DE2422844B2 - Roentgendiagnostikapparat, bei dem die roentgenroehrenspannung ueber den roentgenroehrenheizstrom geregelt wird - Google Patents
Roentgendiagnostikapparat, bei dem die roentgenroehrenspannung ueber den roentgenroehrenheizstrom geregelt wirdInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Röntgendiagnostikapparat gemäß dem Oberbegrff des Patentanspruchs I.
Ein Röntgendiagnostikapparat dieser Art ist in der DE-OS 21 02 686 beschrieben. Bei diesem bekannten
Röntgendiagnostikapparat ist es möglich, bei einer einzigen Leerlauf-Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators
die Röntgenröhrenspannung während der Anfertigung einer Aufnahme über den Röntgenröhrenstrom zu regeln. Die Regelung erfolgt
dabei über den Heizstrom der Röntgenröhre, dem der Röntgenröhrenstrom entspricht. Der Spannungsabfall
am Innenwiderstand des Röntgenapparates stellt sich dabei so ein, daß die jeweils gewünschte Röntgenröhrenspannung
an der Röntgenröhre liegt. Der Regelkreis ist während der Übergangszeit zwischen einer Durchleuchtung
und einer Aufnahme derart umschaltbar, daß vor Aufnahmebeginn die Temperatur des Heizfadens
der Röntgenröhre in Abhängigkeit vom jeweiligen Istwert der Netzspannung auf einen Wert geregelt wird,
der beim Einschalten der Röntgenröhre die Einstellung des gewünschten Wertes der Röntgenröhrenspannung
bewirkt. Es ist also bei diesem Röntgendiagnostikapparat erreicht, daß beim Einschalten mit hoher Genauigkeit
die gewünschte Röntgenröhrenspannung bereits an der Röntgenröhre liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgendiagnostikapparat der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß auch noch während der Aufnahme selbst der Effektivwert des Röntgenröhren-Heizstromes als Istwert erfaßt
und nach Vergleich mit einem Sollwert bei der Bildung der Regelgröße mit berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgeniäß gelöst durch die
im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Röntgendiagnostikapparat sind Abweichungen der Röntgenröhrenspannung
von ihrem Sollwert kleiner als bei dem
ίο bekannten Röntgendiagnostikapparat und werden
schneller ausgeregelt.
Eine Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ergibt sich aus dem Anspruch 2.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der
is Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild eines Röntgendiagnostikapparats
nach der Erfindung,
Fig.2 den Spannungsverlauf an der Stelle II in Fig. l.und
Fig.2 den Spannungsverlauf an der Stelle II in Fig. l.und
F i g. 3 ein Detail des Schaltbilds gemäß Fig. 1.
In der Fi g. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungstransformator 2 gespeist wird. Die Primärwicklung 3 des Hochspannungstransformators ist in nicht dargestellter Weise ans Netz anschaltbar. Der Sekundärwicklung 4 ist ein Istwertgeber 6 zugeordnet. Der Istwertgeber 6 liefert an seinem Ausgang 7 eine Gleichspannung, die dem Spitzenwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 1 proportional ist. Dieses Signal wird dem Istwerteingang 8 eines Vergleichsglieds 9 zugeführt. Das Vergleichsglied 9 besitzt einen Sollwerteingang 10, dem eine von einem Sollwertgeber U erzeugte Gleichspannung zugeführt wird, die den Sollwert der Spitzenspannung an der Röntgenröhre 1 verkörpert. Das Vergleichsglied 9 liefert an seinem Ausgang 12 ein Signal, das der Differenz zwischen den Signalen an seinen Eingängen 8 und 10 entspricht und einen Proportional-Integral-PS-Regler 13 steuert. Das Signal am Ausgang 14 des Pl-Reglers 13 bleibt auf seinem jeweiligen Wert stehen, wenn das Signal an seinem Eingang 12 Null ist und verändert sich, wenn an seinem Eingang 12 ein Steuersignal auftritt.
