DE19959945C2 - Blendschutzeinrichtung und Verfahren zu deren Steuerung - Google Patents

Blendschutzeinrichtung und Verfahren zu deren Steuerung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Blendschutzeinrichtung und ein Verfahren zu deren Steuerung, insbesondere zum Verbessern der Ansprechzeit der Blendschutzscheibe in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.
Eine Blendschutzeinrichtung schützt die Augen eines Arbeiters vor Licht, das beim Schweißen oder beim Schneidbrennen erzeugt wird.
Die EP 0 579 076 A1 offenbart eine elektrooptische Blendschutzscheibe (Flüssigkristallzelle) mit einem optischen Detektor (Fotodetektor oder Temperaturfluktuationsdetektor) und einem nicht-optischen Detektor (elektromagnetischer Detektor). Das optische Signal wird von einer Verstärkerschaltung verstärkt, digitalisiert und anschließend über einen Schwellenwertschalter einem Schalter zugeführt. Das Strahlungssignal wird über eine Verstärkerschaltung ebenfalls dem Schalter zugeführt, der die beiden eingehenden Signale in einer bevorzugt manuell wählbaren Weise verschaltet, sodass die optische Transmission der Blendschutzscheibe anhand der beiden Signale einstellbar ist.
Die EP 0 550 384 A1 offenbart ein Verfahren zum möglichst energiesparenden Betrieb einer mit Solarzellen betriebenen elektrooptischen Blendschutzscheibe für Schweißerhelme, mit einem Fotodetektor, wobei das Verfahren die Wechselfrequenz, mit welcher die Blendschutzscheibe betrieben wird, und die Höhe der Maximalbetriebsspannung in Abhängigkeit vom optischen Transmissionswert der mit Wechselspannung zu versorgenden Blendschutzscheibe (Flüssigkristallzelle) bestimmt.
In dem US-Patent 5 315 099 (DE 26 06 416) ist eine Blendschutzeinrichtung offenbart, die eine Blendschutzscheibe, eine elektronische Schaltung und einen Lichtsensor aufweist. Die elektronische Schaltung ist mit der Blendschutzscheibe verbunden, um an diese eine elektrische Arbeitsspannung anzulegen. Mit dem Lichtsensor wird Licht erfasst und ein Signal entsprechend dem detektierten Lichtsignal der elektronischen Schaltung angelegt.
In dem US-Patent 5 444 232 (EP 0 630 627) ist eine Blendschutzeinrichtung offenbart, die eine Blendschutzscheibe, einen optischen Signalsensor zum Erzeugen eines Verdunkelungssignals, eine Evaluierungsschaltung zum Steuern der Blendschutzscheibe, und eine Steuerung aufweist, die die Aufhellungszeit der Blendschutzscheibe steuert und die Lichtintensität erfasst, die auf den Lichtsensor trifft. Die Steuerung ist mit einer Synchronisiereinheit zum Erfassen der Dauer des Verdunkelungssignals verbunden, welches vom Signalsensor generiert worden ist. Die Steuerung weist Mittel zum Verknüpfen der erfassten Daten unter Berücksichtigung einer Schaltungslogik und/oder der Zeit auf.
Mit der in dem US-Patent 5 444 232 beschriebenen Einrichtung wird die Lichtintensität oder die Lichtmenge, sowie die Schweißdauer detektiert. Diese Parameter werden unter Berücksichtigung der Schaltungslogik und/oder der Zeit mittels einer geeigneten Steuerung gemeinsam verarbeitet, wodurch die Aufhellungszeit optimiert wird.
Die eben beschriebene Blendschutzeinrichtung gemäß dem Stand der Technik verwendet einen Flüssigkristallschirm als Blendschutzscheibe. Der Flüssigkristallschirm hat jedoch aufgrund seiner Beschaffenheit eine geringe Antwort­ geschwindigkeit bzw. lange Ansprechzeit bei niedrigen Temperaturen.
