern. Diese Änderungen werden durch die erfindungsgemäße Schaltung an sich nicht berücksichtigt. Der Einfluß der Rotortemperatur kann aber durch geeignete Anpassung der Formgebung des Rotors an das Verhältnis zwischen der Synchrondrehzahl (das ist die der Frequenz des Statorfeldes entsprechende Drehzahl) und der Solldrehzahl ( das ist die Drehzahl, bei der der Schaltvorgang ausgelöst werden soll) weitgehend beseitigt werden.

Wenn die Bauform des Rotors nämlich durch Variieren der Zylinderwandstärke so gewählt wird, daß im Kaltzustand das maximale Drehmoment (in diesem Fall ist der ohmsehe Widerstand des Rotors gleich seinem induktiven Widerstand) etwa bei halber Synchrondrehzahl erreicht wird, verschiebt

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sich der Bereich des maximalen Drehmomentes im Warmzustand (erhöhter ohmscher Widerstand des Rotors) in Richtung auf den Fußpunkt der Anlaufkurven. Wie aus Fig. 5a und 5b hervorgeht, schneiden sich beide Kurven bei einer bestimmten Drehzahl; der Schnittpunkt hängt von der Bauform des Rotors, insbesondere der Zylinderwandstärke, sowie von der Synchrondrehzahl ab. Wählt man diese Parameter so, daß der Schnittpunkt bei der Solldrehzahl liegt, dann ist die Zeit, die der Rotor bis zum Erreichen der Solldrehzahl benötigt, unabhängig von seiner Temperatur.

Unterschiedliche Statortemperaturen können eine Änderung des Produktes I₁ Ip sin c* zur Folge haben und werden daher von der erfindungsgemäßen Schaltung berücksichtigt, wie Fig. 3a und 3b zeigen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Hochspannungserzeuger bezeichnet, der zur Speisung zweier Röntgenstrahier 3a und 3b dient, von denen jeweils einer mittels eines Hochspannungsumschalters 2 an die im Hochspannungserzeuger 1 erzeugte Hochspannung anschließbar ist. Jeder Röntgenstrahier 3a bzw. 3b enthält eine Röhrenhaube 4a bzw. 4b und eine Drehanoden-Röntgenröhre 5a bzw. 5b. Die Anodenscheibe 6a bzw. 6b ist mit einem zylinderförmigen Rotor 7a bzw. 7b aus Kupfer verbunden. Der Stator zum Antrieb des Rotors 7a bzw. 7b besteht aus zwei um 90° räumlich gegeneinander versetzten Statorwicklungspaaren 8a und 9a bzw. 8b und 9b, die zwei auf der Drehachse des Rotors senkrecht stehende zeitlich veränderliche Magnetfelder erzeugen. Jedes Wicklungspaar besteht aus zwei Wicklungen, die um 180° gegeneinander versetzt sind.

Die Statorwicklunspaare(8a und 9a) der über den Hochspannungsums ehalt er 2 jeweils an den Hochspannungserzeuger angeschlossenen Drehanoden-Röntgenröhre (5a) sind über einen Umschalter 10 mit einem Wechselspannungserzeuger 11 verbunden,

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der die erforderliche höherfrequente Wechselspannung von z.B. 180 Hz erzeugt. In der anderen Stellung des Hochspannungsumschalters 2und des Umschalters 10 sind die Statorwicklungen 8b und 9b der Röntgenröhre 5b über den Umschalter mit dem Wechselspannungserzeuger 11 verbunden.

Der Wechselspannungserzeuger ist für zwei Leistungsstufen ausgelegt:

Für eine kurzzeitige hohe Leistung, mit der die Anodenscheibe aus dem Stillstand auf die gewünschte Drehzahl beschleunigt wird (diese Leistungsstufe ist eingeschaltet, wenn auf der Leitung 12 vor Beginn der eigentlichen Röntgenaufnahme ein Vorbereitungssignal anliegt) und für eine niedrige Leistung, bei der dem Rotor der jeweils angetriebenen Drehanoden-Röntgenröhre gerade soviel Energie zugeführt wird, die er zum Aufrechterhalten der erreichten Drehzahl benötigt. Auf diese Leistung wird der Wechselspannungsgenerator 11 umgeschaltet, wenn auf der Leitung 13 ein Signal anliegt, das das Erreichen der gewünschten Drehzahl signalisiert. Dieses Signal gibt über die Leitung 14 die Aufnahme frei, so daß der Zeitschalter 15 - falls an der Leitung 16 ein Aufnahmekommando anliegt - die Leistungsschalter 17 im Primärkreis des Hochspannungserzeugers während der auf nicht näher dargestellte Weise vorgegebenen Aufnahmezeit schließt, so daß dem über den Hochspannungsumschalter 2 angeschlossenen Röntgenstrahier Hochspannung zugeführt wird. Insoweit ist der Röntgengerator bekannt.

