HET MODELLEREN VAN EEN RONTGEN-DOORLICHTREGELING. Boons

<3.08 )

Temp/Rth) dt

Voor het bepalen van formule lineaire relatie's:

(3.07) gelden nu nog de volgende

1)

P = If 2 .Rth waarbij Rth = f(Temp) een niet-lineaire functie de temperatuur is.

2)

Ia = f 1
nietvan

Ubuis => 40 kV (werkgebied BV-25) Ubuis < 40 kV Ubuis = 0

waarbij f1 de formule van Richardson voorstelt: -b la = 60.Temp2.exp(----) Temp

<3.09 )

met been buisconstante. Zie: Elektronisch Vademecum deel 1 pagina 213 tIm 215 Kluwer technische boeken, 1980. Veor een praktisch bruikbare uitdrukking voor formule (3.07) ga ik uit van de, door de fabrikant opg~geven, la-If characteristiek van Author: H.C.G.

Boons

! Date:

86-07-01

! Page :

51

DOCUMENT: De de

mA-~egeling

van de BV-25.

XDB042.05-2498

~ontgenbuis.

fig 3.8 De la-If cha~acte~istiek van de FO 14 ~ontgenbuis. B~on: buisgegevens FO 14, fa C.H.F. Mulle~ 821207. Uit de la-If cha~acte~istiek van de FO 14 buis uit de BV-25 blijkt dat deze cu~ven, fig 3.8, p~aktisch een ~echte lijn voo~stellen. In deze log-lin g~afiek betekent dit dat het ve~band de volgende vo~m heeft: If

= a.

la

=

Uit de

1 0

I og ( I a ) + b (3.10)

a

10

g~afiek,

fig 3.8, zijn de volgende gegevens gehaald: punt 1

Cu~ve l_fQ~~§

h~_l

__lf__ ~ __ I~

punt 2

be~ekend

:__lf__ ~ __ I~ __l __ ~

~

__ Q

1

I I

klein klein

50 100

2.05 1. 99

, o. 1

3.40 3.40

,

g~oot

50 100

2.31 2.26

, o. 1 o. 1

3.62

,

3.59

g~oot

O. 1

tabel 3.2) Bepaling pa~amete~s uit met If in A en 121. in mAo Uit

de

30 30

0.54 0.55

2.59 2.54

30 30

().53

0.53

2.84 2.79

g~afiek.

pa~amete~s

voIgt dat de spanningsafhankelijkheid van de a minde~ is als voo~ pa~amete~ b. In het model heb ik de deze spanningsafhankelijkheden, die samen de Du~chg~iff van de ~ontgenbuis vo~men, ve~waa~loosd. Ve~de~ ga ik in het PSI-model "aIleen uit van doo~lichten (klein focus). pa~amete~

Autho~

H.C.G. Boons

Date:

86-0~'-O1

Page

52

XDB042.05-2498

DOCUMENT: De mA-regeling van de BV-25.

De enige belangrijke tijdafhankelijkheid in het gloeistroom-circuit en de rontgenbuis is de gloeidraad. Een uitdrukking om de tijdafhankelijkheid te kunnen bepalen, bijvoorbeeld thermische weerstand Rth of warmtecapaciteit Cth, zijn in de buisgegevens echter niet terug te vinden. Dit komt doordat in de energiehuishouding de gloeidraad een kleine rol speelt (20 W voor gloeidraad + kathode ten opzichte van 2000 W in de anode). Ook het feit dat bij M.S.D. nog amper met tijdsresponsie's wordt gewerkt kan hier debet aan zijn. Om de tijdconstanten van de gloeidraad te weten te komen was eerst de volgende meting bedacht. Met behulp van een stroombron wordt de gloeidraad verwarmd. Het spanningsverloop wordt als funktie van de tijd geregistreerd. Hierdoor is de weerstand als functie van de tijd te meten. Met behulp van een temperatuur-weerstand tabel van wolfraam kan nu het temperatuursverloop bepaald worden. Bij het meten aan autolampen van 12 en 24 V meting praktisch niet-reproduceerbaar was en van de meting te wensen overlaat. Voor inschakeltijd van 0.1 tot 0.5 sec afhankelijk rontgenbuis neem ik een tijdconstante van 0.1 settling time van ongeveer 0.3 sec.

De volgende doorgevoerd: 1

vereenvoudigingen

heb

ik

vertraging t.g.v. gloeidraad als lineaire RC-tijd van 0.1 sec; UIT

bleek echter dat zo'n dat de nauwkeurigheid autolampen geldt een van de stroom. Voor de sec aan. Dit geeft een

in

het

doorlicht-model

IN

= -------1 + RC.s

geen durchgriff;

2

Van

beide

Ia

=

If-2.55

10

(-------) 0.54

vereenvoudigingen is een PSI-model bepaald,

fig

3.9

en

3. 10.

+-----+ +-----+ +-----+ IN o---->:+SUB l---->: DIV :---): INT :--+--) UIT +-): +-): +-----+ +-----+ +-----+ tijdconstante +----------------------------------+ fig 3.9 PSI-model tijdvertraging gloeidraad. +-----+ +-----+ +-----+ If o----):+SUB :----): DIV :---): EXP :---) Ia +-):+->: +-----+ +-----+ +-----+ b a fig 3.10 PSI-model Nu

voIgt

nog

de

la-If overdracht gloeidraad.

volgorde

Author: H.C.G. Boons

waarin de twee ! Date:

blokken

86-07-01

in

het

model

Page : 53

DOCUMENT: De mA-regeling van de BV-25.

XDB042.05-2498

opgenomen moet worden. Omdat in werkelijkheid eerst de gloeidraad opgewarmd wordt (zie punt 1 par 3.2.1) heb ik het model van de RCtijd, fig 3.9, eerst genomen en dan het model van de niet-lineaire formule, fig 3.10. De eenheidsstapresponsie van dit model staat in fig 3.11, ter vergelijking is de responsie van het systeem waarbij de volgorde is omgedraaid (eerst niet-lin dan RC-tijd) ook weergegeven.

1

IFSET

IASET

~

Eenheidsst~presponsie

6LOEIDRAAD

IFSET 6loeistrooa-setpoint (IFSET st~pt op t=O sec IAACT

/

IASET buisstrooa-setpoint (d.i. door RC-net.erk

v~n

0

n~~r

vertr~~gde

IFSETI

IAACT buisstrooa ~ctu~l (d.i. IASET n~ niet-line~ire be.erkingl Uitgezette grootheden zijn op genoraeerd

oo

II

l' settling tin IASET

I

eind.~~rde

settling tin IAACT

I

fig 3.11 Eenheidsstapresponsie PSI-model gloeidraad. Uit de eenheidsstapresponsie blijkt dat de settling time (d.i. tijd waarin het systeem tot binnen 951. van de eindwaarde is gekomen en blijft) door de niet-lineaire overdracht vergroot wordt tot 0.45 sec. De vorm van de stapresponsie komt overeen met de vorm van de spanningsverloop van gloeilampen bij het aanbrengen van een stroombron.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

54

DOCUMENT: De mA-regeling van de BV-25.

XDB042.05-2498

De buisstroomregeling regelt de buisstroom naar de gewenste waarde Dit gebeurt vanwege de traagheid van de uit de kV-mA-curve. Bij opname doet deze regeling gloeidraad aIleen bij doorlichten. n i ets. prl!hl!at+---+ :\ : :tv I :~SET +------------+liC: \ : ifsl!t+-------------+if +------+ii KVC 0---): I :-----)IXI---): Buisstrool :----->:---:----->: 61al!istraal :---): RO :---+--) : I IA: +. - : regeling: :1: : rl!geling : buis : +-----+ +------------+:1: +-------------+ +------+ apnul!+---+ +-----+

1',1',1',

ladl!cantral Vi b+------------+ii

+-----1 Buisstraol 1(----------------------------------------------+ leting +------------+

fig 3.12

De plaats van de buisstroom-regeling (donker) mA-regeling •

in

De bUisstroomregeling, zie fig 3.12, bestaat uit de volgende delen: 1) De kV-mA-curve 2) Het circuit dat de buisstroom meet 3) De regelaar

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

55

de

DOCUMENT: De

mA-~egeling

van de BV-25.

