NL8401956A

NL8401956A - SWITCH FOR IGNITION OF A GAS DISCHARGE TUBE.

Info

Publication number: NL8401956A
Application number: NL8401956A
Authority: NL
Original assignee: Oce Helioprint As
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DK239785A; EP0168947A1; JPS6113598A; DK239785D0

Description

· ·£ -1-£ -1-

Océ-Helioprint AS, te KvistgaardOcé-Helioprint AS, in Kvistgaard

Schakeling voor het ontsteken van een gasontlading3bui3Circuit for igniting a gas discharge3 shower3

Schakeling voor het ontsteken van een gasontladingsbuis die aan beide einden voorzien is van een gloeidraad, welke schakeling omvat een eerste schakelaar waarmee het ene uiteinde van de eerste gloeidraad verbonden kan worden met het ene uiteinde van de tweede 5 gloeidraad, een tweede schakelaar en een spoel via welke het andere uiteinde van de eerste gloeidraad met de ene pool van een wisselspan-ningsbron verbonden kan worden, alsmede een verbinding tussen het andere uiteinde van de tweede gloeidraad en de andere pool van de wisselspanningsbron.Circuit for igniting a gas discharge tube provided with a filament at both ends, the circuit comprising a first switch for connecting one end of the first filament to one end of the second filament, a second switch and a coil through which the other end of the first filament can be connected to one pole of an AC voltage source, as well as a connection between the other end of the second filament and the other pole of the AC voltage source.

10 Dergelijke schakelingen worden algemeen toegepast voor het ontsteken van gasontladingsbuizen zoals bijvoorbeeld fluoreseen-tiebuizen.Such circuits are widely used for igniting gas discharge tubes such as, for example, fluorescent tubes.

Hierbij is de eerste schakelaar in een gesloten glazen omhulsel geplaatst dat gevuld is met een inert gas, terwijl een van de contac-15 ten van de schakelaar als bimetaal is uitgevoerd. Bij het sluiten van een tweede schakelaar, die is aangebracht tussen de wisselspan-ningsbron en de spoel, zal er tussen de geopende contacten van de eerste schakelaar een glim-ontlading optreden die zoveel warmte produceert dat het blmetalen contact van de eerste schakelaar sluit en een 20 voorverwarmingsstroom door de gloeidraden laat stromen. Bij het sluiten van het eerste schakeleontact houdt de glimontlading op, waardoor het bimetaal kan afkoelen, zodat na enige tijd het eerste scha-kelcontact weer verbreekt. De hierbij optredende spanningspuls behoort de fluorescentiebuis te ontsteken. Treedt ontsteking niet op, dan zal 25 het proces opnieuw beginnen.The first switch is placed in a closed glass casing which is filled with an inert gas, while one of the contacts of the switch is in the form of bimetal. When closing a second switch, which is arranged between the alternating voltage source and the coil, a glow discharge will occur between the open contacts of the first switch, which produces so much heat that the metal contact of the first switch closes and a 20 flows preheating current through the filaments. When the first switching contact closes, the glow discharge stops, allowing the bimetal to cool, so that the first switching contact breaks again after some time. The resulting voltage pulse should ignite the fluorescent tube. If ignition does not occur, the process will start again.

Tijdens de meestal enkele seconden durende startprocedure licht de fluorescentiebuis dan ook enkele malen op alvorens definitief te zijn ontstoken.During the starting procedure, which usually lasts a few seconds, the fluorescent tube therefore lights up several times before it is finally ignited.

In reproductie-camera’s worden fluorescentiebuizen toegepast als 30 lichtbron voor het doorlichten van transparante originelen. Deze buizen moeten alle tegelijkertijd en zonder knipperen worden gestart om de juiste belichting uit te kunnen voeren. Bovendien moeten de camera’s onder verschillende werkomstandigheden, bijvoorbeeld bij 8401956 ^ Λ.In reproduction cameras, fluorescent tubes are used as a light source for screening transparent originals. These tubes must all be started simultaneously and without blinking in order to perform the correct exposure. In addition, the cameras have to work under different working conditions, for example at 8401956 ^ Λ.

