EP2569854A2 - Charging generator - Google Patents
Charging generatorInfo
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- EP2569854A2 EP2569854A2 EP11722314A EP11722314A EP2569854A2 EP 2569854 A2 EP2569854 A2 EP 2569854A2 EP 11722314 A EP11722314 A EP 11722314A EP 11722314 A EP11722314 A EP 11722314A EP 2569854 A2 EP2569854 A2 EP 2569854A2
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- voltage
- generator
- charging
- switching
- high voltage
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Definitions
- the invention relates to a charging generator for supplying functional components having at least one positive or negative DC high voltage to a switching power supply having a high voltage transformer which transforms an alternating voltage into an input-controlled alternating high voltage of at least one high voltage generator, which supplies a DC high voltage output voltage, wherein the charging generator with a DC supply voltage is operable by 24 V, wherein the high voltage transformer is designed as a supplier of at least two high voltage generator and at this the DC supply voltage applied, which converts at least one converter of the switched mode power supply into the AC voltage and wherein the charging generator has at least one switching and / or control means by the actuation of which the polarity of the output voltage is changeable.
- CONFIRMATION OPIE may be, for example, electrodes and / or nozzles and / or heads, in the use of which the polar state is purposefully utilized to achieve a process (partial) result, for example in the paint application by the nozzle in a painting process.
- a charging generator available which simplifies the handling of charging and discharging operations of functional components in application processes by simple means.
- This object is achieved by a charging generator of the type mentioned, in which the different polarities in each case at least one high voltage cascade is assigned as a high voltage generator for generating the corresponding high voltage, and that the high voltage cascades are controlled separately by at least one electrical or electronic switching and / or control means or each high voltage cascade is assigned its own such control means for driving.
- the basic principle of the charging generator is based on a switching power supply, which is constructed using a high-voltage transformer.- At this is a 24 V DC voltage, which is converted by means of a converter into an AC voltage. Thus, 24 V DC voltage can be converted into an AC voltage, which in turn is transformed via the transmission ratio of the high voltage transformer into an AC high voltage.
- at least one high-voltage cascade is assigned to the different polarities as a high-voltage generator for generating the corresponding high voltage, so that the transformed alternating high voltage serves as the input voltage of two high-voltage cascades (Füll Wave principle), each having a DC voltage in the kV range generate opposite polarities.
- the at least one switching and / or control means can be controlled separately, or it can be assigned to each high-voltage cascade its own switching and / or control means for driving, so that the high voltage cascade to generate a positive high voltage or the high voltage cascade to produce a negative High voltage can be controlled separately from each other.
- the invention thus stands out from the known state of the art in that, in contrast to known charging generators, either a positive, a negative or a positive and at the same time a negative high voltage can be generated and output. It can be further dispensed with a costly vacuum high-voltage relay, since only the relatively low output voltage of the transformer must be switched.
- the control of the high voltage relay for controlling the high voltage cascades happens here preferably via a switching and / or control means such as in the manner of a microcontroller.
- the polarity of the output voltage of the Aufladungsgenere- can be changed, depending on the switch position of at least two high voltage relay, the high voltage cascade to generate a positive high voltage or the high voltage cascade to generate a negative high voltage separately controlled, so that in a preferred embodiment of the charging generator according to the invention, the high voltage generator produce an output voltage of +/- 25 kV with a maximum current flow of 2mA.
- the high voltage generator produce an output voltage of +/- 25 kV with a maximum current flow of 2mA.
- other values for and high voltage and maximum current are also conceivable which move from the voltage in the order of magnitude of +/- 10 kV to +/- 100 kV with a maximum current flow in the range of 0.5 mA to approximately 5 mA ,
- the respective or another application process can also be assisted by the charge generator if the charge generator has at least one connection for supplying and / or controlling a discharge generator in a further development, if, for example, a subsequent discharge in the process is additionally required.
- the charging generator according to the invention may advantageously have in further embodiments, for example, at least one input for receiving the signal of an external clock, with at least one interface for connecting at least one switching and / or control means, such as a serial RS232 interface, be provided or it can this itself at least one switching and / or control means, such as a microcontroller, be provided.
- at least one input for receiving the signal of an external clock
- at least one interface for connecting at least one switching and / or control means, such as a serial RS232 interface, be provided or it can this itself at least one switching and / or control means, such as a microcontroller, be provided.
- a very flexible use allows a development of the charging generator with a preferably arranged on the housing number of terminals for connection to a plurality of functional components of the same and / or different polarity.
- at least three, preferably four or more, terminals may be provided on the housing for each polarity.
- At least one display means in particular a visual display means such as a display and / or a number of light-emitting diodes or the like light-emitting means.
- this display means allows the call and the acknowledgment of certain, already existing operating states of the charging generator or a device controlled by this.
- the housing and in this connection means located such as sockets or the like connectors with a protective device against certain environmental influences
- at least one Protective device according to protection IP54 and / or with a fastening device for fixed arrangement on a receptacle such as a frame or the like frame is provided.
- FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a charging generator, which supplies a functional component with a positive or negative DC high voltage;
- FIG. 2 shows an illustration of another embodiment of the charging generator, in which the control of the high-voltage cascades is shown as a high-voltage generator.
- 1 shows a generally designated 1 Aufla- tion generator, which supplies a functional component 2 with a positive or negative DC high voltage.