XDB042.05-2498

De kV-mA-cu~ve bepaalt uit de setpoint van de kV-~egeling KVC de setpoint voo~ de mA-~egeling. Eigenlijk moet hie~ in plaats van mA~egeling buisst~oom~egeling staan maa~ omdat de buisst~oom~egeling de rnA doo~ de buis ~egelt noemt men deze laatste ook weI de mA-~egeling. De kV-mA-cu~ve is een expe~imenteel bepaald ve~band. Dit ve~band is bepaald zodanig dat de buis- en st~alingsbelasting zo klein mogelijk is. Het voIgt uit de intensiteit en ha~dheid van de ~ontgenst~alen als functie van mA en kV. Omdat in de fo~mule van ~ontgen-intensiteit, X=c.mA.kVP, de mA slechts lineai~ aanwezig is zou men, indien men aIleen de rnA ~egelt, bij een te donke~ beeld geneigd zijn de mA zo ve~ op te sch~oeven dat de ~ontgenbuis (g~oot ve~mogen) en de patient (g~ote abso~btie) te zwaa~ belast wo~den. Ook zou men aIleen de kV op kunnen sch~oeven. Deze te~m is in hoge~e o~de in de intensiteit aanwezig zodat het beeld bete~ belicht wo~dt. Het nadeel is echte~ dat e~ ha~de~e st~aling onstaat en het beeld dus minde~ kont~ast bevat. Doo~ de helling dmA/dkV te va~ie~en kan een bepaald we~kgebied gekozen wo~den. 40-50 kV: E~ wo~dt zachte st~aling met ge~ing doo~d~ingend ve~mogen gegene~ee~d. Dit geeft een g~ote st~alingsbelasting voo~ de patient doo~ de g~ote abso~ptie. Bij een donke~ beeld laat men de buisst~oom mA slechts weinig toenemen zodat e~ ee~de~ een hoge~e buisspanning kV genomen zal wo~den. 50-70 kV: De ha~dheid van de gegene~ee~de st~aling geeft een goed kont~ast. Hie~doo~ wo~dt bij een te donke~ beeld de mA ste~k ve~hoogd zodat de kV slechts weinig ve~ande~d. Dit is het gebied dat in de medische diagnostiek het meeste wo~dt geb~uikt. 70-100 kV: E~ wo~dt ha~de st~aling gegene~ee~d omdat het objekt slecht doo~d~ingbaa~ is. Hie~doo~ ve~hoogt men lieve~ de ha~dheid van de st~aling doo~ de buisspanning te ve~hogen. De buisst~oom neemt slechts weinig toe om de buisbelasting te bepe~ken.

De

kV-mA-cu~ve

uit de BV-25 is geschetst in fig 3.13 • ... ,\., .1'- \,

8.1.

U

,

I

1D" i

fig 3.13 In

de

kV-mA-cu~ve

BV-25

knikve~ste~ke~

III I IV

van de BV-25.

was de kV-mA-cu~ve v~oege~ geimplementee~d. Tegenwoo~dig

in een zogenaamde gaat men mee~ ove~ op

een digitale oplossing: PROM en DAC. Autho~

: H.C.G. Boons

! Date:

86-07-01

Page

56

DOCUMENT

De

mA-~egeling

van de BV-25.

XDB042.05-2498

Het voo~deel van een digitale kV/mA-cu~ve is: eenvoudige ve~ande~ing van de cu~ve doo~ he~-p~og~amme~en van de (e) PROM. mogelijkheid om alle ve~banden te gene~e~en. mogelijkheid om de cu~ve aan de omstandigheden aan te passen (mee~de~e cu~ven in ~~n PROM). Het nadeel: dus niet aIle waa~den mogelijk (bij de tegenwoo~dige bouwstenen is een voldoend g~ote ~esolutie mogelijk). sample-f~equentie. Doo~ de t~age gloeid~aad is zelfs een lage sample-f~equentie van 100 Hz al vele malen snelle~ als het systeem. digitalise~ing

De Cu~ve is zodanig opgebouwd dat de ove~d~acht 3 V/mA is. zeggen: 3 V stuu~spanning pe~ gewenste mA buisst~oom ~

wil

Dit

v

de opbouw van de hoogspannings-'tank', zie inleiding, is het eenvoudig mogelijk om de buisst~oom te meten. Men heeft hie~toe een wee~stand tussen de twee delen van de hoogspanningsgelijk~ichte~ aangeb~acht. De gelijkst~oom ia doo~ de buis geeft hie~ove~ een spanning Vib volgens de volgende ~elatie: Doo~

Vib

=

(3.11)

R • i a

Het zal duidelijk zijn dat, omdat ia altijd van anode naa~ kathode loopt vanwege het gelijk~icht-effect van de ~ontgenbuis, Vib altijd negatief (of nul) zal zijn. van hoogf~equente sto~ingen ten gevolge van de en choppe~ wo~dt de spanning Vib gefilte~d met een laagdoo~laatfilte~ en in een lx ve~ste~ke~ gebuffe~d, zie fig 3.14.

Voo~

het

onde~d~ukken

hoogspanningst~afQ

R2

+ Cl

fig 3.14 Het De

ove~d~acht

'Jib

buisst~oom-meetci~cuit H

van dit

m•

filte~

Hm(s)

is:

ia = il + i2 i 1. Rl - i 2. (R2+1/sCl> = (I il = i2. (R2+1/sCl>/Rl = i2. (sR2.Cl+1>/sR1Cl i a = i 2. (1 + (sR2C 1+ 1) I sR 1C1) = i 2. (s (R 1+R2) C1+ 1) I sR 1C1 i2 = ia.sR1Cl/(s(Rl+R2)Cl+l) Vib = - i2/sCl (hie~ loopt i2 van - naa~ +) Vib

Rl (3.12)

ia

Autho~

H.C.G. Boons

1+s(Rl+R2)Cl

Date: 86-07-01

Page

57

DOCUMENT

De mA-regeling van de BV-25.

XDB042.05-2498

Vl!rstl!rking

14.4 Hz

frequentll!

fig 3.15 Bode-plot filter Hm• De afvalfrequentie (-3dB) 1/[2 • • (R1+R2)C1J=14.4 Hz is zodanig gekozen dat de hoogfrequente effecten afdoende onderdrukt worden. De overdracht van (laag frequente) buisstroom naar Vib is dus 3 V/mA net als die voor de kV-mA-curve.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

58

XDB042.05-2498

DOCUMENT: De mA-regeling van de BV-25.

.5

, 'C

•• .>---f--...

.AC

1

., (Vib (= 0 voor aIle ia) fig 3.16a De regelaar elektrisch. :kV/: l
+

+----+

+----+

+----+

+-----+

0-->: 1 :----)(X)--):1.5x:--): Hf :--):1/1,/1:--): HpJ :--)0 lLm61 t+----+ +----+ +----+ +-----+

MAC

'" I

+----+ ia 0---): Hm :-----+------------------------+ +----+ Vi

(met Vi = -Vib =)0, voor aIle ial fig 3.16b De regelaar schematisch. In de regelaar, fig 3.16, wordt eerst de setpoint uit de kV-mA-curve Vmaset vergeleken met de gemeten waarde Vib in een opteller. Vanwege het altijd negatief zijn van Vib levert optellen een verschil van beide signalen op, zie fig 3.16b. Hierna wordt het verschilsignaal (laagdoorlaat) gefilterd. De overdracht van dit filter is: 1

(3.13) 1 + sR3C2 De spanning Vf uit dit filter wordt aan een variabele versterker toegevoerd. Het is namelijk gebleken dat door het niet-lineaire karakter van de If-Ia-overdracht van de rantgenbuis de rondgaande versterking en dus de regelsnelheid niet overal gelijk was. De rontgenbuis versterkte meer voor grate gloeistromen (exponentieel karakter If-Ia-overdracht). Daarom heeft men een variabele versterker ingebouwd die de kleine signalen meer versterkt als grate. Dit is gebeurd met een vermenigvuldiger. In deze vermenigvuldiger is de volgende overdracht gerealiseerd (samen met inverter): Vuit

=

Vf (3.14)

-10 . Vib

Het is duidelijk dat als Vib klein wordt, bijvoorbeeld 0, de vermenigvuldiger (door de '1/0=oo'-versterking) en daarmee oak de rest van de regeling vastloopt. Hiertegen zijn in de PI-regelaar, die na de vermenigvuldiger komt, maatregelen genomen.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

59

DOCUMENT

XDB042.05-2498

De mA-regeling van de BV-25.

C3

.>----+-....

R.

1Iu.lt >--1~_V.it

fig 3.17a fig 3.17b fig 3.17 De P1-regelaar met (a) en zonder (b) maatregelen tegen vastlopen bij het ontbreken van buisstroom. De overdracht van de P1-regelaar zonder maatregelen, is: Vin

Vuit

= R4

Z

Vuit ofwel Hp1 =

z i e fig

3. 17b ,

Z

(3.1S)

= Vin

R4

met Z is RS//(R6+C3) geeft dit voor Z:

RS(R6+1/sC3)

R5 (1+sR6. C3) (3.16)

Z = ------------ = -----------R5+R6+1/sC3 RS Hp1

1+s(RS+R6)C3

1+s.R6.C3

=

(3.17) R4 1+s(RS+R6)C3

Het feit dat dit een P1-regelaar is laat zich afleiden uit het poolnulpunten plaatje (fig 3.18). De pool X (integrerende aktie) ligt veel dichter bij de oorsprong als het nulpunt 0 (differentierende aldie). 1m-as ·r·

-----o-----------x-------+--------} -1/R6.C3 (=-2S.S .... )

Re-as

-1/(RS+R6)C3 (=-2.S.... )

.... let R5=365k, R6=39k2, C3=luF Ischela C.v.d.Ven 850703)

fig 3.18 pooi-nulpunten beeld P1-regelaar uit fig 3.17b. De maatregelen tegen het vastlopen van de schakeling bij kleine Vib zijn gevonden door in de P1-regelaar een FET-schakelaar, zie fig 3.17a, op te nemen. Als de FET geleidt gedraagt de P1-regelaar zich als hierboven beschreven is, formule (3.17). Zodra de FET niet meer geleidt is de regellus niet meer gesloten. De verbinding tussen Vin en Vuit (twee 'spanningsbronnen') bestaat nu uit twee dissiperende weerstanden R4 en RS. Deze verbinding heeft geen invloed op Vuit. De ingangsspanning op de min-klem van de opamp wordt nu bepaald door de Author: H.C.G. Boons

! Date:

86-07-01

~

Page : 60

DOCUMENT: De mA-regeling van de BV-25.

