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.
System for generating periodic calibration flashes of high intensity. To generate periodic brief flashes of laughter, as z. B. in stroboscopes for Ü: b, awakening of the machines in Textilbetrie are used ben, a vapor or gas-filled discharge lamp has proven itself in practice.
The periodic flashes of light are generated in the white that @ a capacitor off. charged by a power source and discharged via the discharge lamp; becomes. To control the capacitor discharge, the discharge lamp has been provided with an auxiliary electrode through which the discharge is initiated.
It is also known to connect a grid-controlled vapor or gas discharge tube upstream of the discharge lamp, which prevents the discharge of the capacitor until it is ignited by influencing its grid voltage.
However, these methods are limited to discharge lamp pressures with vapor or gas pressures that are approximately below 500 Torr.
At higher pressures: the Zün'-Jung of the lamp causes considerable difficulties and the installation of an auxiliary electrode no longer leads to the goal. This behavior is based on;
that the discharge, which is ignited from one main electrode to the auxiliary electrode, for example, no longer jumps to the other main electrode, even if it is charged to a voltage of a few hundred or 1000 volts against the ignited discharge.
On the other hand are for immediate ignition between the. Main electrodes require very high voltages so that the upstream connection of a vapor or gas discharge vessel creates difficulties, as this would have to be designed for the high voltage. Come in addition,
that the ignition voltage at high pressures in .the lamp (1 to <B> 110 </B> atmospheres and above) does not have a fixed value, but around one; Mean value fluctuates strongly. In order to achieve reliable ignition, the applied voltage must therefore be well above the mean ignition voltage.
The use of high pressure discharge lamps in such systems is important because only they have a sufficient light intensity that is sufficient for the photographic registration of @stroboscopic measurements on machines.
The proposal has already been made to switch on a spark gap between the capacitor and the discharge lamp, which is broken down by an auxiliary voltage. In this case, too, the capacitor must be charged so high that its voltage is sufficient to reliably ignite the lamp. In addition, the spark gap that must carry the full discharge current is subject to heavy wear.
According to the invention, the discharge path of the lamp is initiated twice, the main discharge by an ignition pulse of high voltage but lower energy. To prevent the ignition pulse from flowing through the capacitor, a rectifier is connected between the capacitor and the discharge lamp. This must be able to block the voltage of the ignition pulse in the blocking direction, but be able to carry the very high discharge current of the capacitor for a short time in the forward direction.
A mercury vapor equalizer with a liquid cathode, the cathode spot of which is maintained by an exciter bob, is preferred for this purpose. If the voltages and capacitors are not too high, vapor or gas discharge tubes with hot cathodes can also be used.
A rectifier is also conveniently connected between the discharge lamp and the pulse circuit, so that the capacitor cannot charge itself through the pulse circuit. This rectifier must be able to block the capacitor voltage, but only needs to carry the low current of the ignition pulse. For this purpose, a two-electrode high-vacuum tube or a two-electrode tube with a vapor or gas filling and a hot cathode come into question.
If the ignition voltage is high enough, this rectifier tube can also be replaced by an ohmic resistor.
The subject of the invention is to be explained with the help of the drawing in some exemplary embodiments.
Fig. 1 shows .the circuit diagram of a system for generating light flashes of @ Tetz- frequency. In the figure, 1 denotes a vapor or gas discharge lamp, for example a high-pressure mercury lamp, with two electrodes, of which at least one electrode acting as a cathode consists wholly or partially of a good electron-emitting substance or is coated with such a substance can be,
2 means a rectifier with the liquid cathode K, the anode A (which is accommodated in a known manner in an arm), and the exciter anode II, of which several can be present if necessary.
In addition, the rectifier has an ignition device, not shown. 4 is a rectifier, preferably with a hot cathode and vapor or gas filling, 8 a further rectifier, also with a hot cathode, but which can work with pure electron discharge.
The mode of operation of the circuit is as follows: The primary side of the transformer 6 is connected to an alternating current network, the frequency of which is 50 Hertz, for example. In the positive half-wave of the secondary voltage of the transformer 6, the capacitor 3 is charged via the rectifier 4 and the resistor 5. The resistor 5 is used to limit the charging current to the maximum value permitted for the tube 4.
The ignition of the lamp 1 is triggered after the end of the positive half-wave of the secondary voltage of 6, in that the lamp 1 is given a very high voltage pulse from the inductor 9 via the rectifier 8.
This pulse passes through the discharge path in l., So that the charge of the capacitor 3 can now flow away via the rectifier 2, the lamp 1 and the choke 7. In this case, an intense flash of light is triggered in FIG. 1 with a suitable vapor or gas filling, for example with high pressure mercury vapor.
After the discharge of the capacitor 3, the discharge in 1 is extinguished, since no current can flow from the alternating current network via 4. In the following positive half-wave, the secondary voltage of the transformer 6, the capacitor is recharged, and the game is repeated.