Die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe ist hoch, wenn die Blendschutzeinrichtung bei niedriger Temperatur betrieben wird, sodass die Blendschutzscheibe erst verdunkelt, nachdem schon Schweißlicht auf die Augen eines Arbeiters getroffen ist. Daher kann eine solche Einrichtung die Augen eines Arbeiters nicht sicher schützen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blendschutzeinrichtung und ein Verfahren zu deren Steuerung bereitzustellen, mit denen die Ansprechzeit einer Blendschutzscheibe in Abhängigkeit einer detektierten Umgebungstemperatur erhöht wird.
Die Aufgabe wird mit einer Blendschutzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 und einem Verfahren zu deren Steuerung gemäß Patentanspruch 5 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-4 und 6-8 angegeben.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schutzmaske mit einer Blendschutzvorrichtung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Blend­ schutzeinrichtung;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren einer Steuerungseinheit der in Fig. 2 dargestellten Blendschutz­ einrichtung erläutert;
Fig. 4 eine Ausgangssignalsform einer Treiberschaltung der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung;
Fig. 5 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Umge­ bungstemperatur T und einer Startdauer t der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung verdeutlicht; und
Fig. 6 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Umge­ bungstemperatur T und einer zur Lichtabschirmung benötigten Zeit t der Blendschutzeinrichtung gemäß der Erfindung und gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Schutzmaske 1 mit einer Blendschutzein­ richtung 2, einer Blendschutzscheibe 3, einer Solarzelle 4, einem Lichtsensor 5, einem Temperatursensor 6, einer Antenne 7, und einem Intensitätsregler 8.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Blendschutzeinrichtung 2 an der Vorderseite der Schutzmaske 1 angeordnet. Die Blendschutzeinrichtung 2 weist eine Steuerungseinheit (nicht dargestellt) zum Schutz der Augen eines Arbeiters vor hochintensivem Licht mittels einer Blendschutzscheibe 3 auf. D. h., die Blendschutzscheibe 3 ist durchsichtig, falls kein (Schweiß-)Licht auf die Blendschutzscheibe 3 trifft. Wenn jedoch Licht auf die Blendschutzscheibe 3 trifft, so wird diese abgeblendet. Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung in dem Fall, dass Umgebungslicht auf die Solarzelle 4 trifft. Der Lichtsensor 5 erfasst Licht aus der Umgebung, das auf den Lichtsensor 5 trifft. Der Temperatursensor 6 erfasst die Umgebungstemperatur. Die Antenne 7 empfängt elektromagnetische Wellen aus der Umgebung. Der Intensitätsregler 8 besteht aus einem Intensitätsstärkeregler und steuert die Lichtdurchlässigkeit der Blendschutzscheibe 3.
D. h., dass die in Fig. 1 gezeigte Blendschutzeinrichtung 2 das Umgebungslicht und elektromagnetische Wellen mittels des Lichtsensors 5 bzw. mittels der Antenne 7 detektiert. Die Steuerungseinheit (nicht dargestellt) steuert die Blendschutzscheibe 3 derart, dass die Blendschutzscheibe 3 zum Schutz der Augen eines Arbeiters vor zu hellem Licht abgeblendet wird, welcher die Schutzmaske 1 trägt. Auch wenn die vom Temperatursensor 6 erfasste Temperatur niedrig ist, beschleunigt die Steuereinheit (nicht dargestellt) die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Blendschutzeinrichtung 2, die einen Spannungsgenerator 10, einen Lichtsignaldetektor 12 (im Nachfolgenden in der Kombination mit dem Lichtsensor 5 (Fotodiode) auch als Lichtsensor 12 bezeichnet), einen Elektromagnetische-Wellen-Detektor 14 (im Nachfolgenden in der Kombination mit der Antenne 7 auch als Strahlungssensor 14 bezeichnet), einen Temperaturdetektor 16 (im Nachfolgenden in der Kombination mit dem Temperatursensor 6 (Thermistor) auch als Temperatursensor 16 bezeichnet), eine Steuerungseinheit 18, einen Oszillator 20, einen Energie­ generator 22, eine Startschaltung 24, eine Intensitätssteuerungseinheit 26, sowie eine Treiberschaltung 28 aufweist.
Ferner sind in Fig. 2 die Solarzelle 4, der Lichtsensor 5, die Antenne 7 der Temperatursensor 6 und die Blendschutzscheibe 3 dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Elemente aus Fig. 1 übernommen wurden. In einer Ausgestaltung kann der Lichtsensor 5 eine Fotodiode aufweisen. Die Antenne 7 kann eine Spule und der Temperatursensor 6 einen Thermistor aufweisen.
