FI96161B - Etukytkentälaite purkausputkea varten - Google Patents

Description

96161

Etukytkentälaite purkausputkea varten Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen etukytkentälaite purkausputkea varten. Esitetyn tyyppisiä etukytkentälaitteita käytetään kaasunpurkaus-putkien syöttämiseksi suurtaajuisesti.

Julkaisusta US-PS 4,298,835 tunnetaan parannettu tasajänni-tesäädin, jonka antojännitteellä on haluttu 2 V/°C:n lämpötilariippuvuus. Tällaista jännitteensäädintä käytetään siinä vyöryvaloilmaisimien (ADPt, avalanche photodetectors) ohjaamiseksi, jolloin linearisointiverkot voidaan jättää pois. Kaasupurkausputkien syöttämiseen ei kuitenkaan voida käyttää suoraan tasajännitteitä, koska elektrodien epätasainen käyttö johtaisi kaasupurkausputken ennenaikaiseen vaurioitumiseen.

Julkaisusta JP-A-61144000 tunnetaan eräs toinen ohjauslaite kahden suoraan kuumennetun (purkaus)-putken sarjakytkentää varten. Tällöin käytetään muuntajaa, jossa on 5 toisiokää-miä. Neljä viidestä toisiokäämistä on kytkettävissä kulloinkin kyseessä olevien kytkimien kautta kahteen sarjaan kytketyn putken neljään kuumennuskierukkaan. Samanaikaisesti asetettaessa esikuumennusjännitteet ohitetaan muuntajan viides toisiokäämi - putkien toiminnassa sarjassa näiden suhteen olevan - kondensaattorin kautta toisen kytkimen avulla. Näin muodostunut rinnakkaisresonanssipiiri mahdollistaa suurtaa-juuksisen värähtelyn ja putkien kuumennuskierukoiden esikuu-mentamisen. Ilmaisin ilmaisee ympäristönlämpötilan, kuumennuskierukoiden esikuumennusaika muuttuu ympäristönlämpöti-lasta riippuen. Esikuumennusajan loputtua ja kytkinten avautumisen jälkeen putket voidaan "lämminkäynnistää". Tällainen kytkentälaite on monimutkainen ja tarvittava muuntaja ei ole edullinen painonsa takia.

Julkaisusta EP 87303058.9 tunnetaan tasavirtaa luovuttava ohjauslaite kaasupurkausputkia varten. Säädettävän tasavir- 2 96161 taohjauslaitteen jälkeen on kytketty kaksinapainen mekaaninen vaihtokytkin (DPDT), joka syöttää kaksilankaisesti käämityn muuntajan kautta kaasupurkausputkea. Sytytysjännite kytketään magneettisesti kaksilankaisen muuntajan toisen käämin kautta. Lämpötila-anturi yhdessä mikroprosessorin kanssa mahdollistaa alkutasavirran korottamisen lämpötilasta riippuvaisesti putken nopean lämpenemisen aikaansaamiseksi silloin, kun on mahdollistettava säästeliäs toiminta alhaisissa ympäristönlämpötiloissa. Lämmitysvaiheen jälkeen lämpötila-anturin tehtävänä on nyt vaikuttaa lampun ohjauskyt-kennän tasavirtaan siten, että mitattu putkilämpötila pysyy ennalta määrätyssä vakiossa arvossa.

Lopuksi alussa mainitun tyyppisissä esikytkentälaitteissa silloin, kun mitään lämpötilariippuvuutta ei ole järjestetty, on ollut tähän asti tavanomaista valita sytytysjännite lämpötilasta riippumattomasti niin korkeaksi, että koko käyttölämpötila-alueella, jossa putken on toimittava, on aina taattu varma syttyminen.

Nyt on todettu, että kaasupurkausputkien kestoikä on sitä lyhyempi, mitä korkeampia käytetyt sytytysjännitteet ovat. Tämä merkitsee toisaalta sitä, että purkausputkien kestoikää voidaan pidentää silloin, kun sytytysjännite valitaan lämpötilan mukaisesti mahdollisimman alhaiseksi, mutta vähintään niin korkeaksi, että taataan aina kuitenkin varma syttyminen.

Näiden lämpötilatutkimusten puitteissa todettiin myös, että välillisesti tai suorasti kuumennettujen purkausputkien kestoikää voidaan pidentää siten, että erilaisissa lämpötiloissa käytetään vastaavasti toisia esikuumennusjännnitteitä, joiden arvot voidaan selvittää kokeellisesti.