- the charging generator 1 has a switching power supply 3, not shown in more detail, with a high-voltage transformer 12, which transforms an alternating voltage into an input-controlled alternating high voltage at least one high voltage generator 5, which supplies a DC high voltage HV DC as the output voltage. It can be seen in FIG. 1 that the charging generator 1 can be operated with a DC supply voltage of 24 V, which is present at its input 6.
- the high voltage transformer 12 is formed as a supplier of at least two high voltage generator 5 and it is the DC supply voltage, which we converted by a converter, not shown, of the switching power supply 3 in the AC voltage.
- the charge generator 1 also in Fig.1 not to be recognized switching and / or Control means, by the actuation of which the polarity of the output voltage can be changed, which is applied to the positive or negative high voltage output 7, 8 of the charging generator. It can be seen from the outputs that they can each be equipped with up to four connection lines, which is expressed by the inscription 4 "on the respective line, a reference numeral 4 was therefore not awarded.
- the charge generator 1 or its housing not shown, a feed or control connection 9 for a discharge generator, a connection 10 as an input for receiving the signal from an external clock generator and a connection 11 for connecting the charge generator with a display means arranged for the visualization of status messages.
- the respective relays 13 of the arrangement shown are capable of realizing the switching from positive to negative high voltage or the connection of one of the two voltages for simultaneous operation even under voltage / load.
- the polarity can be changed arbitrarily during operation and thus dispense with a more complex relay control with vacuum high voltage relay and the previous shutdown.
- the measuring resistor 21 is for output current measurement.
- each two voltage divider 22 for measuring the output voltage, which in turn perform the measured result as the actual value of a PID control, not shown.
- a stabilized output voltage is ensured.
- mirrored high-voltage cascades 5a, 5b are used according to the filling wave principle.
- each at least one high voltage cascade 5a, 5b is assigned as a high voltage generator 5 for generating the corresponding high voltage
- the high-voltage cascades 5a, 5b can be controlled separately by at least one electrical or electronic switching and / or control means, or each high-voltage cascade is assigned its own switching and / or control means of this kind for driving.
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Abstract
The invention relates to a charging generator (1) for supplying functional components with at least one positive or negative high DC voltage, having a switched-mode power supply (3) which has a high voltage transformer (12) which transforms an AC voltage into an input-compatible high AC voltage of at least one high voltage generator (5) which supplies a high DC voltage as the output voltage, wherein the charging generator (1) can be operated with a DC supply voltage of 24 V, wherein the high-voltage transformer (12) is in the form of a supply means of at least two high-voltage generators (5) and the DC supply voltage is applied to said high-voltage transformer, at least one converter (17) of the switched-mode power supply converting said DC supply voltage into the AC voltage, and wherein the charging generator (1) has at least one switching and/or control means which, when it is operated, can change the polarity of the output voltage. In order to have available a charging generator (1) which simplifies the interaction with charging and discharging processes of functional components in application processes using simple means, the invention proposes assigning to the different polarities in each case at least one high-voltage cascade (5a, 5b) as a high-voltage generator (5) for generating the corresponding high voltage, and separately actuating the high-voltage cascades (5a, 5b) using at least one electrical or electronic switching and control means, or assigning to each high-voltage cascade (5a, 5b) a dedicated switching and/or control means of this kind for actuation purposes.
Description
Aufladungsgenerator charging generator
Die Erfindung betrifft einen Aufladungsgenerator zur Versorgung von Funktionsbauteilen mit wenigstens einer positiven oder negativen Gleichhochspannung mit einem Schaltnetzteil, welches einen Hochspannungstransformator aufweist, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers transformiert, welcher eine Gleichhochspannung als Ausgangsspannung liefert, wobei der Aufladungsgenerator mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ist, wobei der Hochspannungstransformator als Versorger wenigstens zweier Hochspannungs- erzeuger ausgebildet ist und an diesem die Versorgungsgleichspannung anliegt, welche zumindest ein Wandler des Schaltnetzteils in die Wechselspannung wandelt und wobei der Aufladungsgenerator wenigstens ein Schalt- und/oder Steuermittel aufweist, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist . The invention relates to a charging generator for supplying functional components having at least one positive or negative DC high voltage to a switching power supply having a high voltage transformer which transforms an alternating voltage into an input-controlled alternating high voltage of at least one high voltage generator, which supplies a DC high voltage output voltage, wherein the charging generator with a DC supply voltage is operable by 24 V, wherein the high voltage transformer is designed as a supplier of at least two high voltage generator and at this the DC supply voltage applied, which converts at least one converter of the switched mode power supply into the AC voltage and wherein the charging generator has at least one switching and / or control means by the actuation of which the polarity of the output voltage is changeable.
Solche Aufladungsgeneratoren sind bekannt und werden zur Bereitstellung geladener Gegenstände als Funktionsbauteile in Prozessen eingesetzt, bei wel- Such charging generators are known and are used for the provision of charged objects as functional components in processes in which
BESTÄTIGUNGS OPIE
chen es sich etwa um Elektroden und/oder Düsen und/oder Köpfe handeln kann, bei deren Anwendung gezielt der polare Zustand zur Erreichung eines Prozess ( -teil- ) ergebnisses ausgenutzt wird, etwa bei dem Farbauftrag durch die Düse in einem La- ckierprozess , die Filterung von Staubpartikeln mittels einer Elektrode oder die gezielte Aufladung von einzelnen Materialien oder Materialstapeln, etwa auf Bahnen durch eine Elektrode . CONFIRMATION OPIE These may be, for example, electrodes and / or nozzles and / or heads, in the use of which the polar state is purposefully utilized to achieve a process (partial) result, for example in the paint application by the nozzle in a painting process. The filtering of dust particles by means of an electrode or the targeted charging of individual materials or material stacks, such as on tracks through an electrode.