Im Weiteren wird die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Elemente beschrieben.
Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung VSO, wenn Licht auf die Solarzelle 4 trifft. An einem Eingang des Spannungsgenerators 10 liegt die Spannung VSO an, und der Spannungsgenerator 10 erzeugt eine Spannung VCC. Der Spannungsgenerator 10 ist eine Ladeschaltung, die eine Lithiumzelle (nicht dargestellt) als wiederaufladbare Batterie aufweist und eine Ladespannung VCC erzeugt, die an die Steuerungseinheit 18 abgegeben wird.
Wenn die Spannung VSO erzeugt wird, detektiert der Lichtsignaldetektor 12 das Umgebungslicht mittels des Lichtsensors 5 und erzeugt ein Lichtsignal PIN. D. h., der Lichtsignaldetektor 12 erzeugt das Lichtsignal PIN, wenn Licht beim Schweißen oder beim Schneidbrennen erzeugt wird, das durch den Lichtsensor 5 erfasst wird. Vorzugsweise weist der Lichtsignaldetektor 12 einen Filter und einen Verstärker zum Detektieren von Lichtsignalen in einem geeigneten Frequenzband auf.
Entsprechend sind die Solarzelle 4 und der Lichtsignaldetektor 12 optische Detektoren zum Erfassen des Umgebungslichts.
Durch den Strahlungssensor 14 wird ein Signal in einem geeigneten Frequenzband detektiert, und ein Elektromag­ netische-Welle-Erfassungssignal RFIN (im Nachfolgenden auch als Strahlungssignal RFIN bezeichnet) wird erzeugt, wenn mittels der Antenne 7 eine elektromagnetische Welle zugeführt wird. Vorzugsweise weist der Strahlungssensor 14 einen Resonator, einen Filter und einen Komparator zum Empfangen eines spezifischen Frequenzbands einer elektromagnetischen Welle auf, die von der Antenne 7 empfangen wird. D. h., der Strahlungssensor 14 erzeugt das Strahlungssignal RFIN, falls er eine elektromagnetische Welle detektiert, die beim Schweißen oder beim Schneidbrennen erzeugt wird.
Der Temperaturdetektor 16 erzeugt ein Temperatursignal THIN entsprechend der Umgebungstemperatur, wenn diese durch einen Thermistor 6 erfasst wird.
Dementsprechend sind der Strahlungssensor 14 und der Temperatursensor 16 nicht-optische Sensoren, die das Fre­ quenzspektrum der Umgebung, sowie die Umgebungstemperatur erfassen.
Die Steuerungseinheit 18 verwendet und verarbeitet als Eingangssignale die folgenden Signale: das Lichtsignal PIN, das Strahlungssignal RFIN, und das Temperatursignal THIN, die vom Lichtsensor 12, dem Strahlungssensor 14 bzw. dem Temperatursensor 16 ausgegeben werden. Die Steuerungseinheit 18 erzeugt ein Startsignal START zum Steuern der Startschaltung 24 und ein Steuersignal DOUT zum Steuern der Treiberschaltung 28. Die Steuerungseinheit 18 erzeugt ein Temperaturkompensationssignal TEMPC, wenn das Temperatursignal THIN einen Wert aufweist, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Die Steuerungseinheit 18 erzeugt ferner ein Startsignal START zum Steuern der Startschaltung 24 durch Eingeben des Temperatursignals THIN. Vorzugsweise weist die Steuerungseinheit 18 einen Mikrocomputer auf.
Der Oszillator 20 erzeugt mittels der Spannung VSO eine Oszillatorspannung VOSC. Die Oszillatorspannung VOSC ist ein pulsförmiges Signal.
Der Energiegenerator 22 verwendet die Oszillatorspannung VOSC als Eingangsspannung, verstärkt diese und erzeugt eine Start- VPP und eine Steuerspannung VLCD. Der Energiegenerator 22 verstärkt die Startspannung VPP, wenn das Temperaturkompen­ sationssignal TEMPC erzeugt ist. Vorzugsweise weist der Ener­ giegenerator 22 eine Spannungsdoppler-Gleichrichterschaltung auf, die selbst wiederum einen Kondensator aufweist.
