FI81688B - Optiskt filter foer svetsskyddsglas. - Google Patents

Description

1 816 a 8

Hitsaussuojalasien optinen suodatin Tämä keksintö koskee yleisesti sähköoptisia kennoja (so-kennoja), jotka sisältävät kaksi läpinäkyvää elektrodia 5 ja näiden välissä olevan nestekidekerroksen (nestemäiset kiteet). Keksintö koskee lähemmin määriteltynä hitsaussuo-jalaseja varten tarkoitettua optista suodatinta, joka on rakennettu mainitunlaisista so-kennoista ja jossa on säde-reittiin sijoitettu suodatinlevy jäännösvalon poistamiseksi. 10 Nestekiteitä hyväksikäyttäviä sähköoptisia kennoja on ehdotettu hitsaussuojalaseja varten ja niitä on myös käytetty näissä käytännössä. Näin saavutetaan se etu, että hitsausnaamarin visiiriä ei tarvitse kääntää ylös ja alas eri työvaiheiden välillä.

15 Tähän asti ehdotetut ja käytetyt sähköoptiset suodat timet eivät kuitenkaan täytä kaikkia vaatimuksia, jota on asetettava esim. hitsaussuojalaseille.

On esim. suotavaa, että hitsaussuojalaseilla on olennaisesti kulmasta riippumaton läpäisy- ja absorptiokyky, 20 jota tähän asti tunnetut, nemaattisiin nestekiteisiin perustuvat hitsaussuojalasit eivät pysty parantamaan. Hitsaussuo-jalasien on lisäksi kytkeydyttävä valonläpilaskutilasta va-lonabsorptiotilaan niin nopeasti, että silmien vahingoittu-misvaaraa ei esiinny, ja lisäksi niiden on tehtävä tämä 25 vaihtokytkentä suorasti riippuvaisina hitsausvalon esiintymisestä ja muista ympäristöolosuhteista riippumatta. Eräs toinen ehto on lopuksi, että jännitteen puuttuessa suojalasit eivät päästä läpi valoa.

Siksi po. keksinnön tarkoituksena on kehittää johdan-30 nossa mainittua lajia oleva optinen suodatin, joka tekee mahdolliseksi mainittujen toivomusten täyttämisen.

Keksinnön tämä ja muut tavoitteet toteutetaan siten, että keksinnön mukaiselle optiselle suodattimelle on annettu ominaisuudet, jotka ilmenevät seuraavista, itsenäisistä 35 patenttivaatimuksista.

2 81 6 a 8

Parhaina pidetyt toteutusmuodot käyvät ilmi epäitsenäisistä patenttivaatimuksista.

Mitä tulee sähköoptisten suodattimien vaihtokytken-nän ohjaukseen hitsausvalosta riippuen on mainittava, että 5 aikaisemmin on ollut vaikeuksia sopivan laukaisupisteen löytämisessä suhteessa ympäristön valoon. On myös kokeiltu valon tuntoelimen käyttöä spektristä suuresti riippuvaisena, mutta tätä tietä ei ole päästy eteenpäin.

Keksinnön avulla saavutetaan tyydyttävä ja nopea 10 vaihtokytkentä sekä hitsausvalon automaattinen ilmaisu tarvitsematta herkkyyden säätäviä elimiä ja riippumatta ympäristön valon voimakkuudesta ja lajista. Nopeaa vaihtokytken-tää edistää myös se seikka, että esijännite on kytketty elektrodeihin jo ennen vaihtokytkentää ja tämä esijännite 15 ei riitä tekemään kennoa valoa absorboivaksi, mutta se mahdollistaa kennon nopeamman vaihtokytkennän, kun riittävän suuri jännite, joka on mieluiten lyhytaikainen ja ylisuuri, kytketään mainittuun kennoon. Esijännitteen tällaista, vaihtokytkentää edeltävää kytkentätapaa on kuvattu esim. seli-20 tyksessä SE 394,755 ja erästä tapaa,jolla saavutetaan lyhyempi vaihtokytkentäaika käyttämällä jännitettä, joka on lyhytaikaisesti ylisuuri, on kuvattu selityksessä US 3 575 491.

Keksinnön mukainen optinen suodatin antaa olennaisesti paremmat valokulmat verrattuna niihin optisiin suodat-25 timiin, joita nykyisin käytetään hitsaussuojalaseissa. Tämä parannus saavutetaan siis siten, että ainakin optisen suodattimen kahdesta sähköoptisesta kennosta on toiseen sekoitettu väriainemolekyylejä, joilla on valon anisotrooppinen absorptio. Esim. patenttiselityksessä US 3 967 881 kuvataan 30 optista näyttöyksikköä,jolla on tällainen rakenne. Tämä merkitsee, että väriainemolekyylien pituusakseleita pitkin tapahtuu tasopolaroidun valon absorptio voimakkaammin kuin valon, joka on polaroitu suorassa kulmassa suhteessa värimole-kyylien pituusakseleihin. Tällaista sähköoptista kennoa 35 voidaan siis pitää sähköisesti ohjattuna värisuodattimena, 3 816ö8 jolla on vaihtokytkentä tilasta,jossa se päästää läpi valon eli on läpinäkyvä, toiseen tilaan, jossa päästää läpi valon, jolla on olennaisesti yksi aallonpituus, so. "värillisen” valon ja päinvastoin. Sellaisen sähköoptisen kennon, johon 5 on sekoitettu väriainemolekyylit, joilla on anisotrooppinen valonabsorptio, suuri etu on se, että kennon läpäisy- ja absorptio-ominaisuudet ovat olennaisesti kokonaan riippumattomat katselukulmasta kennon kautta.