! XDB042.05-2498

condensator C3. Deze werdt praktisch niet ontladen door de kleine ingangsstroom van de opamp en houdt dus de uitgangsspanning vast zeals die was op het moment dat de FET geopend werd. De schakeling gedraagt zich als een Sample & Hold. Het is dus mogelijk de oude uitgangswaarde van de PI-regelaar en dus tevens de oude stuurwaarde voor de gloeistroomregeling vast te houden zodra er geen streom meer door de buis loopt. Dit laatste wordt bestuurd met het signaal ENMACOHC [ENable MA COntrole High 10CmosJ. Om het stuursignaal MAC [MA Control] te begrenzen zijn over de PIregelaar twee zenerdiode's ingebouwd. Deze begrenzen Vuit en dus de 'interne status' van de integrator op -6.2 en +6.2 Volt. Door de begrenzing hier te plaatsen (vroeger begrensde men pas na de integrator) is een snellere regeling gemaakt. Doordat de interne status van de intergrator begrensd wordt kan de integrator niet buiten het werkgebied van -6.2 en +6.2 gaan en hoeft dus ook niet terug te 'integreren'. Vanwege de begrenzing zal het duidelijk ZlJn dat in het PSI-model geen INT maar INL-integrator gebruikt moet worden. Formule (3.17) met met AO=-R5/R4, tl=R6.C3 en t2=(R5+R6).C3: HpI

=

l+s.tl AO.-----1+s.t2

Vuit

=

(3.18) Vin

De s-vorm hiervan is: Vuit. (1+s.t2) = Vin.AO. (l+s.tl>

(3.19)

lis vorm: Vuit. (lis + t2) = Vin.AO. (lis + tl> (3.20)

Vuit = (Vin.AO.tl + (Vin.AO - Vuit)/s)/t2 Met behulp van de 'interne state' Xl: T

Xl
S

(3.21)

(Vi n. AO - Vu it) d t

-00 Vuit = (Vin.AO.tl + Xl>/t2

(3.22)

In PSI moet Vuit met een LIM-blok begrensd worden op -6.2 en +6.2 en Xl moet met een INL-blok begrensd worden op -6.2 en +6.2. Voor de sample & hold moet Xl vastgehouden worden. Dit wil zeggen een schakelaar veor de integrator en een sample&hold-schakelaar in de Vin-lijn. Beide schakelaars moeten sluiten als ENMACOHC actief wordt. Het totale PSI-model van de PI-regelaar begrenzing staat in fig 3.19.

Auther

H.C.G. Boons

met

Date: 86-07-01

Sample

8(

Hold

Page

en

61

DOCUMENT

De mA-regeling van de BV-25.

+-----+ +-----+ +-----+ Vin 0--->: "UL :--+-----------}: SPL 1-----1 "UL :--+ +-}: +-----+ +-}: +-----+ t +-----+ tl AO EN"ACOHC

0 ••••••••

XDB042.05-2498

lAO, tl en t2 zijn CON-blokkenl

,

+-----+ +-----+ +-----+ 0->:0 REL: +-----+ +-}: +-----+ +-----+ +->:+SUB l----}:o \o:--}: INL l----}: ADD :----}: DIY :---): LI" :--+---) Yuit +--):+-----+ +-----+ +-----+ +->: +-----+ +-----+ +-----+ t2 +---------------------------------------------------------------------+ fig 3.19 Model PI-regelaar met Sample & Hold en begrenzing.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

62

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

XDB042.05-2498

De videoketen is het deel van de rontgenregeling dat het beeld, ontstaan door het invallen van rontgenstralen op de detector, terugkoppelt naar stuursignalen voor kV en (tijdens doorlichten) mAo De detector bestaat uit een beeldversterker en video-opneembuis Vidicon. Uit het videosignaal wordt een maat voor de helderheid van het beeld bepaald. Deze maat wordt door een integrerende regelaar teruggekoppeld naar het stuursignaal KVC. Dit hoofdstuk is in vier delen verdeeld: 1)

~HjeriA

~orte

sta.n beschrijvingen van de detector (= beeldversterker en vidicon), de bewerking van het videosignaal tot maat van de rontgendosis (= DOSE RATE) door het videopaneel XTV5 en de regelaar die het stuursignaal KVC uit het DOSE RATE signaal bepaald. 2) Het meten van de overdracht van rontgenbuis en detector. Deze paragraaf behandelt het instellen van de gevoeligheid van de detector en het meten van de overdracht van de stuurgrootheden kV en mA naar het videosignaal. Tevens wordt van dit laatste het PSI-model bepaald. 3) Het PSI-model van de videoketen. In dit deel staan de ontbrekende PSI-modellen van de videoketen. 4) Simulatie van de totale regeling. In dit deel staat de responsie van het totale systeem (Videoketen, kV-regeling en mA-regeling) zoals dat plaatsvindt bij het overschakelen van manueel naar automaat uitgaande van een stabiele toestand.

RichtinQ-

Teller

d.tector

KVC

Absolut. w••rd. 9-1 i jkricht.r

fig 4.1 Het principeschema van de rontgenregeling van de BV-25.

De detector bestaat in de huidige beeldversterker en videocam.era. "-.J. De

beeldversterker

Author: H.C.G. Boons

heeft

een

rontgentoestellen

luminescentie-scherm Date: 86-07-01

uit

een

waarin Page : 63

de

~

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

XDB042.05-2498

opvallende rontgenstraling elektronen vrijmaakt. Deze worden daarna het door een elektrisch veld versneld. Daarna treffen ze uitgangsscherm waar elektronen in licht omgezet worden. Door de (hoog)spanning te varieren is de versterking en dus de helderheid op het uitgangsscherm te varieren. Direct achter de beeldversterker is de camera geplaatst. Bij de BV-25 is deze door middel van een fiber gekoppeld aan de beeldversterker. Het licht treft de camera-buis op het target. Dit is een vlakje aan de voorkant van de buis. In dit vlakje is de weerstand afhankelijk van de hoeveelheid licht. Dit vlak wordt opgeladen met een elektronenstraal. Ais er nu licht opvalt wordt de weerstand lager waardoor er lading weglekt. Door met een elektronenstraal dit vlak af te tasten is de weggelekte hoeveelheid lading en dus de lichtsterkte tussen beide scantijdstippen te bepalen. Dit doet men door de stroom te meten die nodig is om het vlakje weer op te laden. Het videosignaal, genaamd VICA (=VIdeo CAmera), geeft dus in de tijd gezien de spatiele helderheid van het target weer.

Het videosignaal wordt voorafgaand aan verdere bewerking versterkt en gemaskeerd. Hierdoor kan het meetveld ingesteld worden en worden punten di e bui ten ~gez i chtsvel d van de ronde beel dversterker vall en verwijderd. '~

'V

Om uit het versterkte en gemaskeerde videosignaal een meetsignaal (DC) te destilleren dat de de helderheid van het beeld aangeeft gebruikt men een topdetector. Deze topdetector meet de topwaarde van een beeldframe. Een beeldframe is het videosignaal dat een beeld weergeeft. De uitgangsspanning van de topdetector wordt, nadat een frame gemeten is, overgenomen door een Sample & Hold waarna de topdetector gereset wordt om het volgende frame te gaan meten. Om de invloed van ruis in de vorm van zeer heldere pixels te beperken neemt men voor de topdetector een RC-netwerk met een RC-tijd van minstens een beeldlijn. Kortstondige hoogfrequente effecten worden hierdoor weggefilterd.

De videoregeling bestaat uit een aftrekpunt, een knikversterker digitale integrator en een kV-afhankelijke versterker.

en

Het gelijkspanningssignaal uit de Sample & Hold wordt vergeleken met de gewenste DOSE RATE en geeft een foutsignaal DRFLD (=Dose Rate FLuorscopy Difference). Dit foutsignaal vormt de ingang van de videoregeling. In de huidige produktie-BV-25 is de gewenste DOSE RATE nog 2.8 V. In de versie, die momentaan in ontwikkeling is, is deze spanning verlaagd tot 1.5 Volt. Door de knikversterker is de versterking voor Kleine fouten minder dan voor grote. Hiermee kan men dus de rondgaande versterking en dus regelsnelheid aanpassen. Hierdoor wordt de kans op overshoot verklein~en de stabiliteit van de regeling vergroot.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

64

V

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

!