Die Startschaltung 24 gibt als Ausgangsspannung die Startspannung VPP als Antwort auf das Startsignal START oder als Antwort auf das Lichtsignal PIN aus. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuerungseinheit 18 die Startzeit des Startsignals START, d. h. sie steuert die Dauer des Startsignals START.
Die Intensitätssteuerungseinheit 26 steuert eine Betriebsspannung VLCDR, indem die Steuerspannung VLCD mittels des Intensitätsreglers 8 gesteuert wird.
Zu Beginn wählt die Treiberschaltung 28 die von der Startschaltung 24 als Antwort auf das Startsignal START oder als Antwort auf das Lichtsignal PIN ausgegebene Spannung aus. Während des Betriebs der Blendschutzscheibe 3 wählt die Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR als Antwort auf das Steuersignal DOUT aus und erzeugt eine Treiberspannung (zwischen Treiberschaltung 28 und Blendschutzscheibe 3) zum Betreiben der Blendschutzscheibe 3. Die Treiberspannung ist zu diesem Zeitpunkt ein rechteckförmiges Signal.
Wenn die Blendschutzscheibe 3 einen Flüssigkristallschirm aufweist, wählt die Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR als Antwort auf das Steuersignal DOUT und die Startspannung VPP als Antwort auf das Startsignal START oder als Antwort auf das Lichtsignal PIN aus, um die Treiberspannung zu erzeugen.
Das bedeutet, dass die Treiberschaltung 28 zu Beginn der Steuerung der Blendschutzscheibe 3 (Modus: Schweißen) eine hohe Startspannung VPP auswählt und ausgibt. Sofort nach dem Start, d. h. nach der Aktivierung der Blendschutzscheibe 3 (Blendschutzscheibe 3 ist verdunkelt) wird von der Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR ausgewählt und ausgegeben, die kleiner als die Startspannung VPP ist.
D. h., die erfindungsgemäße Blendschutzeinrichtung 2 steuert die Startdauer und die Startspannung als Antwort auf das Startsignal START, um die Blendschutzscheibe 3 in Abhängigkeit von der Temperatur zu aktivieren und so die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 zu verbessern.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Steuerungseinheit 18 der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 2 beschreibt. Im Folgenden wird bezugnehmend auf Fig. 3 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 2 beschrieben.
Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung VSO, wenn auf die Solarzelle 4 Licht auftrifft. Der Spannungsgenerator 10 erzeugt dann die Spannung VCC. Die Steuerungseinheit 18 wird zur Bearbeitung eines Signals zurückgesetzt, das als Eingangsgröße an ihr anliegt, wenn die Spannung VCC an die Steuerungseinheit 18 angelegt wird (Schritt 100).
Der Lichtsensor 5 wird eingeschaltet, wenn die Spannung VSO erzeugt ist. Der Lichtsignaldetektor 12 detektiert ein Lichtsignal aus einem geeigneten Frequenzband von Signalen, die vom Lichtsensor 5 bereitgestellt werden, und erzeugt das Lichtsignal PIN. Die Steuerungseinheit 18 detektiert eine Änderung des Lichtsignals PIN (Schritt 110).
Beispielsweise erkennt die Steuerungseinheit 18 einen Wechsel der Lichtverhältnisse, also einen Wechsel des Lichtsignals PIN von einem ersten Binärwert "1" auf einen zweiten Binärwert "0" in folgendem Fall. Das Lichtsignal PIN, das in einem internen Resistor (nicht dargestellt) der Steuerungseinheit 18 gespeichert ist, weist einen ersten Binärwert "1" auf, wenn die Steuerungseinheit 18 mittels des Anliegens der Versorgungsspannung zurückgesetzt wird. Das Lichtsignal weist den zweiten Binärwert "0" auf, wenn der Lichtsignaldetektor 12 dieses Lichtsignal detektiert, wodurch die Steuerungseinheit 18 erkennt, dass sich das Lichtsignal PIN in seinem Wert verändert hat. Natürlich kann auch eine umgekehrte Änderung, d. h. eine Änderung vom Binärwert "0" auf den Binärwert "1" von der Steuerungseinheit 18 auf die entsprechende Weise erkannt werden. Damit kann die Steuerungseinheit 18 zwei unterschiedliche Fälle erkennen, nämlich zum einen, dass das Licht in der Umgebung verschwindet und zum anderen, dass Licht in der Umgebung erscheint.