Kun tällaisia sähköoptisia kennoja käytetään hitsaus-10 suojalaseissa, on kuitenkin ongelmana kennojen epätäydellinen valonabsorptio tapahtuvan hitsauksen aikana. Tämä koskee erityisesti edellä kuvattua "värikennoa", jonka läpipäästet-ty jäännösvalo kennon absorboivassa tilassa voi olla vahingoksi ihmisen silmille.

15 Tämän ongelman ratkaisemiseksi on suodatinlevy maini tun jäännösvalon poistamiseksi sijoitettu keksinnön mukaiseen optiseen suodattimeen, jolloin käytetään hyväksi sitä tosiasiaa, että jäännösvalo on rajoitetun aallonpituusvälin sisällä.

20 Keksinnön mukaisessa optisessa suodattimessa voi toisena sähköoptisena kennona olla ensimmäisen kennon kaltainen kenno tai sellainen kenno, jota käytetään aikaisemmin tunnetuissa hitsaussuojalaseissa, so. sähköoptinen kenno, jossa on nemaattinen nestekidekerros, ilman väriaine-25 molekyylejä, joilla on anisotrooppinen valonabsorptio.

Sopivien polarointisuodattimien ja suodatinlevyjen kanssa yhdistämällä voi keksinnön mukainen optinen suodatin koostua monella tavalla "positiivisista" ja "negatiivisista" sähköoptisista kennoista. "Positiivinen" tarkoittaa tällöin, 30 että kenno on valoa absorboiva, kun jännite on kytketty näihin elektrodeihin, ja "negatiivinen" tarkoittaa näin ollen kennoa, joka päästää läpi valon jännitteellisessä tilassa ja joka siis absorboi valon jännitteettömässä tilassa. Tässä yhteydessä on myös huomautettava, että valoa absorboivassa 35 tilassa sähköoptiset kennot suodatinlevynsä kanssa eivät 4 81688 absorboi tulevaa valoa täydellisesti, minkä vuoksi hit-saustapahtumaa voidaan katsella tällaisen optisen suodattimen läpi, kun tämä on valoa absorboivassa tilassaan.

Seuraavassa käytetään nimitystä TN-kenno sähköopti-5 sesta kennosta, jossa on "twisted"-nemaattisia nestekiteitä, jolloin kenno kidekerroksen ja vastaavien elektrodien lisäksi sisältää kaksi polarointisuodatinta. Nimitys GH-kenno on "Guest-Host"-kennon lyhenne ja tarkoittaa anisotrooppi-sesti valoa absorboivilla väriainemolekyyleillä seostettua 10 nestekidettä, joka on nemaattista tyyppiä, elektrodeineen.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää perspektiivikuvantoa keksinnön mukaisella optiikalla varustetun hitsausvisiirin sisäpuolesta; 15 kuvio 2 esittää kaaviomaisesti optiikan, so. optisen suodattimen, keksinnön mukaisesti parhaana pidettyä rakennetta hitsausvisiirissä: kuviot 3a-d esittävät läpäisy-aallonpituuskaavioita, jotka kuvaavat keksinnön mukaisen suodatinlevyn toimintaa; 20 kuvio 4 esittää kaaviomaisesti hitsausvisiirin op tiikan ohjaamiseen tarkoitetun ohjauspiirilaitteen rakennetta; kuvio 5 esittää kuvion 4 A-D-pisteistä vastaavia käyrämuotoja, joista käyrämuoto A vastaa yksikön 2 antoliit-25 timen jännitettä, käyrämuoto B vastaa yksikön 3 antoliittimen jännitettä, käyrämuoto C vastaa EXOR-veräjän 4 antoliittimen jännitettä ja käyrämuoto D vastaa ensimmäisen so-kennon 8 ottoliittimien välistä jännitettä; kuvio 6 havainnollistaa kuinka vaimennusta ensimmäises-30 sä so-kennossa ohjataan kolmen tason välillä hitsaustyön aikana, joka on jaettu valmiustilaksi I, 50 ms:n aloitustilaksi II ja työtilaksi III, joka ulottuu hitsauksen loppuun.

Kuvio 1, johon nyt viitataan, näyttää hitsausvisiirin 101, jossa on paineelle herkkä virtakytkin 102, joka on si-35 joitettu niin, että sen tila muuttuu, kun käyttäjä panee 5 81608 päällensä hitsausvisiirin, optiikkayksikkö 103, jonka läpi käyttäjä katselee hitsaustyötä ja jonka valonvaimennus kasvaa huomattavasti itse hitsauksen aikana, ja päänauha 104, joka pitää hitsausvisiirin 101 paikallaan. Hitsausvisiiri 5 voi myös olla nivelöity, niin että käyttäjä voi kääntää ylös koko visiirin ottamatta pois päänauhaa, jolloin hän saa paremman kokonaiskuvan työstään.