In der Fi g. 1 ist eine Röntgenröhre 1 dargestellt, die von einem Hochspannungstransformator 2 gespeist wird. Die Primärwicklung 3 des Hochspannungstransformators ist in nicht dargestellter Weise ans Netz anschaltbar. Der Sekundärwicklung 4 ist ein Istwertgeber 6 zugeordnet. Der Istwertgeber 6 liefert an seinem Ausgang 7 eine Gleichspannung, die dem Spitzenwert der Hochspannung an der Röntgenröhre 1 proportional ist. Dieses Signal wird dem Istwerteingang 8 eines Vergleichsglieds 9 zugeführt. Das Vergleichsglied 9 besitzt einen Sollwerteingang 10, dem eine von einem Sollwertgeber U erzeugte Gleichspannung zugeführt wird, die den Sollwert der Spitzenspannung an der Röntgenröhre 1 verkörpert. Das Vergleichsglied 9 liefert an seinem Ausgang 12 ein Signal, das der Differenz zwischen den Signalen an seinen Eingängen 8 und 10 entspricht und einen Proportional-Integral-PS-Regler 13 steuert. Das Signal am Ausgang 14 des Pl-Reglers 13 bleibt auf seinem jeweiligen Wert stehen, wenn das Signal an seinem Eingang 12 Null ist und verändert sich, wenn an seinem Eingang 12 ein Steuersignal auftritt.
Der Heizfaden 15 der Röntgenröhre 1 ist an einem Heiztransformator 16 angeschlossen, dessen Primärwicklung
17 über einen Transistor 18 und eine Diodenbrücke 19 an das Speisenetz anschaltbar ist. Die
Bauelemente 18 und 19 stellen einen bipolaren Schalter dar, d. h. beim Umschalten des Transistors 18 in seinen
niederohmigen Zustand werden beide Halbwellen der Speisewechselspannung auf die Primärwicklung 17
durchgeschaltet. In Reihe zur Primärwicklung 17 liegt ein Meßwiderstand 20, an dem eine Spannung
abgegriffen wird, die einem Quadrierglied 21 zugeführt wird. Die Spannung am Meßwiderstand 20 ist dem
jeweiligen Wert des Heizstroms der Röntgenröhre 1 porportional. Am Ausgang 22 des Quadrierglieds 21
liegt daher eine Spannung, die dem Quadrat des Momentanwerts des Heizstroms der Röntgenröhre 1
entspricht. Diese Spannung wird einem Integrator 23 zugeführt, der an seinem Ausgang 24 ein dem Integral
seiner Eingangsspannung entsprechendes Signal liefert. Der Integrator 23 wird durch eine Synchronanordnung
25 am Ende jeder Halbwelle seiner Eingangsspannung in seinen Nullzustand zurückgeschaltet, so daß die
Spannung an seinem Ausgang 24 dem Istwert des Heizstromeffektivwerts der Röntgenröhre 1 entspricht.
Diese Spannung wird dem Eingang 26 eines Verstärkers
27 zugeführt. Der Verstärker 27 besitzt zwei Steuereingänge 28 und 29. Über die Steuereingänge 28 und 29 ist
die Verstärkung des Verstärkers 27 einstellbar. Am Eingang 28 liegt das Ausgangssignal des PI-Reglers 13,
während am Eingang 29 ein von einem Sollwertgeber 30 für den Heizstrom der Röntgenröhre geliefertes Signal
liegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 27 wird über eine Leitung 31 einem Kippglied 32 zugeführt, das eine
feste Ansprechschwelle besitzt und den Transistoi 18 steuert. ίο
Das Kippglied 32 kippt immer dann um, wenn seine Eingangsspannung seine Schwelle erreicht und bewirkt
dann die Ausschaltung des Transistors 18 und damit die Trennung der Primärwicklung 17 vom Netz. Die
Verstärkung des Verstärkers 27 wird durch das Signal am Eingang 29 so eingestellt, daß die Schwelle des
Kippglieds 32 vom Signal auf der Leitung 31 dann erreicht wird, wenn der Effektivwert des Heizstroms,
d. h. das Signal am Eingang 26, denjenigen Wert hat, der durch die am Sollwertgeber 11 eingestellte Röntgenröhrenspannung
vorgegeben ist. Der Heizstrom der Röntgenröhre 1 und damit der Röntgenröhrenstrom
wird daher durch das Signal am Eingang 29 auch bei abgeschalteter Röntgenröhre 1, d. h. bei nicht anliegender
Hochspannung der Röntgenröhre 1, so geregelt, daß im Moment des Einschaltens der Röntgenröhre 1 ein
Röntgenröhrenstrom fließt, der dem eingestellten Sollwert der Röntgenröhrenspannung genau entspricht.