Hakijan aikaisemman, mutta julkaisemattoman eurooppalaisen patenttihakemuksen 88 106 325.9, mukaisesti määrätään lämpötilasta riippumaton sytytysjännite asetusarvonanturilla, jo-

II

3 96161 ka syöttää asetusarvon säätimeen, joka puolestaan saa oloar-vosignaalin putken suhteen rinnakkain kytketystä jännitteen-jakajasta. Säädin tuottaa säätösignaalin, joka syötetään laskuriin, joka tuottaa puolestaan ohjaussignaalin vaihto-jännitegeneraattorin taajuuden ohjaamiseksi. Pitoarvoanturi tuottaa edelleen pitoarvon esikuumennusjännitettä varten, joka säädetään sitten samalla tavalla kuin sytytysjännite. Laskuri työskentelee määrätyn aikaohjelman mukaisesti. Esi-lämmitysvaiheen aikana se ohjaa vaihtovirtaverkkoon liitettävästä tasasuuntaajasta ja tämän jälkeen kytketystä vaihtosuuntaajasta koostuvan vaihtojännitegeneraattorin taajuutta siten, että vaihtosuuntaaja tuottaa antojännitteen suurella taajuudella. Vaihtosuuntaajan kuormituspiirin perustana on kuristimesta ja kondensaattorista koostuva sarjakytkentä, jonka rinnalle putki on kytketty. Esilämmitysvaiheen aikana tuotettu taajuus on niin korkea, että putken hehkulankojen kautta virtaa kuumennusvdrta, jolloin kondensaattorissa ei kuitenkaan esiinny vielä mitään resonanssijännitteen korotusta, joka saisi aikaan putken syttymisen. Vaihtosuuntaajan taajuus tämän esilämmitysvaiheen aikana määritetään esikuu-mennuksen kiinteällä asetusarvolla. Esilämmitysvaiheen päättymisen jälkeen, jonka laskuri määrittää, vaihtosuuntaajan taajutta alennetaan resonanssitaajuuden suuntaan, joka on määritetty olennaisesti kuristimella ja kondensaattorilla. Tämän johdosta kondensaattorissa esiintyy resonanssijännitteen korotus, joka saa aikaan putken syttymisen. Taajuus, joka määrittää putken sytytysjännitteen, on määrätty ennalta yllä mainitulla kiinteällä sytytysjännityksen pitoarvolla.

Julkaisun DE-OS 33 38 464 mukaisesti on tunnettua muuttaa vaihtosuuntaajan antosignaalin taajuuden sijasta tai sen lisäksi myös sen toimintasuhdetta putken käyttämiseksi määrätyillä ominaisarvoilla.

Keksinnön tarkoituksena on pidentää putken kestoikää.

Tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 tunnusosassa esitetyillä tuntomerkeillä.

4 96161

Keksinnön perusajatuksena on siis tehdä putken ominaisarvot, kuten esimerkiksi esikuumennusjännite ja/tai sytytysjännite riippuvaisiksi ympäristölämpötilasta siten, että taataan lampun sekä oheiskomponenttien mahdollisimman säästeliäs käsittely.

Eräs yksinkertainen mahdollisuus edellä esitetyn ratkaisun toteuttamiseksi voi olla hakijan aikaisemman eurooppalaisen patenttihakemuksen 88 106 325.9 mukaisessa esikytkentälait-teessa sellainen, että putkijännitteen oloarvoanturiin, joka on siinä muodostettu putken suhteen rinnakkain kytketyksi jännitteenjakajaksi, liitetään vähintään yksi lämpötilasta riippuvainen komponentti, joka vaikuttaa siten, että putken oloarvojännitettä alennetaan lähdettäessä normaalilämpöti-lasta ainakin alhaisempiin lämpötiloihin päin.

Eräs toinen keksinnön mukaisen ratkaisun toteutusmuoto voi olla sellainen, että asetusarvonanturiin syötetään lämpötilaanturista lämpötilasignaali ja että asetusarvonanturiin tai siihen liitetyn laskurin muistiin on tallennettu erilaisia lämpötilasta riippuvaisia asetusarvoja, jotka kutsutaan syötetyn lämpötilasignaalin mukaisesti käyttöä varten asetusarvonanturin tai vast, laskurin kautta.

