Anlage zur Erzeugung periodischer Eichtblitze hoher Intensität. Zur Erzeugung periodischer kurzzeitiger Lachblitze, wie sie z. B. bei Stroboskopen zur Ü:b,erwachung der Maschinen in Textilbetrie ben verwendet werden, hat sich eine dampf oder gasgefüllte Entladungslampe in der Praxis gut bewährt.
Die periodischen Licht blitze werden dabei in der Weisse erzeug, dass@ ein Kondensator aus. einer Stromquelle aufgeladen und über die Entladungslampe entladen; wird. Zur Steuerung der Konden- satorentladuug hat man -die Entladungslampe mit einer Hilfselektrode versehen, über die die Zündung der Entladung eingeleitet wird.
Auch ist bekannt, der Entladungslampe eine gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungs- röhre vorzuschalten, die die Entladung des Kondensators so lange verhindert, bis sie durch Beeinflussung ihrer Gitterspannung gezündet wird.
Diese Verfahren sind jedoch auf Entladungslampen- mit Dampf- oder Gas- drucken beschränkt, die etwa unter 500 Torr liegen.
Bei hölheren Drucken macht :die Zün'- Jung der Lampe erhebliche Schwierigkeiten und der !Einbau einer Hilfsielektrode führt nicht mehr zum Ziel. Dieses Verhalten ist -darin begründet;
dass,die Entladung, die bei- spielsweise von einer Hauptelektrode zur Hilfselektrode gezündet wird, nicht mehr zu der andern Hauptelektrode überspring, auch wenn diese auf eine Spannung von einigen hundert oder 1000 Volt gegen die gezündete Entladung aufgeladen ist.
Anderseits sind zur unmittelbaren Zündung zwischen den. Hauptelektroden sehr hohe Spannungen er forderlich, so @dass die Vorschaltung eines Dampf- oder Gasentladuugsgefässies .Schwie- rigkeiten macht, da dieses für,die hohe Span nung ausgebildet sein müsste. Hinzu kommt,
dass die Zündspannung bei hohen Drucken in .der Lampe (1 bis<B>110</B> Atmosphären und dar über) keinen festen Wert hat, sondern um einen; Mittelwert stark schwankt. Umeine sichere Zündung zu erreichen, muss die an gelegte Spannung also weit über der mittle- ren Zündspannung liegen.
Die Anwendung von Hochdruckentladungslampen in solchen Anlagen ist deshalb wichtig, weil nur sie eine genügende Lichtstärke besitzen, die zur photographischen Registrierung von @strobo- skopischen Messungen an Maschinen aus reichend ist.
Es wurde bereits der Vorschlag gemacht, zwischen Kondensator und Entladungslampe eine Funkenstrecke einzuschalten, die .durch eine Hilfsspannung durchschlagen wird. Auch in, diesem Fall muss der Kondensator so hoch aufgeladen werden, dass seine Span nung zur sicheren Zündung der Lampe aus reicht. Ausserdem unterliegt die Funken strecke, die den vollen Entladestrom führen muss, starkem Verschleiss.
Erfindungsgemäss wird die Entladungs strecke der Lampe zweclzs Einleitung ,der Hauptentladung durch einen Zündimpuls hoher Spannung, aber kleiner Energie durch schlagen. Um zu vermeiden, dass der Zünd impuls über den Kondensator fliesst, ist zwi schen Kondensator und Entladungslampe ein Gleichrichter eingeschaltet. Dieser muss in der Sperrrichtung die Spannung ,des Zünd impulses zu sperren vermögen, in der Durch lassrichtung dagegen den kurzzeitig sehr hohen Entladestrom des Kondensators führen können.
-Vorzugsweise kommt hierfür ein Quecksilberdampfgl.eichrichter mit flüssiger Kathode in Frage, dessen Kathodenfleck durch einen Erregerbob n aufrecht erhalten wird. Bei nicht zu grossen .Spannungen und Kondensatoren können aber auch Dampf- oder Gasentladungsröhren mit Glühkathode verwendet werden.
Zwischen Entladungslampe und Impuls kreis ist zweckmässigerweise gleichfalls ein Gleichrichter eingeschaltet, .damit sich der Kondensator nicht über den Impulskreis ent laden kann. Dieser Gleichrichter muss die Kondensatorspannun.g zu sperren vermögen, braucht aber nur den .geringen: Strom des Zündimpulses zu führen. Hierfür kommt vor zugsweise eine Zweielektroden-Hochvakuum- röhre oder eine Zweielektrodenröhre mit Dampf- oder Gasfüllung und Glühkathode in Frage.
Diese Gleichrichterröhre kann aber bei genügend grosser Zündspannung auch durch einen Ohmschen Widerstand ersetzt werden.
Der Erfindungsgegenstand soll an Hand der Zeiehnung in einigen Ausführungsbei spielen erläutert werden.
