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Einrichtung zur selbsttätigen Resonanzabstimmung des Behandlungskreises
eines Kurzwellentherapieapp arates
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung zur selbsttätigen Resonanzabstimmung des Behandlungskreises eines Kurzwellentherapieapparates
zu schaffen. Obwohl eine solche selbsttätige Resonanzabstimmung bei Kurzwellentherapieapparaten
zweifellos sehr erwünscht ist, fehlt es bisher in der Praxis an einer hierfür geeigneten,
einwandfrei arbeitenden Einrichtung. Eine bekannteHochfrequenzbehandlungseinrichtung,
bei welcher die Änderungen im Behandlungskreis, die bei einer Änderung der Elektrodeneinstellung
und bei Ersatz des zu behandelnden Objektes durch ein anderes Objekt eintreten,
selbsttätig kompensiert werden, benutzt zu diesem Zweck eine Art statisches Voltmeter
mit einem Ab stimmkondensator. Diese Einrichtung arbeitet jedoch nur richtig bei
einer ganz bestimmten unveränderlichen Behandlungsintensität. Bei einer Intensitätsänderung
ändert sich die statische Spannung und damit auch die Kapazität des Abstimmkondensators,
so daß die Resonanzbedingung nicht erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an geeigneter
Stelle angeordnetes stromoder/und spannungs empfindliches Organ einen zur Verstellung
eines Abstimmgliedes im abzustimmenden Behandlungskreis, z. B. eines veränderbaren
Kondensators dienenden Antrieb, jedesmal dann im Sinne einer Regelung des Abstimmgliedes
auf den Resonanzpunkt hin umsteuert, wenn infolge von beim über-
schreiten
des Resonanzpunktes auftretenden Änderungen der das Organ beeinflussenden Größe
dieses seine Bewegungsrichtung umkehrt, und daß an dem beweglichen System des strom-
oder/und spannungsempfindlichen Organs ein Kontakt angeordnet ist, der mit seinem
Gegenkontakt, welcher an einem von dem beweglichen System mitgenommenen Schlitten
angebracht ist, nur dann in Berührung kommt und dadurch die Drehrichtungsumkehr
des Antriebsmotors für das Abstimmglied veranlaßt, wenn die das strom- oder/und
spannungsempfindliche Organ beeinflussende Größe kleiner wird und sich das bewegliche
System in dementsprechender Richtung bewegt. Die Einrichtung gemäß der Erfindung
hat gegenüber der obenerwähnten bekannten Anordnung den Vorteil, daß sie unabhängig
von etwa auftretenden Spannungsschwankungen des speisenden Netzes und auch unabhängig
von der Größe der entnommenen Leistung einwandfrei arbeitet.
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Es ist zwar schon eine Anordnung zur Konstanthaltung der Abstimmung
einer Antenne bekanntgeworden, bei welcher mit der Antenne der geschlossene Kreis
eines Motors mit Kurzschluß anker kombiniert ist, dessen Stator zwei rechtwinklig
zueinander angeordnete Wicklungen hat; die eine von diesen liegt im Antennenkreis,
die andere im geschlossenen Kreis, während der Kurzschlußrotor auf die zur Konstanthaltung
der Abstimmung der Antenne dienenden Mittel im entsprechenden Sinne einwirkt. Diese
Anordnung verbraucht jedoch einen großen Betrag der Hochfrequenzenergie. Um diesen
Nachteil zu vermeiden, ist auch schon die Zwischenschaltung eines Relais bekannt,
welches durch einen auf der Welle des Kurzschlußrotors sitzenden Kontaktarm gesteuert
wird und seinerseits zwei Solenoide steuert, welche für die Antennenabstimmung sorgen.