Tällainen lämpötilariippuvainen asetusarvon tarkkailu voidaan koota sekä esikuumennusjännitettä/virtaa että sytytysjännitettä varten jatkuvaksi funktioksi. Erittäin edulliseksi sytytysjännitteen (kuumennettujen tai kuumentamattomien elektrodien välillä putken sytytyshetkellä oleva jännite) funktiona lämpötilan mukaisesti on osoittaunut kulku, jolla on n. +30*C:ssa minimiarvo ja joka kohoaa korkeampiin ja alhaisempiin lämpötiloihin päin. Suoraan tai välillisesti kuumennetun kaasupurkausputkert esikuumennusjännityk-sen/virran edulliseksi kuluksi on osoittautunut kulku, jolla on n. 30eC:seen asti vakio, ennalta määrätty arvo ja joka laskee yli +30eC:ssa monotonisesti (esimerkiksi hyperboli-sesti tai e-funktiomaisesti) siten, että esikuumennusjännite

II

5 96161 laskee tosin ympäristön lämpötilan noustessa, mutta se ei myöskään korkeammmissa ympäristön lämpötiloissa kuitenkaan koskaan laske ennalta määrätyn vähimmäisarvon alapuolelle.

Sytytysjännitteen ja esikuumennusjännitteen/virran riippuvuutta voidaan käyttää yhteisesti välillisesti tai suoraan kuumennettuja kaasunpurkausputkia varten (lämminkäynnistyk-sessä). Kun käytetään kuumentamattomia kaasunpurkausputkia (kylmäkäynnistys), niin esikuumennusjännitteen riippuvuus ympäristön lämpötilasta jää pois. Tällöin säädetään tai vast, ohjataan ainoastaan sytytysjännitettä ympäristön lämpötilasta riippuvaisena.

Ympäristön lämpötila keksinnön merkityksessä voi olla toisaalta todellinen ulkolämpötila, s.o. ilman lämpötila määrätyllä etäisyydellä purkausputkesta. Se voi koskea myös suoraan putken lämpötilaa lähimmässä ympäristössä tai suoraan putkessa, kun putki toiminnassa, esim. vahvan kapseloinnin tai puuttuvan ilmankierron johdosta, lämpenee voimakkaasti.

Keksinnön suoritusesimerkkejä selitetään seuraavassa piirustusten avulla.

Piirustuksessa: kuvio 1 esittää ensimmäistä käytännöllistä suoritusmuotoa, kuvio 2 esittää erästä toista käytännöllistä suoritusmuotoa.

Kuvion 1 mukainen esikytkentälaite koostuu vaihtovirtaver-koon liitetystä tasasuuntaajasta 1, jonka jälkeen on kytketty vaihtosuuntaaja 2, jolla on ohjattava taajuus. Vaihtosuuntaajan 2 kuormituspiiri on muodostettu kuristimen 3, kondensaattorin 4 ja toisen kondensaattorin 10 sarjakytken-nästä. Toisen kondensaattorin 10 rinnalle on kytketty pur-kausputki 9. Kuristin 3 toimii putkivirran rajoittamiseksi silloin, kun putki 9 on syttynyt. Kondensaattori 4 toimii 6 96161 tasavirran erottamiseksi purkausputken 9 ja vaihtosuuntaajan 2 välissä. Kuristin 3, kondensaattori 4 ja kondensaattori io muodostavat sarjaresonanssipiirin. Koska kondensaattorilla 4 on olennaisesti korkeampi kapasitanssi kuin kondensaattorilla 10, sarjaresonanssipiirin resonanssitaajuus määritetään olennaisesti kuristimella 3 ja kondensaattorilla 10.

Putken 9 rinnalle on kytketty kahdesta vastuksesta 7, 8 koostuva jännitteenjakaja. Tämän jännitteenjakajan 7, 8 kes-kiulosotosta johdetaan asetusarvojännite. Asetusarvojännite syötetään ohjausjänniteosaan 14. Tämä sisältää asetusarvo-nanturin 13. Asetusarvonanturissa 13 on määritetty esikuu-mennusjännitteen asetusarvo Uh ja sytytysjännitteen asetu-sarvo Ug. Nämä molemmat asetusarvot syötetään säätimeen 12. Säädin 12 saa lisäksi oloarvojännitteen Ul (v). Säädin 12 tuottaa säätösignaalin, joka syötetään laskuriin 11. Laskuri 11 tuottaa signaalin vaihtosuuntajan 2 taajuuden ohjaamiseksi .

