DE2927411C2 - Einrichtung zum Stabilisieren des Röntgenröhrenstroms eines Röntgenaufnahmegeräts durch Regelung der Röntgenröhren-Heizung - Google Patents

Description

ein Heizstromtransformator 3 zur Speisung einer Röntgenröhre 4 vorgesehen. Die Geräteteile 2 bis 4 sind in einem Gehäuse 5 untergebracht Die Primärseite des Heizstromtransformators 3 ist an eine Stabilisierungsschaltung 6 für den Röhrenstrom angeschlossen. Zu dieser Stabilisierungsschaltung gehört insbesondere ein Hcizstromregler. Ein Drehscnalter 7 zur Vorgabe eines Röhrenstroms ist mit der Stabilisierungsschaltung 6 verbunden.

F i g. 2 zeigt «:ine Ausführungsform der Röhrenstrom-Stabi;J5:;aioP3iehaltung, deren Eingangsanschlüssen E und F der von der Sekundärseite des Hochspannungstransformators 2 abgeleitete Röhrenstrom zugeführt wird. Die Anschlüsse B und C sind kurzgeschlossen, während die Anschlüsse A und D mit einem Heizstromregler verbunden sind. Dioden Di bis D 4 bilden eine Vollweg-Gleichrichterbrücke. Die Dioden Di bis D 4 verändern den Strom zwischen den Anschlüssen A und D durch Umsetzen der Wechselspannung in einen pulsierenden Vollwegstrom und durch Regeln des pulsierenden Stroms mittels eines Transistors TR i. Ein optoelektronischer Koppler PHC bekannter Bauart weist eine lichtemittierende Diode LED und einen Fototransistor TR 2 auf. Der optoelektronische Koppler ist derart angeschlossen, daß der Fototransistor TR 2 den Transistor TR1 in Abhängigkeit von der Lichtmenge aussteuert, die er von der lichtemittierenden Diode LED aufnimmt

Ein Transistor TA 3 bildet eine dem Eingangsstrom (Röhrenstrom) an den Anschlüssen fund Fproportionale Spannung; er stellt eine Art Strom/Spannungs-Umsetzerstufe dar. Bei dieser Umsetzerstufe ist der Umsetzungskoeffizient des Transistors TR 3 proportional dem Widerstandswert von Widerständen Al bis R 3, die über den Drehschalter 7 mit dem Kollektor des Transistors 77? 3 in Reihe geschaltet sind. Durch Anschließen eines der an den Anschlüssen /, H bzw. C liegenden Widerstände R\ bis RZ mittels des Drehschalters 7 an den mit dem Kollektor des Transistors TRZ verbundenen Anschluß / kann -to infolgedessen ein gewünschter Wert für den Strom der Röntgenröhre eingestellt werden. Verstärker Q1 und Q2 sowie ein Synchronschalter SWi bilden eine Meßwerthaltestufe. Weil das Ausgangssignal des Transistors TR 3 ein pulsierender Halbwellenstrom ist, kann dieses Signal nicht unmittelbar stabilisiert werden. Das Ausgangssignal wird vielmehr mittels der Meßwerthaltestufe in einen Gleichstrom umgewandelt. Der Synchronschalter SWi schließt und öffnet in Synchronismus mit der Frequenz der Stromversorgung. Das Schließen erfolgt in Phase mit dem für die Haltestufe günstigsten Verlauf (bei der gezeigten Ausführungsform zum Zeitpunkt des Spitzenwertes), infolgedessen wird über den Schalter ein Kondensator C1 auf Spitzenspannung aufgeladen; diese Spannung wird gespeichert. Es ist eine geregelte Gleichstrom-Konstantspannungsqusl-Ie 8 vorgesehen Ein Differenzverstärker QZ, ein Kondensator C2 sowie Widerstände R 6 und R 7 bilden eine Integrationsstufe, während eine lineare Verstärkerstüfe von einem Differenzverstärker QA und Widerständen R 4 und R 5 gebildet wird, Die Ausgänge der Integrationsstufe und der linearen Verstärkerstufe sind mit Summierwideiständen RS und R9 verbanden. Ein Widerstand R10 versorgi d« !;fhu-;nJTWreiK!^r, Diode LED mit einem Vorstrom. Aufgab;? dir tiUt^.diionssiu- ;--■ isf es, Fluktuationen von langer Periode und konstante Abweichungen zu Null zu machen, wenn sich dk: Auspangsspannung des Transistors TR3 von dem Ausgangssignal der geregelten Gleichstrom-Komafctspannungsquelle 8 unterscheidet Die lineare Verstärkerstufe sorgt für eine selbsttätige Regelung mit raschem Ansprechverhalten, um das Ausgangssignal des Transistors TO 3 gleich dem Aasgangssigrd! der geregelten Gleichstrom-Kontaklspannungsquelle 8 zu machen.

