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Dokumentenidentifikation DE69220447T2 22.01.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0539041
Titel Hochspannungsversorgung
Anmelder Gold, Andrew L., Cheam, Surrey, GB
Erfinder Gold, Andrew L., Cheam, Surrey, GB
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69220447
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 01.10.1992
EP-Aktenzeichen 923089528
EP-Offenlegungsdatum 28.04.1993
EP date of grant 18.06.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.01.1998
IPC-Hauptklasse A42B 3/30
IPC-Nebenklasse H04N 3/19   H02M 7/10   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochspannungsstromversorgungen und insbesondere tragbare Hochspannungsstromversorgungen, die zur Verwendung beim Speisen von Anzeigeeinrichtungen, wie Kathodenstrahlröhren, geeignet sind.

Mit dem Aufkommen kleiner Anzeigeeinrichtungen ist die Möglichkeit herangekommen, tragbare Anzeigeeinheiten beträchtlicher Komplexität zu erzeugen, wobei aber dieses mit sich die Notwendigkeit einer tragbaren Stromversorgung gebracht hat, die die sehr hohen Spannungen liefert, die Kathodenröhreneinrichtungen normalerweise verlangen, die aber üblicherweise von einer relativ niedrigen Spannungsquelle abgeleitet werden müssen, die allgemein verfügbar ist. Ein typisches Beispiel einer Benutzung einer tragbaren Kathodenstrahlröhreanzeigeeinrichtung ist die Verwendung von am Kopf getragenen Projektionsanzeigeeinrichtungen als Teil eines Helms, vergleiche z.B. DE-A-4037879.

Um das Gewicht eines solchen Helms zu verringern, ist vorhergehend vorgeschlagen worden, die Hochspannungsstromversorgung an einer geeigneten Stelle zu befestigen und den Helm mit der Stromversorgung durch Hochspannungskabel zu verbinden. Dies ist unsicher, insbesondere, wenn das Hochspannungskabel in einer Notsituation gelöst werden muß, da ein Lichtbogen während des Lösevorgangs gezogen werden kann

Um die Sicherheit zu erhöhen, ist es deshalb erwünscht, daß das Kabel, das in einem Notfall, wie es oben beschrieben worden ist, oder als Teil der normalen Verwendung unterbrochen wird, ein Niedervoltkabel ist. Als ein Ergebnis sind Vorschläge gemacht worden, die vollständige Stromversorgung tragbar zu machen und von der Person vorzugsweise als eine kleine Einheit an den Helm tagen zu lassen. Das zu unterbrechende Kabel wäre dann die Verbindung mit der Niederspannungsquelle.

Wir haben das Gewicht und die Größe einer tragbaren Hochspannungsstromversorgung betrachtet und sind zu der Ansicht gekommen, daß, während eine solche Einrichtung technisch hergestellt werden könnte, ihr Gewicht und ihre Größe sie zum Einbau in einen Helm ungeeignet macht.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Stromversorgung, um von einer Niederspannungsquelle eine Hochspannungsversorgung für eine Anzeigeeinrichtung zu schaffen, wobei die Stromversorgung einen ersten und einen zweiten, physisch getrennten Modul und einen elektrischen Leiter dazwischen umfaßt,

worin der erste Modul mit der genannten Niederspannungsquelle verbunden werden kann und eine Schaltung enthält, die bei Niederspannung arbeitet,

der zweite Modul die genannte Hochspannungsversorgung herstellt und eine Schaltung enthält, die bei Hochspannung arbeitet, und

der elektrische Leiter zwischen den zwei Modulen Strom nur bei Niederspannung führt.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Helm, der eine Anzeigeeinrichtung einschließt, die angeordnet ist, informationen dem Träger des Helms zu liefern, wobei die Anzeigeeinrichtung mit einer Hochspannung versorgt wird, die durch eine Stromversorgung erzeugt wird, wie sie oben angegeben worden ist.

Es ist bekannt, daß in einer Hochspannungsstromversorgung, die von z.B. einer Niedergleichspannungsquelle arbeitet, die erste Stufe in der Stromversorgung Schaltereinrichtungen umfassen kann. Diese liefern geschaltete oder Schwingungssignale niederer Spannung, die von Spannungsvervielfachern usw. verwendet werden, Hochspannungen zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung kann deshalb als eine Einrichtung ausgeführt werden, in der der Niederspannungsmodul die Schaltereinrichtungen einschließt und die elektrische Verbindung die geschalteten oder Schwingungssignale zu dem Hochspannungsmodul führt, der die Spannungsvervielfacher usw. einschließt, um die verlangte Hochspannung zu erzeugen.