Kuvio 2 näyttää optiikan 103 erään parhaana pidetyn toteutusmuodon, joka hitsausvalon tulosuunnassa käsittää 10 UV-IR-suojasuodattimen 302, ensimmäisen sähköoptisen kennon 303,304,305, joka on TN-tyyppiä, toisen sähköoptisen kennon 305,307, joka on GH-tyyppiä, ja keksinnön mukaisen suo-datinlevyn 309.

Ensimmäinen syy tähän rakenteeseen on se, että halu-15 taan hyödyntää TN-kennon lyhyttä vaihtokytkentäaikaa ei-he-rätetystä tilasta herätettyyn tilaan. Koska vaihtokytkentä-aika valoisasta tummaan kennoon on kriittinen, on valittu positiivinen TN-kenno 303,304,305. Toinen syy on se, että TN-kennon katselukulmasuhde on huono verrattuna GH-kennoon.

20 Kolmas syy on se, että suodatinlevyllä 309 halutaan eliminoida GH-kennosta tämän absorboivassa tilassa lähettämä jäännösvalo. Koska tällaisia visiireitä koskevat, voimassa olevat suojamääräykset edellyttävät, että jännitteen puuttuminen ei saa johtaa hitsausvalon kohdistumiseen käyttäjään 25 optiikan kautta, on valittu negatiivinen GH-kenno 305,307.

TN-kenno 303,304,305 koostuu toisaalta nestekidekerrok-sesta 304, jonka molekyylit ovat n.s. Twisted-Nematic-vaihees-sa, s.o. ne ovat keskenään yhdensuuntaisesti, suhteessa toisiinsa yhdensuuntaisissa, kiertyneissä kerroksissa, toisaal-30 ta kahdesta kidekerroksen päätasolle sijoitetusta, läpinäkyvästä elektrodista, jotka tekevät mahdolliseksi sähkökentän kytkemisen kidekerroksen kautta, toisaalta ensimmäisestä po-larisointisuodattimesta, jota nimitetään seuraavassa P-suo-dattimeksi 303,joka sijaitsee rinnakkain kidekerroksen kans-35 sa tämän tulopuolella, toisaalta toisesta P-suodattimesta 305, 6 81 6 o 8 jolla on suhteessa ensimmäisen P-suodattimen 303 polaroin-tisuuntaan kohtisuora polarointisuunta ja joka sijaitsee rinnakkain kidekerroksen kanssa sen ulosmenopuolella.

Ulkoisen jännitelähteen avulla on TN-kennon läpäise-5 vyys säädettävissä seuraavalla tavalla. Jos kide (kideker-ros) ei ole herätetty, tulee sisääntulevan, polaroidun valon polarointisuunta käännetyksi 90° verran kiteessä, mistä seuraa, että kiteestä 304 lähtevä valo voi esteettä kulkea toisen P-suodattimen 305 läpi. Jos kide 304 sitä vastoin 10 herätetään sopivalla sähkökentällä, tulevat kiteessä olevat kerrokset käännetyiksi suhteessa toisiinsa siten, että tuloksena oleva valon kääntyminen kiteessä on nolla. Kiteestä 304 lähtevä valo on siis polaroitu kohtisuorasti suhteessa toiseen P-suodattimeen 305, joten tämä suodatin estää sen 15 läpimenon. Kuvatunlainen so-kenno on n.s. positiivinen kenno, s.o. se päästää läpi valon ei-herätetyssä tilassa ja vaimentaa voimakkaasti herätetyssä tilassa. Tilanne on päinvastainen n.s. negatiivisen so-kennon osalta.

Kuvion 2 näyttämä toinen sähköoptinen kenno on n.s.

20 vieras-isäntä-tyyppiä tai GH-tyyppiä ja käsittää kerroksen 307 orgaanisilla molekyyleillä (vieras) seostettua, nemaat-tista nestekidettä (isäntä), kaksi kidekerroksen päätasolle sijoitettua, läpinäkyvää elektrodia (ei näytetty), joiden avulla voidaan kytkeä sähkökenttä kidekerroksen 307 kautta, 25 P-suodattimen 305, joka myös sisältyy TN-kennoon ja sijaitsee rinnakkain kidekerroksen 307 kanssa sen tulopuolella. Kuvio 2 näyttää myös keksinnön mukaisen suodatinlevyn 309, joka po. esimerkissä sijaitsee rinnakkain kidekerroksen 307 kanssa sen ulosmenopuolella.

30 Samalla tavalla kuin TN-kennon 303,304,305 kanssa on GH-kennon 305,307 läpäisy ohjattavissa kytkemällä suuruudeltaan säädettävä sähkökenttä elektrodien kautta. Kiteeseen (kidekerrokseen) 307 liuotetut, orgaaniset molekyylit absorboivat valoa vain jos tämän polarointisuunta on suunnattu 35 määrätyllä tavalla suhteessa molekyylien tiettyyn akseliin.