Erfindungsgemäß ist in jede der beiden Zuleitungen 18 und 19, die die Ausgänge des Wechselspannungserzeugers mit den Primärwicklungen 8a und 9a verbinden, die Primärwicklung je eines Stromwandlers 20 und 21 aufgenommen. Die Sekundärwicklungen der beiden Stromwandler 20 und 21 sind mit den Eingängen einer Stufe 22 verbunden, die ein Ausgangssignal erzeugt, das dem Produkt I₁ I₂ sinOt proportional ist. Dabei 1st I₁ die Amplitude des Stromes in der Zuleitung 18 bzw. in einem

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der Statorwicklungspaare 8a oder 8b und I₂ die Amplitude des Stromes in der Zuleitung 19 bzw. durch eins der Statorwicklungspaare 9a oder 9b. Die beiden Ströme fließen über die gemeinsame Rückleitung 20 zum WechselSpannungserzeuger zurück. Der Ausgang der Stufe 22 ist mit dem Eingang eines Integriergliedes 23 verbunden, dessen Ausgangssignal dem zeitlichen Integral seines Eingangssignals proportional ist und dem einen Eingang einer Vergleichsschaltung 24 zugeführt wird, die es mit einer vorgegebenen Gleichspannung vergleicht.

Zu diesem Zweck ist der andere Eingang der Vergleichsschaltung über einen Umschalter 25 wahlweise an eine von zwei Gleichspannungen U , ü\ anschließbar. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet, ist der Umschalter 25 mit der Umschalteinrichtung 10 und dem Hochspannungsumschalter 2 gekoppelt, so daß immer dann, wenn die Drehanoden-Röntgenröhre 5a an den Hochspannungserzeuger 1 und ihre Statorwicklungen an den Wechselspannungserzeuger 11 angeschlossen sind, der Umschalter den anderen Eingang der Vergleichsschaltung 24 mit der Gleichspannung U. verbindet, während in der anderen Stellung der Umschalteinrichtung 10 und des Hochspannungsumschalters 2, in der die Drehanoden-Röntgenröhre 5b mit Hochspannung versorgt wird und ihre Statorwicklungspaare 8b und 9b erregt werden, die Spannung U^ an den anderen Eingang der Vergleichsschaltung 24 angeschlossen ist. Die Gleichspannungen U

und U_b verhalten sich zueinander wie die Trägheitsmomente der Drehanoden der ihnen zugeordneten Röntenröhren 5a und 5b.

Die Vergleichsschaltung 24, an deren Ausgang Zuleitungen und 14 angeschlossen sind, erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal des Integriergliedes 23 den Wert U (U^) erreicht hat, das den Wechselspannungserzeuger 11 von hoher auf niedrige Leistung umschaltet (über die Leitung 13) und die Röntgenaufnahme freigibt (über die Leitung 14).

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Bei einer solchen Anordnung besteht noch die Möglichkeit, daß durch irgendeinen Defekt kein ausreichendes Drehfeld zustandekommt, so daß die Anodenscheibe die gewünschte Drehzahl nicht erreichen kann. Für diesen Fall ist ein Zeitglied 26 vorgesehen, das so bemessen ist, daß es bei allen im Betrieb auftretenden Anlaufzeiten nicht anspricht. Es wird gestartet durch das Vorbereitungssignal auf der Leitung 12 und zurückgestellt durch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 24, das über die Leitung 27 dem Rückstelleingang des Zeitgliedes 26 zugeführt wird.

Wenn das Zeitglied 26 anspricht, öffnet es den Schalter 28, über den das Vorbereitungssignal auf den Steuereingang des Wechselspannungserzeugers gelangt, so daß dieser abgeschaltet und damit gegen überlastung geschützt wird. Gleichzeitig blockiert es die Aufnahme, indem es den in der Freigabeleitung 14 angeordneten Schalter 29 öffnet, und schließlich wird, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, auch ein Schalter 30 in der Verbindungsleitung zum Rückstelleingang dieses Zeitgliedes geöffnet, so daß auch langfristig keine Freigabe (z.B. durch Driften des Integrators 23) mehr erfolgen kann. Erst nach Zurücknehmen des Vorbereitungssignals auf Leitung 12, ist die Anordnung wieder betriebsbereit.