Man erkennt aus dem obigen, daß in dem Zusammenhang dieser Anmeldung der Ausdruck "Hochspannung" eine Spannung bedeutet, die einen möglicherweise gefährlichen Lichtbogen oder Funken hervorrufen würde, wenn eine Unterbrechung dieser Spannung gemacht wird. Komplementär dazu bedeutet "niederspannung" eine Spannung, die sicher unterbrochen werden kann. Somit kann die Grenze zwischen Hoch- und Niederspannung umgebungsmäßig abhängen, und kann auch durch Sicherheitsvorschriften für eine bestimmte Anwendung festgelegt sein.

Die Verwendung von zwei Modulteilen bei einer Helmversorgung wie oben, ergibt eine beträchtliche Verringerung der Größe und des Gewichts des Teils, das an dem Helm befestigt werden muß. Nur der Hochspannungsmodul muß an oder nahe dem Benutzer angeordnet oder an einem Helm angebracht sein. Der Niederspannungsteil der Stromversorgung kann an irgendeiner geeigneten Stelle entweder an einem Fahrzeug, Boot oder Flugzeug befestigt oder sogar an dem Körper des Benutzers angebracht vorgesehen sein.

Die Verbindung, die zum Entfernen der Anzeige von der Niederspannungsquelle oder in einer Notsituation unterbrochen werden muß, ist deshalb entweder der Leiter zwischen den zwei Modulteilen oder die Versorgung zu dem Niederspannungsmodul. Diese beiden sind Niederspannungsverbindungen und die Unterbrechung kann deshalb sicher ausgeführt werden.

Andere besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüche 2 bis 6 angegeben.

Damit die vorliegende Erfindung leichter verstanden wird, wird eine Ausführungsform von ihr nun in beispielhafterweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen.

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Form einer tragbaren Hochspannungsstromversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Fig. 2 ein Schaltungsschema einer bevorzugten Ausführungsform des Hochspannungsmoduls der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird in bezug auf ihre Verwendung in einem Helm 10 beschrieben, wo eine Anzeige durch eine Anzeigeeinrichtung, wie eine Kathodenstrahlröhre 11, erzeugt und zu einem Betrachter 12 projiziert wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Stromversorgung zu der Anzeigeeinrichtung 11 ist gemäß der vorliegenden Erfindung als zwei getrennte Module konstruiert, nämlich ein Hochspannungsmodul 14 und ein Niederspannungsmodul 15, der sich an irgendeiner geeigneten Stelle befindet, die physisch von dem Helm 10 getrennt ist. Die Stromversorgung ist für geringe Leistung ausgelegt, z.B. in der Größenordnung von 12W oder weniger, aber eine sehr hohe Spannung, z.B. in der Größe von Kilovolt.

Der Modul 15 für die Niederspannungsstromversorgung ist mit einer Spannungsversorgung versehen, wie einer 28 Volt Gleichspannungseingabe, die von einem Fahrzeug erzeugt werden kann. Der Niederspannungsmodul 15 wird dann ausgebildet, ein geeignetes Schwingungssignal weiterhin bei Niederspannung zur Umwandlung in eine sehr hohe Spannung zu erzeugen, wie sie von der Anzeigeeinrichtung 11 benötigt wird. Der Niederspannungsmodul 15 verwendet eine geeignete Schaltung, wie eine Gegentaktschaltung, um ein Schwingungssignal bei hohen Frequenzen aber noch bei Niederspannung als ihr Ausgang bereitzustellen. Der Ausgang des Niederspannungsmoduls 15 ist mit dem Eingang des Hochspannungsmoduls über ein Kabel 16 verbunden. An dem Eingang der Hochspannungseinheit wird die Niederspannung, die von dem Kabel 16 zugeführt wird, in geeigneter Weise vervielfacht, z.B. durch die Verwendung eines Transformators und einer Spannungsvervielfachungsschaltung, um einen oder mehrere Hochspannungsausgänge an den Leitern 17 bereitzustellen, die das Hochspannungsmodul mit der Anzeigeeinrichtung 11 verbinden.

Die Stromversorgung dieser Erfindung kann als zwei getrennte Module und ein flexibles Kabel bereitgestellt werden. Der Ausgang von dem Niederspannungsmodul kann mit dem Kabel über eine Steckverbindung verbunden werden, und das Kabel kann ähnlich mit dem Hochspannungsmodul über eine Steckverbindung verbunden werden.