7 81668

Jos kidettä ei ole herätetty, ovat nämä "värimolekyylit" umpimähkään suunnattuina kiteessä ja ne absorboivat keskimäärin valoa, jolloin kide tässä ei-herätetvssä tilassa päästää läpi valoa vain tietyn aallonpituusalueen sisällä, 5 jolla siis on tietty väri.

Jos kide 307 sitä vastoin on herätetty, ovat kide-molekyylit järjestetyt sähkökentän mukaisesti ja epäsymmetriset värimolekyylit tulevat pakotetuiksi noudattamaan tätä järjestystä, jolloin ne tulevat suunnatuiksi siten, 10 että kide ei absorboi lainkaan valoa. Herätetyssä tilassa GH-kenno on siis läpinäkyvä, s.o. kenno on negatiivista tyyppiä.

Ennen hitsauksen aloittamista on TN-kenno olennaisesti ei-herätetty ja GH-kenno on herätetty, mikä merkit-15 see, että vaimennus tai kontrasti on pieni molemmissa kennoissa. Sisääntuleva valo 301 tulee kuitenkin suodatetuksi suojasuodattimissa 302, vaimennetuksi P-suodattimessa 303, kiteessä 307 ja suodatinlevyssä 309, kuvio 2. TN-kennon vaihtokytkentäajan parantamiseksi on tunnetun tekniikan mu-20 kaisesti tässä tilanteessa kytketty pieni esijännite kiteeseen 304. Kun hitsaus alkaa, kasvaa jännite kiteen 304 kautta ja pienenee kiteen 307 kautta kuvion 2 mukaisesti, mistä seuraa, että vaimennus molemmissa so-kennoissa kasvaa. TN-kennon kautta kulkeva valo 306 tulee edelleen vaimennetuksi 25 kiteessä 307 ja sitten sammutetuksi lähes täysin (alue B

kuviossa 3c) kulkiessaan värisuodattimen 309 kautta, kuten viitenumerot 308 ja vast. 310 näyttävät.

Keksinnön mukaisen suodatinlevyn 309 edullisuuden valaisemiseksi lähemmin sen toimintaa optisessa suodattimes-30 sa kuvataan nyt lähemmin viitaten kaavioon 3a-d.

Kaavio 3a näyttää suodattimen valonläpäisyn sen läpi-päästävässä tilassa aallonpituuden funktiona käyttämättä keksinnön suodatinlevyä 309, jolloin aallonpituus λ1 ilmaisee tulosuodattimen 302 aallonpituuden rajan.

35 Absorboivassa tilassaan ja myöskin käyttämättä suo- 8 S1 £ 1; 8 datinlevyä 309, kuten on esim. kuvattu edellä mainitussa patenttiselityksessä US 3 967 381, optinen suodatin päästää hitsauksen aikana läpi jäännösvalon, jonka määrä vastaa varjostettua aluetta A kaaviossa 3b.

5 Sijoittamalla kuvion 2 mukaisesti kennojen sädereit- tiin suodatinlevy 309, jolla on muu väri kuin sen valon väri, jonka GH-kenno 305,307 päästää läpi absorboivassa tilassaan, s.o. suodatinlevyn 309 läpäisy on keksinnön mukaisesti aallonpituusalueella, joka on siirretty suhteessa aal-10 lonpituusalueeseen, jonka sisällä GH-kenno päästää läpi jäännösvaloa absorboivassa tilassaan, tulee hitsauksen aikana päästetyksi läpi vain valomäärä, joka vastaa kaavion 3c varjostettua B-alueeta. Tätä on verrattava kaavion 3b A-aluee-seen ja se merkitsee siis huomattavaa parannus valo-pimeys-15 kontrastin osalta verrattuna hitsaussuojalasien aikaisempaan tekniikkaan.

Suodatinlevyn 309 sijoitus sädereittiin suhteessa TN-kennoon ja GH-kennoon on ilmeisesti epäolennainen, joten levyn sijoitusta GH-kennon ulosmenopuolelle kuviossa 2 on 20 vain pidettävä esimerkkinä.

Lisäksi on mainittava, että kaaviossa 3d varjostettu C-alue vastaa suodattimesta sen valonläpäisytilassa ulosme-nevää valon määrää käytettäessä mainittua suodatinlevyä 309 keksinnön mukaisesti. Suodatinlevyn läpäisyväli on näin ol-25 Ien silmän herkkyysalueella.

