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Vorrichtung zur Beseitigung
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elektrostatischer Ladungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Beseitigung elektrostatischer Ladungen, insbesondere von laufenden Papierbögen
und -bahnen in einer Druckmaschine, mit einem über einen Gleichrichter und einen
von einem Steuerimpulsgeber gesteuerten Wechselrichter mit einer ungeregelten Wechselspannung,
insbesondere der Netzspannung, gespeisten Transformator, auf dessen Sekundärseite
über eine Leitung eine Löschelektrodenanordnung angeschlossen ist und dessen Induktivität
zusammen mit den sekundärseitig angeschlossenen Induktivitäten und Kapazitäten einen
frequenzbestimmenden Transormatorschwingkreis bildet.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist es ein Nachteil, daß nur
in sehr engen Grenzen die Möglichkeit besteht, eine Verschiebung der Frequenz des
Transformatorschwingkreises in Richtung auf dessen Resonanzfrequenz zu erreichen
und auf diese Weise eine hohe Ausgangsspannung zu erhalten. Aus diesem Grunde wurde
bereits vorgeschlagen, für den Anschluß der Vorrichtung an eine Druckmaschine oder
dergleichen auf der Sekundär seite des Transformators stets ein Kabel mit fest vorgegebenen
Parametern und fest vorgegebener Länge anzuschließen, wobei die Transformatorparameter
von vornherein so gewählt werden können, daß sich letztlich eine Abstimmung des
Transformatorschwingkreises auf seine Resonanz frequenz
ergibt.
Da die Kabellänge gemäß diesem Vorschlag stets so gewählt werden muß, daß auch unter
ungünstigen Umständen noch ein Anschluß der Druckmaschine oder dergleichen möglich
ist, ist das Kabel in vielen Fällen viel zu lang und muß auf irgendeine Weise in
einem Schaltschrank oder dergleichen untergebracht werden, da eine kundenspezifische
Anpassung an Geräte eines bestimmten Anwenders bei diesem Lösungsprinzip schwierig
ist.
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Es werden auch bereits Vorrichtungen zur Beseitigung elektrostatischer
Ladungen gebaut, bei denen der Transformator mit der Netzfrequenz gespeist wird,
wobei die Reihenresonanz des Transformators mit sekundärseitigen Kapazitäten von
Leitungen und angeschlossenen Geräten durch Widerstände bedämpft wird. Bei dieser
Lösung ergibt sich jedoch eine starke Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der
Belastung, so daß auch Vorrichtungen dieser Bauart nur bedingt brauchbar sind.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß unabhängig von der Größe der
auf der Sekundärseite des Transformators wirksamen Kapazitäten, insbesondere der
Leitungskapazitäten.und der Kapazitäten eines angeschlossenen Geräts, stets eine
hohe Ausgangsspannung erzeugt wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Ausgangsimpulsfolgefrequenz
des Steuerimpulsgebers in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Transformators
derart veränderbar ist, daß diese Ausgangsspannung auf einen Maximalwert geregelt
wird.
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Gemäß der Erfindung wird also die Ausgangs spannung des Transformators
ständig auf einen Maximalwert geregelt, so daß für die Beseitigung bzw. Löschung
elektrostatischer Ladungen stets eine hohe Leistung verfügbar ist.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Steuerimpulsgeber
einen seine Ausgangsfrequenz bestimmenden RC-Kreis aufweist, dessen Resonanzfrequenz
in Abhängigkeit von der Ausgangs spannung des Transformators veränderbar ist, und
zwar derart, daß auf der Sekundärseite des Transformators eine Abstimmung auf die
Resonanzfrequenz erfolgt, bei der sich dann auch eine entsprechend hohe Ausgangsspannung
ergibt.
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Vorzugsweise enthält der RC-Kreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen Fotowiderstand, der dem Licht aus einer mit der Ausgangsspannung des Transformators
gespeisten Lichtquelle mit spannungsabhängiger Lichtstärke ausgesetzt ist, wobei
der Fotowiderstand und die Lichtquelle diskrete Bauelemente sein können und die
Lichtquelle vorzugsweise als Glimmlampe ausgebildet ist. Der Fotowiderstand und
die Lichtquelle können jedoch auch Elemente eines integrierten Optokopplers, insbesondere
eines ODtokopplers mit je zwei antiparallel geschalteten Fototransistoren und Fotodioden
sein.
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Weiterhin hat es sich gemäß der Erfindung als vorteilhaft erwiesen,
wenn der Fotowiderstand einem Ohmschen Widerstand des RC-Kreises parallel geschaltet
ist, so daß zunächst beim Einschalten der Vorrichtung und ehe die Lichtquelle zu
leuchten beginnt, der Ohmsche Widerstand die Frequenz des RC-Kreises des Steuer
> ulsgebers im wesentlichen bestimmt, da der Fotowiderstand zunächst sehr hochohmig
ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein detaillierteres Schaltbild der Schaltung gemäß dem
in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild und Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung
der Frequenzabhängigkeit der Ausgangs spannung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1, daß ein Gleichrichter 10 eingangsseitig
mit einer Wechwelspannung, insbesondere mit der Netzspannung, gespeist wird und
ausgangsseitig mit einem Wechselrichter 12 verbunden ist, welcher seinerseits einen
Hochspannungstransformator 14 speist, dessen Ausgangsspannung a über eine als Kapazität
angedeutete Leitung 20 mit einer in bekannter Weise ausgebildeten Löschelektrodenanordnung
22 verbunden ist.