Weiter sind zum Beispiel auch Vorrichtungen zur Beseitigung von Ladung in Form von sogenannten Entladungsgeneratoren bekannt . Further, for example, devices for the removal of charge in the form of so-called discharge generators are known.
Soll oder musste bisher die Polarität in einem Anwendungspro- zess gewechselt werden, so musste häufig entweder wenigstens ein weiterer Aufladungsgenerator für die jeweils andere Polarität oder Spannungsart bereit gehalten oder an dem Aufladungsgenerator unter Unterbrechung des jeweiligen Prozesses umverdrahtet werden. Auch kennt man etwa aus der US 6,002,600 einen Aufladungsgenerator , bei welchem der Verstärkerkreis mechanisch zwischen zwei Positionen rotiert wird, um die Polarität zu schalten. Außerdem konnte es vorkommen, dass im Rahmen des jeweiligen Prozesses nach einer Aufladung auch eine Entladung erfolgen musste, was einen noch höheren Aufwand mit sich brachte. Überdies gibt es weltweit sehr unterschiedliche Netzspeisespannungen, was die Beherrschung der genannten Prozesse in unterschiedlichen Umgebungen weiter kompliziert . If the polarity in an application process had to be changed or changed so far, either at least one additional charge generator frequently had to be kept ready for the other polarity or voltage type or be rewired at the charge generator while interrupting the respective process. Also known from US 6,002,600 a charging generator, in which the amplifier circuit is mechanically rotated between two positions to switch the polarity. In addition it could happen that in the context of the respective process after a charge also a discharge had to take place, which brought an even higher expenditure with itself. Moreover, there are very different network supply voltages worldwide, which further complicates the mastery of the processes mentioned in different environments.
Es besteht daher die Aufgabe, einen Aufladungsgenerator zur Verfügung zu stellen, welcher mit einfachen Mitteln den Umgang mit Auf- und Entladungsvorgängen von Funktionsbauteilen in Anwendungsprozessen vereinfacht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufladungsgenerator der eingangs genannten Art, bei welchem den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade als Hochspannungserzeuger zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet ist, und dass die Hochspannungskaskaden durch wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sind oder jeder Hochspannungskaskade ein eigenes derartiges Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet ist. It is therefore an object to provide a charging generator available which simplifies the handling of charging and discharging operations of functional components in application processes by simple means. This object is achieved by a charging generator of the type mentioned, in which the different polarities in each case at least one high voltage cascade is assigned as a high voltage generator for generating the corresponding high voltage, and that the high voltage cascades are controlled separately by at least one electrical or electronic switching and / or control means or each high voltage cascade is assigned its own such control means for driving.
Das Grundprinzip des Aufladungsgenerators beruht hierbei auf einem Schaltnetzteil, welches unter Verwendung eines Hochspannungstransformators aufgebaut ist.- An diesem liegt eine 24 V Gleichspannung an, die mittels eines Wandlers in eine Wechselspannung gewandelt wird. Somit kann 24 V- Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt werden, die wiederum über das Übersetzungsverhältnis des Hochspannungs- transformators in eine Wechselhochspannung transformiert wird. Bei der Erzeugung der Hochspannung in dem Aufladungsgenerators ist den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade als Hochspannungserzeuger zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet, so dass die transformierte Wechselhochspannung als Eingangsspannung zweier Hochspannungskaskaden (Füll Wave Prinzip) dient, die eine Gleichspannung im kV-Bereich mit jeweils entgegen gesetzten Polaritäten erzeugen. Dabei kann das wenigstens eine Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sein, oder es kann jeder Hochspannungskaskade ein eigenes Schalt- und/oder Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet sein, so dass die die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer positiven Hochspannung oder die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer negativen Hochspannung getrennt voneinander angesteuert werden können.
Dementsprechend hebt sich die Erfindung also dadurch vom bekannten Stand der Technik ab, dass im Gegensatz zu bekannten Aufladungsgeneratoren entweder eine positive, eine negative oder eine positive und gleichzeitig eine negative Hochspannung erzeugt und ausgegeben werden kann. Dabei kann weiter auch auf ein kostenintensives Vakuumhochspannungsrelais verzichtet werden, da nur die relativ geringe Ausgangsspannung des Transformators geschaltet werden muss. Die Ansteuerung der Hochspannungsrelais zur Ansteuerung der Hochspannungskaskaden geschieht hierbei bevorzugt über ein Schalt- und/oder Steuermittel etwa in Art eines Mikrocontrollers . The basic principle of the charging generator is based on a switching power supply, which is constructed using a high-voltage transformer.- At this is a 24 V DC voltage, which is converted by means of a converter into an AC voltage. Thus, 24 V DC voltage can be converted into an AC voltage, which in turn is transformed via the transmission ratio of the high voltage transformer into an AC high voltage. During the generation of the high voltage in the charging generator, at least one high-voltage cascade is assigned to the different polarities as a high-voltage generator for generating the corresponding high voltage, so that the transformed alternating high voltage serves as the input voltage of two high-voltage cascades (Füll Wave principle), each having a DC voltage in the kV range generate opposite polarities. In this case, the at least one switching and / or control means can be controlled separately, or it can be assigned to each high-voltage cascade its own switching and / or control means for driving, so that the high voltage cascade to generate a positive high voltage or the high voltage cascade to produce a negative High voltage can be controlled separately from each other. Accordingly, the invention thus stands out from the known state of the art in that, in contrast to known charging generators, either a positive, a negative or a positive and at the same time a negative high voltage can be generated and output. It can be further dispensed with a costly vacuum high-voltage relay, since only the relatively low output voltage of the transformer must be switched. The control of the high voltage relay for controlling the high voltage cascades happens here preferably via a switching and / or control means such as in the manner of a microcontroller.
