DE69219847T2

DE69219847T2 - Verfahren und Schaltung zur Begrenzung der Röntgenstrahlenerzeugung einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE69219847T2
Application number: DE69219847T
Authority: DE
Inventors: Forest Jernigan
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2012-09-26
Also published as: US5148088A; EP0535739A3; ES2103882T3; DE69219847D1; KR930008923A; KR100243621B1; JPH05244544A; EP0535739A2; EP0535739B1

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltung zur Begrenzung der Röntgenstrahlenerzeugung in Kathodenstrahlröhren, und insbesondere auf die Anpassung des Kathodenstrahlröhrenbetriebs zur Begrenzung der Röntgenstrahlenerzeugung ohne Betriebsunterbrechung der Kathodenstrahlröhre.
Während des Betriebs einer Kathodenstrahlröhre werden Elektronen durch einen hohen Spannungsunterschied der Größenordnung eines Vielfachen von 10 Kilovolt beschleunigt. Folglich nehmen sie viel kinetische Energie auf und bewirken die Erzeugung von Röntgenstrahlen, wenn sie mit Materie zusammenprallen. Um Menschen in der Nähe von Geräten mit Kathodenstrahlröhren vor zu hoher Röntgenstrahlenbelastung zu schützen hat die Regierung der Vereinigten Staaten Gesetze in bezug aus die höchstzulässige Röntgenstrahlenerzeugting erlassen. Sie sind für Fernsehempfänger anwendbar und in Kapitel 21 des US Code of Federal Regulations, Abschnitt 1020 aufgeführt.

