EP0150233B1

EP0150233B1 - Verfahren zum Feststellen des Durchzündens einer UV-Röhre und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: EP0150233B1
Application number: EP19840100825
Authority: EP
Inventors: H.M. Loy
Original assignee: GTE Licht GmbH
Current assignee: GTE Licht GmbH
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1988-10-12
Also published as: EP0150233A1; DE3474606D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen des Durchzündens einer UV-Röhre zur Flammenüberwachung, deren Anodenspannung die Form periodischer Impulse aufweist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ein solches Verfahren nebst einer Vorrichtung ist aus DE-A-2 548 568 bekannt.
Beim Betrieb von UV-Röhren in Geräten zur Flammenüberwachung tritt ein sogenanntes Durchzünden auf, d.h. bei Verwendung reiner Wechselspannung oder einweg- oder zweiweggleichgerichteter Wechselspannung findet ein Zünden von Halbwellen statt, auch wenn die Röhre einer UV-Bestrahlung nicht ausgesetzt ist.
Für das Durchzünden gibt es zwei Ursachen. Die eine besteht darin, daß die Erholungszeit größer als die Aus-Zeit (Zeit der Spannungsunterbrechung) ist. Die andere besteht darin, daß die Betriebsanodenspannung größer als die Zündspannung ohne UV-Bestrahlung ist. Der Effekt des Durchzündens kann bereits unmittelbar nach der Herstellung der Röhre, aber auch erst im Betrieb nach mehr oder weniger langer Betriebsdauer auftreten. Der Nachteil des Effekts des Durchzündens besteht darin, daß die Existenz einer Flamme, z. B. eines Gasbrenners, fälschlicherweise vorgetäuscht wird.
Bei abgeschalteter Flamme kann man den Fehler zwar dadurch erkennen, daß das Nichtvorhandensein von Ausgangssignalen der UV-Röhre bei abgeschalteter Flamme, z. B. bei Betriebspause des Brenners, geprüft wird.
Es ist auch bekannt, eine Prüfung dadurch vorzunehmen, daß die UV-Quelle durch eine periodisch mechanisch bewegte Blende abgedeckt wird. Ein Durchzünden macht sich durch Zünden von Halbwellen auch im abgedeckten Zustand bemerkbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen des Durchzündens einer UV-Röhre zur Flammenüberwachung zu schaffen, durch die ohne störungsanfällige Mechanik rein elektrisch der Effekt des Durchzündens bei brennender Flamme erkannt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
In der Praxis sind zwei Betriebsarten einer UV-Röhre möglich.
In der ersten Betriebsart wird die UV-Röhre nicht in Sättigung betrieben, d.h. die UV-Strahlung der Flamme ist nicht genügend groß, um jede Halbwelle zu zünden, d.h. die Impulse streuen stochastisch. Das Durchzünden findet jedoch in jeder Halbwelle statt. Es muß hierbei also eine stochastische Impulsfolge von einer lückenlosen Impulsfolge unterschieden werden.
Die zweite Betriebsart findet im Sättigungszustand statt, d.h. bei hoher UV-Intensität. Hierbei ist die Zündzeit der UV-Röhre die Zeitspanne vom Erreichen der Zündspannung bis zum praktisch vollzogenen Entladungsaufbau. Die Zündzeit setzt sich zusammen aus der Zündstreuzeit und der Aufbauzeit. Die Zündstreuzeit ist die Zeit, die nach Erreichen der Zündspannung vergeht, bis ein UV-Quant von der Strahlungsquelle eintrifft, das in der Lage ist, ein Elektron aus der Kathode zu emittieren und die Entladung auszulösen. Die Zündstreuzeit schwankt daher statistisch. Die anschließende Aufbauzeit liegt in der Größenordnung von 10-⁷s.
Im Gegensatz dazu besteht die Zündzeit eines Durchzünders nur aus der Aufbauzeit, d.h. die statistische Zündstreuzeit entfällt, da die Zündung nicht durch UV-Quanten ausgelöst wird.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine Darstellung der Impulse zur Erläuterung des Durchzündens in der ersten Betriebsart,
Fig. 2 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Durchzündens in der zweiten Betriebsart und eine schematische Darstellung des Registerinhalts,
Fig. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 5 eine Darstellung von Impulsfolgen zur Erläuterung der Ausführungsform der Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 ist die Anodenspannung U_a der UV-Röhre eine regelmäßige Folge von Impulsen und ist das zugehörige Ausgangssignal der Anodenstrom 1₈ während der UV-Bestrahlung durch Flamme. Ohne UV darf kein Signal erscheinen. Signal ohne UV bedeutet Durchzünden.