-2- variabele netspanningen, kunnen worden toegepast.-2- variable mains voltages, can be applied.

Aan al deze eisen is met de bekende schakelingen niet te voldoen. De uitvinding stelt zich daarom ten doel een schakeling voor het ontsteken van een gasontladingsbuis te verschaffen waarmee de beschre-5 ven nadelen worden voorkomen.All these requirements cannot be met with the known circuits. It is therefore an object of the invention to provide a circuit for igniting a gas discharge tube with which the described disadvantages are avoided.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt in een schakeling volgens de aanhef doordat die schakeling voorts een microcomputer omvat, alsmede een meetinrichting die met de wisselspanningsbron verbonden is en met haar uitgang, welke een signaal afgeeft dat represen-10 tatief is voor de spanning van de wisselspanningsbron, verbonden is met de microcomputer, die in reactie op het representatieve signaal achtereenvolgens eerste en tweede besturingssignalen afgeeft, en middelen die met de microcomputer verbonden zijn en die reagerend op de eerste besturingssignalen de genoemde schakelaars sluiten voor een 15 tijd waarvan de duur in omgekeerde zin afhankelijk is van de spanning van de wisselspanningsbron, en die vervolgens, reagerend op de tweede besturingssignalen, de eerste schakelaar openen.According to the invention, this object is achieved in a circuit according to the preamble in that said circuit further comprises a microcomputer, and a measuring device connected to the AC voltage source and to its output, which outputs a signal representative of the voltage of the AC voltage source, connected to the microcomputer, which successively outputs first and second control signals in response to the representative signal, and means connected to the microcomputer which, in response to the first control signals, close said switches for a time whose duration is reversed meaning depends on the voltage of the AC voltage source, and which, in response to the second control signals, open the first switch.

Hiermee wordt bereikt dat de temperatuur van de gloeidraden bij uiteenlopende netspanningen, in de voorgloeifase steeds tot eenzelfde 20 waarde wordt gebracht, waarbij het instant-starten met buitengewone betrouwbaarheid optreedt.In this way it is achieved that the temperature of the filaments at different mains voltages is always brought to the same value in the pre-annealing phase, with instant starting occurring with extraordinary reliability.

Hoe de schakeling volgens de uitvinding functioneert alsmede andere kenmerken en voordelen hiervan zullen duidelijk worden uit de hiernavolgende beschrijving waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde 25 tekeningen waarin:How the circuit according to the invention functions, as well as other features and advantages thereof, will become clear from the following description, which refers to the attached drawings, in which:

Fig. 1 een schematische weergave van een schakeling volgens de uitvinding voorstelt,Fig. 1 represents a schematic representation of a circuit according to the invention,

Fig. 2 een nadere schematische uitwerking van een meetinrichting en een microcomputer voorstelt, 30 Fig. 3 tijddiagrammen van een besturingsvolgorde voorstelt, en Fig. 4 tijddiagrammen van een andere besturingsvolgorde voorstelt.Fig. 2 represents a further schematic elaboration of a measuring device and a microcomputer, FIG. 3 represents time charts of a control sequence, and FIG. 4 time diagrams of a different control sequence.

Gasontladingsbuis 23 (Fig. 1) bevat een eerste gloeidraad 26 waarvan één uiteinde via een eerste schakelaar 21 met het ene uiteinde van een tweede gloeidraad 27 verbonden kan worden, en een condensator 35 22, parallel over schakelaar 21. Schakelaar 21 wordt gevormd door een schakelcontact van relais 20. Het andere uiteinde van gloeidraad 26 is 8401956 -3- via een spoel 19 aangesloten op een tweede schakelaar 16 die wordt gevormd door een 3chakeleontaet van relais 15.Gas discharge tube 23 (Fig. 1) contains a first filament 26, one end of which can be connected to one end of a second filament 27 via a first switch 21, and a capacitor 35 22, parallel to switch 21. Switch 21 is formed by a switching contact of relay 20. The other end of filament 26 is 8401956 -3- connected via a coil 19 to a second switch 16 which is formed by a 3-switch relay of relay 15.