Die Röntgenröhrenspannung ergibt sich dabei aus der festen Leerlauf-Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators
2 und dem Spannungsabfall am Innenwiderstand des Röntgenapparates und des Netzes
infolge des Röntgenröhrenstroms. Zu jeder Röntgenröhrenspannung gehört also ein bestimmter Röntgenröhrenstrom
und damit auch ein bestimmter Heizstrom der Röntgenröhre, der den Röntgenröhrenstrom bestimmt.
Netzspannungsschwankungen vor dem Einschalten der Röntgenröhre 1 werden daher durch die
Regelung des Heizstromes der Röntgenröhre eliminiert, so daß im Moment des Einschaltens der Röntgenröhre 1
der der eingestellten Röntgenröhrenspannung zugeordnete Röntgenröhrenstrom fließt.
Ändert sich die Röntgenröhrenspannung während der Anfertigung einer Aufnahme, d. h. nach dem
Zuschalten der Hochspannung, z. B. infolge von Netzspannungsschwankungen, so tritt am Ausgang 12
des Vergleichsgliedes 9 ein Signal auf, das den PI-Regler 13 so beeinflußt, daß dieser durch ein Signal am
Ausgang 14 und damit am Eingang 28 des Verstärkers 27 die Verstärkung dieses Verstärkers verändert. Damit so
wird die Schwelle des aus den Bauelementen 27 und 32 bestehenden Schwellwertgliedes so verändert, daß der
Heizstrom der Röntgenröhre einen Wert annimmt, bei dem die Röntgenröhrenspannung auf den am Sollwertgeber
11 eingestellten Sollwert hingeregelt wird.
In der F i g. 2 ist der zeitliche Verlauf des Heizstroms
der Röntgenröhre beispielsv/eise dargestellt. Im Zeitpunkt
iO wird dabei das Aufnahmekommando gegeben. Vor dem Zeitpunkt fO wird eine Durchleuchtung mit
dem Röntgendiagnostikapparat vorgenommen, und der Heizstrom durch eine Phasenanschnittsteuervorrichtung
eingestellt. Im Zeitpunkt iO wird für drei Halbperioden der Transistor 18 dauernd durchgeschaltet,
so daß eine schnelle Hochheizung des Heizfadens der Röntgenröhre 1 erfolgt. Die Steuerung des
Transistors 18 in diesem Sinne kann durch eine Zeitstufe erfolgen, die im Zeitpunkt rO gestartet wird und im
Zeitpunkt 11, d. h. nach Ablauf von drei Halbperioden,
die Steuerelektrode des Transistors 18 an den Ausgang des Kippglieds 32 anschaltet. Vom Zeitpunkt 11 ab wird
nunmehr der Heizstrom der Röntgenröhre entsprechend der am Sollwertgeber 11 eingestellten Röntgenröhrenspannung
geregelt. Am Eingang 29 des Verstärkers 27 liegt ein Sollwertsignal für den Effektivwert des
Heizstroms der Röntgenröhre, das einen Röntgenröhrenstrom ergibt, der beim Einschalten der Röntgenröhre
1, die am Sollwertgeber 11 eingestellte Röntgenröhrenspannung zur Folge hat. Die Spannung am Eingang
26 des Verstärkers 27 steigt somit an, bis der Effektivwert, der durch das Signal am Eingang 29
vorgegeben ist, erreicht ist. In diesem Zeitpunkt kippt das Kippglicd 32 um und trennt die Primärwicklung 17
vom Netz. Im Zeitpunkt 12 sind die Bedingungen für die
Anschaltung der Hochspannung an die Röntgenröhre 1 erfüllt, insbesondere hat die Drehanode der Röntgenröhre
1 ihre Enddrehzahl erreicht, und die Röntgenröhre 1 wird eingeschaltet. Von diesem Zeitpunkt <2 ab
wird in der geschilderten Weise die Verstärkung des Verstärkers 27 durch das Ausgangssignal des PI-Reglers
zusätzlich so beeinflußt, daß Abweichungen der Röntgenröhrenspannung von dem am Sollwertgeber 11
eingestellten Wert ausgeregelt werden. Nach Ablauf der Aufnahmezeit wird die Aufnahme durch Abschaltung
der Röntgenröhre 1 beendet. In diesem Zeitpunkt kann wieder auf Durchleuchtung übergegangen werden.