Die Einrichtung 22, die ein dem Produkt I₁ I₂ sin ot. proportionales Signal erzeugt, kann z.B. einen Spitzenwertgleichrichter enthalten, der eine Gleichspannung erzeugt, die der Amplitude I₁ des Stromes durch das Anodenwicklungspaar 8a (8b) proportional ist, sowie eine sogenannte Sample-and-hold-Schaltung, die beim Nulldurchgang des Stromes durch das Statorwicklungspaar Sa bzw. 8b den Momentanwert des Stromes durch das andere Statorwicklungspaar 9a (9b) abtastet und speichert. Das Ausgangssignal dieser Sample-and-hoId-Schaltung ist dem Ausdruck I₂ sinOC proportional. Werden die Ausgangssignale des Spitzenwertgleichrichters

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und der Sample-and-hold-Schaltung daher miteinander multipliziert, ergibt sich ein Signal, das dem Produkt I«. I- sine* proportional ist.

In Fig. 2 ist eine noch einfachere Schaltungsanordnung dargestellt, wobei für dieselben Bauelemente wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Der Sekundärwicklung des Stromwandlers 20, dessen Primärwicklung vom Strom I₁ durch das Statorwicklungspaar 8a oder 8b durchflossen wird, ist ein ohmscher Widerstand 221 parallelgeschaltet. Der Sekundärwicklung des Stromwandlers 21, dessen Primärwicklung vom Strom durch das Statorwicklungspaar 9a oder 9b durchflossen wird, ist ein Kondensator 222 parallelgeschaltet, der bewirkt, daß die Spannung an der Sekundärwicklung gegenüber dem Strom durch die Primärwicklung um 90° verschoben ist. Wenn daher für die Ströme I^ und i₂ die Beziehungen gelten:

1₁ - I₁ sin wt (1) und

1₂ - I₂ sin (wt + OC ) (2),

dann gilt für die Spannung U₁ am Widerstand 221 die Beziehung

U₁ = U₁ sin wt (3)

und für die Spannung u₂ am Kondensator 222

U₂ = -U₂ cos (wt +00 (4)

Die beiden Spannungen U₁ und U₂ werden den Eingängen einer Multiplizierschaltung 223 zugeführt. Deren Ausgangssignal ist daher dem Ausdruck

U₁ U₂ (sin α- sin (2wt +(X)) (5)

proportional. Gleichung (5) läßt erkennen, daß am Ausgang der Multipliziereinrichtung außer der Komponente U₁ U₂ sin CX , die dem Ausdruck I₁ I₂ sin OC proportional ist, weil U₁ proportional zu I₁ und U₂ proportional zu I₂ ist, eine Komponente mit der doppelten Frequenz der Wechselspannung

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des Wechselspannungserzeugers 11 existiert.

Die Ausgangsspannung der Multiplizierschaltung 223 wird dem Integrierglied 23 zugeführt, das einen Operationsverstärker 230 enthält, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 231 mit dem Ausgang der Multipliziereinrichtung verbunden ist und dessen Ausgang über einen Kondensator 232 mit dem invertierenden Eingang verbunden ist. Der Widerstand 231» die Kapazität des Kondensators 232 und die Verstärkung des Operationsverstärkers 230 sind so bemessen, daß eine während der Anlaufzeit der Anodenscheibe (das ist die Zeit, die die Anodenscheibe benötigt, um vom Stillstand die gewünschte Drehzahl zu erreichen) am Ausgang der Multiplizierstufe 223 anliegende Gleichspannungskomponente am Ausgang des Integriergliedes eine linear mit der Zeit ansteigende Spannung hervorruft. Nach der Anlaufzeit T, die in der Größenordnung von einigen zehntel Sekunden liegt, ergibt sich am Ausgang des Integriergliedes 230 eine Spannung, die dem Ausdruck

U₁ U₂ (T sine* + -Jw" * cos (wt + OC )) (6)

proportional ist. Da, wie erwähnt, die Anlaufzeit T einige zehntel Sekunden beträgt, während die Frequenz der vom Wechselspannungserzeuger 11 gelieferten Wechselspannung z.B. bei 180 Hz liegt, gilt die Beziehung

d.h. die Ausgangsspannung des Integriergliedes ist dem Ausdruck

U₁ U₂ T sin oC (8)

proportional und mithin dem zeitlichen Integral des Produktes I₁ I₂ sin <* (9).

Der Integrator 23 wird dadurch gestartet, daß zu Beginn der Vorbereitungsphase ein Schalter 233 geschlossen wird, der den Verbindungspunkt zweier Widerstände, von denen der eine (234)

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mit dem Ausgang und der andere (235) mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 230 verbunden ist, an Masse schaltet. Nach Beginn der Aufnahme ist der Schalter wieder geöffnet, so daß der Kondensator 232 über die Serienschaltung der Widerstände 234 und 235 entladen wird, d.h. das Integrierglied ist dann zurückgestellt.