Beschreibung der angewandten Technik

Zur Einhaltung der Bundesgesetze ist es allgemeine Praxis, in Fernsehempfänger eine Reglerschaltung einzubauen, die den Empfänger abschaltet, wenn Betriebsbedingungen auftreten, bei denen eine zu hohe Röntgenstrahlenerzeugung eintreten könnte. Es ist nicht möglich, den Röntgenstrahlenfluß direkt zu messen; anstatt dessen werden die Betriebsparameter der Kathodenstrahlröhre gemessen, und wenn diese Volumen erreichen, die zu einer zu hohen Röntgenstrahlenerzeugung führen könnten, wird die Kathodenstrahlröhre deaktiviert. Die Art der derzeit verwendeten Sicherheitsschaltungen sind analoge Impulsschaltungen, die dann die Anodenzufuhr im Empfänger abstellen, wenn die Anodenleistung oder -spannung die bestimmte Grenze der jeweiligen. Kathodenstrahlröhrenempfänger übersteigt. Obwohl diese Art Sicherheitsschaltungen der Bundesgesetzgebung entspricht hat die herkömmliche Sicherheitsschaltung Nachteile.
Das Patent US-A-4 841 406 beschreibt eine Sicherheitsschaltung gegen Röntgenstrahlenverbreitung herkömmlicher Technik zur Verwendung in Fernsehempfängern. In der Sicherheitsschaltung herkömmlicher Technik wird ein erster Sensor mit einer Elektronenstrahlenstromversorgung zwischengeschaltet und überwacht den davon ausgehenden Strahlenstrom. Der erste Sensor erzeugt eine erste Spannung, in der Größe proportional zum Elektronenstrahlenstrom. Ein zweiter Monitor überwacht einen Hochspannungstransformator, der eine Spannung für den Betrieb des Elektronenstrahls erzeugt, und der zweite Sensor erzeugt eine zweite Spannung, in der Größe proportional zur Starkstromspannung. Eine Überwachungsschaltung überwacht ständig die erste und zweite Spannung und erzeugt ein Auslösesignal, wenn die gemeinsame Summe der ersten und zweiten Spannung eine bestimmte Größe übersteigt. Das Auslösesignal zeigt eine zu hohe Verbindung von Eletronenstrahlenstrom und Hochspannung an. Das Auslösesignal wird an ein signalempfindiches Gerät geleitet, daß die Stromversorgung des gesamten Fernsehgeräts deaktiviert.
Die Schaltung herkömmlicher Technik wird meist aktiviert und schaltet die Kathodenstrahlröhre während dem Übergang von Eingangssignalen oder momentan bei horizontalen Schwankunsabweichungen ab, die durch unnormalen Signalempfang hervorgerufen werden. Dazu benötigt diese Analogschaltung für einen einwandfreien Betrieb Bauteile mit sehr engen Toleranzen.
Abgesehen von der Verwendung von Präzisionsbauteilen ist jedoch zudem erforderlich, die Sicherheitsschaltung herkömmlicher Technik so zu gestalten, daß die Kathodenstrahlröhre innerhalb einer Marge an Betriebsparametern betrieben wird, um zu versichern, daß unter schlechtesten Bedingungen keine zu hohe Röntgenstrahlenerzeugung auftritt. Daher muß die Kathodenstrahlröhre gegebenenfalls mit Betriebsparameterwerten betrieben werden, die eine beträchtliche Leistung beinhalten.
Es wäre wünschenswert, daß die Sicherheitsschaltung den Betrieb der Kathodenstrahlröhre anpaßt, ohne den Betrieb unter zulässigen Bedingungen zu unterbrechen, sondern ihn unter vorübergehenden Bedingungen aufrechtzuerhalten, die nicht zu überhöhter Röntgenstrahlenerzeugung führen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens für ein Gerät zum Betrieb einer Kathodenstrahlröhre, das ständig die Betriebsparameter beim Betrieb einer Kathodenstrahlröhre überwacht und die verschiedenen Betriebsregler der Kathodenstrahlröhre anpaßt, um die Betriebsparameter in zulässigen Bereichen zu halten.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Schaltung zur Verhinderung überhöhter Röntgenstrahlenerzeugung beim Betrieb einer Kathodenstrahlröhre digitaler Art zur Verminderung der Erfordernis analoger Präzisionsbauteilen.
Laut einem Aspekt der Erfindung wird ein Gerät gemäß der Aufführung in Anspruch 1 bereitgestellt. Laut einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Methode gemäß der Aufführung in Anspruch 10 bereitgestellt. Weitere Merkmale, die optional für den vorteilhaften Bau der Erfindung verwendet werden können, sind in den entsprechenden Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung werden die Betriebsparameter für den Betrieb einer Kathodenstrahlröhre, die mit Röntgenstrahlenerzeugung in Verbindung steht, kontinuierlich gemessen. Die gemessenen Betriebsparameterwerte werden während dem Betrieb der Kathodenstrahlröhre ständig mit vorbestimmten Betriebsparameterwerten verglichen. Aufgrund des Vergleichs werden verschiedene Betriebsregler der Kathodenstrahlröhre angepaßt, um die Betriebsparameter unter vorbestimmten Grenzwerten zu halten, die den Grenzen zulässiger Röntgenstrahlenerzeugung von Kathodenstrahlröhre entsprechen. Und dies im Gegensatz zu den Sicherheitsschaltungen gegen Röntgenstrahlenverbreitung herkömmlicher Technik, die eine Ja/Nein- Abschaltentscheidung in der Form eines Auslöseimpulses bereitstellen, anstatt einer Anpassung, um den Betrieb der Kathodenstrahlröhre unter zulässigen Bedingungen nicht zu unterbrechen.
Vorzugsweise wird der Vergleich der gemessenen Parameterwerte und der vorbestimmten Parameterwerte mikroprozessorgesteuert vorgenommen. Der Mikroprozessor vergleicht jeden der gemessenen Betriebsparameterwerte der Reihe nach mit einem entsprechenden Grenzwert und wiederholt die Sequenz der aufeinanderfolgenden Vergleiche ständig. Dann werden die verschiedenen Bettriebssteurerungen der Kathodenstrahlröhre vom Mikroprozessor in einer Hierarchiesequenz angepaßt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abb. 1 ist ein Schaltplan einer Sicherheitsschaltung gemäß der Erfindung; und
Abb. 2 ist ein Flußdiagramm der Sicherheitsschaltung gemäß der Erfindung.