De tweede schakelaar 16 is verbonden met een aftakking 13 van auto-transformator 12 die via klemmen 10 en 11 met de netspanning is ver-5 bonden, terwijl het andere uiteinde van de tweede gloeidraad 27 van de gasontladingsbuis 23 ook met de netspanning is verbonden. Het relais 20 is via een derde schakelcontact 18 van relais 17 net aftakking 13 van de auto-transformator 12 verbonden. Op de auto-transformator 12 is nog een tweede aftakking 14 aangebracht die met 10 een meetinrichting 25 is verbonden. De uitgang van deze meetinrichting 25 is met een microcomputer 24 verbonden. De microcomputer 24 kan besturings3ignalen afgeven die de relais 15 en 17 bekrachtigen.The second switch 16 is connected to a tap 13 of auto-transformer 12 which is connected to the mains voltage via terminals 10 and 11, while the other end of the second filament 27 of the gas discharge tube 23 is also connected to the mains voltage. The relay 20 is connected via a third switching contact 18 of relay 17 to branch 13 of the auto-transformer 12. A second branch 14 is connected to the auto-transformer 12 and is connected to a measuring device 25. The output of this measuring device 25 is connected to a microcomputer 24. The microcomputer 24 can output control signals energizing the relays 15 and 17.

De werking van de startschakeling uit Fig. 1 zal aan de hand van de diagrammen in Fig. 3 worden toegelicht. Diagrammen 60,61 en 62 15 geven de respectieve toestanden weer van relais 15» 17 en 20, terwijl diagram 63 de momentane waarde van de stroom door spoel 19 voorstelt. Op een tijdstip t1 (60) wordt door de microcomputer 24 een eerste besturingssignaal afgegeven waarop relais 15 bekrachtigd en schakelaar 16 gesloten wordt. Schakelaar 21 is in de niet bekrachtigde toestand 20 van relais 20 eveneens gesloten. Hierdoor zal een stroom door de beide gloeidraden 26 en 27 vloeien en deze voorverwarmen. De microcomputer bepaalt op nog aan te geven wijze een eerste tijd gedurende welke schakelaars 16 en 21 gesloten bijven. Vervolgens geeft de microcomputer op tijdstip t2 (61) een tweede besturingssignaal af aan relais 25 17» waarop schakelaar 18 sluit en een stroom laat vloeien door relais 20. Aangezien het relais 20 een wisselspanningsrelais is dat ook met een wisselspanning vanaf aftakking 13 wordt gevoed, zal dit relais pas bekrachtigd worden indien de momentane stroom door dit relais voldoende groot is (diagram 63). Op het tijdstip t3, bij nagenoeg 30 maximale stroom door relais 20, zal dit relais bekrachtigd worden en schakelaar 21 openen. Op het tijdstip t3 zal ook de momentane stroom door de spoel 19 groot zijn zodat in het met condensator 22 gevormde LC-resonantiecircuit een hoge spanningsopslingering optreedt over de gasontladingsbuis 23, waardoor deze, in combinatie met de exacte 35 voorgloeiing, ontsteekt.The operation of the starting circuit of Fig. 1 with reference to the diagrams in FIG. 3 are explained. Diagrams 60, 61 and 62 represent the respective states of relays 15, 17 and 20, while diagram 63 represents the instantaneous value of the current through coil 19. At a time t1 (60), the microcomputer 24 outputs a first control signal at which relay 15 is energized and switch 16 is closed. Switch 21 is also closed in the non-energized state 20 of relay 20. This will cause current to flow through both filaments 26 and 27 and preheat them. The microcomputer determines, in a manner yet to be indicated, a first time during which switches 16 and 21 remain closed. Subsequently, at time t2 (61), the microcomputer delivers a second control signal to relay 25 17, at which switch 18 closes and a current flows through relay 20. Since relay 20 is an AC voltage relay which is also supplied with an AC voltage from branch 13, this relay will only be energized if the instantaneous current through this relay is sufficiently large (diagram 63). At time t3, at almost 30 maximum current through relay 20, this relay will be energized and open switch 21. At the instant t3, the instantaneous current through the coil 19 will also be large, so that in the LC resonant circuit formed with capacitor 22 a high voltage oscillation occurs over the gas discharge tube 23, causing it to ignite, in combination with the exact preheating.