Fig. 1 zeigt .die Schaltskizze einer Anlage zur Erzeugung von Lichtblitzen von @Tetz- frequenz. In der Figur bedeutet 1 eine Dampf- oder Ga.sentladungslampe, beispiels weise eine Quecksilberhochdrueklamp.e, mit zwei Elektroden, von denen mindestens die eine als Kathode wirkende Elektrode ganz oder teilweise aus einem gut elektronen- emittierenden Stoff bestehen oder mit einem solchen Stoff überzogen sein kann,
2 bedeu- det einen Gleichrichter mit der flüssigen Ka thode K, der Anode A (die in bekannter Weise in einem Arm untergebracht ist), und der Erregeranode Il, von denen gegebenen falls auch mehrere vorhanden sein können.
Ausserdem besitzt der Gleichrichter eine nicht eingezeichnete Zündvorrichtung. 4 ist ein Gleichrichter, vorzugsweise mit Glüh- kathode und Dampf- oder Gasfüllung, 8 ein weiterer Gleichrichter, ebenfalls mit Glüh kathode, der aber mit reiner Elektronenent ladung arbeiten kann.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Der Transformator 6 liegt primär- seitig an einem Wechselstromnetz, dessen Frequenz zum Beispiel 50 Hertz beträgt. In der positiven Halbwelle der Sekundärspan nung des Transformators 6 wird der Konden sator 3 über den Gleichrichter 4 und den Widerstand 5 aufgeladen. Der Widerstand 5 dient der Begrenzung des Ladestromes auf den für die Röhre 4 zulässigen Höchstwert.
Die Zündung der Lampe 1 wird nach Be endigung der positiven Halbwelle der Sekun- därspannung von 6 dadurch ausgelöst , :dass der Lampe l von dem Induktor 9 über den Gleichrichter 8 ein Impuls sehr hoher Span nung aufgegeben wird.
Dieser Impuls durch schlägt die Entladungsstrecke in l., so dass nun die Ladung des Kondensators 3 über den Gleichrichter 2, die Lampe 1 und die Drossel 7 abfliessen kann. Dabei wird in 1 bei ge- eigneter Dampf- oder Gasfüllung, beispiels weise bei Hg-Dampf hohen Druckes, ein in tensiver Lichtblitz ausgelöst.
Nach ,der Ent ladung des Kondensators 3 verlischt die Ent ladung in 1, da über 4 kein Strom aus,d-em Wechselstromnetz nachfliessen kann. In der folgenden positiven Halbwelle ,der Sekundär spannung des Transformators 6 wird der Kondensator wieder aufgeladen, und das Spiel wiederholt sich.
Der Gleichrichter 8 dient zur Vermeidung der Entladung ,des Kondensators 3 über die Hochvoltspule des Zündinduktors 9.
Zur Erzeugung besonders kurzer Licht blitze, wie sie beispielsweise zur stroboskopi- schen Beobachtung und zur photographi schen Aufnahme rasch bewegter Teile be nötigt werden, wird die Drossel 7 :
ganz weg gelassen und der in der Fig. 1 stark gezeich nete Entladekreis möglichst induktionsfrei aufgebaut. Anderseits gestattet die Drossel 7 in bequemer Weise \eine Einstellung der Länge der Lichtblitze.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage setzt vor aus, .dass die Entladungsstrecke in der Lampe 1 die Spannung des Kondensators 3 sicher sperrt. Bei kurzem Elektrodenabstand kann es insbesondere bei hohen Lichtblitzfrequen- zen vorkommen, dass diese Forderung nicht erfüllt ist, dass also Fehlzündungen auf treten.
,Solche Fehlzündungen werden: da- ,durch vermieden, dass der Gleichrichter 2 zu sätzlich mit einem oder mehreren Gittern versehen ist.
Die Steuerung wird dann so vorgenommen, dass der ,gleiche Impuls, der zum Durchschlagen der Entladungsstrecke in 1 dient, das Gitter in 2 soweit positiv macht, dass der Gleichrichter 2 zündet und ,der Kon- densatorladung .den Weg über die Lampe 1 freigibt. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbei spiel der erfindungsgemässen Anlage, beider .dies verwirklicht ist. Die Bezeichnungen ent sprechenden der Fig. 1.
Der Gleichrichter 2 ist mit drei Gittern G1, G2 und G3 aus"ge- rüstet. An sich genügt zur Steuerung des Entladungseinsatzes ein Gitter, doch hat es sich gezeigt, dass es zur ,schnelleren Entioni- sierung der Entladungsstrecke zweckmässig ist,
mehrere Gitter anzuordnen. Der Konden sator 3 wird hier über den Widerstand 5 von einer Gleichstromquelle 6 aufgeladen. Es ist jedoch auch möglich, wie in Fig. 1, .den Kon.- densator 3 über einen Gleichrichter aus einer Wechselstromquelle aufzuladen.
Die Zün dung der Lampe 1' und des Gleichrichters 2 wird durch einen Spannungsstoss ausgelöst, ,der den Klemmen 10 aufgegeben wird, und ,der über den Transformator 11 auf die Git ter des Gleichrichters 2 und über den Induk tor 9 auf die Lampe 1 wirkt.
Der Zeitpunkt ,des Zünders von 1 bezw. 2 hängt von,der zur Zündung erforderlichen Spannung und von -der Geschwindigkeit ,des Spannungsanstieges an den Sekundärspulen von 9 bezw. 11 ab.