BESCHREIBUNG VORGEZOGENER DURCHFÜRHUNGSFORMEN

Abb. 1 zeigt eine Schaltung eines Teils eines Geräts mit einer Kathodenstrahlröhre und einer Röntgenstrahlenschutzschaltung gemäß der Erfindung. Die Kathodenstrahlröhre 1 wird von einer Anodenspannung betrieben, die von der sekundären Wicklung eines Hochspannungstransformators 2 geliefert wird. Die primäre Wicklung des Transformators 2 erhält die Hochspannungszufuhr Spannung B+, die vom Transformator 2 zu einer Anodenspannung erhöht wird. Die Anodenspannung wird von einer Schaltung mit einer Diode 5, einem Kondensator 6 und einem Widerstand 7 abgetastet. Diese Schaltung arbeitet als einfache Halbwellengleichrichter, und die über den Widerstand 7 entwickelte Spannung hat einen Wert, der die Anodenspannung der Kathodenstrahlröhre 1 anzeigt.
Der Strahlenstrom der Kathodenstrahlröhre wird von einer Schaltung mit Widerständen 10 und 13, einer Diode 11 und einem Kondensator 12 abgetastet. Der Widerstand 10 ist geerdet, und der durch ihn fließende Strom ist proportional zum Strahlungsstrom der Kathodenstrahlröhre. Folglich ist auch die über den Widerstand 10 entwickelte Spannung proportional zu dem Strahlenstrom, und diese Spannung wird von einem Halbwellengleichrichter abgetastet, der aus der Diode 11, dem Kondensator 12 und dem Widerstand 13 besteht.
Die abgetasteten, den Strahlenstrom darstellenden Analogsignale, die Anodenspannung und die Hochspannungszufuhr Spannung B+ werden einem analogen Multiplexer 20 zugeführt. Diese analogen Spannungen werden von em Multiplexer 20 sequentiell einem Analog-Digital-Wandler 21 zugeführt. Der Ausgang des Analog- Digital-Wandlers 21 ist eine Sequenz digitaler Werte von Mustern von den Analogsignalen, die die Betriebsparameter der Kathodenstrahlröhre darstellen : Strahlenstrom, Anodenspannung Lind Hochspannungs-Zufuhrspannung. Die Sequenz an Digitalwerten wird einem Mikroprozessor 22 zugeführt.
Der Mikroprozessor 22 ist mit einem Anschluß an einen Festspeicher (ROM) 23 und einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher (EEPROM) 24 dargestellt. Es dürfte verständlich sein, daß entweder der ROM oder der EEPROM oder beide verwendet werden könnten, und sie können getrennte Schaltungselemente oder in der integrierten Schaltkreis mit dem Mikroprozessor 22 enthalten sein. Dazu könnten andere Bauteile in derselben integrierten Schaltkreis enthalten sein. Wie z.B. eine integrierte Schaltung des Typs 8050 von Signetics, die einen Mikroprozessor, einen Analog-Digital-Wandler und einen Multiplexer in einer integrierten Schaltung enthält verwendet werden könnte.
Eine Reihe vorbestimmter Grenzwerte für die Betriebsparameter der Kathodenstrahlröhre werden im ROM 23, dem EEPROM 24 oder einem internen Speicher des Mikroprozessor 22 gespeichert. Der Speicher enthält zudem Anweisungen für den Mikroprozessor 22.
Die von der Schaltung abgetasteten Betriebsparameter werden mit der Röntgenstrahlenerzeugung der Kathodenstrahlröhre bei deren Betrieb in Verbindung gebracht. Die gespeicherten vorbestimmten Grenzwerte der Betriebsparameter enthalten gewisse vorbestimmte Grenzwerte entsprechend der zulässigen Röntgenstrahlenerzeugung der Kathodenstrahlröhre. Der Vergleich wird während des Betriebes der Kathodenstrahlröhre kontinuierlich vorgenommen, und wenn sich die gemessenen Werte der Betriebsparaineter den vorbestimmten Grenzwerten nähern, erzeugt der Mikroprozessor 22 ein entsprechendes Ausgangssignal für die Auslösung gewisser Anpassungen an verschiedenen Betriebsregelern der Kathodenstrahlröhre.
Die möglichen verschiedenen Betriebsregelungen der Kathodenstrahlröhre beinhalten eine Hierarchie von Aktionen, von der die drastischste das völlige Abschalten des Geräts ist. Zuerst regelt der Mikroprozessor 22 das gezeigte Bild. Dann vermindert er die Bildhelligkeit. Das nächste Regelniveau besteht im Abschalten der Anodenspannung der Kathodenstrahlröhre, Lind danach dein der Hochspannungs- Zufuhrspannung B+. Die drastischste Aktion ist das Abschalten des gesamten Stroms Bei einer vorteilhaften Anordnung erfolgt die Anpassung der Betriebsregler der Kathodenstrahlröhre folgendermaßen :