The rectifier 8 serves to avoid the discharge of the capacitor 3 via the high-voltage coil of the ignition inductor 9.
To generate particularly short flashes of light, such as those required for stroboscopic observation and photographing rapidly moving parts, the throttle 7 is:
completely left out and the discharge circuit in Fig. 1 strongly marked designated discharge circuit constructed as induction-free as possible. On the other hand, the throttle 7 allows the length of the light flashes to be adjusted in a convenient manner.
The system shown in Fig. 1 assumes .that the discharge path in the lamp 1 safely blocks the voltage of the capacitor 3. If the electrode spacing is short, it can happen that this requirement is not met, particularly at high light flash frequencies, so that misfires occur.
Such misfires are avoided in that the rectifier 2 is additionally provided with one or more grids.
The control is then carried out in such a way that the same impulse, which serves to break down the discharge path in 1, makes the grid in 2 positive enough that the rectifier 2 ignites and the capacitor charge enables the path via the lamp 1. Fig. 2 shows an exemplary embodiment of the system according to the invention, both of which have been implemented. The designations correspond to FIG. 1.
The rectifier 2 is equipped with three grids G1, G2 and G3. In principle, a grid is sufficient to control the discharge insert, but it has been shown that it is useful for faster deionization of the discharge path.
to arrange several grids. The capacitor 3 is charged here via the resistor 5 from a direct current source 6. However, it is also possible, as in FIG. 1, to charge the capacitor 3 from an alternating current source via a rectifier.
The ignition of the lamp 1 'and the rectifier 2 is triggered by a voltage surge, which is applied to the terminals 10, and which acts on the lamp 1 via the transformer 11 on the grid ter of the rectifier 2 and via the inductor 9 .
The time of the detonator from 1 respectively. 2 depends on the voltage required for ignition and the speed, the voltage rise on the secondary coils of 9 respectively. 11 from.
The latter is essentially due to the natural frequency of the secondary coils of 9 respectively. 11 determined. Since the transformer 11 has to supply a significantly lower voltage than 9 and the natural frequency of its secondary coil is greater than that of 9, the ignition voltage of the rectifier 2 \ is reached sooner than that of the lamp 1.
However, this has the disadvantage: that the discharge current is used due to the ignition point of 1, which also fluctuates relatively strongly due to the fluctuating ignition voltage.
In order to avoid these fluctuations in the start of the discharge, the start of the rectifier 2 is artificially delayed so that the rectifier 2 will certainly ignite later than the lamp 1. In this case, the start of discharge, the very precise start of the start;
the rectifier 2 determined. The delay of the ignition of 2 can in. Per se known manner by parallel switch of a capacitor to the secondary coil of 11 ,, d. H. can be achieved by reducing the natural frequency.
For the same purpose, the transformer 11 can also be connected so that the grid .des rectifier, 2 only in the second half-wave of the damped oscillation, caused by the pulse that is applied to terminals '10: in;
the secondary coil is triggered by 11, receive polarity voltage so that the rectifier can only fire after the first half-wave of the oscillation has elapsed.
As a result of the inductance of the discharge knee, which cannot be completely eliminated even by omitting the Drass @ el 7, the capacitor 3 is not only completely discharged, but also recharged to negative voltage. The grids G1, G,
and G3 prevent reignition of the rectifier and deionize the discharge path so quickly that when the capacitor 3 is recharged via resistor 5, the rectifier remains blocked until the next ignition pulse.
To achieve short deionization times, the rectifier 2 can also be cooled or cooled at suitable points in a manner known per se. be heated. It has proven to be useful to cool the cathode and the forearm vigorously while keeping the upper arm, in which the anode and the grids are located, warm, either by the discharge itself or by additional heating.
The charging of the capacitor 3 via an ohmic resistor from a direct current source is associated with a great loss of energy, since at least 50% of the energy absorbed by the direct current source is destroyed in the resistor. This zest for decoration is avoided if the charging was carried out via a predominantly inductive resistance.
In order to prevent the capacitor voltage from changing over time after a dampened oscillation and thus becoming dependent on the period duration of the light flashes, a rectifier can be switched on in the charging circuit to prevent the capacitor charge from flowing back.
This charging circuit is shown on FIG.
If the natural frequency of this circuit, which is essentially given by the capacitance of the capacitor 3 and the inductance of the coil 5, is at least half as great as the highest frequency of the light flashes, then the capacitor 3 is always charged to the same voltage , which is significantly above the voltage of the direct current source 6 with a low ohmic resistance of the charging circuit.
In the circuit according to FIG. 1, the resistor 5 can be predominantly inductively formed, whereby with the correct adaptation, this resistor is charged to the capacitance of the capacitor 3 to a voltage which is substantially higher than the peak voltage of the secondary winding of the Transformer 6 is located.
The ignition pulse can be triggered in a manner known per se by giving the discharge current of a capacitor to the primary coil of inductor 9 and control transformer 11, the discharge of which is controlled by a grid-controlled vapor or gas discharge tube.