In Fig. 2 is een nadere schematische uitwerking gegeven van een 84 0 1 9 5 6 Λ, -4- meetinrichting 25 en een microcomputer 24. Op aftakking 14 van auto-transformator 12 is een wisselspanning aanwezig die ongeveer 1055 van de netspanning bedraagt. Deze wisselspanning wordt via een spannings-deler, gevormd door weerstanden 30 en 31» in een gelijkrichtschakeling 5 32 gelijkgericht en aan een 8 bits analoog - digitaal converter 33 toegevoerd. Aan de uitgang van deze A/D converter 33 ontstaat een 8 bits breed digitaal signaal dat representatief is voor de spanning van de wisseispanningsbron. Verder is de A/D converter 33 zo uitgevoerd en afgeregeld dat bij een netspanning van 176 Volt alle uitgangsbits 0 10 zijn en bij een netspanning van 240 Volt alle uitgangsbits 1 zijn. De A/D converter is zo in staat om de aangeboden wisselspanning tussen de genoemde grenzen op te delen in 256 stappen overeenstemmende met stappen in de wisselspanning van £ Volt.In FIG. 2 is a further schematic elaboration of an 84 0 1 9 5 6 Λ, -4 measuring device 25 and a microcomputer 24. An AC voltage is present at branch 14 of auto-transformer 12, which is approximately 1055 of the mains voltage. This alternating voltage is rectified via a voltage divider formed by resistors 30 and 31 in a rectifier circuit 32 and fed to an 8-bit analog-digital converter 33. At the output of this A / D converter 33 an 8-bit wide digital signal is created which is representative of the voltage of the exchange voltage source. Furthermore, the A / D converter 33 is designed and adjusted in such a way that with a mains voltage of 176 volts all output bits are 0 10 and with a mains voltage of 240 volts all output bits are 1. The A / D converter is thus able to divide the offered AC voltage between said limits into 256 steps corresponding to steps in the AC voltage of £ Volts.

Microcomputer 24 omvat een CPU 40, een geheugen 43, een 15 bedieningsschakeling 44, een ingangsregister 41 en een uitgangsre-gister 42. In het geheugen 43 is een 256-plaatsen lange tabel opgeslagen, waarin voor elk uit de A/D converter afkomstig signaal (256 mogelijkheden) een bijbehorende voorgloeitijd is vastgelegd. De tijden zijn empirisch bepaald, maar in elk geval in omgekeerde zin afhanke-20 lijk van de spanning van de wisselspanningsbron. Zo hoort bijvoorbeeld bij een netspanning van 240 Volt een voorgloeitijd van 2,0 seconden en bij 176 Volt een tijd van 3,7 seconden, terwijl bij 196 Volt netspanning een voorgloeitijd van 3,0 seconden is vastgelegd. Deze voorgloeitijden zijn afhankelijk van het type gasontladingsbuis dat 25 wordt toegepast.Microcomputer 24 comprises a CPU 40, a memory 43, an operating circuit 44, an input register 41 and an output register 42. A memory of 256 places is stored in memory 43, in which for each signal coming from the A / D converter (256 options) an associated pre-heating time has been set. The times are determined empirically, but in any case in the reverse sense depending on the voltage of the alternating voltage source. For example, with a mains voltage of 240 volts, a pre-glow time of 2.0 seconds and at 176 volts a time of 3.7 seconds, while at 196 volts mains voltage, a pre-glow time of 3.0 seconds is specified. These preheating times depend on the type of gas discharge tube used.