Die Steuerungseinheit 18 schaltet in einen Betriebsmodus, wenn sich das Lichtsignal PIN verändert (Schritt 120).
Die Steuerungseinheit 18 prüft, ob sich das Steuersignal DOUT in einem aktiven Zustand oder einem desaktivierten Zustand befindet (Schritt 130).
Ergibt der Prüfschritt 130, dass sich das Steuersignal DOUT in einem aktiven Zustand befindet, so wird das Steuersignal DOUT in einem weiteren Schritt (Schritt 210) desaktiviert.
Ergibt der Prüfungsschritt 130, dass sich das Steuersignal DOUT in einem desaktivierten Zustand befindet, so wird in einem weiteren Prüfschritt (Schritt 140) von der Steuerungseinheit 18 geprüft, ob das Temperatursignal THIN, welches von dem Temperatursensor 16 an die Steuerungseinheit 18 eingegeben wird, kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Zeigt aufgrund der Prüfung im Prüfschritt 140 das Tempe­ ratursignal THIN eine geringe Temperatur an, so erzeugt die Steuerungseinheit 18 das Temperaturkompensationssignal TEMPC (Schritt 150). Der Energiegenerator 22 verstärkt die Startspannung VPP und erzeugt eine verstärkte Startspannung VPP, wenn das Temperaturkompensationssignal TEMPC als Eingangssignal an den Energiegenerator 22 eingegeben wird. Wenn dies nicht der Fall ist, d. h., wenn der Prüfschritt 140 ergibt, dass das Temperatursignal THIN nicht eine geringe Temperatur anzeigt, wird das Verfahren mit Schritt 160 fortgeführt.
Die Steuerungseinheit 18 verlängert die Startzeit des Startsignals START in Abhängigkeit vom Temperatursignal THIN.
D. h., zeigt das Temperatursignal THIN eine geringe Um­ gebungstemperatur an, so wird durch die Steuerungseinheit 18 die Startspannung VPP verstärkt, indem das Tempera­ turkompensationssignal TEMPC zur Kompensation der Temperatur erzeugt wird. Ferner verlängert die Steuerungseinheit 18 die Dauer der Startzeit des Startsignals START in Abhängigkeit vom Temperatursignal THIN. Dementsprechend wird die Blendschutzscheibe 3 selbst bei niedrigen Temperaturen schnell betrieben.
Gemäß dem Ablauf des oben dargestellten Ausführungsbeispiels werden sowohl die Startzeit als auch die Startspannung VPP verändert. Allerdings ist es alternativ ebenso möglich, nur die Startspannung zu ändern.
D. h., die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 ist kurz bei hohen Umgebungstemperaturen und länger bei niedrigen Temperaturen. Daher führt bei niedrigen Temperaturen eine Blendschutzscheibe gemäß dem Stand der Technik eine Lichtab­ schirmoperation durch, nachdem schon Schweißlicht zu den Augen des Arbeiters übertragen worden ist, da die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 bei niedrigen Temperaturen bei Beginn des Verfahrens verzögert ist. Dieses Problem des Stands der Technik wird durch die erfindungsgemäße Steuerungseinheit 18 mit Durchführung der Schritte 140, 150 und 160 gelöst.
Die Steuerungseinheit 18 gibt das Startsignal START als Aus­ gangssignal an die Startschaltung 24 ab (Schritt 170). Die Startschaltung 24 erzeugt die Spannung VPP als Antwort auf das Lichtsignal PIN des Lichtsensors 5, 12 oder als Antwort auf das Startsignal START. Die Startschaltung 28 hat als Eingangsspannung die Spannung VPP und betreibt die Blend­ schutzscheibe 3. Ist weder das Startsignal START aktiv noch wird eine Veränderung des Lichtsignals PIN erzeugt, so verwendet die Treiberschaltung 28 die Spannung VLCDR als Eingangsspannung und betreibt damit die Blendschutzscheibe 3 (herkömmlicher Dauerschweißbetrieb).
