Способ питания группы ламп с полым катодом одним источником напряжения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПИТАНИЯ ГРУППЫ ЛАМП С ПОЛЫМ КАТОДОМ ОДНИМ ИСТОЧНИКОМ НАПРЯЖЕНИЯ(71) Заявители Волчек Владимир Николаевич Курейчик Константин Петрович Бузук Александр Александрович(72) Авторы Бузук Александр Александрович Курейчик Константин Петрович Волчек Владимир Николаевич(73) Патентообладатели Волчек Владимир Николаевич Курейчик Константин Петрович Бузук Александр Александрович(57) Способ питания группы ламп с полым катодом одним источником напряжения, в котором подают на выбранную из группы лампу напряжение питания для зажигания тлеющего разряда и формируют ее рабочие токи, уменьшают в выбранной лампе напряжение питания и устанавливают не меньшим напряжения, при котором производится стабилизация токов в любой лампе из группы, исходя из условия пит.разряда(0,010,25).разряда,где пит - напряжение питания группы ламп,.разряда - максимальное значение напряжения горения тлеющего разряда в выбранной группе ламп,при этом напряжение питания группы ламп формируют регулируемым источником напряжения. Изобретение относится к атомно-абсорбционной спектрометрии и может быть использовано в спектральном приборостроении. 17176 1 2013.06.30 Известны способы питания ламп с полым катодом одним источником напряжения 1,2, включающие подачу на одну или несколько ламп с полым катодом напряжения питания, формирование рабочего тока лампы и его стабилизацию. Недостатком способов являются большие энергетические затраты, обусловленные тем, что для зажигания и дальнейшего питания ламп используют нерегулируемое напряжение, равное 450-500 В, в то время как напряжение горения работоспособных ламп не превосходит 250 В. Избыток напряжения при этом составляет около 250 В. При рабочем токе 25 мА энергетические потери составляют порядка 6,25 Вт, что сравнимо с потреблением лампой. Известен также способ питания ламп с полым катодом, включающий подачу напряжения питания на лампу, формирование рабочего тока лампы и его стабилизацию, при этом напряжение питания устанавливают повышенным на момент зажигания лампы, а затем снижают до напряжения горения, при котором производится стабилизация ее тока 3. Недостатком данного способа является сложность реализации, поскольку для питания лампы требуется изготовить два источника постоянного напряжения, один из которых используется для зажигания лампы, второй - для ее питания после завершения развития тлеющего разряда. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокую надежность одновременного питания двух и более ламп с полым катодом, что требуется в случаях их предварительного прогрева с целью минимизации дрейфа излучения, поскольку из-за различных значений их напряжений горения снижение напряжения питания до напряжения горения одной лампы может привести к гашению других ламп. Задачей настоящего изобретения является снижение энергетических потерь при повышении надежности питания двух и более ламп с полым катодом от одного источника питания. Поставленная задача достигается тем, что в способе питания группы ламп с полым катодом одним источником напряжения, в котором подают на выбранную из группы лампу напряжение питания для зажигания тлеющего разряда и формируют ее рабочие токи,уменьшают в выбранной лампе напряжения питания и устанавливают не меньшим напряжения, при котором производится стабилизация токов в любой лампе из группы, исходя из условия питмах.разряда(0,010,25)мах.разряда,где пит - напряжение питания группы ламп,мах.разряда - максимальное значение напряжения горения тлеющего разряда в выбранной группе ламп, при этом напряжение питания группы ламп формируют регулируемым источником напряжения. На фигуре изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит регулируемый источник 1, выполненный, например, на основе трансформатора, первичная обмотка которого соединена с сетью, а вторичная обмотка выполнена с отводами и нагружена через переключатель 3 и диод 4 на конденсатор фильтра 5. Конденсатор 5 связан с тремя лампами с полым катодом 6, 7 и 8, каждая из которых совместно со своим устройством формирования рабочего тока составляет нагрузку блока 1. Например, ток лампы 6 формирует узел, состоящий из переменного резистора 9, управляющего усилителя 10, регулирующего транзистора 11, датчика тока 12, балластного резистора 13. Рабочий ток ламп 7 и 8 формируется аналогичным образом. Данная схема формирования рабочего тока известна из 1, 2, 3. Источник опорного напряжения 14 обеспечивает напряжение для формирования стабильного тока ламп с полым катодом. Этот источник может быть выполнен любым известным образом, например так, как в 1, 3. Способ реализуется следующим образом. Пусть в исходный момент времени лампы с полым катодом 6, 7 и 8 погашены. Пусть также после подачи сетевого напряжения на блок 1 переключатель 3 установлен так, что 2 17176 1 2013.06.30 напряжение на