Damit die Polarität der AusgangsSpannung des Aufladungsgene- rators verändert werden kann, wird je nach Schalterstellung mindestens zweier Hochspannungsrelais die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer positiven Hochspannung oder die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer negativen Hochspannung getrennt voneinander angesteuert, so dass bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Aufladungsgenerators die Hochspannungserzeuger eine Ausgangsspannung von +/- 25 kv bei einem maximalen Stromfluss von 2mA erzeugen. Es sind hierbei auch andere Werte für und Hochspannung und maximalen Strom denkbar, die sich seitens der Spannung in einer Größenordnung von +/- 10 kV bis +/- 100 kV bei einem maximalen Stromfluss im Bereich von 0,5 mA bis etwa 5 mA bewegen. Thus, the polarity of the output voltage of the Aufladungsgenere- can be changed, depending on the switch position of at least two high voltage relay, the high voltage cascade to generate a positive high voltage or the high voltage cascade to generate a negative high voltage separately controlled, so that in a preferred embodiment of the charging generator according to the invention, the high voltage generator produce an output voltage of +/- 25 kV with a maximum current flow of 2mA. In this case, other values for and high voltage and maximum current are also conceivable which move from the voltage in the order of magnitude of +/- 10 kV to +/- 100 kV with a maximum current flow in the range of 0.5 mA to approximately 5 mA ,
Mit dem erfindungsgemäßen Aufladungsgenerator ist demnach die Polarität der Aufladung des Funktionsbauteils wählbar und umschaltbar, so dass auch bei nachträglicher Umwahl einer gewünschten Polarität die Aufladebauteile nicht umverdrahtet und so der Anwendungsprozess nicht unterbrochen werden muss. Daneben birgt dieser Umstand auch einen nicht unerheblichen Kostenvorteil für den Anwender, da dieser nur noch einen Auf- ladungsgenerator für beide Polaritäten einsetzen muss.
Gut handhabbar ist der erfindungsgemäße Aufladungsgenerator in einer anderen Ausführungsform, in welcher dieser in einem Gehäuse mit Anschlüssen angeordnet ist. Zweckmäßigerweise können hierbei in diesem die Hochspannungskaskaden gegebenenfalls mit eigenem Schalt- und/oder Steuermittel und dem Transformator vergossen angeordnet sein. With the charging generator according to the invention, therefore, the polarity of the charging of the functional component is selectable and switchable, so that even with subsequent change of a desired polarity, the charging components not rewired and the application process must not be interrupted. In addition, this circumstance also entails a not insignificant cost advantage for the user since the latter only has to use one charging generator for both polarities. Good handling of the charging generator according to the invention in another embodiment, in which it is arranged in a housing with connections. Appropriately, in this case, the high-voltage cascades can be optionally cast with its own switching and / or control means and the transformer.
Der jeweilige oder ein weiterer Anwendungsprozess lassen sich auch durch den Aufladungsgenerator unterstützen, wenn der Aufladungsgenerator in einer Weiterbildung wenigstens einen Anschluss zur Speisung und/oder Steuerung eines Entladungsgenerators aufweist, falls etwa zusätzlich eine nachfolgende Entladung im Prozess benötigt wird. The respective or another application process can also be assisted by the charge generator if the charge generator has at least one connection for supplying and / or controlling a discharge generator in a further development, if, for example, a subsequent discharge in the process is additionally required.
Der erfindungsgemäße Aufladungsgenerator kann vorteilhaft in weiteren Ausführungen beispielsweise wenigstens einen Eingang zur Übernahme des Signals eines externen Taktgebers aufweisen, mit wenigstens einer Schnittstelle zum Anschluss wenigstens eines Schalt- und/oder Steuermittels, beispielsweise einer seriellen RS232-Schnittstelle, versehen sein oder aber es kann an diesem selbst wenigstens ein Schalt- und/oder Steuermittel, beispielsweise ein Mikrocontroller , vorgesehen sein. The charging generator according to the invention may advantageously have in further embodiments, for example, at least one input for receiving the signal of an external clock, with at least one interface for connecting at least one switching and / or control means, such as a serial RS232 interface, be provided or it can this itself at least one switching and / or control means, such as a microcontroller, be provided.