Die Steuerungseinheit 18 prüft in einem weiteren Schritt, ob das von dem Strahlungssensor 14 angelegte Strahlungssignal RFIN größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (Schritt 180). Das Strahlungssignal RFIN wird an die Steuerungseinheit 18 eingegeben, wodurch die Steuerungseinheit 18 prüft, ob das Schweißen fortgeführt wird oder nicht. D. h., die elektromagnetischen Wellen in einem Frequenzbereich zwischen 2 KHz und 400 KHz und auch das Erzeugen des Lichtsignals PIN ist abhängig von der Art des zum Schweißen verwendeten Schweißgeräts, beispielsweise eines Lichtbogenschweißgeräts, eines Gasschweißgeräts, etc.
Die Steuerungseinheit 18 aktiviert das Steuersignal DOUT, wenn das Strahlungssignal RFIN größer als ein vorbestimmter Wert (Schritt 200) ist.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wenn das Strahlungssignal RFIN nicht größer als der vorbestimmte Wert ist, von der Steuerungseinheit 18 geprüft, ob das Lichtsignal PIN erzeugt ist oder nicht (Schritt 190).
Ist das Lichtsignal PIN erzeugt, so wird das Verfahren bei Schritt 200 fortgeführt. Ist das Lichtsignal PIN nicht erzeugt, so wird das Verfahren bei Verfahrensschritt 210 fortgeführt.
Im Schritt 180, in welchem geprüft wird, ob das Strahlungssignal RFIN erzeugt ist, und im Schritt 190, in welchem geprüft wird, ob das Lichtsignal PIN erzeugt ist, wird von der Steuerungseinheit 18 entschieden, ob das Schweißen durchgeführt wird und es wird das Steuersignal DOUT aktiviert, wenn das Strahlungssignal RFIN größer als der vorbestimmte Wert ist oder wenn das Lichtsignal PIN erzeugt ist.
Nachdem der Verfahrensschritt 200 oder der Verfahrensschritt 210 durchgeführt worden ist, schaltet die Steuerungseinheit 18 in einem Pausenmodus (Schritt 220). Die Steuerungseinheit 18 führt die oben beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt durch.
Dementsprechend wird durch die Blendschutzeinrichtung 2 und dem Verfahren zu deren Steuerung die Startzeitdauer der Blendschutzscheibe 3 in Abhängigkeit der detektierten Umgebungstemperatur gesteuert. Die Blendschutzeinrichtung 3 verstärkt die Startspannung VPP durch Erzeugen des Temperaturkompensationssignals TEMPC, wenn die Umgebungs­ temperatur niedriger als ein vorgegebener Wert ist und erzeugt dann die verstärkte Startspannung VPP. Dadurch wird die Antwortgeschwindigkeit bzw. die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 durch die erfindungsgemäße Blendschutzeinrichtung 2 verbessert.
Fig. 4 zeigt die Wellenform des Ausgangssignals der Treiberschaltung 28 der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 2, wobei an der horizontalen Achse des Diagramms die Zeit t und an der vertikalen Achse des Diagramms die Ausgangsspannung V der Treiberschaltung 28 angetragen ist.
Ist das Temperatursignal THIN kleiner als der vorbestimmter Wert, so wird die Dauer der Startzeit t des Startsignals START derart gesteuert, dass die Startzeit t auf einen Wert t + Δt erhöht wird. Ferner wird die Startspannung VPP des Startsignals START auf einen Startspannungswert VPP + ΔV erhöht.
Wie oben beschrieben, steuert die Steuerungseinheit 18 die variable Zeit Δt des Startsignals START mittels Erhalten des Temperatursignals THIN und erzeugt das Temperaturkom­ pensationssignal TEMPC, wenn das Temperatursignal THIN kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Der Energiegenerator 22 variiert und erzeugt die variable Spannung ΔV aufgrund des Temperaturkompensationssignals TEMPC.