Wie in F i g. 3 angedeutet ist erzeugt der Transistor 77? 3 eine pulsierende Halbwellen-Ausgangsspannung (F i g. 3a), die dem Röhrenstrom proportional ist Der Synchronschalter 5IVl der Meßwerthaltestufe schließt bei dem Spitzenwert der Ausgangsspannung nach Fig.3a. Dadurch wird der Kondensator Ci entsprechend F i g. 3b so aufgeladen, daß eine Ausgangsgleichspannung e 1 entsprechend einem ^r-^ißwerthaltepunkt pi der integrationsstufe und der linear;n Verstärkerstufe zugeführt wird. In beiden Stufen wird eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal el der Meßwerthaltestufe (F i g. 3b) und dem Ausgangssignal e2 de* geregelten Gleichstrom-Konstantspannungsquelle (Fig.3c) ermittelt Je nach dem ob das Ausgangssignal e 1 der Meßwerthaltestufe größer (Fig.3d) oder kleiner (Fig.3e) ist erscheint ein der Differenz proportionales Ausgangssigaal (Fig.3f und 3g) am Ausgang der linearen Verstärkerstufe, während das integrierte Differenzsignal (Fig.3h und 3i) am Ausgang der Integrationsstufe auftritt. Diese beiden Ausgangsspannungen werden mitteis der Widerstände RS und R 9 addiert. Es wird eine Spannung gebildet (F i g. 3j und 3k) die mit einer Spannung e 3 multipliziert ist die von dem den Vorstrom liefernden Widerstand R10 der lichtemittierenden Elektrode abhängt Auf diese Weise wird die lichtemittierende Elektrode LED des optoelektronischen Kopplers zum Aufleuchten gebracht. Wenn das Ausgangssignal (der Röhrenstrom) de:, Verstärkers Q 2 der Meßwerthaltestufe größer als das Ausgangssignal der geregelten Gleichstrom-Konstantspannungsquelle 8 ist (Fig.3d), erzeugen sowohl die Integrationsstufe als auch die lineare Verstärkerstufa negative Ausgangssignale (F i g. 3f und 3i), wodurch die Stromzufuhr zu der lichtemittierenden Diode LED verringert wird. Wenn umgekehrt das Ausgangssignal des Verstärkers Q2 kleiner als das Signal der geregelten Gleichstrom- Konstantspannungsquelle 8 ist (Fig.3e), liefern sowohl die Integrationsstufe als auch die lineare Verstärkerstufe ein positives Ausgangssignal (F i g. 3g und 3h), so daß die lichtemittierende Elektrode LED stärker beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal der aus den Dioden Dl bis D 4 bestehenden Gleuiirichterschaltung (F i g. 31) geregelt, weil die Basisvorspannung des Transistors TR 1 über den Fototransistor TR 2 angesteuert wird.

In Abhängigen von der Regelung des Ausgangssignals der Gleichiichterstufe wird auch der Strom zwischen den Anschlüssen A und D(Fig,3m) geregelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Stabilisieren des Röntgenröhrenstroms eines Röntgenaufnahmegeräts mit einer Erfassungsschaltung für den Röntgenröhrenstrom, einer Vergleücherschahung, die eine lineare Verstärkerstufe mit einem Differenzverstärker aufweist, dessen einer Eingang über einen Strom-Spannungswandler mit einem Signal beaufschlagt wird, das eine Funktion des ermittelten Istwertes des Röntgenröh-10 renstromes ist, und an dessen anderem Eingang ein von einer Wählvorrichtung geliefertes Sollwertsignal für den Röntgenröhrenstrom anliegt, sowie mit einer der Vergleicherschaltung nachgeschalteten Ausgangsstufe, über welche die Spannung oder der Strom auf der Primärseite eines Heizstromtransformators in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Vergleicherschaltung derart geregelt wird, daß eine Änderung des Röntgenröhrensiromes im Sinne seiner Angleichung an den Sollwert erfolgt, d a durch gekennzeichnet, daß die Erfassungsschaitung (TR3, Qi, QZ SWi, Ci) eine Meßwerthaltestufe (Q 1, QT, SWi, Ci) mit einem Kondensator (C 1) aufweist, der über den mit der Wählvorrichtung (Ri, R 2, A3, 7) für das Sollwert-Signal des Röntgenröhrenstromes versehenen Strom-Spannungswandler (TRi, Ri, R 2, R 3, 7) in einem von der Einstellung der Wählvorrichtung (Ri, RZ R3, 7) abhängigen Maße auf eine Spannung aufgeladen wird, die eine Funktion des Istwertes des Röntgenröhrenstromes ist, und daß die Vergleicherschaltung (8, Q3, Q4, C2, A4 bis R 10) eine zu der linearen Verstärkerstufe (Q4, R4, R5) eingangsseitig parallelgeschaltete, einen weiteren Differenzverstärker (Q3) enthaltende Integrationsstufe (Q3, C2, /?6, R 7) und ein der Integrationsstuie und der linearen Verstärkerstufe nachgeschaltetes Summierglied (RS, R9) aufweist, dessen Ausgangssignal die Ausgangsstufe (PHC, TRi, Di bis D 4) ansteuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem to optoelektronischen Koppler zum Übertragen von Regelsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Summiergliedes (RS, R9) über den optoelektronischen Koppler (PHC) mit der Ausgangsstufe (TR i,Di bis D4) verbunden ist, die eine steuerbare Gleichrichterbrücke (Di bis D 4) aufweist.