Laskuriin 11 on tallennettu aikaohjelma. Tämän mukaisesti laskuri 11 ohjaa vaihtosuuntaajaa 2 ensin esilämmitysvaiheen aikana siten, että vaihtosuuntaaja 2 tuottaa antojännitteen taajuudella, joka on niin korkealla sarjaresonanssipiirin resonanssitaajuuden yläpuolella, että kondensaattorissa 10 ei esiinny vielä mitään resonanssijännitteen korotusta. Tämän esilämmitysvaiheen aikana esilämmitetään yksinomaan putken 9 hehkulangat 15, 16. Jännite, joka alenee kondensaattorin 10 poikki ja määrittää hehkulankojen 15, 16 esilämmittä-misen, riippuu vaihtosuuntaajan 2 taajuudesta. Tämä taajuus puolestaan määräytyy asetusarvonanturin 13 luovuttaman ase-tusarvon Uh mukaisesti. Esilämmityksen ansiosta putken 9 kestoikä pitenee.

Laskuriin 11 tallennetun aikaohjelman mukaisesti esilämmi-tysvaiheeseen liittyy sytytysvaihe. Tätä varten laskuri 11 alentaa vaihtosuuntaajan 2 taajuutta sarjaresonanssipiirin resonanssitaajuuden suuntaan. Sytytysvaiheen aikainen tarkka

II

7 96161 taajuus määritetään asetusarvonanturin luovuttaman asetusar-von Uz perusteella. Vaihtosuuntaajan 2 tuottama taajuus saa aikaan sen, että kondensaattorissa 10 esiintyy resonanssi-jännitteen korotus. Tämä saa aikaan putken 9 syttymisen. Resonanssi jännitteen korotus on kuitenkin valittu ainoastaan niin korkeaksi, että putki 9 juuri vielä syttyy määrätyssä lämpötilassa. Tämän takaamiseksi jännitteenjakajan 7, 8 vastuksen 7 rinnalle on kytketty vastuksista 5 ja 6 koostuva sarjakytkentä. Vastus on lämpötilariippuva vastus, jonka vastus pienenee kun lämpötilaa nostetaan. Siten taataan, että oloarvojännite Ul, joka syötetään säätimeen 12, on lämpötilasta riippuva. Tässä tapauksessa oloarvojännitettä Ul alennetaan lämpötilan laskiessa. Tämä saa aikaan sen, että lämpötilan laskiessa vaihtosuuntaajaan 2 taajuus lähenee edelleen resonanssitaajuutta, minkä johdosta kondensaattorin 10 resonanssijännitteen korotus suurenee. Tällä tavalla tyydytetään siis se tarve, .että putki 9 tarvitsee alhaisemmissa lämpötiloissa korkeampia sytytysjännitteitä syttyäkseen todella.

Kuvion 2 mukainen suoritusmuoto poikkeaa kuvion 1 mukaisesta suoritusmuodosta siten, että asetusarvojännite Ul# joka johdetaan vastuksista 7, 8 muodostetulla jännitteenjakalla, on lämpötilasta riippumaton. Sen sijaan asetusarvonanturiin 113 on tallennettu putken määrättyjen ominaisarvojen taulukkoja lämpötilan mukaisesti. Tässä tapauksessa nämä ovat esi-kuumennusjännite Uh (v) ja sytytysjännite Uz (v). Asetusar-voanturiin 113 syötetään lämpötilailmaisimesta 115 lämpöti-lasignaali, joka kutsuu asetusarvoanturia 113 luovuttamaan todellista lämpötilaa vastaavan taulukkoarvon säätimeen 12. On selvää, että tässä suoritusmuodossa voidaan tyydyttää paremmin putken ominaisarvojen lämpötilariippuvuus, joilla ei ole lineaarista käyttäytymistä, kuin kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa.

Claims (10)