So wird beispielsweise in dem Fall, wenn die Steuerungseinheit 18 eine Verminderung der Temperatur um 1°C von einer Referenztemperatur von 0°C detektiert, die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 verbessert, indem die Startdauer t des Treibersignals (Treiberspannung = Startspannung), das an die Blendschutzscheibe 3 angelegt wird, um eine 1 ms verlängert wird oder, indem die Startspannung VPP (Treiberspannung) um ungefähr 0,5 V erhöht wird.
Die Startdauer des Startsignals START ist derart gesteuert, dass sie nicht mehr als 80% einer Referenzzeit übersteigt, mit der die Blendschutzscheibe 3 ohne Temperaturkompensation aktiviert wird. Die erhöhte Startspannung sollte nicht größer werden als 50% der Referenzspannung, mit der die Blendschutzscheibe ohne Temperaturkompensation aktiviert wird. Übersteigt die Startdauer und/oder die Startspannung die maximal erlaubte Höchstgrenze der Blendschutzscheibe 3, so kann die Blendschutzeinrichtung 2 inklusive der Blendschutzscheibe 3 beschädigt werden. Deshalb wird vorzugsweise die Startzeit und die Startspannung derart gesteuert, dass sie 30% der Referenzzeit bzw. der Referenzspannung nicht übersteigt.
Fig. 5 zeigt einen Graphen, der die Änderung der Startzeit t in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur T bei der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 3 zeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird bei Verringerung der Umgebungstemperatur die Startzeit des Startsignals START erhöht.
Fig. 6 zeigt einen Graphen, der die Veränderung der zur Lichtausblendung benötigten Zeit t in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur T bei einer Blendschutzeinrichtung gemäß dem Stand der Technik und einer erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 3 darstellt. Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, ist die bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik zur gewünschten Lichtabschirmung benötigte Zeit t proportional zur Verringerung der Umgebungstemperatur T erhöht.
Erfindungsgemäß ist die zur gewünschten Lichtabschirmung benötigte Zeit t fast unabhängig von der Umgebungstemperatur T.
Das Verfahren zur Steuerung der Startdauer und der Startspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ist auch auf andere Arten von Blendschutzeinrichtungen anwendbar.
Damit wird die Antwortgeschwindigkeit bzw. Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 unabhängig von der Umgebungstemperatur T gehalten, indem die Startzeit t und/oder die Startspannung VPP der Treiberspannung zum Betreiben der Blendschutzscheibe 3 in Abhängigkeit von der Änderung der Umgebungstemperatur verändert wird. Dadurch können die Augen eines Arbeiters sicher geschützt werden.
Bezugszeichen
1
Schutzmaske
2
Blendschutzeinrichtung
3
Blendschutzscheibe
4
Solarzelle
5
Lichtsensor
6
Temperatursensor
7
Antenne
8
Intensitätsregler
10
Spannungsgenerator
12
Lichtsensor (Lichtsignaldetektor)
14
Strahlungssensor (Strahlungsdetektor, Elektromagnetische-Wellen-Detektor)
16
Temperatursensor (Temperaturdetektor)
18
Steuerungseinheit
20
Oszillator
22
Energiegenerator
24
Startschaltung
26
Intensitätssteuerungseinheit
28
Treiberschaltung
Spannungen
VSO Ausgangsspannung der Solarzelle
4
VCC Ausgangsspannung des Spannungsgenerators
10
VSOC Oszillatorspannung
VPP Startspannung (normal & verstärkt)
VLCD Steuerspannung
VLCDR Betriebsspannung
Signale
PIN Lichtsignal
RFIN Strahlungssignal
THIN Temperatursignal
TEMPC Temperaturkompensationssignal
START Startsignal
DOUT Steuersignal
- Treiberspannung (Steuerung der Blendschutzscheibe
3
; Potential zwischen Treiberschaltung
28
und Blendschutzscheibe
3
)

Claims (8)

1. Blendschutzeinrichtung, aufweisend:
eine Blendschutzscheibe (3), deren optische Transmission durch Anlegen einer von der Umgebungstemperatur abhängigen Treiberspannung (28 ↔ 3) einstellbar ist;
einen Temperaturdetektor (6, 16) zum Erzeugen eines Temperatursignals (THIN) durch Detektieren der Umgebungstemperatur (T);