Bei der Verwendung ist alles, was gemacht werden muß, wenn der Benutzer wünscht, seinen Helm von der Stromversorgung schnell zu lösen, daß das Kabel entweder von dem Niederspannungsmodul 15 oder dem Hochspannungsmodul 14 im Hinblick auf die Tatsache gelöst werden kann, daß beide Enden des Kabels bei einer Niederspannung sind. Alternativ kann das Kabel zweiteilig mit einer lösbaren Verbindung, bspw. einer Steckverbindung, an irgendeiner Stelle entlang dem Kabel sein. Während keine Notwendigkeit besteht, eine Funkenunterdrückungsschaltung bereitzustellen, kann eine solche Schaltung auf jeden Fall eingeschlossen werden, wenn es als geeignet angesehen wird, da die Niederspannungsfunkenunterdrückungsschaltung preisgünstig, zuverlässig und unkompliziert ist.

Wenn es erwünscht ist, kann die Stromversorgung eine stabilisierte Stromversorgung sein, wobei dann eine Rückkopplungsverbindung von der Hochspannungseinheit 14 zu dem Niederspannungsmodul 15 über das Kabel 16 vorgesehen sein muß.

Während die obige Ausführungsform einen Niederspannungsmodul 15, der mit 28V Gleichspannungseingang versorgt wird, offenbart, ist es auch möglich, andere Eingänge zu verwenden, die andere Gleichspannungs- oder Wechselspannungseingänge, wie einen 115V Wechseispannungseingang mit nachfolgenden Änderungen der Schaltung, die in dem Niederspannungsmodul 15 enthalten ist.

Der Hochspannungsmodul kann ausgebildet sein, einen oder mehrere Hochspannungausgänge zu liefern. Diese können bspw. Spannungen bis zu oder oberhalb von 13kV liefern. Ausführungsformen können vorgesehen werden, die eine oder mehrere vorbestimmte Ausgangsspannungen liefern, sowie eine oder mehrere einstellbare Spannungsausgänge.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Hochspannungsmoduls. Wie es aus dieser Figur offensichtlich ist, ist es nur notwendig, eine Schaltung bereitzustellen, die eine relativ kleine Anzahl Dioden, Widerstände, Kondensatoren und Transformatoren in dem Hochspannungsmodul umfaßt. Dies liefert eine beträchtliche Verringerung des Gewichts für diesen Hochspannungsmodul verglichen mit einer vollständigen Hochspannungsstromversorgung.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Niederspannungsmodul ist im einzelnen nicht gezeigt, da die genauen Konstruktionseinzelheiten dieses Moduls für die Erfindung nicht wesentlich sind. Es ist bei dem Niederspannungsmodul notwendig, die Niederspannungsschwingungssignale zu liefern, die von dem Hochspannungsmodul benötigt werden, um die Hochspannungsversorgung zu erzeugen, und irgendwelche weiteren Signale zu erzeugen, die für eine bestimmte Anwendung verlangt werden. Es ist für einen Durchschnittsfachmann klar, wie die Erzeugung solcher Signale erreicht werden kann.

In Fig. 2 sind die Eingänge von dem Niederspannungsmodul als A3, A2L+DFA, A2R + DFA, A1/Heizeinrichtung, DFA und Zurück gezeigt. Diese Ausführungsform verlangt deshalb, daß die Verbindung zwischen den zwei Modulen 6-adriges Kabel ist. Der Ausdruck "DFA" bezieht sich auf ein Signal von einem dynamischen Brennpunktverstärker, der zur Steuerung der Kathodenstrahlröhrenanzeige vorgesehen ist, für deren Versorgung die Ausführungsform ausgelegt ist. Die Arbeitsweise hiervon wird nicht im einzelnen beschrieben, da sie nicht unmittelbar für die Erfindung bedeutend ist. Die Rückverbindung liefert einfach die Masseverbindung mit dem Hochspannungsmodul. A1 .... A3 sind Schwingungssignale, die von dem Niederspannungsmodul bei einer Niederspannung geliefert werden, die durch den Hochspannungsmodul in Hochgleichspannungsversorgungen umgewandelt werden.

Der Eingang A3, der ein Niederspannungsschwingungssignal ist, vorzugsweise eine Rechteckwelle, wird an die Primärwicklung des Transformators 101 angelegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der Primär- zu der Sekundärwicklung des Transformators 101 gleich 23:1800. Somit liefert der Transformator 101 an seiner Sekundärwicklung ein Schwingungssignal höherer Spannung. Die Dioden/Widerstandskette 102 bringt die Spannung des signals, das von der Sekundärwicklung des Transformators 101 geliefert wird, aufwärts und liefert einen Hochgleichsspannungsausgang V&sub3;. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgang V&sub3; eine Versorgung von 13kV, 200µA. Die weiteren Widerstände und Kondensatoren, die mit dem Transformator 101 und der Kette 102 verbunden sind, wirken als Filter und glätten den Ausgang V&sub3;.