Andere zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aufladungsgenerators können sich dadurch auszeichnen, dass dem wenigstens einen Schalt- und/oder Steuermittel wenigstens ein Speichermittel zugeordnet ist, in welchem Betriebszustän- de des Schalt- und/oder Steuermittels bzw. des Generators ablegbar und bei Bedarf wieder aufrufbar sind. Die Übertragung und Wahrnehmbarmachung von Betriebszuständen, wie Fehlermeldungen oder Statusanzeigen, kann dabei vorzugsweise mittels potentialfreier Kontakte erfolgen. Hierbei kann es sich auch um Meldungen von durch den Aufladungsgenerator
fremd gesteuerten Einrichtungen, wie des oben erwähnten Entladungsgenerators handeln. Other expedient embodiments of the charging generator according to the invention can be characterized in that at least one storage means is assigned to the at least one switching and / or control means, in which operating states of the switching and / or control means or of the generator can be stored and recalled as required , The transmission and perception of operating states, such as error messages or status indicators, can preferably be done by means of potential-free contacts. These may also be messages from the charging generator externally controlled devices, such as the above-mentioned discharge generator.
Einen sehr flexiblen Einsatz erlaubt eine Weiterbildung des Aufladungsgenerators mit einer vorzugsweise an dessen Gehäuse angeordneten Anzahl von Anschlüssen zur Verbindung mit einer Mehrzahl von Funktionsbauteilen gleicher und/oder unterschiedlicher Polarität. Hierbei können bei einer besonders bevorzugten Ausbildung des Aufladungsgenerators für jede Polarität wenigstens drei, bevorzugt vier oder mehr Anschlüsse an dem Gehäuse vorgesehen sein. A very flexible use allows a development of the charging generator with a preferably arranged on the housing number of terminals for connection to a plurality of functional components of the same and / or different polarity. In this case, in a particularly preferred embodiment of the charging generator, at least three, preferably four or more, terminals may be provided on the housing for each polarity.
Um dem Anwender Fehlermeldungen oder Betriebszustände des Generators während des Prozesses schnell und sicher mitteilen zu können, ist eine andere Weiterbildung des Aufladungsgenerators mit wenigstens einem Anzeigemittel, insbesondere einem visuellen Anzeigemittel wie einem Display und oder einer Anzahl von Leuchtdioden oder dergleichen Leuchtmitteln, versehen. Bevorzugt gestattet dieses Anzeigemittel den Aufruf und die Quittierung bestimmter, bereits geschehener Betriebszustände des Aufladungsgenerators oder eines durch diesen gesteuerten Geräts. In order to be able to quickly and reliably notify the user of error messages or operating states of the generator during the process, another development of the charging generator is provided with at least one display means, in particular a visual display means such as a display and / or a number of light-emitting diodes or the like light-emitting means. Preferably, this display means allows the call and the acknowledgment of certain, already existing operating states of the charging generator or a device controlled by this.
Um den Aufladungsgenerator in unterschiedlichen, nicht unbedingt harmlosen Prozessbedingungen einsetzen und sichern zu können, kann es bei einer anderen Weiterbildung von Vorteil sein, dass das Gehäuse und in diesem befindliche Verbindungsmittel, wie Buchsen oder dergleichen Steckverbinder, mit einer Schutzeinrichtung gegen bestimmte Umwelteinflüsse, wenigstens einer Schutzeinrichtung nach Schutzart IP54 und/oder mit einer Befestigungseinrichtung zur festen Anordnung an einer Aufnahme wie einem Rahmen oder dergleichen Gestell, versehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise stark schematisierter Darstellung zeigt hierbei die In order to use the charge generator in different, not necessarily harmless process conditions and secure, it may be in another development of advantage that the housing and in this connection means located, such as sockets or the like connectors with a protective device against certain environmental influences, at least one Protective device according to protection IP54 and / or with a fastening device for fixed arrangement on a receptacle such as a frame or the like frame is provided. The invention is explained below with reference to embodiments in the drawing. In partially highly schematic representation here shows the
Fig.1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aufladungsgenerators , der ein Funktionsbauteil mit einer positiven oder negative Gleichhochspannung versorgt; 1 is a circuit diagram of a first embodiment of a charging generator, which supplies a functional component with a positive or negative DC high voltage;
Fig.2 eine Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des Aufladungsgenerators , in welchem die Ansteuerung der Hochspannungskaskaden als Hochspannungserzeuger gezeigt ist. 2 shows an illustration of another embodiment of the charging generator, in which the control of the high-voltage cascades is shown as a high-voltage generator.
Die Fig.1 zeigt einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Aufla- dungsgenerator , welcher ein Funktionsbauteil 2 mit einer positiven oder negativen Gleichhochspannung versorgt. 1 shows a generally designated 1 Aufla- tion generator, which supplies a functional component 2 with a positive or negative DC high voltage.
Der Aufladungsgenerator 1 weist ein nicht näher dargestelltes Schaltnetzteil 3, mit einem Hochspannungstransformator 12 auf, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers 5 transformiert, welcher eine Gleichhochspannung HV DC als Ausgangsspannung liefert. Erkennbar ist in der Fig.1 weiter, dass der Aufladungsgenerator 1 mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ist, die an seinem Eingang 6 anliegt . The charging generator 1 has a switching power supply 3, not shown in more detail, with a high-voltage transformer 12, which transforms an alternating voltage into an input-controlled alternating high voltage at least one high voltage generator 5, which supplies a DC high voltage HV DC as the output voltage. It can be seen in FIG. 1 that the charging generator 1 can be operated with a DC supply voltage of 24 V, which is present at its input 6.
