DE3738690A1 - Schaltregler fuer einen argon-laser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltregler für einen Argon-Laser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dient zur Erzeugung eines Laserstrahles ein Argon-Laser- Rohr, so ist für die Plasmaentladung ein gewisser Mindest­ strom erforderlich. Wird dieser Mindeststrom auch nur für kurze Zeit unterschritten, erlischt die Entladung des Argon-Laserrohres und der Laser setzt aus.

Um den Laser wieder in Betrieb zu nehmen, muß das Rohr neu gezündet werden. Infolge dessen besteht ein Bedürfnis, einen stabilen Dauerbetrieb aufrechtzuerhalten und Maßnah­ men zu treffen, durch die dieses gewährleistet ist. Be­ kannterweise wird hierzu ein Stand-by-Betrieb gewählt, d. h. das Laserrohr wird mit einem Stand-by-Strom betrieben.

Die Aufgabe des Stand-by-Stromes liegt nun darin, bei Erreichen des Abreißstromes, d. h. bei Erreichen des Stro­ mes bei dessen Unterschreitung der Laser erlöschen würde, wird durch den Stand-by-Strom einen Haltestrom zu erzeu­ gen, der den Laserbetrieb aufrechterhält. Dieser Stand-by- Strom wird dementsprechend so gewählt, daß er um ca. 25% über dem Abreißstrom liegt. Durch diese Schaltung soll erreicht werden, daß bei Unterschreiten des Mindeshalte­ stromes für das Laserrohr z. B. durch Regelschwingungen oder durch Störeinflüsse sicher verhindert wird, daß das Rohr abschaltet.

Für das im Laserstrahl liegende Stellglied durch das die Ein- und Ausschaltung bewirkt wird, ist eine Zwangs­ steuerung vorgesehen, die in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern den Laserstrahl steuert. Normalerweise bedient man sich hierzu integrierter Schaltregel-IC′s, wobei durch Vergleich des Fehlersignals mit einem Rampensignal das Stellsignal bestimmt wird. Das Rampensignal nimmt einen Zyklus von nahezu 100% ein, woraus sich ein Puls/Pause- Verhältnis zwischen Rampensignal und Federsignal im Be­ reich zwischen 0 und 100% ergibt. Ein daraus abgeleitetes Stellsignal wirkt sich doch bei Anwendung von Argon-Laser­ rohren negativ aus, da das physikalische und elektrische Verhalten eines solchen Lasers (konstante Spannung unab­ hängig vom Strom) ein sich in engen Grenzen bewegendes Puls/Pause-Verhältnis verlangt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Puls/Pause-Verhältnis in einen solchen Bereich zu verla­ gern, der optimal für den Betrieb eines Argon-Laser erfor­ derlich ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird der für das Rampensignal bestimmte Zyklus derart weitergebildet, daß das Puls/Pause-Verhält­ nis bei vollem Hub des Fehlersignals im Bereich von ca. 60 % bis 100% liegt.

Maßnahmen, mit denen dies erreicht werden kann, sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipschaltung der Fehlererfassung-, Verarbeitung und Steuerung,

Fig. 2 zeigt den Pulsverlauf für ein Rampensignal mit nahezu 100%igem Zyklus,

Fig. 3 zeigt den Pulsverlauf für ein Rampensignal mit vorbestimmten Puls/Pause-Verhältnis, und

Fig. 4 zeigt die zusätzliche Beeinflussung durch die Zwangssteuerung.

Gemäß Fig. 1 wird in einem Differenzverstärker 1 ein Soll­ wert S mit dem Istwert des Lasers L verglichen und daraus ein Fehlersignal abgeleitet. Dieses Fehlersignal wird an den Komparator 2 angelegt, der gleichzeitig von einem Oszillator 3 ein Rampensignal erhält. In Abhängigkeit des Vergleichs dieser beiden Signale wird ein Stellglied 6 beaufschlagt, das dann anspricht, wenn das Fehlersignal größer als die Rampenspannung ist. In diesem Fall schaltet das Stellglied 6 ab. Zusätzlich ist bei einer Zwangs­ steuerung 4 vorgesehen, die in Verbindung mit einem Trei­ ber 5 unter bestimmten Voraussetzungen auch dann noch das Stellglied 6 durchschaltet, wenn die zuvor beschriebene Überschreitung durch das Fehlersignal erfolgt ist.

Das vom Oszillator gelieferte Rampensignal 7 hat normaler­ weise einen Rampenverlauf, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Rampenverlauf nimmt nahezu einen Zyklus von 100% ein. Ein durch dieses Rampensignal verlaufendes Fehlersignal 8 bedingt damit ein Puls/Pause-Verhältnis im Bereich zwischen 0 und 100%. Dieses wirkt sich auch auf das Stellsignal 9 aus.