XDB042.05-2498

De digitale integrator is opgebouwd uit de volgende componenten: 1) richtingsdetector 2) absolute waarde gelijkrichter 3) voltage to frequency converter (VFC) 4) digitale deler 5) digitale teller afhankelijk van een richtingsdetector op of tellend. 6) digitaal analoog omzetter (DAC) De absolute waarde gelijkrichter en richtingsdectector omdat de VFC geen "negatieve" frequentie's kan generen.

zijn

af

nodig

Van het foutsignaal uit de knikversterker wordt door de richtingsdetector de polariteit bepaald en door de absolute waarde gelijkrichter de grootte. De VFC geeft een frequentie die evenredig is met de grootte van de fout. De digitale teller telt nu afhankelijk van de palariteit van het foutsignaal op of af. De waarde uit de teller wordt door de DAC omgezet in een analoge spanning tussen 0 en 6 volt. Bij deze analoge spanning wordt in een opteller de minimum w~arde voor de KVC (4 .volt) .~Pgeteld en levert zo het kV- 0 regelslgnaal ~:. VC. 4fJl
f7

De reden om een digitale integrator te nemen in analage zijn de volgende:

plaats

van

een

1) De gewenste overdrachts functie H = 1.29/s en de mogelijkheid om de integrator lange tijd de uitgangswaarde vast te laten houden is niet eenvoudig met een RC-integrator (tijd >lsec) te maken uit oogpunt van drift, offset en component-tolerantie. 2) Het digitale signaal is eenvoudig met de hand te genereren door de teller op en af te laten tellen. 3) Het digitale signaal is eenvoudig op een display weer te geven en door de gewichten van de bits zijn eenvoudig commandosignalen te genereren die op een bepaalde grootte van het KVC-signaal moeten reageren. Ook is de digitale kV-mA-curve (zie hfd 3) eenvoudig te implementeren. De nadelen met betrekking tot de vele componenten en het gebruik van diskrete sample's vallen hier tegen weg. Tijdens de diverse ontwikkelstadia van de BV-25 is gestreefd naar een steeds snellere regeling. Omdat de regelsnelheid bepaald wordt door de rondversterking moet deze zo groot mogelijk zijn. Nu is echter door de niet-lineaire overdracht van de rontgenbuis de versterking voor grote kV Kleiner dan voor Kleine (I=mA.kVP met p afnemend bij grote kV). Hierdoor zou men als men de versterking voor lage kV optimaal zou maken een traag systeem voor hoge kV krijgen en omgekeerd een optimaal systeem voor hoge kV geeft een instabiel systeem voar lage.kV. Vroeger corrigeerde men dit door de deler in de integrator afhankelijk van de kV te maken. Dit leverde echter een discontinue versterking op. Tegenwoordig heeft men een kVafhankeliJke versterker ingebouwd. Deze is opgebouwd met een vermenigvuldiger en realiseert de volgende overdracht: * Vuit = -----------------------10 Deze

variabele

versterking is geplaatst tussen de

Author: H.C.G. Boons

~

Date: 86-07-01

(4.01) absolute

waarde

! Page :

65

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

! XDB042.05-2498

gelijkrichter en de VFC (dus = uitgang absolute waarde gelijkrichter). Als maat voor is het stuursignaal KVC genomen.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

66

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

XDB042.05-2498

1~6l H~t m~t~Q ~~Q Q~ CQQtg~Q~~iaQ~~CQC~£bt~

f::id1Je% ~~

een schema van de rontgenregel i ng. Di t hoof dstuk gaat over de detector. Ondanks dat de tekening dit kan suggeren is VICA een aan het camerabeeld afgeleid signaal en niet het monitorbeeld. f-li

{O}=objekt kvc+--------+ kV +------+ : ----0---): kV-reg : ---->: : +--------+ R~ Ro +----------+ VICA buis l--{O}--): Detector :----+--) beeld +--------+ rnA +----------+ :--->: mA-reg :----): +--------+ +------+ -l

+----------+ t ---------------: regelaar :<---------------------------(X)f---o setpoint +----------+ + DOSE RATE fig 4.2 Opbouw rontgenregeling tijdens vol-automatisch bedrijf. Voor het Psi-model wil ik het open-Ius gedrag van kV en videosignaal VICA uitgedrukt in de volgende formule hebben:

mA

naar

(4.02)

= f(kV,mA) Voor het gebruik in PSI is een zo groot mogelijke Dit om de rekentijd zo gering mogelijk te houden.

eenvoud

gewenst.

De formule is ook afhankelijk van andere faktoren zoals het objekt en de gebrui kte f i I ters, rooster enz. In tabel 4. 1 staat een overzicht van een aantal faktoren en de invloed die deze faktoren hebben op de beeldintensiteit (+ = positieve invloed dwz faktor grater -) grotere intensiteit). Deze faktoren hebben ook nog invloed op andere beeldparameters zoals scherpte, kontrast, ruis enz. ~h:2t~~mf~t:!;gc

buisspanning kV buisstroom mA opnametijd s buisrendement afstand focus-detektor filtering objektdikte rooster BV-formaat Electronische/Optische vergroting detectorgevoeligheid

.!Q~lQ~Q

+ + + +

+

(BV-Vidicontarget is altijd verkleining) +

tabel 4.1 De invloed van bepaalde faktoren op intensiteit. Bron: J.N. Kroon System Image Quality 13-12-1984

de

beeld-

Om de parameters van het objekt aan te geven gebruikt men bij MSD een waterequivalent uitgedrukt in cm_water. Aangezien een mens voor een groot deel (meer dan 80X) uit water bestaat is dit een goede maatstaf om de absorbtie en verstrooing van rontgenstraling in patienten te symboliseren. Voor metingen gebruikt men waterbakken van verschillende dikten. In tabel 4.2 staan enkele voorbeelden van Author: H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

! Page :

67

V

~

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25. waterequivalenten hartkamer).

bij

een

hartonderoek

XDB042.05-2498

(kransslagader

Objekt

water-equivalent

Babies Kinderen Volwassene dun Volwassene middel Volwassene dik

5 11) 10 15 20

en

linker

20 cm - water 25 cm - water 25 cm - water 30 cm - water 35 cm water

tabel 4.2 Waterequivalenten bij hartonderzoek. Bron: W.E.Spaak; Impact of E-curve and P-faktor on system design. XDB042.2-1886 860120 Dit hoofdstuk behandelt voornamelijk metingen aan de rontgenbuis en detector. Eerst ga ik op het instellen van de gevoeligheid van de detector in. Daarna behandel ik het meten van het openlus gedrag van rontgenbuis en detector (formule 4.02).

De gevoeligheid van de detector (BV + vidicon) wordt aangegeven als grootte van het VICA-signaal (mV) bij een bepaalde dosissnelheid uRis (micro rontgen per seconde). De gevoeligheid van de detector is op verschillende manieren te beinvloeden, bijvoorbeeld door een diafragma (OM200) tussen beeldversterker (BV) en kamera. Bij een fibergekoppeld systeem, als in de BV-25, is dit niet mogelijk en wordt door de anodespanning de gevoeligheid van vidicon-opneembuis aangepast. Om de gevoeligheid in te stellen wordt een bepaalde rontgendosis onder standaard-conditie's (geen objekt, 1.5 mm Koper filter voor de buis en een hoogspanning van 75 kV) op de detector ingesteld door met de buisstroom te manipuleren. Deze dosis wordt gemeten door een rontgendosismeter (ROFOmeter) in uRis. Hierna wordt bij deze dosis de detector afgeregeld zodat VICA gelijk wordt aan 200 mV (stabilisatie niveau tijdens regeling).

kvc+--------+75 kV+------+ {C}=1.5 mm Cu ROFOmeter set 0--->: kV-reg :---->: I 75 kV +--------+ Ro +----------+ VICA RO :{C}----): Detector :----+--) beeld buis +--------+ mA +----------+ · .... 0--->: mA-reg :---->: +--------+ +------+ gevoeligheid instellen zdd mA afregelen tot dosis = 25 uRIs VICA = 200 mV

.

·

+----------+ t (----: regelaar :(---------------------------(Xlt---o setpoint +----------+ \ =0 + DOSE RATE fig 4.3 Het instellen van de gevoeligheid.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

68

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

! XDB042.05-2498

Om de funktie f uit formule (4.02) te bepalen hebben E.Sies en ik verschillende metingen uitgevoerd aan de BV-25 (model BV25N). Hiervoor was de regellus uitgeschakeld en het apparaat op handbediening gezet. De kV en mA kunnen nu volledig onafhankelijk van elkaar ingesteld worden en het videosignaal VICA en het stuursignaal DRCpos (dit is de spanning uit de knikversterker zie paragraaf 4.1.3) gemeten. De gevoeligheid was ingesteld op 200 mV bij 25 uRis. Verder was de beeldversterker van een strooistraalrooster voorzien.

kvc+--------+ kV +------+ {O} = objekt 0---:>: kV-reg : ---- >: set +--------+ RO Ro +----------+ VICA buis :--{O}-->: Detector :----+--> beeld +--------+ mA +----------+ 0---): mA-reg : ---->: set +--------+ +------+

-: +----------+ t (-----: regelaar :<---------------------------(X)~---osetpoint +-------1--+ + DOSE RATE t

DRCpos fig 4.4 Het meten van de overdracht van rontgenbuis en detector. Doel van de meting: Het meten van het videosignaal (VICA) als funktie van buisstroom (mA) en hoogspanning (kV) bij verschillende objektdikten. De meting: Er zijn metingen uitgevoerd met objekten van 0, 5, 10, 15, 20, 25 en 30 cm water. Deze zijn op ongeveer 2 cm van de beeldversterker geplaatst. Voor de buisstroom zijn dezelfde meetpunten als in de E-curvemetingen van H.Kroon en F.Schmal genomen namelijk 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.4, 1.8, 2.2, 2.6, 3.0 mAo De buisspanning is binnen het bereik van 40 tot en met 100 kV gevarieerd in stappen van 5 kV. We hebben een meting afgebroken zodra VICA: 1) in de ruis verdween (onder de 50 mV) of 2) boven de 400 mV kwam. (grens van normale werkgebied) of zodra de buisstroom of -spanning aan het eind van het bereik was. Ik gebruik in de grafiek PWRSMDV ipv kV omdat PWRSMDV gemeten is niet kV (zie opbouw BV-25). PWRSMDV is echter lineair aan gekoppeld door de relatie 1 V e 10 kV zodat PWRSMDV voor duidelijkheid in kV is uitgedrukt en niet in V.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

en kV de

69

XDB042.05-2498

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25. MeetpLlnten: Signaal

_________

overdracht

paneel

------------

bedieningspaneel " display

KVC PWRSMDV

1 V 1 V

MA-SET mA

3V/mA 3V/mA

SE 19 SE 19

2mV/nA

WN 13

DRepos

meetpLlnt, ingrijpmogelijkheid

~g_~~c~it

~ ~

10 kV 10 kV

[-15,15 V]

potmeter R4, jLlmper W3 op MF'S3

'service'