Der Hochspannungstransformator 12 ist als Versorger wenigstens zweier Hochspannungserzeuger 5 ausgebildet und ihm liegt die Versorgungsgleichspannung an, die durch einen nicht dargestellten Wandler des Schaltnetzteils 3 in die Wechselspannung gewandelt wir. Weiter weist der Aufladungsgenerator 1 auch ein in der Fig.1 nicht zu erkennendes Schalt- und/oder
Steuermittel, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist, die an dem positiven bzw. negativen Hochspannungsausgang 7, 8 des Aufladegenerator anliegt. An den Ausgängen ist zu erkennen, dass diese mit jeweils bis zu vier Anschlussleitungen bestückt sein können, was durch die Beschriftung 4" an der jeweiligen Leitung ausgedrückt wird, eine Bezugsziffer 4 wurde deshalb nicht vergeben. The high voltage transformer 12 is formed as a supplier of at least two high voltage generator 5 and it is the DC supply voltage, which we converted by a converter, not shown, of the switching power supply 3 in the AC voltage. Next, the charge generator 1 also in Fig.1 not to be recognized switching and / or Control means, by the actuation of which the polarity of the output voltage can be changed, which is applied to the positive or negative high voltage output 7, 8 of the charging generator. It can be seen from the outputs that they can each be equipped with up to four connection lines, which is expressed by the inscription 4 "on the respective line, a reference numeral 4 was therefore not awarded.
Darüber hinaus sind an dem Aufladungsgenerator 1 bzw. seinem nicht näher dargestellten Gehäuse ein Speise- bzw. Steueran- schluss 9 für einen Entladegenerator, ein Anschluss 10 als Eingang zur Übernahme des Signals einen externen Taktgebers sowie ein Anschluss 11 zur Verbindung des Aufladungsgenerator mit einem Anzeigemittel zur Visualisierung von Statusmeldungen angeordnet . In addition, the charge generator 1 or its housing, not shown, a feed or control connection 9 for a discharge generator, a connection 10 as an input for receiving the signal from an external clock generator and a connection 11 for connecting the charge generator with a display means arranged for the visualization of status messages.
Die Fig.2 zeigt die Ansteuerung der Hochspannungskaskaden 5 unter Verwendung von zwei bzw. vier Relais 13. Werden zwei Relais 13 verwendet, so müssen diese jeweils einen Wechselkontakt 14 aufweisen. Werden vier Relais verwendet, so müssen diese über jeweils einen Schließkontakt verfügen. So können erstens die Kosten für teuere Vakuumhochspannungsrelais eingespart werden, ohne auf die Verwendung von moderner und automatisierter Technologie verzichten zu müssen. Insbesondere sind die betreffenden Relais 13 der gezeigten Anordnung aber in der Lage, die Umschaltung von positiver nach negativer Hochspannung bzw. die Zuschaltung einer der beiden Spannungen für den gleichzeitigen Betrieb auch unter Spannung/Last zu realisieren. Somit kann die Polarität im laufenden Betrieb beliebig gewechselt und somit auf eine aufwendigere Relaissteuerung mit Vakuumhochspannungsrelais und das vorherige Abschalten verzichtet werden.
Zu erkennen ist in der Fig.2 die Ansteuerung der beiden Primärwicklungen des Hochspannungstransformators 12 über die beiden Transistoren 15 und 16 eines Gegentaktwandlers 17, wobei die Mit-telanzapfung 18 des Hochspannungstransformators 12 mit der eingangsseitig anliegenden 24 V DC Betriebsspannung verbunden ist. Die beiden Sekundärwicklungen 19 des Hochspannungstransformators 12 speisen jeweils eine positive oder eine negative oder beide Füll Wave Hochspannungskaskaden 5a und 5b gleichzeitig, die die Hochspannungserzeuger 5 bilden. An der sekundärseitigen Mittelanzapfung 20 des Hochspannungs- transformators 5 befindet sich der Messwiderstand 21 zur Ausgangsstrommessung. An den Ausgängen 7 und 8 der beiden Füll Wave Hochspannungskaskaden 5a und 5b befinden sich jeweils zwei Spannungsteiler 22 zur Messung der Ausgangsspannung, welche das gemessene Ergebnis wiederum als Istwert einer nicht dargestellten PID-Regelung zuführen. Somit ist eine stabilisierte Ausgangsspannung gewährleistet. Zur Reduzierung der Restwelligkeit der Ausgangsspannung werden gespiegelte Hochspannungskaskaden 5a, 5b nach dem Füll Wave Prinzip verwendet . 2 shows the activation of the high-voltage cascades 5 using two or four relays 13. If two relays 13 are used, they must each have a changeover contact 14. If four relays are used, they must each have a normally open contact. Firstly, the cost of expensive vacuum high-voltage relays can be saved without having to forego the use of modern and automated technology. In particular, the respective relays 13 of the arrangement shown are capable of realizing the switching from positive to negative high voltage or the connection of one of the two voltages for simultaneous operation even under voltage / load. Thus, the polarity can be changed arbitrarily during operation and thus dispense with a more complex relay control with vacuum high voltage relay and the previous shutdown. 2 shows the control of the two primary windings of the high-voltage transformer 12 via the two transistors 15 and 16 of a push-pull converter 17, wherein the center tapping 18 of the high-voltage transformer 12 is connected to the 24 V DC operating voltage applied on the input side. The two secondary windings 19 of the high-voltage transformer 12 each feed a positive or a negative or both filling wave high-voltage cascades 5 a and 5 b, which form the high-voltage generator 5. At the secondary-side center tap 20 of the high-voltage transformer 5, the measuring resistor 21 is for output current measurement. At the outputs 7 and 8 of the two filling wave high-voltage cascades 5a and 5b are each two voltage divider 22 for measuring the output voltage, which in turn perform the measured result as the actual value of a PID control, not shown. Thus, a stabilized output voltage is ensured. In order to reduce the residual ripple of the output voltage, mirrored high-voltage cascades 5a, 5b are used according to the filling wave principle.