Kuvio 4 näyttää ohjauspiirilaitteen läpäisyn ohjaamiseksi optiikassa 103. Ohjauspiirilaitteessa on valo- tai aurinkokennopaneeli 1, joka on kytketty sarjaan toisaalta vahvistin- ja suodatinyksikön 2 kanssa, joka toimii olen-30 naisesti ylipäästösuodattimena, toisaalta yksivakaan vipan 3 kanssa, jonka aikavakio on n. 50 ms. Vipan 3 antoliitin on liitetty ensimmäisen tasonvaihtajän 6 aktivointiotto-liittimeen, jolla vaihtajalla puolestaan on kaksi antolii-tintä, joista toinen on ei-käännetty ja toinen on käännetty 35 ja jotka on liitetty ensimmäisen positiivisen sähköoptisen 9 81 6 ä 8 kennon 8 ensimmäiseen ja vast, toiseen ottoliittimeen. So-kennon 8 ensimmäinen ottoliitin on liitettävissä maahan virtakytkimen 7 avulla, jonka ohjausottoliitin on liitetty yksivakaan vipan 3 antoliittimeen ja joka on suljettu desak-5 tivoidussa tilassa, s.o. kun ensimmäisen tasonvaihtajän 6 aktivointiottoliitin on alhainen.

EXOR-veräjän 4 kaksi ottoliitintä on kytketty rinnan vipan 3 kautta ja NOR-veräjän 5 kaksi ottoliitintä on liitetty EXOR-veräjän 4 antoliittimeen ja vipan 3 antoliitti-10 meen. EXOR-veräjä 4 ohjaa virtakytkintä 4a,joka on avoin desaktivoidussa tilassa, ja NOR-veräjä 5 ohjaa toisaalta kahta virtakytkintä 5a ja 5b,jotka molemmat ovat suljetut desaktivoidussa tilassa, toisaalta virtakytkintä 5c, joka on avoin desaktivoidussa tilassa.

15 Värähtelijä 9 on liitetty ensimmäisen tasonvaihtajän 6 tieto-ottoliittimeen ja toisen tasonvaihtajän 10 tieto-ottoliittimeen, jonka vaihtajan 10 ei-käännetty antoliitin on virtakytkimen 4a kanssa sarjaan kytketyn, säädettävän jännitteenjakajan 12 kautta liitetty jännitteen seuranta-20 elimeen 14, jonka pienimpedanssinen antoliitin on kondensaattorin 15a kautta liitetty ensimmäisen so-kennon 8 toiseen ottoliittimeen.

Toisen tasonvaihtajän 10 ei-käännetty antoliitin on lisäksi liitetty jännitteenjakajaan 13, joka on kytketty 25 sarjaan virtakytkimen 5b ja kondensaattorin 15b kanssa toisen, negatiivisen so-kennon 16 ottoliittimeen, ja so-kennon 16 toinen ottoliitin on maadoitettu.

Ohjauspiirilaite sisältää lisäksi käyttöpiirin, jota kuviossa 4 osoittaa yleisviitenumero 20 ja joka yhdes-30 sä aurinkokennopaneelin 1 kanssa muodostaa jännitteenlähteen ohjauspiirilaitteen sisältämille yksiköille. Käyttöpiiri 20 sisältää Li-pariston 21, jonka anodi on kahden sarjaankytke-tyn diodin 22 ja 23 kautta, joiden katodiliitännät on yhdistetty keskenään, liitetty aurinkokennopaneeliin 1 antoliit-35 timeen ja jonka katodi on liitettävissä maahan virtakytkimen 10 81 6 ci 8 24 kautta. Virtakytkintä 24 ohjaa 18-bitin binäärilaskin 25 ja se on avoin, kun laskin on nollattu. Laskimen 25 kello-pulssien ottoliitin on liitetty värähtelijään 9 ja nollauksen ottoliitin on liitetty TAI-veräjän 26 antoliittimeen, jonka 5 veräjän toinen ottoliitin on liitetty yksikön 2 antoliittimeen ja jonka toinen ottoliitin on liitetty korkeaan jännitteeseen paineherkän virtakytkimen 102 kautta (vrt. kuvioon 1), joka on sijoitettu esim. hitsausvisiirin sisäpuolelle ja joka sulkeutuu, kun visiiri pannaan päälle. Diodien 22 10 ja 23 väliin on kytketty sisään vastuksen 28 toinen pää ja vastuksen toinen pää on toisaalta maadoitettu virtakytkimen 5c kanssa sarjaankytketyn kondensaattorin 29 kautta ja toisaalta liitetty jännitteenvakautin- ja jännitteenkahdenta-jayksikköön 30. Tässä yksikössä 30 on po. toteutusmuodossa 15 kolme tasajännitteen antoiiitintä, 3V, 6V ja -6V, ohjaus-piirilaitteen sisältämien yksiköiden käyttöä varten.

Jokaisella tasonvaihtajalla 6 ja 10 on aktivointi-ottoliitin, tieto-ottoliitin, ensimmäinen antoliitin ja suhteessa ensimmäiseen antoliittimeen käännetty toinen 20 antoliitin. Lisäksi tasonvaihtajilla on kaksi jännitelii-täntää, joihin painetaan käyttöpiiristä 20 saadut vertailu jännitteet V ja V,., tässä 3,2 V ja vast. 6 V. Molemmat antoliittimet ovat suurvastuksiset ja ne eivät ole riippuvaisia tieto-ottoliittimen signaaleista, jos aktivointi-25 ottoliitin on alhainen. Jos aktivointiottoliitin sitä vastoin on korkea, niin ensimmäinen antoliitin seuraa tieto-ottoliitintä siten,että looginen nolla tieto-ottoliittimes- sä antaa V ensimmäiseen antoliittimeen ja looginen ykkö-S s nen tieto-ottoliittimessä antaa V.. samaan antoliittimeen.

dd 30 Toisen antoliittimen jännitteen arvo on sama, mutta sen merkki on päinvastainen kuin ensimmäisen antoliittimen jännite.