Verder bevat het geheugen 43 alle instructies die nodig zijn om de CPU 40 de benodigde programmastappen uit te laten voeren die er bijvoorbeeld voor dienen om aan de hand van de tijden uit de genoemde tabel en signalen van de bedieningsschakeling 44 via drivers 45 respec-30 tievelijk 46 de relais 15 respectievelijk 17 gedurende die bepaalde tijd te bekrachtigen. Daartoe wordt met behulp van het op de uitgang van A/D converter 33 aanwezige representatieve signaal een bijbehorend adres in de genoemde tabel geselecteerd, de inhoud hiervan uitgelezen en de bediening van de relais 15 en 17 middels gegenereerde 35 besturingssignalen overeenkomstig uitgevoerd.In addition, the memory 43 contains all the instructions necessary for the CPU 40 to carry out the necessary program steps, which serve, for example, to use the times from the above table and signals from the control circuit 44 via drivers 45 and 30, respectively. 46 to energize the relays 15 and 17 during that particular time. For this purpose, with the aid of the representative signal present on the output of A / D converter 33, an associated address is selected in the said table, the contents thereof are read out and the operation of the relays 15 and 17 is carried out accordingly by means of generated control signals.

In Fig. 4 zijn de tijddiagrammen van een andere besturings-volgorde gegeven die in combinatie met Fig. 1 wordt toegelicht.In FIG. 4, the time diagrams of another control sequence are given, which in combination with FIG. 1 is explained.

De diagrammen 70, 71 en 72 geven de respectieve toestanden 8401956 -5- weer van relais 15,17 en 20, terwijl diagram 73 de momentane waarde van de wisselstroom door spoel 19 voorstelt.Diagrams 70, 71 and 72 show the respective states 8401956-5 of relays 15, 17 and 20, while Diagram 73 represents the instantaneous value of the alternating current through coil 19.

Op een tijdstip tl wordt door de microcomputer 24 een eerste besturingssignaal afgegeven waardoor relais 15 (diagram 70) 5 bekrachtigd en schakelaar 16 gesloten wordt. Schakelaar 21 is in de niet bekrachtigde toestand van relais 20 eveneens gesloten. De voorgloeistroom zal door de gloeidraden 26 en 27 vloeien en deze voorverwarmen. Na een tijd welke in de tabel is vastgelegd en in overeenstemming met de netspanning hieruit is geselecteerd, genereert 10 de microcomputer op tijdstip t2 derde besturingssignalen in reactie waarop relais 15 gedurende een korte tijd (t2 - t4) niet meer wordt bekrachtigd en tweede schakelaar 16 wordt geopend. Deze vast ingestelde tijd van circa 10 milliseconden is voldoende om in de gegeven schakeling de in de LC-kring opgeslagen energie tot nul af te 15 laten nemen. Vervolgens genereert de microcomputer op tijdstip t4 (diagram 71) tweede besturingssignalen voor relais 17, waarop schakelaar 18 sluit en een stroom laat vloeien door relais 20. Op eerder beschreven wijze wordt de gasontladingsbuis 23 bij het maximum van de momentane stroom, (diagrammen 72 en 73) tijdstip t5,ontstoken.At a time t1, the microcomputer 24 outputs a first control signal through which relay 15 (diagram 70) 5 is energized and switch 16 is closed. Switch 21 is also closed in the non-energized state of relay 20. The glow plug will flow through the filaments 26 and 27 and preheat them. After a time specified in the table and selected in accordance with the mains voltage, the microcomputer at time t2 generates third control signals in response to which relay 15 is no longer energized for a short time (t2 - t4) and second switch 16 will be opened. This fixed time of approximately 10 milliseconds is sufficient to decrease the energy stored in the LC circuit to zero in the given circuit. Then, at time t4 (diagram 71), the microcomputer generates second control signals for relay 17, at which switch 18 closes and flows a current through relay 20. In the manner previously described, the gas discharge tube 23 is at the maximum of the instantaneous current, (diagrams 72 and 73) time t5, ignited.