Das Ausgangssignal des Integriergliedes 23, das aus den eingangs dargelegten Gründen auch der Drehzahl proportional ist, wird dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 240 zugeführt, dessen nichtinvertierender Eingang¹ über den Umschalter 25 mit dem Abgriff eines der beiden Potentiometer 241 bzw. 242 verbunden ist, an dem die Gleichspannung U bzw. Uv₁ abnehmbar ist. Sobald die Ausgangs spannung

el D

des Integriergliedes 23 positiver ist als die Gleichspannung am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 240, ergibt sich an dessen Ausgang ein negativer Spannungssprung, der zur Freigabe der Röntgenaufnahme zum Herabsetzen der Leistung des Wechselspannungserzeugers 11 und zum Rückstellen des Zeitgliedes 26 benutzt werden kann.

Die durch den Operationsverstärker 240 gebildete Vergleichsschaltung spricht also an, wenn das zeitliche Integral des in Gleichung (9) angegebenen Produktes einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Wenn I^ und Ip aufgrund von Netzspannungs-Schwankungen kleiner sind als normal, benötigt die Anodenscheibe länger als normal, um die gewünschte Drehzahl zu erreichen, jedoch verlängert sich die Zeit, in der das zeitliche Integral dieses Produktes den vorgegebenen Wert U_a

Cl

bzw. U^ erreicht, in gleicher Weise. Entsprechendes ergibt sich, wenn der Phasenwinkel CX zwischen den beiden Strömen von dem optimalen Phasenwinkel (90°) abweicht. Auch dann wird die Anlaufzeit gerade um soviel verlängert, wie zur Kompensation dieser Phasenabweichung erforderlich ist.

Wie bereits einleitend ausgeführt, ist das zeitliche Integral PHD 77-084 - 14 -

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des Produktes I* Ip sin O^ nur dann ein Maß für die jeweilige Drehzahl der Anodenscheibe, wenn z\^ischen dem Strom I₁ bzw. I₂ durch eine Statorwicklung und dem magnetischen Fluß in dieser Wicklung ein linearer Zusammenhang besteht. Dieser lineare Zusammenhang besteht jedoch nicht, wenn wenigstens ein Teil des Statoreisenpakets im Sättigungsbereich betrieben wird. Der dadurch hervorgerufene Fehler läßt sich aber vermeiden, wenn die Spannungen U^, U 2 der Multiplizierschaltung 223 über je ein Amplitudenfilter zugeführt v/erden, dessen Ausgangsspannung die gleiche Abhängigkeit von seiner Eingangsspannung aufweist wie der magnetische Fluß durch eine Wicklung vom Strom in dieser Wicklung. Ein solches Amplitudenfilter kann durch ein Netzwerk aus linearen und nichtlinearen Widerständen (z.B. Dioden oder Zenerdioden) realisiert werden.

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Claims

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH

PATENTANSPRÜCHE;

Schaltungsanordnung für eine Drehanoden-Röntgenröhre zum Auslösen eines Schaltvorganges, wenn die Anodenscheibe eine vorgegebene Drehzahl erreicht, mit einer Steuerschaltung, an deren Eingängen dem Strom durch die Statorwicklungen des Antriebsmotors für die Röntgenröhre proportionale Signale anliegen, und mit einer Vergleichsschaltung, die den Schaltvorgang auslöst und durch das Ausgangssignal der Steuerschaltung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung aus einer Recheneinrichtung (22, 23) besteht, die ein Ausgangssignal erzeugt, das dem zeitlichen Integral des Produktes I₁ I₂ sin OC proportional ist, v/obei I₁, Ip die Amplituden der Ströme in den Statorwicklungen (8a, 9a oder 8b, 9b) und Oi der Phasenwinkel zwischen diesen beiden Strömen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung eine Multiplizierschaltung (223) enthält, die zwei Wechselspannungen (U₁, Up) miteinander multipliziert, von denen die eine (U₁) dem Momentanwert des Stromes (I₁) durch die eine Statorwicklung (8a oder 8b) proportional ist und die andere eine Amplitude (Up) hat, die der Amplitude des Stromes (I₂) durch die andere Statorwicklung (9a oder 9b) proportional ist, jedoch gegenüber diesem Strom um 90 phasenverschoben ist, und daß das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung (223) einem Integrierglied (23) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (24) zugeführt wird.
3. Schaltungsanordnung für mehrere Drehanoden-Röntgenröhren, deren Anoden voneinander abweichende Trägheitsmomente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß den Drehanoden-Röntgenröhren eine entsprechende Anzahl von Gleichspannungserzeugern (241, 242) zugeordnet ist, von denen jeweils einer mit der Vergleichsschaltung (24) verbunden ist, und daß deren Gleichspannungen (U , U^) im selben Verhältnis zueinander stehen wie die Trägheitsmomente

der Drehanoden der ihnan zugeordneten Röntgenröhren (5a, 5b).

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