конденсаторе 5 составляет 500 В, что достаточно для зажигания тлеющего разряда известных ламп с полым катодом. Резистор 9 и аналогичные ему резисторы в каналах регулирования токов ламп 7 и 8 установлены так, что опорное напряжение от источника 14, подаваемое на усилитель 10 (и аналогичные ему), равно нулю. После подачи опорного напряжения источника 14 через резистор 9 на вход усилителя 10 тлеющий разряд в лампе с полым катодом 6 зажигается. Усилитель 10 совместно с управляющим транзистором 11 и датчиком тока 12 формирует стабильный ток через лампу 6. Амплитуда тока определяется напряжением на входе усилителя 10 и сопротивлением датчика тока 12. Напряжение горения тлеющего разряда лампы 6 определяется путем прямого измерения его на электродах лампы, например, посредством стрелочного прибора. Это напряжение можно измерить и косвенным образом, измеряя напряжение на коллекторе транзистора 11 и вычитая его из напряжения на конденсаторе 5. После измерения напряжения горения лампы 6 напряжение на конденсаторе 5 уменьшают посредством регулятора 3 так, чтобы оно было на 10-20 В больше, что требуется для обеспечения стабилизации тока лампы. При включении лампы 7 напряжение на конденсаторе 5 повышают до 500 В переключателем 3, после чего аналогичным образом устанавливают ток лампы 7. Напряжение на конденсаторе 5 можно повышать до момента зажигания тлеющего разряда в лампе 7. При этом напряжение на конденсаторе 5 может и не достигать 500 В, а быть равным, например, 450 В. Теперь измеряют напряжение горения тлеющего разряда ламп 6 и 7 и выбирают максимальное его значение. Пусть напряжение горения тлеющего разряда лампы 6 составило 200 В, а напряжение горения тлеющего разряда лампы 7 составило 220 В. В этом случае переключателем 3 напряжение на конденсаторе 5 устанавливают так, чтобы оно было не менее 230-240 В. Избыток напряжения на узле регулирования тока лампы 6 при этом составит порядка 30 В, что при токе 25 мА даст потери всего в 0,75 Вт. Аналогично включают и лампу с полым катодом 8, при этом максимальное напряжение горения тлеющего разряда выбирают из трех ламп с полым катодом 6, 7 и 8. Установление напряжения на конденсаторе 5 меньше напряжения горения ламп 6, 7 и 8 приведет к их гашению. Напряжение питания группы ламп после уменьшения выбирают из условия питмах.разряда(0,010,25)мах.разряда,где пит - напряжение питания группы ламп,мах.разряда - максимальное значение напряжения горения тлеющего разряда в выбранной группе ламп, при этом напряжение питания группы ламп формируют регулируемым источником напряжения. Выбор значения 0,01 мах.разряда обусловлен тем, что при малых токах ламп амплитуда пульсаций напряжения питания также мала, это дает возможность снизить напряжение на коллекторах регулирующих транзисторов до минимально возможного предела, при котором обеспечивается стабилизация тока. Экспериментально установлено, что при больших токах питания ламп с полым катодом растут и пульсации напряжения питания, поэтому для обеспечения возможности стабилизации тока лампы требуется увеличивать напряжение на коллекторах регулирующих транзисторов вплоть до значения 0,25 мах.разряда. Например, при использовании стандартных ламп с полым катодом наинапряжение горения тлеющих разрядов устанавливается около 210-230 В при токах 10 мА. Напряжение питания с выхода 4 при этом требуется установить примерно равным 2300,01230233 В. 3 17176 1 2013.06.30 При повышении рабочих токов, например до 30 мА, пульсации питающего напряжения также растут, поэтому напряжение питания должно быть выбрано в пределах 2300,25230285,5 В. Если не использовать максимальное значение горения тлеющего разряда из группы ламп в качестве условия выбора напряжения питания, то надежность способа снижается из-за возможного гашения одной из ламп, для которой требуется более высокое напряжения по сравнению с другими. Таким образом, в заявляемом способе высокое напряжение питания используется короткое время и только для зажигания разряда в лампе. По сравнению с прототипом дальнейшая реализация способа производится при меньших напряжениях питания, что повышает надежность реализующей его аппаратуры в условиях высокой влажности окружающей среды. Поскольку блок питания ламп работает при напряжении, весьма незначительно превышающем максимальное напряжение горения тлеющего разряда в спектральных лампах,энергетические потери снижаются. Надежность работы ламп с полым катодом при этом высока, поскольку напряжения питания достаточно для их бесперебойной работы. Перечисленные отличительные признаки не следуют очевидным образом из сегодняшних знаний в данной области техники. Источники информации 1. Курейчик К.П. Импульсная атомная спектрометрия. Методы измерений. Аппаратура. - Минск Университетское, 1989. - С. 244, рис. 9.5. 2. Спектрофотометр 700, производства фирмы - . Диаграмма 6.6.. Техническая описание, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4