²Verminderung des Helligkeitsreglers,
Verminderung der Zufuhrspannung,
Änderung des Signaleingangs der Farbbildübertragung,
Abschalten der Hochspannung und
Abschalten des Geräts.
Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ist die Vorkehrung einer Zeitsteuerung 30, die dem Mikroprozessor 22 regelmäßig Zeitsteuersignale überträgt. Dann testet der Mikroprozessor 22, ob über einen von der Zeitsteüerung 30 bestimmten Intervall eine vorbestimmte Anzahl Parameterwertvergleiche vorgenommen wurden. Wenn dem Mikroprozessor 22 keine Abtastsignale zugeführt werden oder wenn ein anderer Fehler den Mikroprozessor 22 daran hinderte, Parameterwertvergleiche vorzunehmen, ermittelt der Mikroprozessor 22 diesen Zustand und schaltet den Betrieb der Kathodenstrahlröhre ab, z.B. über einen Regler B+ 35. So kann die Kathodenstrahlröhre nicht weiter betrieben werden, ohne von der Sicherheitsschaltung überprüft zu werden.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, daß sie zur Regelung der Betriebsparameter in bezug auf andere Kriterien als die Röntgenstrahlenerzeugung verwendet werden kann. Dein Mikroprozessor 22 werden z.B. Muster des Spannungswerts B+ zugeführt. Der Regler 35 für die Spannung B+, der auf ein Reglersignal anspricht, erhält das Reglersignal vom Mikroprozessor 22 über den Signalweg 36. Somit können Schwankungen in der Spannung B+ von der Sicherheitsschaltung geregelt werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß diese Funktion einen leistungsstärkeren Mikroprozessor 22 und mehr Speicher benötigt als bei der alleinigen Durchführung der Röntgenstrahlungschutzfunktion.
Abb. 2 zeigt ein Flußdiagramm der vorgenommenen Regelungen fur die Regelung des Kathodenstrahlröhrenbetriebs. Zuerst wird ein Abtasteingang gelesen und mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen (Schritte 101, 103 und 105). Wenn der Vergleich ergibt, daß der gemessene Parameterwert innerhalb der vorgeschriebenen Grenze liegt, werden bei dem Vorgang weiter Eingänge gelesen und verglichen (Schritte 107, 109 und 101-105). Wenn der Vergleich ergibt, daß der gemessene Wert seinen entsprechenden Grenzwert übersteigt, wird festgestellt, ob ein weiterer Betrieb zulässig ist (Schritt 111). Wenn ein weiterer Betrieb zulässig ist wird die Betriebsregelung der Kathodenstrahlröhre angepaßt (Schritt 113) und der Vorgang des Lesens und Vergleichens der Betriebsparameterwerten fortgesetzt (Schritte 107, 109 und 101-105). Wenn allerdings nach der Ermittlung eines grenzüberschreitenden Zustands kein weiterer Betrieb zugelassen werden kann, z.B. weil der grenzüberschreitende Zustand nach einer vorbestimmten Anzahl Vergleichen/Anpassungen anhielt, werden keine weiteren Anpassungen mehr vorgenommen. Dagegen wird das System abgeschaltet (Schritt 115).
Ein anderes Merkmal der Erfindung beinhaltet die Vorkehrung einer visuellen Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre, um den Zuschauer zu warnen, daß Anpassungen an den Betriebsreglern vorgenommen werden und eine Wartung erforderlich ist. Die angezeigte Nachricht kann einfach nur dem Zweck dienen, auf eine erforderliche Warnung hinzuweisen oder die Art der Parameter anzeigen, die korrigiert werden müssen sowie die überschrittenen Werte, um einem Techniker bei der Fehlerdiagnose zu helfen, noch bevor das die Kathodenstrahlröhre enthaltende Gerät geöffnet wird.
Es wird vorausgesetzt, daß die bestimmten, aufgrund des grenzüberschreitenden Zustands vorgenommenen Anpassungen von dem hier gegebenen Beispiel abweichen können und andere Parameter abgetastet und verglichen werden können, um eine erforderliche Anpassung festzustellen. Es können z.B. direkte Werte des Strahlenstroms mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen werden, und es kann ein laufender Durchschnitt des Strahlenstroms vom Mikroprozessor bestimmt werden und der laufende Durchschnittswert mit einer anderen vorbestimmten Grenze verglichen werden. Daher sollte die hier enthüllte, spezifische Durchführungsform als nicht begrenztes Beispiel und der Anwendungsbereich der Erfindung als in den nachstehenden Ansprüchen bestimmt verstanden werden.