Die Eingänge A2L+DFA und A2R+DFA werden auf sehr ähnliche Weise wie der Eingang A3 verwendet. Diese Signale werden auf die Primärwicklungen der Transformatoren 103 bzw. 105 angewendet. Diese Transformatoren haben auch ein bevorzugtes Verhältnis der Primär- zu der Sekundärwicklung von 23:1800, und die Sekundärspannungen werden auf die Kette 104 bzw. 106 angewendet. Diese sind ähnlich wie die Kette 102 mit der Ausnahme, daß sie kleiner sind und keine so hohen Spannungsausgänge liefern. Die Ausgänge V2L und V2R sind bei der bevorzugten Ausführungsform Ausgänge von 2,6kv, 220µA.

Der Eingang A1/Heizeinrichtung wird in ähnlicher Weise wie die oben erörterten Eingänge verwendet, um einen Ausgang V&sub1; über einen Transformator 107 und eine Dioden/Widerstandsanordnung 108 zu erzeugen. Der Ausgang V&sub1; ist vorzugsweise ein Ausgang von 1kV, 20µA Zusätzlich kann eine weitere Sekundärwicklung 109 in dem Transformator 107 vorgesehen sein. Der Schwingungsausgang dieser Wicklung wird durch Dioden 110 und Kondensatoren 111 gleichgerichtet und geglättet verwendet, eine Heizeinrichtung in der Anzeigeeinrichtung zu betreiben.

Das Kabel, das die zwei Module verbindet, kann eine Anzahl getrennter Adern haben, die unterschiedliche Signale führen. Beispielsweise kann zusätzlich zu dem Schwingungssignal oder zu den Signalen, die von dem Niederspannungsmodul geliefert werden, das Kabel Steuersignale und eine Masseverbindung führen, und wenn erforderlich, die oben erwähnte Rückkopplungsverbindung. Diese wären auch Niederspannungssignale und könnten deshalb sicher unterbrochen werden.

Obgleich die Erfindung in bezug auf ihre Verwendung in einem Helm mit dem Hochspannungsmodul als Teil des Helms beschrieben ist, kann der Hochspannungsmodul an irgendeinem geeigneten Platz angeordnet werden. Von Bedeutung ist, daß irgendeine Notunterbrechung auf der Niederspannungsseite erreicht wird, und dies kann eine Unterbrechung der Versorgung zu dem Niederspannungsmodul einschließen.

Die Größe und das Gewichts des Hochspannungsmoduls ist derart, daß er als Teil eines verbundenen Systems betrachtet werden kann, so daß der Modul ein Verbinder in der Leitung würde, in welchem Fall die Drähte, insbesondere auf der Hochspannungsausgangsseite, bevorzugt in irgendeiner Weise zugspannungsentlastet wären.


Anspruch[de]

1. Stromversorgung zur Erzeugung einer Hochspannungsversorgung für eine Anzeigevorrichtung (11) aus einer Niederspannungsquelle, wobei die Stromversorgung einen ersten und einen zweiten Modul (14,15), die physisch getrennt sind, und einen elektrischen Leiter (16) dazwischen umfaßt, wobei

der erste Modul (15) mit der Niederspannungsquelle verbunden wird und eine Schaltung enthält, die bei Niederspannung arbeitet,

der zweite Modul (14) die Hochspannungsversorgung herstellt und eine Schaltung enthält, die bei Hochspannung arbeitet, und

der elektrische Leiter (16) zwischen den beiden Modulen nur bei Niederspannung Strom leitet.

2. Stromversorgung nach Anspruch 1, wobei der erste Modul (15) ein Niederspannungs-Schwingungssignal erzeugt, das über den elektrischen Leiter in den zweiten Modul eingegeben wird, wobei der zweite Modul (14) auf das Signal anspricht und die Hochspannungsversorgung erzeugt.

3. Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei der zweite Modul (14) einen Transformator und/oder ein Spannungsvervielfachungsnetz umfaßt.

4. Stromversorgung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (16) ein flexibles elektrisches Kabel ist.

5. Stromversorgung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mit einer Gleichspannungsquelle im Bereich von 22 bis 35 V verbunden wird.

6. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eine Hochspannungsversorgung im Bereich von 6 bis 13 kV erzeugt.

7. Helm, der eine Anzeigevorrichtung enthält, die dem Träger des Helms Informationen zuführt, wobei die Anzeigevorrichtung mit einer Hochspannung gespeist wird, die von einer Stromversorgung nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugt wird.

8. Helm nach Anspruch 7, wobei der zweite Modul der Stromversorgung an dem Helm angebracht oder in ihn integriert ist.







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