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Der Wechselrichter 12 wird durch einen Steuerimpulsgeber 16 gesteuert,
welcher eingangsseitig einen RC-Kreis mit einer Kapazität C1 und zwei Widerständen
R1 und R2 aufweist, der die Ausgangsimpulsfolgefrequenz des Steuerimpulsgebers 16
bestimmt. Von den Elementen des RC-Kreises ist der Widerstand R2 ein Fotowiderstand,
dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der auf ihn auftreffenden Lichtmenge
ändert und der parallel zu einem Ohmschen Widerstand R.1 geschaltet ist, wobei letzterer
die Grund- bzw. Startfrequenz des Impulsgebers 16 bestimmt.
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Gemäß der Erfindung ist dem Fotowiderstand R2 eine Lichtquelle G,
insbesondere eine Glimmlampe, zugeordnet, an der die Ausgangs spannung U von der
Sekundärseite des a Transformators 14 anliegt und deren Helligkeit sich in Abhängigkeit
von der Höhe dieser. Ausgangsspannung Ua ändert.
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Bei der betrachteten Schaltungsanordnung arbeitet der Impulsgeber
16 unmittelbar nach dem Einschalten zunächst mit einer niedrigen Impulsfolgefrequenz,
so daß sich für den Transformator 14 bei konstanter Breite der Ausgangsimpulse des
Impulsgebers 16 zunächst ein niedriges Tastverhältnis ergibt. Wenn der Widerstandswert
des Fotowiderstandes R2 dann aufgrund des Leuchtens der Glimmlampe G abnimmt, steigt
die Impulsfolgefrequenz und damit das Tastverhältnis für den Transformator 14 an,
wobei auch dessen Ausgangsspannung Ua ansteigt. Dieser Vorgang setzt sich fort,
bis auf der Sekundärseite des Transformators 14 die Resonanzfrequenz und damit die
höchste Ausgangsspannung U erreicht ist. Diese Resonanza
bedingung
wird im eingeschwungenen Zustand des Systems aufrechterhalten, da ein weiteres Ansteigen
der Impulsfolgefrequenz am Ausgang des Impulsgebers 16 ein Absinken der Ausgangsspannung
a und damit eine Erhöhung des Widestandswertes des Fotowiderstandes R zur Folge
haben würde, so daß die Impulsfolgefrequenz des Impulsgebers 16 wieder verringert
würde.
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Die vorstehend skizzierten Zusammenhänge werden aus Fig. 3 deutlich,
wo die Höhe der Ausgangs spannung Ua über der Frequenz auf der Ausgangsseite des
Transformators 14 für zwei verschiedene Kapazitäten Ca und Cb auf der Sekundärseite
des Transformators 14 in Form zweier Kurven a und b eingezeichnet ist, die für den
Fall gelten, daß die Kapazität Ca deutlich kleiner als die Kapazität Cb ist. Die
Resonanzfrequenzen für die beiden Kapazitäten Ca und Cb sind als Frequenzen fRa
bzw. fRb in Fig. 3 eingezeichnt.
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Das Schaltbild gemäß Fig. 2 zeigt einen Gleichrichter 10, an dem eingangsseitig
eine Wechselspannung von 220 V anliegt. Die beiden Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters
10 sind mit den Schaltstrecken zweier Feldeffekttransistoren eines Wechselrichters
12 verbunden. Dabei umfaßt der Wechselrichter 12 außer den Feldeffekttransistoren
einen unter Verwendung eines Optokopplers aufgebauten Inverter 24, welcher den Ausgang
des Impulsgebers 16 mit der Steuerelektrode des einen Feldeffekttransistors verbindet,
während die Steuerelektrode des anderen Feldeffekttransistors vom Ausgang des Impulsgebers
16 über einen Widerstand angesteuert wird. Die
Verwendung eines
Optokopplers für den Inverter 24 dient der galvanischen Trennung des Ausgangs des
Impulsgebers 16 vom Steueranschluß des einen Feldeffekttransistors.
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Außerdem ist für den Fototransistor des Optokopplers eine eigene Spannungsversorgung
26 mit einem Transformator und einem.Gleichrichter vorgesehen. Eine zweite Spannungsversorgung
28, die wiederum einen Transformator und einen Gleichrichter umfaßt, dient der Erzeugung
der Speisespannung für den Impulsgeber 16, in welchen in Fig. 2 auch die in Fig.
1 getrennt dargestellten Elemente des RC-Kreises einbezogen sind und der einen rückgekoppelten
Operationsverstärker OP umfaßt. Aus Fig. 2 wird ferner deutlich, daß die Lichtquelle
bzw. die Glimmlampe G mit der Sekundärseite des Transformators 14 über eine Gleichrichter
schaltung 30 mit nachgeschaltetem Siebkondensator verbunden ist, wobei in Serie
zu der Glimmlampe G und der Gleichrichterschaltung 30 jeweils ein Widerstand vorgesehen
ist.
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Aus Fig. 2 wird deutlich, daß sich die erfindungsgemäße Regelung der
Ausgangsspannung des Transformators 14 mit wenigen handelsüblichen Bauelementen
realisieren läßt.