Die letztere ist im wesentlichen durch die Eigenfrequenz der Sekundärspulen von 9 bezw. 11 bestimmt. Da,der Transformator 11 eine wesentlich kleinere Spannung zu liefern hat als 9 und die Eigenfrequenz seiner Sekundärspule grösser ist als die von 9, wird die Zündspannung des Gleichrichters 2\ eher erreicht als die der Lampe 1.
Das hat aber den Nachteil, :dass der Einsatz des Entlade stromes durch den Zündzeitpunkt von 1 ge geben ist, der infolge der schwankenden Zünspannung ebenfalls verhältnismässig stark schwankt.
Um diese Schwankungen des Ent- ladungseinsatzes zu veremei@den, wird der Zündeinsatz .des Gleichrichters 2 künstlich soweit verzögert, @dass der Gleichrichter 2 sicher später zündet als die Lampe 1. In diesem Fall ist der Entladungseinsatz durch ,den sehr präzisen Zündeinsatz ;
des Gleich richters 2 bestimmt. Die Verzögerung der Zündung von 2 kann in. an sich bekannter Weise durch Parallelschalter eines Konden sators zur Sekundärspule von 11,, d. h. durch Verringerung der Eigenfrequenz erreicht werden.
Zu dem gleichen Zweck kann der Transformator 11 auch so angeschlossen wer den, dass die Gitter .des Gleichrichters ,2 erst in der zweiten Halbwelle der gedämpften Schwingung, ,die von dem Impuls, der an die Klemmen '10 :gelegt wird, in;
der Sekun därspule von 11 ausgelöst wird, polsätive Spannung erhalten, so dass der Gleichrichter erst nach Ablauf der ersten Halbwelle der Schwingung zünden kann.
Infolge der Induktivität des Entladeknei- ses, die auch durch Fortlassen der Drass@el 7 nicht ganz beseitigt werden kann, wird der Kondensator 3 nicht nur vollständig entladen, sondern auf negative Spannung umgeladen. Die Gitter G1, G,
und G3 verhindern dabei einerseits eine Rückzündung des Gleichrich ters und entionisieren anderseits die Ent- ladungsstreeke so schnell, dassbei der Wie deraufla,dung -des Kondensators 3 über den Widerstand 5 der Gleichrichter bis zum nächsten Zündimpuls gesperrt bleibt.
Zur Erzielung kurzer Entionis@ierungs- zeiten kann der Gleichrichter 2 ausserdem in an sich bekannter Weise an geeigneten Stel- len gekühlt bezw. erwärmt werden. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Kathode und den Unterarm kräftig zu kühlen, den Oberarm, in dem sich die Anode und die Git ter befinden, dagegen warm zu halten, ent weder durch die Entladung selbst oder durch zusätzliche Aufheizung.
Die Aufladung des Kondensators 3 über einen Ohmsehen Widerstand von einer Gleich stromquelle ist mit grossem Energieverlust verbunden, da mindestens 50% der von der Gleichstromquelle aufgenommenen Energie in dem Widerstand vernichtet werden. Dieser Zierlust wird vermieden, wenn die Aufladung über einen vorwiegend induktiven Wider stand erfolgt.
Um zu vermeiden, dass sich dabei die Kondensatorspannung nach einem gedämpften Schwingungszug zeitlich ändert und damit von der Periodendauer der Licht blitze abhängig wird, kann in den Ladekreis ein Gleichrichter eingeschaltet werden, der das Zurückfliessen der Kondensatorladung verhindert.
An Fig. 3 ist .diese Auflade schaltung wiedergegeben: Der Kondensator 3 wird über den Gleichrichter 4, der hier bei spielsweise als Dampf- oder Gasentladungs- röhre mit Glühkahtode angedeutet ist, und den vorwiegend induktiven Widerstand 5 von der Gleichstromluelle 6 aufgeladen.
Macht man die Eigenfrequenz dieses Kreises, die im wesentlichen durch die Kapazität des Kon- densatons 3 und die Induktivität der Spule 5 gegeben ist, mindestens halb so gross wie die höchste Frequenz der Lichtblitze, so wird cler Kondensator 3 stets auf die gleiche Span nung aufgeladen, die bei kleinem Ohmschen Widerstand des Aufladekreises wesentlich über der Spannung der Gleichstromquelle 6 liegt.
Auch bei der Schaltung nach Fig. 1 kann der Widerstand 5 vorwiegend induktiv ausge bildet werden, wodurch bei richtiger Anpas sung ,dieses Widerstandes an die Kapazität des Kondensators 3 der Kondensator auf eine Spannung aufgeladen wird, die wesentlich über der Scheitelspannung der Sekundär- wicklung des Transformators 6 liegt.
Der Zündimpuls kann in an sich bekann ter Weise dadurch ausgelöst werden, .dass auf die Primärspule des Induktors 9 und des Steuertransformators 11 der Entladestrom- stoss eines Kondensators .gegeben wird, dessen Entladungseinsatz ,durch eine gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsröh.re gesteuert wird.