MF'2 (via 1 kOhm [rLlis] scoop-meting) (Ext. triggering op sync VIB9) prototype print 4522 107 9630 pin SERV CAL DRFL

tabel 4.3 Overzicht signalen en meetpLlnten. De gebrLlikte apparatLlLlr: : apparaat

: merk

type

reg.no

------------+----------------+-------------------+------------

Meetobjekt: BV-25

rontgentoestel

BV25 N

OTM2 (BV25 family) L5122 N44 4522 161 17823 r=8 fo 90

Philips

strooistraalrooster r1eetapparatLlLlr: IbLlis mLlltimeter VICA oscilloscoop DRCpos dig.mLlltimeter

Philips Philips ~:::ei thl ey

PM2414A PM3214 191

Dataregistratie: compLlter P2000c : printer

Philips Philips

P2012 P2123

"

67488 62254 66344 563804 534038

tabel 4.4 Overzicht gebrLlikte apparatLlLlr. gebrLlikte computerprogramma's waren het meetprogramma DSBMEET en calcLllatieprogramma DSBCALC. Zie bijlage V voor enige opmerkingen over deze programma's en de resLlltaten hiervan. D~

1~~~~1 ~~Q~!iQg Y~Q ~~Q E§!=mQ~~!

Yit

v

~~m~~tc~§Y!t~t~Q~

/W'M).Ath.. f

De metingen hebben samen zo'n 370 meetpLlnten opgeleverd.

Het verband tLlssen DRCpos en VleA wordt gevormd door een knikversterker. Omdat dit onafhankelijk is van kV, mA en objekt laat ik dit verder bLlite~ beschoLlwing en richt me voornamelijk op het vinden van een formLlle (zoals 4.(2) waarmee VICA bepaald kan worden als fLlnctie van kV (=PWRSMDV) en mA (=IBUIS) bij een bepaald objekt (20 cm_water) . In figLlLlr 4.5 staat VICA tegen IBUIS Llitgezet bij bUisspanningen PWRSMDV en een objektdikte van 20 em.

ALlthor

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

verschillende

Page

70

DOCUMENT

XDB042.05-2498

De videoketen van de BV-25.

PL.lRSI'1DV

~ Lf")_ c

u

ara

-

::>

75 (Y)

en

en

70

65

,.... tD

SQ

~

___-----------~"!---~K

~

CS)+-

~

o.4

,....1 •3

--.-

5ra ,

.1

I BU I ~ •

e

fig 4.5) AIle meetwaarden bij objektdikte van 20 cm water. Niet weergegeven zijn 55 en 95 kV. We zien in fig 4.5 in het gebied van 1 tot en met 3 mA een verzameling vrijwel rechte lijnen. In dit gebied heb ik voor elke curve (elke kV) een lineaire benadering met behulp van een curve-fit programma bepaald vol gens onderstaande formule: (4.03)

VICA - X COEF.IBUIS + OFFSET waarbij: X COEF - f 1 (PWRSMDV,OBJEKT)

OFFSET

=

(4.03a) (4.03b)

f 2 (PWRSMDV,OBJEKT)

De resultaten van deze lineaire benaderingen staan in figuur 4.6. Uit de gegevens van het curvefit programma blijkt dat formule 4.03 een vrij goede benadering is met correlatie's van 0.98 tot 0.99 (afwijking 0.95 bij 55 kV).

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

71

DOCUI"IENT

XDB042.05-2498

De videoketen van de BV-25.

PWRSMDV 80 75 70

65

80

c===--------------------

55

1 .0

fig 4.6 Lineaire benaderingen van de grafieken uit fig 4.5 voor het gebied van 1 tot en met 3 mAo (curve 100 kV niet gecurvefit door te weinig punten) Voor aIle kV-waarden voer ik nu de bijbehorende waarde voor X_COEF en OFFSET in als meetwaarde in het meetprogramma. In het calculatieprogramma zijn nu benaderingen voar de formule's 4.03a en 4.03b te berekenen.

OBJEKT u..

~ U

I

X CS)

CD

. - =-------c:-=------"""T'"-e-------,

CS)

4e

CS)-t

PI.l~SMD~e0

fig 4.7 Meetpunten: X_COEF als funktie van PWRSMDV. (= richtingscoefficienten van de lijnen uit fig 4.6) Getrokken lijn: le orde benadering formule 4.03a met correlatie = 0.995 Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

72

DOCUMENT

XDB042.05-2498

De videoketen van de BV-25.

OB.JEICT

• 20

.

(S)

(S)-+4:-:0:------""t:""0=------r:"~----.....,

flU'S

PW~SMO~I:'IV

e

fig 4.8 Meetpunten: OFFSET als funktie van PWRSMDV. (= VICA-waarden bij 0 kV van lijnen uit fig 4.6) Getrokken lijn: 1e orde benadering formule 4.03b correlatie = 0.991

met

De data voor X_COEF en OFFSET liggen vol gens de correlatie-waarden goed op rechte lijnen. De vergelijkingen van die lijnen: X COEF OFFSET

= =

3.04656 (kV) - 144.6 3.05 (kV) - 145

(4.04a)

= =

4.77107 (kV) - 226.09 4.77 (kV) - 226

(4.04b)

De totale formule is nu erg eenvoudig maar geldt nu weI het gebied van 1 tot en met 3 mA:, L~4()J) .,:rh~

VICA

[3.05 (kV) -145]

=

3.05 (mA) (kV) -145 (mA) + 4.77 (kV) -226 ~

mA

~

V

,,-- ,

=

voor 1

beperkte

(mA) + 4.77 (kV) -226

3 en 40

~

kV

~

(4.05)

100

Echter er is een groot nadeel aan deze formule. Voor 42 kV is VICA kleiner dan 0 (VICA moet uit fysische overwegingen op )=0 begrensd worden) ongeacht de buisstroom. Dit komt omdat de punten voor lage kV niet op de benaderde rechte lijn liggen maar er boven. Hierom heb ik van de meetpunten uit de figuren 4.7 en 4.8 ook de hogere orde benaderingen bepaald met het curve-fit programma: 1e Orde X_COEF = 3.04656 (kV) OFFSET = 4.77107 (kV)

Author

H.C.G. Boons

(4.04a) (4.04b)

144.6 226.09

Date: 86-07-01

Page

-/3

DOCUMENT

•

XDB042.05-2498

De videeketen van de BV-25.

2e Orde X_COEF = 2.49364 2 - 0.31985 - 34.261 OFFSET = 5.51375E-2 2 - 2.6725 + 17.895 3e Orde X COEF

=

OFFSET

=

(4.06a) (4.06b)

-1.1165E-3 3 + 0.251035 2 -

15.323 + 291.697 (4.07a) 2. 13689E-4 3 + 1.186555 2 + 0.198958 - 44.489 (4.07b)

In tabel 4.5 staan de relatieve feuten en eerrelatiewaarden van de diverse benaderingen. Hieruit bIijkt dat de 2e erde benadering veer OFFSET en 3e orde benadering veer X_COEF het beste resultaat geeft met voor de maximale relatieve afwijkingen respeetieveIijk: -8.8% +5.8% (OFFSET) en -4.5% +5.8% (X_COEF). ma:·:.rel.fout* : Orde neg pes Correlatie -------+------+--------+--------+------------+ OFFSET 1 -78.1% +10.5% 0.99199 2 3

-8.8%: -8.2%:

~5.8%:

+6.3%

~

0.99859 O.9986()

-------+------+--------+--------+------------+ X COEF 1 -73.3% +14.0% 0.99573 2 : -10.8%: +9.5%: 0.99906 3

-4.5%:

+5.8%:

0.99965

-------+------+--------+--------+------------+ tabel 4.5 Overzicht fouten bij de benaderingen. *= max.rel.fout geeft de maximale relatieve fout aan.

f1CkV,DBJEKT) - X_COEFwaardeCkV,OBJEKT)

max.rel.fout = max [ 1007. alle meetpunten

* --------------------------------------f1CkV,OBJEKT)

Het gedrag tussen 0 en 1 mA simuleer ik met een reehte Iijn tussen de VICA-waarden 0 en f(l,kV) mV voor respeetieveIijk 0 en 1 mAo Het gedrag dat de rontgenbuis vertoont als de buisspanning onder de 40 kV zakt (onverzadigde gebied) idealiseer ik door VICA 0 mV te maken zodra kV kleiner dan 40 is. Deze benaderingen geven de volgende grafieken voor VICA als van kV en mA (bij 20 em_water):

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

funktie

74

De videoketen van de BV-25.