Wesentlich einfacher ist die Einrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher das strom-
oder/und spannungsempfindliche Organ nur einen Kontakt außer dem Gegenkontakt und
nur ein einziges Steuerrelais benötigt. Im übrigen handelt es sich bei der Erfindung
nicht um eine Antennenabstimmung, sondern um die selbsttätige Resonanzabstimmung
des Behandlungskreises eines Kurzwellentherapieapparates. Es sind auch Einrichtungen
zur selbsttätigen Abstimmung von Rundfunkempfangsgeräten bekannt, bei denen die
abstimmbaren Größen um kleine Beträge abwechselnd in der einen und anderen Richtung
geändert werden. Diese bekannten Einrichtungen haben mit der Erfindung jedoch nur
insofern einen gewissen Berührungspunkt, als eine enge Pendelung der Abstimmung
um den Resonanzpunkt erfolgt. Im übrigen sind diese bekanten Einrichtungen völlig
anders als die Einrichtung gemäß der Erfindung aufgebaut.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung
gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Der Kurzwellentherapieapparat besteht
wie üblich aus einem Transformator II, einer in der bekannten Dreipunktschaltung
angeschlossenen Generatorröhre 12 und einem Schwingungskreis I3, an den der Behandlungs-
oder Patientenkreis Ì4 angeschlossen ist. Die als Kondensator-Elektroden ausgebildeten
Behandlungs-Elektroden sind mit I5 und I6 bezeichnet.
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Zur Abstimmung des Behandlungskreises dient ein regelbarer Kondensator
17, der von einem Elektromotor I8 gesteuert wird. Der Elektromotor r8 besitzt zwei
Feldwicklungen 19 und 20, von denen die eine für Linkslauf, die andere für Rechtslauf
des Motors I8 bestimmt ist. Die Drehrichtung des Motors I8 hängt von der Stellung
eines Kippumschalters 2I ab, der von einem Relais 22 gesteuert wird. Sobald das
Relais 22 erregt wird, wird sein Anker 23 nach unten gezogen, so daß er den Kippumschalter
2I umlegt. Bei der nächsten Erregung des Relais 22 legt der Anker 23 den Kippumschalter
21 wieder in die andere Stellung um und so fort. Das Relais 22 wird von dem beweglichen
System eines stromempfindlichen Organs gesteuert. Dieses besteht aus einer Stromspule
24, die in der einen Zuleitung der Primärwicklung des Transformators II zum Netz
liegt, und einem Anker 25, der entgegen der Wirkung einer Feder 26 je nach der Größe
des die Spule 24 durchfließenden Stromes verschieden tief in diese hineingezogen
wird. An dem Anker 25 ist ein Kontakt 27 angebracht, dessen Gegenkontakt 28 an einem
von dem Anker 25 mitgenommenen selbsthemmenden Schlitten 29 befestigt ist. Die Anordnung
ist so getroffen, daß der Kontakt 27 mit dem Gegenkontakt 28 nur dann in Berührung
kommt, wenn der die Spule 24 durchfließende Primärstrom des Transformators II kleiner
wird und demgemäß der Anker 25 unter dem Einfluß der Feder 26 nach oben gezogen
wird. Die Verbindung zwischen den Kontakten 27 und 28 wird gelöst, sobald der Strom
in der Spule 24 wieder größer wird und der Anker 25 entgegen der Wirkung der Feder
26 nach unten in die Spule 24 tiefer hineingezogen wird. Denn dann entfernt sich
der Kontakt 27 von dem Kontakt 28 und berührt nach einem kurzen Weg einen an dem
Schlitten 29 befestigten Anschlag 30. Bewegt sich der Anker 25 weiter nach unten,
so nimmt der Kontakt 27 den Schlitten 29 mit. Während dieser ganzen Zeit ist natürlich
der Kontakt 27 mit dem Kontakt 28 nicht in Berührung.