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stabilisieren des Röntgenröhrenstroms eines Röntgenaufnahmegeräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (US-PS 37 83 287) besteht die Erfassungsschaltung für den Röntgenröhrenstrorn aus der Reihenschaltung eines umschaltbaren Widerstands und eines Festwiderstands, dem eine Lichtemissionsdiode parallelgeschaltet ist. Wenn der Röntgenröhrenstrom einen vorgewählten Wert übersteigt, gibt die Lichtemissionsdiode eines optoelektronischen Kopplers ein Lichtsignal ab, dessen Helligkeit proportional dem in der Röntgenröhre fließenden Anodenstrom ist. Dieses Lichtsignal wird über einen Fototransistor des optoelektronischen Kopplers und eine Verstärker- und Formerstufe in ein elektrisches Signal umgesetzt und dann verstärkt und geformt. Das Ausgangssignal der Verstärker- und Formerstufe geht zum einen an eine Stabilisierungselektrode der Röntgenröhre, die einen Teil der von der Kathode der Röntgenröhre emittierten Elektronen im Sinne einer Stabilisierung des Anodenstroms der Röntgenröhre übernimmt. Zum anderen wird das Ausgangssignal der Verstärker- und Formerstufe dem Differenzverstärker der Vergleicherschaltung zugeführt, um die Spannung oder den Strom auf der Primärseite des Heizstromtransformators zu regeln. Bei einer solchen Vorrichtung ist jedoch die kombinierte Ausregelung von Kurzztit- und Langzeiteinflüssen problematisch. Periodische Schwankungen des Istwertsignals des Röntgenröhrenstroms können den Regelkreis anstoßen und unerwünschte Regelschwingungen auslösen.

Gleichartige Schwierigkeiten sind auch hei einer anderen bekannten Einrichtung (DD-PS 1 34 422) zu erwarten, bei welcher im Anodenkreis der Röntgenröhre ebenfalls eine Stromerfassungsschaitung mit einem Optokoppler liegt Die Ausgangsspannung dej- Optokopplers wird als Istwert einem Heizstromstabilisator zugeführt, der mit einer Bezugsspannung als Sollwert beaufschlagt ist und dessen Aufbau nicht näher offenbart ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Richtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß sowohl Kurzzeit- als auch Langzeiteinflüsse einwandfrei ausg^regelt werden und jede Neigung zu Schwingungen des Regelkreises bei unbeabsichtigtem Anstoßen desselben durch periodische Schwankungen des Röntgenröhrenstrom-Istwertsignales ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Die Meßwerthaltestufe mit dem Kondensator, der über einen mit der Wählvorrichtung für den Sollwert des Röntgenröhrenstroms versehenen Strom-Spannungswandler in einem von der Wählvorrichtung abhängigen Maße auf eine Spannung aufgeladen wird, die eine Funktion des Istwertec des Ivintgenröhrenstromes ist, läßt an die beiden nachgeschalteten Stufen, nämlich die lineare Verstärkerstuie und die Integrationsstufe, ein auf besonders einfache Weise erhaltenes Regelabweichungssignal gehen, dessen Bildung ein in einen Gleichstrom umgewandeltes Meßwertsignal zugrundeliegt. Aufgrund der Integrationsstufe und des nachgeschalteten Summiergliedes werden bei der Stabilisierung Kurzzeit- und Langzeitänderungen wirkungsvoll unterdrückt, die beispielsweise auf die Aufladung der Röhrenwand, auf die Alterung der Röntgenröhre und auf Schwankungen der Speisespannung zurückzuführen sind.

Mit der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 wird eine galvanische Trennung zwischen der Vergleicherschaltung und der Ausgangsstufe erzielt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer Röntgenröhre mit einer Einrichtung zum Stabilisieren des Röntgenröhrenstroms,

Fig. 2 ein Schaltbild der Einrichtung zum Stabilisieren des Röntgenröhrenstroms, und

Fig.

3 Zeitdiagramme von verschiedenen bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auftretenden Signalen.

Bei der Einrichtung nach Fig. I sind eine Wechselstromquelle I, ein Hochspannungstransformator 2 und