DOCUMENT

XDB042.05-2498

""~ t

5'~

",V

'ftle

~

.A

I

f-

jao

'},oc

~ r

loe

;

l Ir()

20

6"

&,,,

0 IIJ()

IcV-f"

/;,z "

I

0

fig 4.9 PSI-model benaderingen rontgenbuis en detector.

voor

het

gedrag

de

van

Het vergelijken van het PSI-model en de meetresultaten leerde dat het model een maximale afwijking vertoonde van 20% voor buisstroomwaarden van 0.4 rnA. Voor 70 kV was de benadering tussen 0 en 3 mA binnen 95% nauwkeurig, tussen 0.6 en 1 binnen 99% en voor .4 mA binnen 80%. Voor curven met minder punten zoals 100 kV stijgt over het geheel de fout maar blijft binnen de 20%.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

75

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

XDB042.05-2498

Voor het PSI-model zijn de volgende stukken van belang: 1) de overdracht van de rontgenbuis VICA=f(mA,kV), zie paragraaf 4.2. 2) de tijdafhankelijkheid van de vidicon (de tijdafhankelijkheid van de beeldversterker is te verwaarlozen ten opzichte van de tijdafhankelijkheid van de vidicon) 3) de overdracht van het XTV-5 circuit: versterking, maskeren, topdetector en sample en hold. 4) de regelaar (X-ray Control paneel): aftrekpunt, knikversterker, KVC-afhankelijke versterker en integrator. Deze modellen zullen hier kart behandeld uitgebreidere bespreking zie bijlage IV.

worden.

Voor

een

Deze tijdafhankelijkheid vat ik op als een RC-tijd van 0.1 sec (geschat). Dit komt overeen met settling time van 0.3 sec. Ik plaats hiervoor een tijdconstante direkt achter de overdracht uit paragraaf 4.2. Door deze grate tijdconstante wordt het videosignaal gefilterd en is de topdetectie uit het XTV-5 circuit niet meer noodzakelijk omdat de variatie van het gefilterde videosignaal binnen een sampletijd van 20 msec zeer klein is.

Zoals in 4.3.1 gebleken is is topdetectie van het gefilterde videosignaal niet meer noodzakelijk. In de bijlage staat voor de volledigheid een deelmodel dat topdetectie op het videosignaal taepast (model VB: .. ). In het totale model is dit echter niet opgenomen. WeI heb ik de sample & hold opgenomen in het model am een diskreet signaal te genereren. De versterking van de videosignaal in het XTV5 paneel bepaal ik uit het nomi naal vi deosi gnaal (200 mV) en het stabilisatieniveau van de reg e J. in 9 (1. 5 V). stabilisatieniveau AXTV5 = --------------------nominaal videosignaal

1. 5 V

= ------ = 200 mV

7.5 = 7.5E-3 V/mV (4.08)

Het aftrekpunt: R12 Vuit =

.(Vin -- DRSET)

(4.09)

Rl1 met DRSET

=

R12 15.--Rl0

=

1.5 V

De uitgangsspanning Vuit wordt door middel van zenerdiode's op -10.7 en +10.7 Volt begrensd.

Author

H.C.G. Boons

fig 4.10 Het aftrekpunt.

Date: 86-07-01

Page

76

XDB042.05-2498

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25. De knikversterker:

=

Vuit

R19

R19 . Vin +

V1

•

V1

(4.10)

R13

R20

= =

Vin 6.9 als Vin 2: +6.9 V 0 als -6.9V <: Vin .... +6.9 V = Vin + 6.9 als Vin -.:.' -6.9 V ",

De kV-afhankelijke versterker

fig 4. 11 De knikversterker.

(VARiabel GaiN):

De ingangsspanning wordt in de absolute waarde gelijkrichter op 10 begrensd.

V

(4.11)

AVARGN = f:::VC/10 De integrator:

De absolute waarde gelijkrichter en richtingsdetector is in het PSImodel niet noodzakelijk aangezien een de VFC in PSI als versterker kan worden opgevat met als ingang Volt en uitgang frequentie. De eis dat de VFC geen 'negatieve' frequentie's kan opwekken geldt in PSI niet. De deler wordt weergegeven als een 1/16 versterking. (4.12)

AVFC = 828 [Hz/V]

De teller geef ik weer als integrator. Bij een constant ingangssignaal van f Hz stijgt de teller f stappen per seconde. Omdat de teller in werkelijkheid maar tussen 0 en 240 kan tellen heb ik in PSI een begrensde integrator (INL) genomen. Om de invloed van de digitale samples te kunnen onderzoeken model leer ik de DAC als FIX-blok. Deze waarde digitalizeert het ingangssignaal in 240 stappen. Het uitgangssignaal heeft een bereik van 6 Volt. De versterking van de DAC is dus: (4. 13)

ADAC = 6V / 240 = 1/40 [V/stap] De integratieconstante k van de totale integrator functie HINT(s)=k/s is dus: ~

= AVFC

*

(1/16)

*

ADAC = 828

*

(1/16)

*

H.C.G. Boons

overdracht-

(1/40)

.- 1. 29 [ sec -1 ]

Author

met

(4.14)

Date: 86-07--01

Page

77

DOCUMENT : De videoketen van de BV-25.

XDB042.05-2498

Om het model van de videaketen te testen maet de gehele regeling gesimuleerd worden. Ais meetresultaat heb ik een foto waarop de responsie staat van DRFLDFPA zodra het systeem gaat regelen vanaf de stabiele toestanden KVC=4 en KVC=10 (inschakelen automaat). Om d i t te si mul eren heb i k eerst de m~ell en van de KV- en mAregeling laten stabiliseren op KVC=4~ Door het PSI-commando DIC (=Define Initial Condition) kan deze stabiele toestand als startwaarde overgenomen worden. Hierna heb ik de videoketen toegevoegd en een simulatie uitgevoerd. Voor het 5i mul eren van het i nregel gedrag vanaf KVC= 10 Oheb i k de regellus bij IN:DOSER opengeknipt zodat de videoregelaar geen videosignaal ziet en dus naar KVC=10 toe regelt. Zodra deze toestand gestabiliseerd was heb ik deze toestand met DIC vast gelegd. Daarna heb ik de regellus gesloten en de simulatie gestart. De PSI-resultaten fig 4.13.

staan in fig 4.12 en de meetresultaten (fato)

in

'1M 1.5

.,

~ ~

Kve

"..... -

6v

~

'0" f

DRFLDfP~

t-".

.' . -.

I.SV

l,S sec. fig 4.12 PSI-model

fig 4.13 Meetresultaat (foto C.de Goey blz.98 dd.20-11-85)

Hieruit voIgt dat het model goed lijkt op de werkelijkheid en dat de geschatte waarden voor de tijdconstante van gloeidraad en vidicon redelijk voldoen. De afwijking van de eindwaarde voor KVC komt voort uit het feit dat bij het model een andere abjekt is gebruikt (20 cm water) als bij de meting (koper plaatje). Voor een nauwkeurigere verificatie ZlJn meer metingen naar het dynamisch gedrag van de rontgenregeling nodig.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86·-07-01

Page

78

vi V

XDB042.05-2498

DOCUMENT: Conclusie.

De conclusie spits ik toe op twee punten: 1) Het modelleren van een rontgenregeling. 2) Het gebruik van PSI als simulatie-gereedschap. Ten aanzien van het eerste punt kan ik stellen dat modelleren zeer goed mogelijk is. Het model komt, gezien de verificatie-resultaten uit hoofdstuk 2 en 4, ook goed met de werkelijkheid overeen. De geschatte tijdconstanten voor de gloeidraad en de vidicon (beide 0.1 sec) en de geschatte waarde van de instelpotmeter KD:R2 (KVC-delay kV-regeling 37kOhm) voldoen in eerste benadering goed. Om een beter inzicht in de werkelijke waarden te krijgen zal meer het dynamische gedrag gemeten moeten worden. Nu meet men vaak stationaire toestanden en verbindt daar conclusie's aan betreffende de regelstabiliteit. Voor een snellere regeling zal echter het momentane gedrag belangrijker ZlJn. Ook is voor het gebruik van PSI meer kennis van het tijdsaspect, stapresponsie's, van de diverse componenten noodzakelijk als bij de methode die men tot heden gebruikt (Bodeplots). Hierbij bedoel ik dan voqral de rontgenbuis en detector (BV en Vidicon) waarvan ik vindt dat het tijdsaspect slecht gedocumenteerd is. Ten aanzien van het tweede moet ik opmerken dat ik met de eerste versie van PSI voor de IBM PC heb gewerkt. Deze versie was niet af. Er waren sommige functie's niet geimplementeerd en sommige anderen werkten niet goed. Ook was het programma niet veilig. Het loapt soms vast en keert dan naar MSDOS terug waarbij het model verloren gaat. De implementatie op MSDOS moet duidelijk verbeterd worden. Er ontbreekt bijvoorbeeld de mogelijkheid om een gelogde drive te kiezen. Deze fouten kunnen denk ik in de volgende versies verbeterd worden en dan is PSI een handig hulpmiddel bij het ontwerpen van rontgen-systemen. Vooral de mogelijkheid om allerlei functie's, lineair, niet-lineair, tijdcontinu, tijddiskreet, digitaal en analoog te modelleren sprak mij weI aan. Verder is gezien het feit dat PSI een tijddomeinsimulatie geeft een verificatie niet erg moeilijk omdat aIle meetapparatuur tijdresponsies vastleggen. Een verder voordeel van PSI is dat de losse blokken uit het blokschema los te modelleren en te verifieren zijn. Hierdoor is er een duidelijk verband tussen het PSI-model en het gerealiseerde apparaat aan te geven.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

79

V

XDB042.05-2498

DOCUMENT: Literatuurlijst.