Die vorstehend beschriebene Erfindung betrifft demnach einen Aufladungsgenerator 1 zur Versorgung von Funktionsbauteilen 2 mit wenigstens einer positiven oder negativen Gleichhochspannung mit einem Schaltnetzteil 3, welches einen Hochspannungs- transformator 12 aufweist, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers 5 transformiert, welcher eine Hochspannung als Ausgangsspannung liefert und bei welcher der Aufladungsgenerator 1 mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ausgelegt ist, der Hochspannungstransformator 12 als Versorger wenigstens zweier Hochspannungserzeuger 5 ausgebildet ist, und an diesem die Versorgungsgleichspannung anliegt, welche zumindest ein Wandler des Schaltnetzteils in
die Wechselspannung wandelt und der Aufladungsgenerator 1 ist mit wenigstens einem Schalt- und/oder Steuermittel versehen, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist. The invention described above accordingly relates to a charging generator 1 for supplying functional components 2 with at least one positive or negative DC high voltage to a switched-mode power supply 3, which has a high-voltage transformer 12 which transforms an AC voltage into an AC input voltage of at least one high voltage generator 5, which generates a high voltage supplies as output voltage and in which the charging generator 1 is designed to operate with a DC supply voltage of 24 V, the high voltage transformer 12 is formed as a provider of at least two high voltage generator 5, and at this the DC supply voltage is applied, which at least one converter of the switching power supply in the alternating voltage converts and the charging generator 1 is provided with at least one switching and / or control means, by the actuation of which the polarity of the output voltage is changeable.
Um einen Aufladungsgenerator 1 zur Verfügung zu haben, der den Umgang mit Auf- und Entladungungsvorgängen von Funktionsbauteilen in Anwendungsprozessen vereinfacht, ist es vorgesehen, dass den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade 5a, 5b als Hochspannungserzeuger 5 zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet ist, und dass die Hochspannungskaskaden 5a, 5b durch wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sind oder jeder Hochspannungskaskade ein eigenes derartiges Schalt- und/oder Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet ist. In order to have a charging generator 1 available, which simplifies the handling of charging and discharging operations of functional components in application processes, it is provided that the different polarities each at least one high voltage cascade 5a, 5b is assigned as a high voltage generator 5 for generating the corresponding high voltage, and the high-voltage cascades 5a, 5b can be controlled separately by at least one electrical or electronic switching and / or control means, or each high-voltage cascade is assigned its own switching and / or control means of this kind for driving.
/ Ansprüche
/ Claims
Claims
Ansprüche claims
Aufladungsgenerator zur Versorgung von Funktionsbauteilen mit wenigstens einer positiven oder negativen Gleichhochspannung mit einem Schaltnetzteil, welches einen Hochspannungstransformator aufweist, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers transformiert, welcher eine Gleichhochspannung als Ausgangsspannung liefert, wobei der Aufladungsgenerator mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ist, wobei der Hochspannungstransformator als Versorger wenigstens zweier Hochspannungserzeuger ausgebildet ist und an diesem die Versorgungsgleichspannung anliegt, welche zumindest ein Wandler des Schaltnetzteils in die Wechselspannung wandelt und wobei der Aufladungsgenerator wenigstens ein Schalt- und/oder Steuermittel aufweist, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade als Hochspannungserzeuger (5) zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet ist, und dass die Hochspannungskaskaden durch wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Schalt- und Steuermittel getrennt ansteuerbar sind oder jeder Hochspannungskaskade ein eigenes derartiges Schalt- und/oder Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet ist. Charge generator for supplying functional components having at least one positive or negative DC high voltage with a switching power supply having a high voltage transformer which transforms an AC voltage into an input-controlled AC high voltage of at least one high voltage generator, which supplies a DC high voltage output voltage, wherein the charging generator with a DC supply voltage of 24 V operable is, wherein the high-voltage transformer is designed as a supplier of at least two high voltage generator and at this the DC supply voltage is applied, which converts at least one converter of the switching power supply into the AC voltage and wherein the charging generator has at least one switching and / or control means, by its operation, the polarity of the output voltage is changeable, characterized in that the different polarities in each case at least one high-voltage cascade as high pannungserzeuger (5) is assigned to generate the corresponding high voltage, and that the high-voltage cascades are controlled separately by at least one electrical or electronic switching and control means or each high-voltage cascade is assigned its own such switching and / or control means for driving.