eine Steuerungseinheit (18) zum Erzeugen eines Startsignals (START, Schritt 170) zum Auslösen einer Startspannung (VPP), von der die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) während einer vorbestimmten Startzeit schnell herabgesetzt wird, wobei das Startsignal (START) eine die Dauer (t) der Startzeit bestimmende Dauer (t) aufweist, die in Abhängigkeit vom Temperatursignal (THIN, Schritt 140) bestimmt wird; zum Erzeugen eines Temperaturkom­ pensationssignals (TEMPC, Schritt 150), welches in Abhängigkeit vom Temperatursignal (THIN) bestimmt wird; und zum Erzeugen eines Steuersignals (DOUT), durch welches der Dauerbetrieb der Blendschutzscheibe (3) gesteuert wird; und
ein Treibermittel zum Betreiben der Blendschutzscheibe (3), wobei das Treibermittel die Startspannung (VPP) als Antwort auf das Startsignal (START) oder eine Betriebsspannung (VLCDR) als Antwort auf das Steuersignal (DOUT) als Treiberspannung (28 ↔ 3) an die Blendschutzscheibe (3) vermittelt;
wobei die Höhe der Startspannung (VPP) in Abhängigkeit vom Temperaturkompensationssignal (TEMPC) derart gesteuert ist, dass die Startspannung (VPP) bei einer Verringerung der Umgebungstemperatur (T) erhöht wird und eine Referenzstartspannung, mit welcher die Blendschutzscheibe (3) bei nicht verringerter Umgebungstemperatur betrieben wird, um nicht mehr als 30% überschreitet.
2. Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Dauer (t) der Startzeit, in welcher die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) herabgesetzt wird, in Abhängigkeit von der Verringerung der Umgebungstemperatur (T) verlängert (+Δt) wird.
3. Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Dauer (t) der Startzeit derart gesteuert ist, dass sie eine Referenzstartzeit, in welcher die Blendschutzscheibe (3) bei nicht verringerter Umgebungstemperatur (T) betrieben wird, um nicht mehr als 30% überschreitet.
4. Blendschutzeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Blendschutzscheibe (3) einen Flüssigkristallschirm aufweist.
5. Verfahren zum Einsteuern der Verdunkelungsdauer einer Blendschutzeinrichtung mit einer Blendschutzscheibe (3), deren optische Transmission durch Anlegen einer von der Umgebungstemperatur abhängigen Treiberspannung (28 ↔ 3) einstellbar ist; einem Temperatursensor (6, 16) zum Erzeugen eines Temperatursignals (THIN) durch Detektieren der Umgebungstemperatur (T); und einer Steuerungseinheit (18) zum Steuern der optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3) mittels des Temperatursignals (THIN); wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Erzeugen eines Temperaturkompensationssignals (TEMPC, Schritt 150) durch die Steuerungseinheit (18), wenn das Temperatursignal (THIN) eine Umgebungstemperatur (T) anzeigt, welche geringer als ein vorbestimmter Wert ist (Schritt 140);
Erzeugen eines Startsignals (START, Schritt 170) mit einer Dauer (t) zum Auslösen einer Startspannung (VPP) mit der Dauer (t), die in Abhängigkeit vom Temperatursignal (THIN) gesteuert wird (Schritt 160);
Erzeugen der Startspannung (VPP), deren Höhe vom Temperaturkompensationssignal (TEMPC) abhängt und die die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) herabsetzt;
Vermitteln der Startspannung (VPP) als Treiberspannung (28 ↔ 3) an die Blendschutzscheibe (3), aufgrund des Startsignals (START) der Steuerungseinheit (18); und
schnelles Herabsetzen der optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3) aufgrund der Treiberspannung (28 ↔ 3).
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Dauer (t) der Startzeit, in welcher die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) herabgesetzt wird, in Abhängigkeit von der Verringerung der Umgebungstemperatur (T) verlängert (+Δt) wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Dauer (t) der Startzeit derart gesteuert ist, dass sie eine Referenzstartzeit, in welcher die Blendschutzscheibe (3) bei nicht verringerter Umgebungstemperatur (T) betrieben wird um nicht mehr als 30% überschreitet.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Blendschutzscheibe (3) einen Flüssigkristallschirm aufweist.
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