Claims

1. Ein Gerät mit einer Kathodenstrahlröhre (1) und einer Hochspannungszufuhr (2, 35) für die Zufuhr einer hohen Spannung für den Betrieb einer Kathodenstrahlröhre, das folgendes enthält :

Meßvorrichtungen (5-7, 10-13, 20, 21) zur kontinuierlichen Messung der Betriebsparameter der besagten Kathodenstrahlröhre, wobei die besagten Betriebsparameter mindestens eine Spannung an einer Anode der Kathodenstrahlröhre und einen Strahlenstrom der Kathodenstrahlröhre enthalten; und

Schutzvorrichtungen (22, 23, 24, 30) für die Verhinderung überhöhter Röntgenstrahlenerzeugung bei der Kathodenstrahlröhre auf Grundlage permanent gemessener Betriebsparameter, mit dem Merkmal, daß diese Schutzvorrichtungen folgendes enthalten :

einen Speicher (23, 24) zur Speicherung vorbestimmter Betriebsparameterwerte der besagten Kathodenstrahlröhre, entsprechend den zulässigen Grenzen für die Röntgenstrahlenerzeugung bei der besagten Kathodenstrahlröhre;

Eine Steuerung (22) für den Vergleich der Werte der kontinuierlich betriebenen Parameter der besagten Kathodenstrahlröhre mit den besagten vorbestimmten Grenzwerten der Betriebsparameter und für die Anpassung verschiedener Betriebsregelung für die besagte Kathodenstrahlröhre, um die besagten Betriebsparameter unter den vorbestimmten Grenzwerten entsprechend den zulässigen Grenzen für die Röntgenstrahlenerzeugung zu halten, wobei die verschiedenen Betriebsregler mindestens einen Helligkeitsregler enthalten.

2. Ein Gerät laut Anspruch 1, in dem die besagten Meßvorrichtungen (5-7, 10-13, 20, 21) folgendes enthalten :

einen Analog-Digital-Wandler (21) fiir das Umwandeln analoger Signale in digitale Signale;

einen analogen Multiplexer (20) für den Empfang multipler analoger Signale und deren Weiterleitung zu dem besagten Analog-Digital-Wandler; und

eine Vielzahl an Sensoren (5-7, 10-13), wobei jeder Sensor einen Betriebsparameter der besagten Kathodenstrahlröhre abtastet und analoges Signal erzeugt, das dem abgetasteten Parameter entspricht und dieses analoge Signal dem besagten Multiplexer zuführt.