Ensimmäinen so-kenno 8 on positiivinen, mikä merkitsee, että läpäisykyky kasvaa, kun jännite kasvaa kennon ot-35 toliittimien kautta. Toinen so-kenno 16 on negatiivinen, " 316 ö 8 mikä merkitsee käänteisesti, että läpäisykyky pienenee, kun syötetty jännite pienenee, ja tämä toinen so-kenno on erityisen edullinen suojausnäkökohdasta, koska jännitteen mahdollinen poisjääminen johtaa välittömästi hitsausvalon 5 vaimentumiseen tässä toisessa so-kennossa.

Ohjauspiirilaitteen toimintatapaa kuvataan nyt viitaten kuvioihin 4-6. Kuvio 6 havainnollistaa kontrastin (vaimennuksen) ensimmäisessä so-kennossa 8 ajan funktiona hitsauksen yhteydessä.

10 Ennen hitsauksen aloittamista piiri on valmiustilas sa, jota tässä nimitetään I-tilaksi, jossa ensimmäiseen so-kennoon 8 painetaan pieni esijännite tarkoituksella lyhentää kennon 8 vaihtokytkentäaikaa hitsauksen alussa. Kuvio 6 näyttää kuinka kontrasti kennossa 8 kasvaa voimakkaasti 15 hitsauksen alussa ja pysyy sitten korkealla tasolla n. 50 ms ajan. Tätä aloitustilaa sanotaan II-tilaksi. 50 ms:n jälkeen so-kennon 8 kontrasti pienenee hieman, mutta on vielä olennaisesti suurempi kuin kontrasti I-tilassa. Tässä työtilassa ohjauspiirilaite on III-tilassa.

20 I-valmiustilassa aurinkokennopaneeli 1 ei ole vielä vastaanottanut mitään hitsausvaloa ja ympäristöstä mahdollisesti tulevan valon taajuus on sellainen, että tästä johtuen paneelissa 1 kehittyvä signaali ei voi kulkea vahvistin- ja suodatinyksikön 2 ohi, jonka antoliitin siten on pysyvästi 25 alhainen I-tilassa. Yksivakaa vippa 3 on tällöin desakti- voitu ja sen antoliitin ja siten myöskin ensimmäisen tason-vaihtajan 5 aktivointiottoliitin ovat tällöin alhaiset. Ensimmäisen tasonvaihtajän 6 molemmat antoliittimet ovat tällöin suurvastuksiset ja lisäksi ei-käännettv antoliitin on 30 liitetty maahan virtakytkimen 7 kautta,joka on suljettu tässä I-tilassa. Täten on myös ensimmäisen so-kennon 8 ensimmäinen ottoliitin maadoitettu.

I-tilassa EXOR-veräjän 4 antoliitin on alhainen ja NOR-veräjän 5 antoliitin on korkea. Tästä seuraa, että en-35 simmäinen so-kenno 8 saa syötön värähtelijästä 9 toisen ta- 12 816·; 8 sonvaihtajan 10, jännitteenjakajan 12, virtakytkimen 5a, joka on suljettu I-tilassa, jännitteen seurantaelimen 14 ja kondensaattorin 15b kautta, joka estää mahdolliset DC-komponentit signaalissa. Signaalin reitti virtakytkimen 4a 5 kautta on suljettu tässä tilassa.

Jännitteen jako jännitteenjakajassa 12 on sovitettu sellaiseksi, että kontrasti so-kennossa 8 on I-valmiustilas-sa suhteellisen pieni, n. 10 %. Tässä valmiustilassa on myös toinen so-kenno 16 läpinäkyvä, koska tämä on negatiivinen 10 ja saa nyt jännitesignaalin värähtelijästä 9 toisen tason- vaihtajan 10, jännitteenjakana 13, virtakytkimen 5b, joka on suljettu tässä tilassa, ja kondensaattorin 15b kautta. I-valmiustilassa suodattimen läpi päässyt valo on siis kuvion 6d näyttämällä välialueella.

15 I-valmiustilassa tilanne käyttöpiirissä 20 on seu- raava. Koska visiirissä oleva paineherkkä virtakytkin 102 on suljettu tässä tilassa, tulee laskimen nollausottoliitin olemaan korkea, josta seuraa, että laskin 25 tulee nollatuksi ja virtakytkin 24 suljetuksia, mikä puolestaan saa 20 aikaan Li-pariston 21 kytkeytymisen piiriin, niin että se voi käyttää eri yksiköitä.