Um nun den Puls/Pausebereich einzuschränken wird erfin­ dungsgemäß ein Rampensignal nach Fig. 3 gewählt. Dieses Rampensignal 10 trägt der Anwendung eines Argon-Laserroh­ res Rechnung und ist nur im relevanten Puls/Pause-Ver­ stellbereich wirksam. Der Puls/Pausebereich ist hier be­ schränkt auf 60 bis 100%, so daß ein das Rampensignal durchlaufendes Fehlersignal 8 zu Stellsignalen 11 führt. Das Rampensignal 10 zeichnet sich gegenüber dem Rampensig­ nal 7 durch steilere Flanken aus. Damit bleibt auch bei vollem Hub des Fehlersignales das Puls/Pause-Verhältnis in den gewünschten Bereich. Die Folge davon ist ein günsti­ geres Regelverhalten und eine bessere Störunempfindlich­ keit.

Für die Plasmaentladung eines Argon-Laserrohres ist ein gewisser Mindeststrom erforderlich. Dieser Mindeststrom darf auch nicht kurzzeitig unterschritten sonst erlischt die Entladung und der Laser setzt aus. Um den Dauerbetrieb zu gewährleisten wird das Laserrohr mit einem Stand-by- Strom betrieben, der den Laserstrom auch dann aufrechter­ hält, wenn der Mindesstrom unterschritten wird. Hierzu dient nun die Zwangssteuerung 4 gemäß Fig. 1, durch die eine Beeinflussung des Stellsignals möglich ist. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Die Zwangssteuerung wirkt bei verschiedenen Signalen: Signal 12 dient zur Aufrechterhal­ tung der Einschaltung und Signal 13 dient zur kurzzeitigen Unterbrechung.

Über diese Zwangssteuerung wird erreicht, daß das Stell­ glied für ca. 55% der Gesamtzykluszeit unabhängig von der Regelung eingeschaltet ist. Damit wird erreicht, daß ein Unterschreiten des Mindesthaltestromes für das Laserrohr, wie er beispielsweise durch Regelschwingungen oder Stör­ einflüsse hervorgerufen werden kann, sicher verhindert wird.

Argon-Laser werden aufgrund Ihrer physikalischen Gegeben­ heiten vorwiegend im medizinischen Bereich eingesetzt, z. B. zur Netzhautkoagulation. Das bedingt, daß Sicherheits­ technischen Überlegungen großes Gewicht eingeräumt werden muß. Mit Hilfe der Zwangssteuerung wird diese Sicherheit erreicht. Neben der Möglichkeit mit Hilfe der Zwangs­ steuerung die Gesamtzykluszeit für ca. 55% eingeschaltet zu lassen, wird ebenfalls durch diese Zwangssteuerung für die Zykluszeit von 5% ein Abschalten des Stellgliedes 6 bewirkt. Hierzu dient eine monostabile Kittstufe 14 die dem Stellglied 6 gemäß Fig. 1 nachgeschaltet ist. Die Aus-Impulse, die nach jedem Zyklus im Beispiel mit 50us (Fig. 4) gegeben werden, triggern eine retriggerbare monostabile Kippstufe 14 mit annähernd 75us. Der - im normalen Betriebszustand - gesetzte Ausgang der monostabi­ len Kippstufe, signalisiert damit der Zwangssteuerung die einwandfreie Funktion des Stellgliedes. Tritt dagegen ein Fehler auf, z. B. ein Kurzschluß im Transistor, dann feh­ len die Triggerimpulse an der monostabilen Kippstufe 14. Diese Kippstufe 14 signalisiert dann der Zwangssteuerung bereits nach 25us den Deffekt, womit sofort geeignete Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.

Unabhängig davon neben der zuvor beschriebenen ständigen Überwachung der Funktion des Leistungstransistors, sollte zusätzlich eine sofortige Abschaltung bei externen Stör­ fällen vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Schaltregler für einen Argom-Laser, der mit einem Stand-by-Strom betrieben wird, und bei dem ein von einem Oszillator geliefertes Rampensignal in einem Komparator mit Fehlersignal verglichen und in Abhängigkeit davon ein Stellsignal ausgelöst wird, gekennzeichnet durch einen für das Rampensignal bestimmten Zyklus, so daß das Puls/Pause-Verhältnis bei vollem Hub des Fehlersignals im Bereich von ca. 60% bis 100% liegt.

2. Schaltregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Vergleich von Rampensignal und Fehlersignal abgeleitetes Stellsignal auf ein den Laserstrom lieferndes Stellglied wirkt.

3. Schaltregler nach Amspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwangssteuerung vorge­ sehen ist, die unabhängig von dem aus dem Fehlersignal abgeleiteten Stellsignal das Stellglied beeinflußt.

4. Schaltregler nach Amspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß externe Störfälle eine Sofort­ abschaltung des Stellgliedes bewirken.

5. Schaltregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellglied eine monosta­ bile Kippstufe nachgeschaltet ist.

6. Schaltregler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die triggerbare monostabile Kippstufe in Abhängigkeit der erzeugten Aus-Impulse, die nach jedem Zyklus eintreffen, getriggert wird, so daß am Ausgang der monostabilen Kippstufe ein Signal ansteht, das der Zwangssteuerung zugeführt wird und dieser die einwand­ freie Funktion des Stellgliedes vortäuscht.

7. Schaltregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe bei Ausbleiben der Triggerimpulse der Zwangssteuerung ein Signal für "Defekt" liefert.

8. Schaltregler nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerung so ausge­ legt ist, daß das Stellglied für ca. 55% der Gesamtzyk­ luszeit eingeschaltet ist.