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Erst wenn der Anker 25 seine Bewegungsrichtung infolge Verringerung
des die Spule 24 durchfließenden Stromes umkehrt, hört die Abwärtsbewegung des Schlittens
29 auf, und der Kontakt 27 kommt mit dem Kontakt 28 wieder in Berührung.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist folgende: Sobald
durch Schließen des Schalters 3I der Kurzwellentherapieapparat ans Netz angeschlossen
wird, beginnt der Motor 18 je nach der Stellung des Kippumschalters 21 in der einen
oder anderen Drehrichtung umzulaufen und den Abstimmkondensator I7 im Behandlungskreis
14 zu verstellen. Der Abstimmkondensator 17 ist derart ausgebildet bzw. mit dem
Motor 18 derart gekuppelt, daß unabhängig von der Drehrichtung der Motors I8 seine
Kapazität zunächst bis zu einem Maximum zunimmt, darauf bis zu einem Minimum abnimmt,
bei weiterem Lauf des Motors in derselben Richtung wieder zunimmt usw. Nach dem
Einschalten des Kurzwellenapparates wird unter dem Einfluß des nunmehr die Spule
24 durchfließenden Stromes der Anker 25 nach unten in die Spule 24 hineingezogen
und dabei der Schlitten29 von dem Kontakt 27 nach unten mitgezogen, ohne daß das
Relais 22 erregt wird. Bei der durch den umlaufenden
Motor r8 erfolgenden
Verstellung des regelbaren Kondensators 17 wird nun nach einer gewissen Zeit der
Resonanzpunkt erreicht sein. Im Resonanzfall ist der die Spule 24 durchfließende
Strom, d. h. der Primärstrom des Transformators II am größten. Sobald infolge des
weiterlaufenden Motors I8 und der dadurch bewirkten Wefterverstellung des Kondensators
I7 der Resonanzpunkt überschritten wird, verringert sich der die Spule 24 durchfließende
Primärstrom des Transformators II. Dies hat zur Folge, daß der Anker 25 seine Bewegungsrichtung
umkehrt und unter dem Einfluß der Feder 26 nach oben gezogen wird, so daß der Kontakt
27 mit dem Kontakt 28 in Berührung kommt. Dadurch wird das Relais 22 erregt und
der Kippumschalter 21 in seine andere Stellung umgelegt.
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Dies hat zur Folge, daß die Drehrichtung des Motors I8 umgekehrt wird.
Der Kondensator I7 wird daher jetzt im entgegengesetzten Sinne, d. h. also im Sinne
einer Regelung auf den Resonanzpunkt hin, verstellt. Diese Verstellung des Abstimmkondensators
hat wiederum zur Folge, daß der Strom in der Spule 24 wächst bis zu dem Augenblick,
in dem die Stellung des Abstimmkondensators 17 gerade der Resonanzstellung entspricht.
Da der Motor r8 aber weiterläuft, wird der Kondensator 17 wieder über den Resonanzpunkt
hinweg weiter verstellt, so daß der Strom in der Spule 24 wieder abnimmt und der
Kontakt 27 mit dem Kontakt 28 in Berührung kommt. Infolgedessen spricht das Relais
22 wieder an und legt den Kippumschalter wieder in seine andere Stellung um, so
daß die Drehrichtung des Motors8 wieder umgekehrt wird. Der Kondensator 17 wird
dementsprechend wieder im Sinne einer Regelung auf den Resonanzpunkt zu verstellt.
Dieses Spiel wiederholt sich dauernd und hat zur Folge, daß das verstellbare Glied
des Kondensators 17 dauernd um diejenige Stellung herumpendelt, die der Resonanzeinstellung
entspricht.
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Die Zeit, nach welcher bei einem Überschreiten des Resonanzpunktes
eine Umsteuerung des Motors erfolgt, ist von der Größe des Abstandes des Kontaktes
28 vom Anschlag 30 abhängig. Durch Änderung dieses Abstandes kann man die Charakteristik
der Abstimmung beliebig einstellen. So ist es z. B. möglich, den Abstand sehr klein
zu machen, um zu erreichen, daß die beiden Stellungen, zwischen denen das Abstimmglied
herumpendelt, nur ganz geringfügig von der zwischen ihnen liegenden Resonanzstellung
abweichen, so daß der Motor infolge der sehr kurz aufeinanderfolgenden Umsteuerungen
sich in beiden Drehrichtungen praktisch kaum bewegen wird, zumal wenn ein sehr empfindliches
Organ zur Erfassung der Stromoderlund Spannungsänderungen verwendet wird.