Jos ympäröivä valo kuitenkin on tarpeeksi voimakas, se voi sen sijaan käyttää piiriä ja paristo tulee tällöin poiskytketyksi kahden diodin 22 ja 23 avulla. Vastus 28 25 tulee hitsauksen aikana kytketyksi yhteen kondensaattorin 29 kanssa ja se muodostaa tällöin alipäästösuodattimen voimakkaasti taajuusmoduloitua hitsausvaloa vasten. Tämä suodatin ei kuitenkaan ole kytkettynä I-tilassa,jotta so-kenno jen pimeysvaihtokytkentä ei viivästyisi. Yksikössä 30 30 tulee aurinkokennopaneelista 1 tai paristosta 21 saatu jännitesignaali vakautetuksi ja muunnetuksi sopiviksi käyttö- ja vertailujännitteiksi.

Kun hitsaus aloitetaan II-tilassa, tapahtuu seuraa-vaa. Taajuusmoduloitu hitsausvalo hitsausliekistä saavut-35 taa aurinkokennopaneelin 1,joka kehittää vaihtojännitteen, 13 81 6 o 8 jonka taajuus on sellainen/ että signaali voi kulkea vahvistin- ja suodatinyksikön 2 ohi, jonka antoliitin siten on pysyvästi korkea. Monivippa 3 tulee aktivoiduksi ja vi-pan antoliitin ja siten myös ensimmäisen tasonvaihtajän 6 5 aktivointiottoliitin on tällöin korkea 50 ms:n ajan. Tason-vaihtajan 6 antoliittimet seuraavat nyt tulosignaalia tieto-ottoliittimessä, joka on liitetty värähtelijään 9, ja ei-käännetyn ja käännetyn antoliittimen välillä on nyt vaihtojännite, jonka huippujen välinen arvo on 12 V. Tämä 10 vaihtojännite tulee nyt kytketyksi suoraan ensimmäiseen so- kennoon 8, koska virtakytkin 7 avautuu ja maayhteys so-kennon 8 ensimmäiseen ottoliittimeen siten katkeaa.

EXOR-veräjä 4 pysyy desaktivoituna, mutta NOR-veräjä tulee desaktivoiduksi, joten virtareitit virtakytkimien 15 5a ja 5b kautta katkeavat, kun nämä avataan. Ensimmäinen so-kenno 8 saa hitsausajan ensimmäisten 50 ms:n aikana syötön siis vain ensimmäisestä tasonvaihtajasta 6 ja so-kennoon 8 painettu jännite on tässä tilassa huomattavasti korkeampi kuin se jännite,joka tulee syötetyksi tähän so-kennoon jäl-20 jellä olevana hitsausaikana, tarkoituksella lyhentää so-kennon 8 pimeysvaihtokytkentäaikaa.

Jännitteen syöttö virtakytkimen 5b kautta toiseen, negatiiviseen so-kennoon 16 tulee siis katkaistuksi hitsauksen alussa, ja tämä so-kenno tulee siksi edelleen vaimen-25 tamaan sitä valoa, joka mahdollisesti ohittaa ensimmäisen, positiivisen so-kennon 8.

Samalla kun yksikön 2 antoliitin on korkea hitsauksen alussa, tulee TAI-veräjä 26 aktivoiduksi myös toisen otto-liittimensä kohdalla. Laskin 25 jää siis nollatuksi ja virta-30 kytkin 24 suljetuksi, niin että paristo 21 on kytkettynä piiriin. Jos jännite aurinkokennopaneelista on suurempi kuin pariston jännite, diodi 22 kuitenkin estää pariston jännitteen, niin että vältetään pariston turha kulutus. Li-pariston ensisijainen tehtävä on saada aikaan riittävän voimakas jän-35 nitteenlähde pimeysvaihtokytkentähetkellä ennen kuin hitsaus- 14 81 68 8 valon voimakkuus on saavuttanut täyden arvon ja jännite aurinkokennopaneelista riittää so-kennojen käyttämiseen. Virtakytkin 5c on nyt suljettu ja alipäästösuodatin, joka koostuu vastuksesta 108 ja kondensaattorista 109 ja joka 5 vaimentaa voimakkaasti taajuusmoduloitua jännitettä hit-sausvalosta, on siten kytketty mukaan.

Kun hitsausta on jatkunut 50 ms:n ajan, siirtyy ohjauspiirilaite työtilaan, III-tilaan, jolle on tunnusomainen alhaisempi jännite ensimmäisen so-kennon 8 kautta 10 kuin II-tilassa, mutta suurempi kuin I-tilassa.

III-tila alkaa, kun yksivakaa vippa 3 palaa desakti-voituun tilaan 50 ms:n jälkeen. Vipan 3 antoliitin on siten alhainen, josta seuraa, että toisaalta ensimmäinen tason-vaihtaja 6 desaktivoituu ja että ensimmäinen so-kenno 8 15 näin ollen ei voi saada syöttöä tämän tasonvaihtajän 6 kautta, ja toisaalta että ensimmäisen so-kennon 8 ensimmäinen ottoliitin tulee maadoitetuksi virtakytkimen 7 kautta, toisaalta että EXOR-veräjä 4 aktivoituu, niin että ensimmäinen so-kenno 8 saa nyt sen sijaan syötön toisesta tasonvaihta-20 jasta 10 säädettävän jännitteenjakajan 11, virtakytkimen 4a, joka nyt on suljettu, jännitteen seurantaelimen 14 ja kondensaattorin 15a kautta so-kennon 8 toiseen ottoliittimeen. Koska tämän so-kennon 8 ensimmäinen ottoliitin on maadoitettu tässä tilassa, on saatu jännite so-kennon ottoliittimien 25 kautta III-tilassa alhaisempi kuin II-tilassa.