Aufladungsgenerator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Hochspannungserzeuger (5) eine Ausgangsspannung in einer Größenordnung von +/- 10 kv bis +/- 100 kV bei einem maximalen Stromfluss im Bereich von 0,5 mA bis etwa 5 mA erzeugen.
A charging generator according to claim 1, characterized in that the one or more high voltage generators (5) generate an output voltage in the order of +/- 10 kV to +/- 100 kV at a maximum current flow in the range of 0.5 mA to about 5 mA.
3. Aufladungsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Hochspannungserzeuger (5) eine Ausgangsspannung von +/- 25 kV bei einem maximalen Stromfluss von 2mA erzeugen. 3. A charging generator according to claim 2, characterized in that the one or more high voltage generator (5) generate an output voltage of +/- 25 kV at a maximum current flow of 2mA.
4. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Gehäuse mit elektrischen Anschlüssen (6, 7, 8, 9, 10, 11 ) angeordnet ist . 4. Charge generator according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged in a housing with electrical connections (6, 7, 8, 9, 10, 11).
5. Aufladungsgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse die Hochspannungskaskaden gegebenenfalls mit eigenem Schalt- und/oder Steuermittel und dem Transformator vergossen angeordnet sind. 5. Aufladungsgenerator according to claim 4, characterized in that in the housing, the high-voltage cascades are optionally encapsulated with its own switching and / or control means and the transformer.
6. Aufladungsgenerator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens einen Anschluss (9) zur Speisung und/oder Steuerung eines Entladungsgenerators aufweist. 6. charging generator according to claim 4 or 5, characterized in that it comprises at least one connection (9) for feeding and / or controlling a discharge generator.
7. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens einen Eingang (10) zur Übernahme des Signals einen externen Taktgebers aufweist. 7. charging generator according to one of the preceding claims, characterized in that said at least one input (10) for receiving the signal has an external clock.
8. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit wenigstens einer Schnittstelle zum Anschluss wenigstens eines Schalt- und/oder Steuermittels, beispielsweise einer seriellen RS232-Schnittstelle , versehen ist. 8. Charge generator according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with at least one interface for connecting at least one switching and / or control means, for example a serial RS232 interface.
9. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schalt- und/oder Steuermittel, beispielsweise ein
Mikrocontroller, an der Vorrichtung selbst angeordnet vorgesehen ist. 9. charging generator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one switching and / or control means, for example a Microcontroller, is provided on the device itself arranged.
10. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Steuereinrichtung wenigstens ein Speichermittel zugeordnet ist, in welchem Betriebszustände der Steuereinrichtung bzw. des Generators ablegbar und bei Bedarf wieder aufrufbar sind. 10. Aufladungsgenerator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one control device is associated with at least one storage means, in which operating states of the control device or of the generator can be stored and recalled as needed.
11. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an diesem die Ü- bertragung und Wahrnehiubarmachung von Betriebszuständen, wie Fehlermeldungen oder Statusanzeigen, mittels potentialfreier Kontakte erfolgt. 11. Aufladungsgenerator according to any one of the preceding claims, characterized in that at this the Ü- transmission and Wahrnehuubarmachung of operating conditions, such as error messages or status indicators, by means of potential-free contacts.
12. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser, bevorzugt an seinem Gehäuse, eine Anzahl von Anschlüssen (7, 8) zur Verbindung mit einer Mehrzahl von Funktionsbauteilen (2) gleicher und/oder unterschiedlicher Polarität aufweist . 12. A charging generator according to one of the preceding claims, characterized in that this, preferably on its housing, a number of terminals (7, 8) for connection to a plurality of functional components (2) of the same and / or different polarity.
13. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Polarität wenigstens drei, bevorzugt vier oder mehr Anschlüsse an dem Gehäuse vorgesehen sind. 13. Charge generator according to one of the preceding claims, characterized in that at least three, preferably four or more terminals are provided on the housing for each polarity.
14. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit wenigstens einem Anzeigemittel, insbesondere einem visuellen Anzeigemittel wie einem Display und oder einer Anzahl von Leuchtdioden oder dergleichen Leuchtmitteln versehen ist.
14. Charge generator according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with at least one display means, in particular a visual display means such as a display and or a number of light emitting diodes or the like bulbs.
15. Aufladungsgenerator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigemittel den Aufruf und die Quittierung bestimmter bereits geschehener Betriebszu- stände des Aufladungsgenerators gestattet. 15. A charging generator according to claim 15, characterized in that the display means allows the call and the acknowledgment of certain already existing Betriebszu- states of the charging generator.
16. Aufladungsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und in diesem befindliche Verbindungsmittel , wie Buchsen oder dergleichen Steckverbinder, mit einer Schutzeinrichtung gegen bestimmte Umwelteinflüsse, wenigstens einer Schutzeinrichtung nach Schutzart IP54 und/oder mit einer Befestigungseinrichtung zur festen Anordnung an einer Aufnahme wie einem Rahmen oder dergleichen Gestell, versehen ist. 16. A charging generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing and located therein connecting means, such as sockets or the like plug connectors, with a protective device against certain environmental influences, at least one protection device according to protection IP54 and / or with a fastening device for fixed arrangement a receptacle such as a frame or similar frame, is provided.
/ Zusammenfassung
/ Summary
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