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Hervorzuheben ist, daß es für die Wirkungsweise der Einrichtung vollkommen
gleichgültig ist, wie groß der Absolutwert des die Spule 24 durchfließenden Stromes
ist. Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß es für die Arbeitsweise der Einrichtung
vollkommen gleichgültig ist, welche Stellung der Anker 25 im Resonanzfall hat. Infolgedessen
arbeitet die Einrichtung unabhängig von etwa auftretenden Spannungsschwankungen
des Netzes und auch unabhängig von der Größe der dem Kurzwdlentherapieapparat entnommenen
Leistung stets einwandfrei. Man kann also während des Betriebes die Leistung verändern
oder auch die Spannung regeln; die Einrichtung sorgt selbsttätig für eine alsbaldige
Resonanzabstimmung auf Grund der nunmehr vorhandenen elektrischen Verhältnisse.
Ebenso werden auch Änderungen der Abstimmung, die durch Bewegungen des Patienten
oder durch Verstellung der Behandlungs-Elektroden 15, I6 hervorgerufen werden, automatisch
berücksichtigt und die Resonanzabstimmung selbsttätig auf Grund der veränderten
Verhältnisse durch die beschriebene Einrichtung vorgenommen.
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Bei der in der Abbildung dargestellten Einrichtung kann auch dafür
gesorgt werden, daß der Antriebsmotor für den Abstimmkondensator I7 sich während
der Verstellung des Abstimmgliedes auf den Resonanzpunkt zu schneller dreht als
während der Verstellung des Abstimmgliedes vom Resonanzpunkt weg. Dies kann beispielsweise
in der Weise ermöglicht werden, daß bei dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel
der Anschlag 30 an dem Schlitten 29 -als Gegenkontakt ausgebildet ist, mit dem der
Kon takt 27 also nur dann in Berührung kommt, wenn der die Spule 24 durchfließende
Strom zunimmt. An diesen Kontakt wird ein Relais angeschlossen, welches, sobald
es erregt wird, seinen normalerweise geschlossenen Kontakt öffnet und dadurch einen
parallel zum Motor I8 liegenden Widerstand abschaltet. Durch das Abschalten dieses
Parallelwiderstandes bei Zunahme des Stromes in der Spule 24 wird die Drehzahl des
Motors I8 erhöht. Nimmt der Strom in der Spule 24 dagegen ab, so verläßt der Kontakt
27 etwa den an Stelle des Anschlages 30 vorgesehenen zweiten Gegenkontakt und kommt
mit dem Gegenkontakt 28 in Berührung. In diesem Falle ist das an den zweiten Gegenkontakt
angeschlossene Relais stromlos, so daß die Verstellung des Abstimmkondensators I7
im Sinne einer Regelung von dem Resonanzpunkt weg langsamer erfolgt als bei der
Regelung auf den Resonanzpunkt hin. Auf diese Weise wird also die Spielzahl der
Einrichtung geringer werden als bei dem in Abb. I dargestellten Beispiel.
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Statt eines stromempfindlichen Organs, wie es in der Abb. I zur Steuerung
des Regelmotors benutzt wird, kann man auch ein spannungsempfindliches Organ oder
ein strom- und spannungsempfindliches, d. h. also ein leistungsempfindliches Organ
verwenden. Das in der Abbildung verwendete stromempfindliche Organ braucht auch
nicht in den Primärstromkreis des Transformators II eingeschaltet zu sein, sondern
es kann auch in dem Anodenstromkreis der Generatorröhre 12 liegen. Auch kann man
das strom- oder/und spannungsempfindliche Organ in dem abzustimmenden Hochfrequenzkreis
selbst, also in dem Behandlungskreis 14 anordnen. So kann man z. B. in eine der
Elektrodenzuleitungen ein Hitzdrahtinstrument mit Schleppkontakten legen und von
diesem Instrument aus den Motor zur Verstellung des Abstimmgliedes steuern lassen.
Auch kann man im Behandlungskreis als Indikator eine Glühlampe anordnen und von
dieser über eine Photozelle und einen Verstärker die Verstellung des Abstimmgliedes
steuern lassen.
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Die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel benutzte Stromspule
24 des stromempfindlichen Steuer-
organs kann gleichzeitig als Drosselspule
ausgebildet sein und dann eine Hochfrequenzdrossel ersetzen, die normalerweise in
der dargestellten Kurzwellentherapieapparatschaltung benötigt wird.