Valon läpipäästö keksinnön mukaisen suodattimen kautta III-työtilassa vastaa tällöin kuvion 3c varjostettua B-aluetta.

Mitään muutosta ei tapahtu käyttöpiirissä 20 tai 30 toisessa so-kennossa 16, kun tapahtuu ylimeno II-tilasta III-työtilaan, koska NOR-veräjä pysyy desaktivoituna eivätkä tulosignaalit käyttöpiiriin 20 muutu.

Kuten asiantuntija ymmärtää, ovat edellä kuvattujen toteutusmuotojen monet muunnokset mahdollisia keksinnön 35 puitteissa, kuten seuraavissa patenttivaatimuksissa on määritelty.

Claims (7)

15 81 6 ο 8

1. Hitsaussuojalasin optinen suodatin, joka sisältää kaksi yhdensuuntaisesti sijoitettua sähköoptista kennoa 5 (303-305;305,307), joka kumpikin peittää optisen suodatti men koko näkökentän ja joiden molempien valonläpäisy on riippuvainen jännitetilasta kahdessa eri kennoissa olevassa, läpinäkyvässä elektrodissa, joiden välillä on nesteki-dekerros, jolloin toinen kenno (305,307) päästää läpi valoa 10 jännitteellisessä tilassa ja absorboi valon jännitteettö-mässä tilassa, tunnettu siitä, että ainakin ensimmäinen kenno (305,307) on nemaattista tyyppiä ja siihen on sekoitettu väriainemolekyylejä, joilla on anisotrooppi-nen valonabsorptio, ja että optisessa suodattimessa edel-15 leen on kennojen sädereittiin sovitettu kontrastia parantava suodatinlevy (309), joka myös peittää optisen suodattimen koko näkökentän, joka suodatinlevy päästää läpi aallonpituusalueella, joka on spektrin näkyvällä alueella ja aallonpituusalueella, jolla ensimmäinen kenno absorboi va-20 loa valoa-absorboivassa tilassaan, ja joka suodatinlevy (309) estää valon läpäisyä aallonpituusalueella, jolla ensimmäinen kenno päästää läpi valoa absorboivassa tilassaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että suodatinlevy (309) on sijoitettu 25 ensimmäisen kennon (305,307) valon ulosmenopuolelle mainitun jäännösvalon absorboimiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että ensimmäinen kenno (305,307) on sijoitettu toisen kennon (303-305) valon ulosmenopuolelle 30 vastaanottamaan tästä tasopolaroitua valoa.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen suodatin, tunnettu siitä, että toinen kenno (303-305) on nemaattista tyyppiä eikä siihen ole sekoitettu väriaine-molekyylejä, joilla on anisotrooppinen valonabsorptio, ja 35 niissä on läpinäkyvien elektrodien kummallakin puolelle täten sijoitettu polarointisuodatin, että toinen kenno pääs- ie 81658 tää läpi valon olennaisesti jännitteettömässä tilassa ja se absorboi valon jännitteellisessä tilassa.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että molemmat sähköoptiset 5 kennot ovat nemaattista tyyppiä ja niihin on sekoitettu väriainemolekyylejä, joilla on anisotrooppinen valonabsorp-tio.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suodatin, joka sisältää sähköpiirin (kuvio 4) suodattimen läpäisykyvyn sää- 10 tämiseksi valitsemalla jännitteet, jotka syötetään sähkö-optisten kennojen kautta, jossa sähköpiirissä on aikapiiri (3) seuraavaa käyttöjännitettä suuremman jännitteen syöttämiseksi lyhytaikaisesti toiseen kennoon (8), kun optinen suodatin siirtyy läpipäästävästä tilasta absorboivaan ti-15 laan, tunnettu siitä, että siinä on valonilmaisin (1), jonka antoliitin toisaalta antaa jännitteen syötön, toisaalta on ylipäästösuodattimen (2) kautta kytketty aika-piirin (3) laukaisuottoliittimeen aikapiirin käynnistämiseksi, kun valonilmaisin ottaa vastaan valoa, joka on modu-20 loitu ylipäästösuodattimen rajataajuuden ylittävillä taajuuksilla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatin, joka sisältää pariston (21) varajännitteen lähteenä, tunnet-t u siitä, että siinä on virtakytkin (24) ja ylipäästö- 25 suodattimen (2) antoliittimeen kytketty viivästysyksikkö (25) pariston kytkemiseksi pois viivytyksellä, kun valonilmaisin on lakannut ottamasta vastaan mainittua valoa. i7 81 6 8 8