Gemäß Fig. 2 werden einem Schieberegister 1 mit den Stufen A, B, C und D an dem Eingang 2 die Ausgangssignale der UV-Röhre zugeführt, während an den Eingang 3 Taktimpulse angelegt werden, welche synchron zur Anodenspannung sind. Die Folge der Impulse von der UV-Röhre wird somit fortlaufend taktgesteuert seriell in das Register eingeschoben. Die Funktion des Registers besteht in einer Transformation der zeitlichen Aufeinanderfolge der Impulse der UV-Röhre in eine gleichzeitige Information der Signalzustände über eine Folge von n Bits. Zur Auswertung muß eine Folge von Impulsen über einen längeren Zeitraum gleichzeitig zur Verfügung stehen. Die Erkennungsschärfe für die statistische Verteilung nimmt mit der Zahl der Impulse zu. In Fig. 2 sind nur vier Bits gezeigt, ein vernünftig realisierbarer Wert ist jedoch acht Bits. Die Stufen des Schieberegisters können aus bistabilen Multivibratoren oder Flip-Flops gebildet werden.
Die Ausgänge der Stufen des Schieberegisters sind mit einem UND-Verknüpfungsglied 4 verbunden. Am Ausgang 5 des UND-Verknüpfungsglieds erscheint nur dann ein Signal, wenn in den n aufeinanderfolgenden Taktperioden die Röhre gezündet hat. Dies kann als Alarmmeldung verwendet werden. Im Falle der statistischen Verteilung der Signalimpulse wird die UND-Verknüpfung nicht erfüllt, d.h. das Ausgangssignal 5 ist Null.
Gemäß Fig. 3 fließt bei der Anodenspannung U_a ein durch die Flamme angeregter Anodenstrom I_a der UV-Röhre in Form einer statistischen Impulsfolge. Der durch das Durchzünden verursachte Anodenstrom ist l_a. Daraus folgt eine Belegung X der Registerzellen für die Flammenüberwachung und X' für das Durchzünden und somit ein Ausgangssignal U_b bzw. Ub' mit Meldung des Durchzündens am Punkt D Z.
Gemäß Fig. 4 wird die UV-Röhre 11 von einem Rechteckgenerator 12 gespeist. Die Ausgangssignale der UV-Röhre 11 und die von dem Verzögerungsglied 13 verzögerten Taktsignale werden in das Register 14 mit den Stufen A, B, C und D eingegeben. Die Ausgänge der Stufen des Schieberegisters 14 sind mit einem UND-Verknüpfungsglied 15 verbunden.
Gemäß Fig. 5 sind die am Register wirksamen Taktimpulse U_t um die Verzögerungszeit t_v gegenüber der Anodenspannung U_a der UV-Röhre verzögert. Die Vorderflanke der Taktimpulse schiebt die Signale der Röhre in das Register ein. Im Falle des Durchzündens (Impulsfolge X) wird bei jedem Takt Signal eingeschoben. Wenn nach n Takten die UND-Verknüpfung erfüllt ist, wird am Ausgang des UND-Verknüpfungsglieds ein Alarmsignal abgegeben. Bei normal arbeitender UV-Röhre (Impulsfolge X) schwankt dagegen die Zündzeit t_z statistisch.
Wählt man t_v << t_z, dann ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß n mal hintereinander Signal eingeschoben wird (t_z> t_v), sehr gering und damit ist die Auslösung eines Alarmsignals sehr unwahrscheinlich.
An Stelle der beschriebenen LogikSchaltungen (Register, Gatter) kann die Realisierung auch sinngemäß mittels eines Mikroprozessors erfolgen.

Claims

1. Verfahren zum Feststellen des Durchzündens einer UV-Röhre (11) zur Flammenüberwachung, deren Anodenspannung die Form periodischer Impulse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Unterscheidung des Durchzündens vom normalen Zünden für eine bestimmte Anzahl (n) aufeinanderfolgenden Impulse geprüft wird, ob die UV-Röhre (11) innerhalb eines von Referenzzeitpunkten gerechneten Zeitraumes (ty) zündet, wobei als Referenzzeitpunkte die Anstiegsflanken der Impulse und der feste Zeitraum (ty) kleiner als die zu erwartende Zündzeit (t_z) gewählt werden.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Schieberegister (1, 14) mit n Stufen (A, B, C, D ...), dem die Impulse der UV-Röhre (11) als Taktimpulse einerseits und die Ausgangssignalimpulse der UV-Röhre (11) andererseits zugeführt werden, und mit einem nachgeschalteten UND-Verknüpfungsglied (4, 15), dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied (13) zum Verzögern der Taktimpulse gegenüber den Signalimpülsen vorgesehen ist.