Plaats, Prof.Dr.G.J.v/d; Medische rontgentechniek in de diagnostiek. De tijdstroom, 1978 MSD bibliotheek 820.014B. Bank, J. Kleyn, H.de 43 diagnostiek. Opleidingscentrum MSD, 1972.

Technische inleiding tot de

rontgen-

Bosch, P.P.J.v/d; PSI manual version 6.1 TH De 1ft, 1984. Goey, C.de e.a.; Ontwikkelmap BV-25. DSB Best, wordt continu aangevuld. Spaak, W.E.; Impact of E-curve and P-factor on system design. DSB Best XDB042.2-1886, 1986 Kroon, J.N.; System Image Quality. DSB Best SIQOVER, 1984. Kroon, J.N.; E-krommen geldend voor de BV-25. DSB Best XDB 35042.5-1524 JNK/jnk, 1985. Service documentation BV 25. MSD, wordt continu aangevuld. Marschall; Functional specification for FO-14 tube. C.H.F. t1uller, 1982. Technical data: Camera tube XQ1285. Ph iii Ps, 1981.

l

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

80

BIJLAGE

I :

Inleiding PSI en PSI-modellen.

XDB042.0S-2498

PSI is een blokgeorienteerd tijddomein-simulatie-programma van de TH Delft. Het voordeel van PSI is dat het interactief werkt. Er kan eenvoudig iets aan het model veranderd worden en direkt daarna uitgeprobeerd worden zonder eerst een 'compilatie'-slag uit te voeren. De keuze voor PSI en geen andere interactieve taal zoals THTSIM is gemaakt omdat op andere plaatsen binnen Philips (o.a. C.F.T. en NatLab) al met PSI gewerkt wordt en omdat PSI in tegenstelling tot THTSIM op verschillende computers draait. De resultaten die hier besproken worden zijn met behulp van een IBM-PC-compatible machine gemaakt. PSI werkt met een aantal blokken die een bepaalde relatie tussen ingang(en) en uitgangen vastleggen. Deze relatie's kunnen zijn: - rekenkundige functie's ADD, MUL, DIV enz. niet-Ineaire functie's LIM, DSP enz. tijdafhankelijke blokken ZZl, DTE enz. - integratoren INT, INL INR enz. niet-lineaire relatie HYS. Het uitgangssignaal van een blok wordt aangegeven met de bloknaam. Verder kan betrekkelijk eenvoudig met de tijd gerekend worden door het signaal TIME (zie het model van de Elco Discharge besturing t:::E: •• ) •

In PSI kunnen overdrachtsfunctie's niet als polynoom in 5 gemodelleerd worden. Er bestaan namelijk geen differeniatoren maar weI blokken die diverse soorten integratoren voorstellen (bijvoorbeeld: INT-blok H(s)=l/s, INL= begrensde INT, INR= INT met reset). Voor het implementeren van een overdrachtsfunctie H(s) moet de functie gesplitst worden in delen met een integrator (term 115), zie voorbeeld 2. Voor het samenstellen van een groot model is het handig om de APPENDfunctie te gebruiken. Met deze functie kan een bepaald in het geheugen aanwezig model aangepast cq uitgebreidt worden met een op schijf staand model. Met deze methode is het mogelijk om een groot model als een aantal kleine (deel-)modellen te maken, de (deel-) modellen afzonderlijk te testen en ze daarna te koppelen. Veor het eenvoudig gebruiken van de APPEND-functie maak ik gebruik 1) als van 1x versterkende buffers (GAI-blokken met parameter interface-blekken tussen (deel-)modellen. De voordelen van het gebruik van buffers zijn: 1) elk (deel-)model is eenvoudig te isoleren door de parameter van de buffer 0 te maken, Een regelkring kan dus na elk deelmodel opengeknipt worden en de versterking kan op iedere buffer aangepast worden. 2) door de GAI-blokken te veranderen is het model te veranderen zonder de deelmodellen aan te hoeven passen, zie voorbeeld 1. 3) Bij de APPEND-functie worden aIle blokken in het geheugen met namen die overeenkomen met namen in het model op schijf veranderd naar het blok op schijf. Ingangsblokken van het model op schijf Author: H.C.G. Boons

~

Date: 86-07-01

!

Page : 81

I : Inleiding PSI en PSl-modellen.

BIJLAGE

!

XDB042.05-2498

kunnen hierdoor de uitgangsblokken van het model in het geheugen verwoesten. Door het gebruik van buffers is in dit geval de struktuur van het (deel-)madel niet vernietigd maar aIleen de buffer. In het model wordt het gebruik van versterkerblokken (GAl) zo veel mogelijk vermeden door parameters (componentwaarden, instellingen) zoveel mogelijk in CON-blokken te zetten. Hierdoor komen veel MUL- en DIV-blokken voar, waar ook een GAl-blok kan staan. Het voordeel van losse CON-blokken is dat componentwaarden direkt terug te vinden zijn en dat er hooguit op een plaats iets veranderd hoeft te worden bij het veranderen van een component (bijvoorbeeld: een weerstandswaarde in een tijdconstante EN versterkingsfactor). Het nadeel van deze methode is dat het model grater wordt. Interface-blokken tU5sen versterkende buffer). ~gQc~§~l~

twee

lL Het

gebruik van (deel-)modellen.

modellen zijn

1x versterkende

weI

GAl-blokken

buffer

tussen

(lx

twee

In onderstaand schema zou men, als het GAl-blok niet aanwezig was en men wilde de eenheidsstapresponsie van het terugkoppelpunt weten, het blok KT:KVERR ~an moeten passen: : Eenheidsstapresponsie : Herstellen

--------------+-----------------------+------------------------------+ zonder buffer: KT:KVERR,SUB,KT:12,1

: KT:KVERR,SUB,KT:12.KD:KVCDL :

--------------+-----------------------+-----------------------------+

met buffer

IN:KVCDL,CON

IN:KVCDL,GAl,KD:KVCDL

--------------+-----------------------+-----------------------------+ Het zal duidelijk zijn dat, omdat KT:12 niet in het interface-vlak tussen beide modellen zit, voor de methode zonder buffers een grondigere kennis van het model noodzakelijk is.

* * model Terugkoppelpunt ** : KT:KVERR ** KD:KVCDL * IN:KVCDL * +-----+ +-----+ * +-----+ * +->:+SUB l---->: DIV :--+----->: GAl :-------->:+->: * +-----+ * +-----+ +-----+ * * * * < -+ * *

model KVC-Delay

fig 1.1 Voorbeeld GAl-buffer tussen 2 modellen.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

82

I :

BIJLAGE

~QQ~~~~!~ ~L

Stel men omzetten:

Inleiding PSI en PSI-modellen. Overdrachtsfunctie's H(s)

wil

de ds

+

volgende e

= -----------= 2

H(s)

as

(ds + e)

=

in PSI.

overdrachtsfunctie

in

een

PSI-model

UIT

+ bs + c

IN

XDB042.05-2498

IN

(as 2 + bs + c) UIT

Deel links en rechts van het = teken door de hoogste macht van (hier s2) en breng de term UIT zonder /s-termen naar een kant:

=

a UIT

(d.IN - b.UIT)/s +

s

(e.IN - c.UIT)/s2

Neem nu twee statevariabelen Xl en X2: Xl

=

X2 -

(e.IN-c.UIT>/s (d.IN - b.UIT + Xl>/s

UIT = X2/a Dit geeft in het tijddomein: ;.: 1
;·:2
e.in(t) - c.uit(t)

=

v

] dt

~/

T

Ie

d.in(t) - b.uit(t) + :d(t)

] dt

-00

uit(T)

=

x2(T)/a

in(t) 0--)--+---------------+ (*e)

:.: 1"\

(*d)

* +-----:t * (+)--): INT :--)(+)--):

:.:2/\

l/

+-----+~

~

+-----+

~

INT :--+--) uit(t)

+-----+

-(*b)

+---------------+-----<-------+

fig 1.2 PSI-model dat H(s) simuleert.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

83

BIJLAGE

I :

XDB042.05-2498

Inleiding PSI en PSI-modellen.

In de volgende bijlagen II tim IV staan de modellen van PSI in blokschema's en SA-lijsten. In deze paragraaf staat de manier waarop deze zijn weergegeven. Een §B=lii§t is een alfabetisch op bloknaam geordende lijst. lijst bestaat de volgende conventie (Standaard PSI):

- - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input! Input2 Input3 (t> (INt> Voor de

~§~Cg~~§ Y-~O

g§

~lQLL§O

Par!

Par2

In deze

Par3

geldt de volgende conventie:

+-----+

-->: -->: :--> < IN3> -->:



naam van het blok; z.o.z. type van het blok; zie onder. ingang i uitgang

+-----+

Bij ADD, SUM en SUB blokken kan de aktie op een variabele dmv '+' en verduidelijkt zijn. Voorbeeld:

bepaalde

ingangs-

+-----+

< IN1:> -->: + -->:-SUM :--> < IN3> -->:-

In de parameterlijst van dit SUMblok is Par1>O en Par2 en Par3<0.

+-----+

Afwijkingen van deze conventie:

Bf:l:::=Q19t

+------+

-->:0 REL: \ 0:--> < IN3> -->: 0

De schuine streep (\) geeft de verbinding aan die bestaat als < IN 1 > <= 0 ( =f a I se ) is.