961ö . α

1. Etukytkentälaite purkauslamppua varten, jossa laitteessa on vaihtojännitegeneraattori, jonka kuormituspiirissä on vähintään yhdestä reaktanssista ja putkesta (9) koostuva sarjakytkentä, ja ohjauskytkentäosa vaihtojännitegene-raattorin antosignaalin taajuuden ja/tai toimintasuhteen (Tastverhältnis) ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että ohjauskytkentäosa (14, 114) valitsee ja säätää putken (9) ominaisarvot määräävät taajuudet kuten putken esikuumennus-jännitteen ja/tai sytytysjännitteen määrävän taajuuden ja/tai vastaavat toimintasuhteet ympäristön lämpötilan mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen etukytkentälaite, jossa on asetusarvonanturi putken määrättyjä ominaisarvoja, kuten put-kivirtaa tai putkijännitettä varten, säädin, jolle syötetään asetusarvot sekä oloarvot putkeen yhdistetyltä oloarvonantu-rilta ja joka tuottaa tästä säätösignaalin vaihtojännitege-neraattorin taajuuden ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että oloarvonanturi (5, 6, 7, 8) sisältää vähintään yhden lämpötilariippuvan komponentin (6) .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen etukytkentälaite, ~t u n -n e t t u siitä, että oloarvonanturi (5, 6, 7, 8) on putken ohittava jännitteenjakaja, joka tuottaa varsinaista putki-jännitettä vastaavan oloarvojännitteen lähdettäessä normaa-lilämpötilasta ja että lämpötilasta riippuvainen komponentti (6) vaikuttaa ja on järjestetty siten, että oloarvojännite lähdettäessä normaalilämpötilasta alennetaan ainakin alhaisempiin lämpötiloihin päin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen etukytkentälaite, jossa on asetusarvonanturi määrättyjä ominaisarvoja, kuten putkivirtaa tai putkijännitettä varten, säädin, jolle syötetään putken asetusarvot sekä oloarvot ja joka tuottaa tästä säätö-signaalin vaihtojännitegeneraattorin taajuuden ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että asetusarvonanturille (13) syö- II 96161 tetään lämpötilailmaisimesta (115) lämpötilasignaali ja että asetusarvonanturiin (13) tai siihen yhdistetyn laskurin (11) muistiin on tallennettu erilaisia lämpötilasta riippuvia asetusarvoja, jotka kutsutaan syötetyn lämpötilasignaalin mukaisesti käyttöön pitoarvonanturin (12) tai vast, laskurin (11) kautta.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen etukyt-kentälaite purkausputkea varten, tunnettu siitä, että vaihtojännitegeneraattori koostuu vaihtovirtaverkkoon liitettävästä tasasuuntaajasta (1) ja tämän jälkeen kytketystä ohj attavasta vaihtosuuntaaj asta (2).

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen etukytkentälaite, tunnettu siitä, että esikuumennusjännitteen (Ujj) , esikuu-mennusvirran (¾) ja/tai sytytysjännitteen (Uz) erilaiset putken (9) lämpötilasta'tai ympäristön lämpötilasta (v) riippuvaiset asetusarvot määritetään ennalta jatkuvana lämpötilasta riippuvaisena funktiona asetusarvonanturilla (13).

7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen etukytkentälaite, tunnettu siitä, että putken (9) ominaisarvot määräävät taajuudet ovat putkispesifisiä, kuten nimellistehosta, putkityypistä tai ympäristön olosuhteista riippuvaisia.

8. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen etukytkentälaite, tunnettu siitä, että sytytysjännitteellä (Uz) on putken tai vast, ympäristön lämpötilan (v) mukaisesti ennalta määrätyssä, putkityypistä riippuvaisessa ensimmäisessä ominaislämpötilassa, etenkin 30eC:ssa minimiarvo ja se muuttuu olennaisesti symmetrisesti korkeampiin ja matalampiin lämpötiloihin päin.

9. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen etukytkentälaite, tunnettu siitä, että esikuumennusjännite (Uh) laskee ympäristön tai putken lämpötilan (v) mukaisesti lähdettäessä ennalta määrättävästä vakiosta arvosta ennalta määrättävästä 96161 toisesta ominaislämpötilasta alkaen lämpötilan kohotessa ja pysyy ennalta määrättävästä kolmannesta ominaislämpötilasta alkaen lämpötilasta riippumattomassa vähimmäisarvossa.

10. Menetelmä purkausputken käyttämiseksi ja sytyttämiseksi, joka putki on kytkettävissä induktanssilla (3) ja kapasitanssilla (4) varustettuun sarjaresonanssipiiriin ja jonka kuumennuskierukat on yhdistetty rinnakkaishehkukondensaatto-rin (10) kautta, jolloin sarjaresonanssipiiriin syötetään taajuudeltaan ja toimintasuhteeltaan säädettävä antosignaa- 11, tunnettu siitä, että kuumennuskierukkavirta (Uh, Ih) Da sytytysjännite (Ug) on ennalta määrättävissä toisistaan riippumatta putken tai ympäristön lämpötilan (v) mukaisesti siten, että esikuumennusvirran tunnusarvo (Ih, Uh) määrätään olennaisesti antosignaalin toimintasuhteen kautta ja sytytysjännitteen (Uz) tunnusarvo määrätään olennaisesti antosignaalin taajuuden kautta. • · 96161