3. Ein Gerät laut Anspruch 2, in dem die besagten Sensoren (5-7, 10-13) folgendes enthalten :

Mittel (5-7) zum Abtasten der Anodenspannung der Kathodenstrahlröhre; und

Mittel (10 - 13) zum Abtasten des Strahlenstroms der besagten Kathodenstrahlröhre

4. Ein Gerät laut Anspruch 3, in dem die besagten Mittel außerdem Mittel zum Abtasten der Hoch spannungszufuhr (2, 35) der besagten Kathodenstrahlröhre enthalten.

5. Ein Gerät laut Anspruch 1, in dem die besagten Steuerung (22) folgendes enthält :

einen Mikroprozessor, der progranimiert ist, um Werte die kontinuierlich verglichenen Betriebsparameter mit den besagten vorbestimmten Grenzwerten zu vergleichen und zur Erzeugung von Ausgangssignalen für die Anpassung der verschiedenen Betriebsregler der besagten Kathodenstrahlröhre in Rahmen einer hierarchischen Sequenz, um die besagten Betriebspararneter unter den besagten Grenzwerten zu halten.

6. Ein Gerät laut Anspruch 5, in dem die besagten hierarchische Sequenz der Anpassung der Betriebssteuerungen für die Kathodenstrahlröhre folgendes enthalten :

Verminderung des Helligkeitsreglers,

Verminderung der Zufuhrspannung,

Änderung des Signaleingangs der Farbbildübertragung,

Abschalten der Hochspannung und

Abschalten des Geräts.

7. Ein Gerät laut Anspruch 1, in dem das besagte Gerät zusätzlich folgendes enthält :

Mittel für die Anzeige einer Nachricht auf der Kathodenstrahlröhre (1), die darüber informiert, daß Anpassungen der Betriebsregelungen der Kathodenstrahlröhre vorgenommen werden und ein zu korrigierender Zustand vorhanden ist.

8. Ein Gerät laut Anspruch 7, in dem die besagten Mittel zur Anzeige mindestens die gemessenen Werte der Betriebsparameter anzeigt, die die vorbestimmten Grenzwerte übersteigen, um deren Überprüfung zu ermöglichen.

9. Ein Gerät laut Anspruch 1, in dem die besagte Steuerung (22) ein Reglersignal (36) für die Regelung der Hochspannungs-Zufuhrspannung (2, 35) erzeugt.

10. Ein Verfahren zur Verhinderung zu hoher Röntgenstrahlenerzeugung von in einem Gerät betriebenen Kathodenstrahlröhren (1), wobei das besagte Verfahren aus folgenden Schritten besteht :

dem ständigem Messen (5-7, 10-13, 20, 21) der Betriebsparameter einer Kathodenstrahlröhre, das sich auf die Röntgenstrahlenerzeugung beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre bezieht, wobei die besagten Betriebsparameter mindestens eine Spannung an einer Anode der besagten Kathodenstrahlröhre und einen Strahlenstrom der besagten Kathodenstrahlröhre enthalten; und

der Verhinderung zu großer Röntgenstrahlenerzeugung durch eine Kathodenstrahlröhre auf der Grundlage der kontinuierlichen Messung der Betriebsparameter,

mit dem Merkmal, daß die besagten Vorsorgeschritte aus folgendem bestehen :

dem kontinuierlichen Vergleich (22) der gemessenen Betriebsparameterwerte während dem Betrieb der Kathodenstrahlröhre mit vorbestimmten Betriebsparameterwerten; und

der Anpassung (22) der verschiedenen Betriebsregler, um die Betriebsparameter der Kathodenstrahlröhre unter gewissen, vorbestimmten Grenzwerten zu halten, entsprechend den zulässigen Grenzen für die Röntgenstrahlenerzeugung von Kathodenstrahlröhren, wobei die besagten Betriebsregler mindestens einen Helligkeitsregler beinhalten.