20 Bij het invoegen van een korte tijd (t2 - t4) waarin tweede scha kelaar 16 geopend wordt, wordt bereikt dat bij het eigenlijke ontsteken van de buis 23 wordt uitgegaan van een reproduceerbare vaste toestand, waardoor het ontsteken met een buitengewone zekerheid geschiedt.By inserting a short time (t2 - t4) in which second switch 16 is opened, it is achieved that the actual ignition of the tube 23 assumes a reproducible solid state, whereby the ignition takes place with an extraordinary certainty.

25 Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot de beschreven uitvoeringsvormen. Zo kan bijvoorbeeld de auto-transformator 12 vervallen. De meetinrichting 25 kan dan rechtstreeks of via een opto-coupler aan de netspanning worden aangesloten.Obviously, the invention is not limited to the described embodiments. For example, the auto-transformer 12 can be omitted. The measuring device 25 can then be connected directly or via an opto-coupler to the mains voltage.

Door een weerstand tussen aftakking 13 en schakelaar 16 op te nemen, 30 kan de meetinrichting door het meten van de spanningsval over deze weerstand een signaal afleiden dat representatief is voor de stroom door de buis. De in de tabel opgeslagen tijden kunnen hieraan worden gerelateerd zodat ook nu een exacte voorgloeiing kan plaatsvinden. Aangezien de juiste voorgloeitijden afhankelijk zijn van het type 35 gasontladingsbuis kunnen de tabelgegevens omtrent voorgloeitijd versus netspanning voor vele typen buizen in afzonderlijke EPR0M* s worden vastgelegd, zodat bij het gebruik van een andere buis ook de bij- 8401956 > -6- behorende EPROM verwisseld kan worden.By including a resistance between tap 13 and switch 16, the measuring device can derive a signal representative of the current through the tube by measuring the voltage drop across this resistor. The times stored in the table can be related to this, so that an exact preheating can also take place. Since the correct preheating times depend on the type 35 gas discharge tube, the preheating time versus mains voltage table data for many types of tubes can be recorded in separate EPR0M * s, so that when using a different tube the EPROM associated with 8401956> -6- is also exchanged can become.

Bovendien is het mogelijk om gegevens van veel voorkomende buizen in verschillende tabellen naast elkaar in het geheugen op te slaan en met behulp van selectiemiddelen op de bedieningsschakeling de betreffende 5 tabel toegankelijk te maken.In addition, it is possible to store data of common pipes in different tables side by side in the memory and to make the relevant table accessible by means of selection means on the operating circuit.

84019568401956

Claims

1. Circuit for igniting a gas discharge tube provided with a filament at both ends, said circuit comprising a first switch (21) for connecting one end of the first filament (26) to one end of the second filament (27) »a second switch (16) and a coil (19) through which the other end of the first filament (26) can be connected to one pole (10) of an AC voltage source, as well as a connection between the other end of the second filament (27) and the other pole (11) of the AC voltage source, characterized in that the circuit further comprises a microcomputer (24), a measuring device (25) connected to the AC voltage source and its output, which outputs a signal representative of the voltage of the AC voltage source, is connected to the microcomputer (24), which responds sequentially to the representative signal according to first and second control signals, and means connected to the microcomputer (24) which in response to the first control signals close said switches (16, 21) for a time whose duration is inversely dependent on the voltage of the AC voltage source, and which then, responding to the second 20 control signals, open the first switch (21).

Circuit according to claim 1, characterized in that the microcomputer (24) generates third control signals in response to which said means, at the end of said time and before opening the first switch (21), the second switch (16 ) and close again after a short, fixed time. 8401956