Der Transistor 18 dient zur Schaltung einer induktiven Last, nämlich des Heiztransformators 16.
Beim Abschalten dieser Last treten Spannungsspitzen auf, die den Transistor 18 gefährden können. Hierzu ist
gemäß F i g. 3 parallel zur Arbeitsstrecke des Transistors 18 die Reihenschaltung aus einer Diode 33 und der
Parallelschaltung aus einem Kondensator 34 und einem Entiadewiderstand 35 gelegt.
Abschaltspannungsspitzen werden von dem Kondensator 34 aufgenommen, so daß der Transistor 18
dadurch nicht gefährdet wird. Bei abgeschaltetem Heiztransformator 16 verhindert die Diode 33, daß sich
der Kondensator 34 über die Arbeitsstrecke des Transistors 18 entlädt und auf diese Weise diesen
Transistor gefährdet. Die Entladung des Kondensators 34 erfolgt über den Entladewiderstand 35.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Röntgendiagncstikapparat mit einem Hochspannungstransformator
mit fester Leerlauf-Ausgangsspannung und mit einem Regelkreis für die Röntgenröhrenspannung, der eine Vergleichsschaltung,
die den Sollwert und den Istwert der Röntgenröhrenspannung und den Sollwert und den
Istwert des Effektivwertes des Röntgenröhren-Heizstromes vergleicht, sowie von dem Ausgangssignal
der Vergleichsschaltung gesteuerte Stellmittel für den Röntgenröhren-Heizstrom zum Angleichen
des Istwerts der Röntgenröhrenspannung an den Sollwert enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergleichsschaltung außer einem Röhrenspannungs-Vergleichsglied
(9, 13) mit einem Sollwerteingang (10) und einem Istwerteingang (8) für die Röntgenröhrenspannung ein gesondertes Heizstrom-Vergleichsglied
(27, 32) mit einem Sollwerteingang (29) und einem Istwerteingang (26) für den Röntgenröhren-Heizstrom sowie einem Eingang
(28) für das Ausgangssignal des Röhrenspannungs-Vergleichsgliedes (9, 13) enthält, wobei das Heizstrom-Vergleichsglied
(27,32) so ausgebildet ist, daß es durch das Ausgangssignal des Röhrenspannungs-Vergleichsgliedes
(9,13) einstellbar ist.
2. Röntgendiagnostikapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizstrom-Vergleichsglied
(27, 32) einer. Verstärker (27) mit einstellbarer Verstärkung und ein nachgeschaltetes
Schwellwertglied (32) aufweist, dessen Ausgangssignal zwei Werte entsprechend dem Über- oder
Unterschreiten der Schwelle durch sein Eingangssignal einnehmen kann und die Ein- und Ausschaltung
des Heiztransformators (16) bewirkt.
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