+-----+ .i·. I

+-----+

-->: SPL :-->

Mode: Sample Hold

> 0 (=true) <=0 (=false)

+-----+ .+. I

Het Q1QLt~Q§ wordt aangegeven met 3 hoofdletters. Het aantal ingangen en daarmee samenhangend de hoogte van het blok hangt af van het bloktype. Voor de betekenis van de blokken zie de PSI-manual version 6.1 bladzijden 51 tot en met 71. Author: H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

84

BIJLAGE

I :

Inleiding PSI en PSI-modellen.

! XDB042.05-2498

Voor de D~m~D ~~D g~ Q1Qtt~D van een bepaald (deel-)model geldt de volgende conventie: 1e letter geeft het hoofdmodel aan waartoe het deelmodel behoort, bijvoorbeeld: K = KV-model M = MA-model V = Videoketen 2e letter geeft deelmodel aan bijvoorbeeld: A = Afvlakmodel (kV-regeling dus KA) D = Delay gloeidraad (mA-regeling dus MD) ~e letter scheidingsteken 4e-8e letter naam van maximaal 5 tekens De iOg~Og2gCQQtQ~g~D vanuit andere (deel-)modellen worden aangegeven met 'IN:' gevolgd door de naam van de grootheid. In het totaal-model is dit een GAI-blok, die als 1x versterkende buffer tussen beide (deel-)modellen is geplaatst. De 5-letterige naam komt overeen met de 5-letterige naam van de uitgangsgrootheid. Omdat aIle ingangsgrootheden het zelfde voorvoegsel 'IN:' hebben moet de 5-letterige naam uniek zijn in het hele model. Blokken, die een ~QD2t~Ot~ waarde weergeven (zoals 0, -1 enz.), krijgen als naam dat getal. ~~tYYC~Q02t~Dt~O, zoals PI, worden voorafgegaan met een .PI geeft dus PI aan. Hierdoor worden bij een SA-lijst (alfabetisch geordend op bloknaam) eerst aIle constanten en daarna een voor een de (deel-)modellen getoond.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

85

BIJLAGE

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

!

XDB042.05-2498

In deze bijlage staan de blokschema's van de volgende PSI-modellen die uitmaken van de kV-regeling. KA KC KD KE KI KO KP KT

deel

= Afvlakmodel = Controlled Rectifier = KVC-Delay = Elco-Discharge besturing = I-regelaar = Vref Optelpunt = Puls-Breedte Modulator = Terugkoppelpunt

Voor de betekenis van de blokken en namen zie bijlage I. De totale kV-regeling met verbindingssignalen: UPR 0-------------+ +----+ +----+ +- >: :KVERR+----+I - UIT+----+ VREF KVC 0--+->: I: KT :---->: KI :---->: KO :----> +----+KVCDL+----+ +----+ +->: +----+ +--------------------------------+ fig 11.1 De kV-regeling. IBPR 0--------------------------------+ +----+ +----+:SIN: +----+CRPWR +-->: VREF 0----): KP :------->: KC :---------->: KA :----> UPR :----+-->~

+----+PBM

+--)- :

+----+

+----+ +----+DSCMD +-->: KE :-------+

+----+

fig 11.2 De Upr-actuator. Eenheden: IBPR is uitgedrukt in Ampere, KVC, UPR, VREF zijn uitgedrukt in V.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

86

BIJLAGE

XDB042.05-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSI-file: KD860603.PS6 model KVC del ay (KD: •. ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Input3 Input2 Block Type Inputl IN:KVC KD:Cl KD: IN KD: INT KD:KVCDL KD:Rl KD:Rl+R2 KD:R2 KD:RTOT KD:SUB KD:T4

CON CON DIV 1NT DIV CON ADD CON DIV SUB MUL

Parl

Par2

Par3

.0000 2.2000E-06 IN:KVC KD:SUB KD: INT

KD:Rl+R2 .0000

1.000

KD:T4 5.1100E+04

KD:Rl

KD:R2 3.7000E+04

KD:Rl KD: IN KD:RTOT

KD:Rl+R2 KD:KVCDL KD:R2 KD:Cl

(R2 is een potmeter van 50 kOhm voor het instellen van de eindwaarde) KD:KVCDL KD:INT KD: IN KD:SUB +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ IN:KVC 0---->: DIV :----->:+SUB :---->: INT :---->: DIV :--+-->0 +-): +-):+-----+ +->: +-----+ +-----+ +-----+ Rl+R2

+-----------------------------------+

+-------+

81~8f·Cl

Rl+R2 KD:Rl 0--+-------------+ : KD:Rl+R2 KD:RTOT +-----+ : +-----+ +->:+ADD: : +->: DIV :--+ +-):+ :-+----): +-----+ +-----+

KD:T4 +-----+

+- >:

KD:R2 0--+--------------------------->: MUL :----+ +-) :

+-----+ KD:Cl 0----------------------------+

(KD:Rl, KD:R2 en KD:Cl zijn CON-blokken)

fig 11.3 PSI-blokschema KVC-delay

ALlthor

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

87

BIJLAGE

XDB042.0S-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSI-file: KT860603.PS6 model Terugkoppelpunt

(T: •• )

- - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Black Type Inputt Input2 Input3 IN:KVCDL IN:UPR KT: AMP KT: 12 KT:KVERR KT:PWRDV KT:R3

CON CON CON DIV SUB DIV CON

Part

Par2

Par3

.0000 .0000

60.00 KT:PWRDV KT:R3 KT:I2 IN:Il IN:UPR KT:AMP 5. 1100E+04

KT:PWRDV geeft PWRSMDV weer. KT:PWRDV KT: 12 +-----+ +-----+ IN:UPR 0-->: DIV :---->: DIV :---+ +-):

+-):

+-----+ KT:AMP

+-----+ KT:R3

KT:KVERR +-----+ +->:+SUB :---->0 IN:KVCDL 0------------------------->:+-----+

fig 11.4 PS1-blokschema Terugkoppelpunt

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

88

BIJLAGE

XDB042.0S-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSi-file: KIB60603.PS6 model I-regelaar (KI: .• l - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL - Type Inputi Input2 Input3 Pari Block IN:KVERR KI: A

KI:A*UIT KI: B KI: C

KI:C*IN KI: C2 KI: C3

KI : IN KI:I_UIT KI:R4 KI:R4+R5 KI: R5 KI: RV KI: T1

KI:T2 T3 KI: Xl KI:Xi' KI: X2 KI:X2' KI:

CON ADD MUL MUL MUL MUL CON CON MUL DIV CON ADD CON DIV MUL MUL MUL INT SUM INT SUB

Par2

Par3

1. 000 1. 000 1. 000

-1. 000

.0000 KI:Ti KI:T2 KI:I_UIT KI: A KI: T1 KI: T3 KI:RV KI:Ti KI: IN KI: C

KI: T3

2.2000E-07 2.2000E-08 IN:KVERR KI:R4+R5 KI:Xi KI:B 7.5000E+05 KI:R4

KI:

R5

KI: R5 KI: R4

KI:R4+R5 KI: C2 KI: C3 KI:C3

2.4300E+05 KI:R4 KI: R5 KI: Xl' KI:C*IN KI:X2' KI: IN

.0000 KI:

X2

KI:A*UIT

1. 000

.0000

+------------+----------------------------------------------+ KI:A

KI:A*UIT +-----+ +->: MUL :--+ +-------->: KI:X2' +-----+ KI:Xi' KI:I UIT KI: Xl +-----+ KI:X2 +-----+ +--):+-----+ +-):+-----+ +-----+ +->:+SUB :----)\ INT :----):+SUM :--->: INT l---->: DIV :--+-->0 +-----+ +-----+ +-):+ +-----+ +-): +-----+ +-----+ KI:IN KI:C*IN +-----+ IN:KVERR+-----+ KI:B 0---): MUL :--+------------->: MUL ;--+ +->: +->: +-----+ +-----+ KI:R4+R5

KI: C

fig 11.5 PSI-blokschema I-regelaar Het schema met daarin de vorming van KI:R4+R5, KI:A, KI:B en KI:C staat op de volgende pagina.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

89

BIJLAGE

XDB042.05-2498

II : Het PSI-model van de kV-regeling.

.

"KI:R5 0----+-------------------------+ KI:C KI:RV KI:R4+R5 ~ +-----+ +-----+ +-----+ +--->: ADD: +-->: DIV :----->: MUL :--+ KI:R4 0-------->: :------+---------->: +--): +-----+ +-----+ +-----+

KI: T1

+-----+ KI:C2 0-------->: +----): MUL :------+--------------------+ +-----+

.

.

"-

/,

KI: T2

KI: B

KI: A

+-----+ +-----+ KI:R4 0---+---->: +----): KI:C3 0----+---): MUL :-----------): ADD :--+ +-----+ +---):

+-----+

+--): MUL :--+ +--- >:

+-----+

+-----+ KI: 13 +-----+

+---) :

KI: R5 0-------- >: MUL : -------+------------------+ +-----+

(KI:R4, KI:R5, KI:C2 en KI:C3 zijn CON-blokken)

fig 11.6 PSI-blokschema vorming van de parameters behorende bij de I-regelaar uit fig 11.5. l' Imaginaire as

-----x-------------------o---x--+-----) Reeele as

fig 11.7 pool

(X)

en nulpunten

(0)

beeld I-regelaar.

II

Amplitude in dB

I.SSZM

I.SSZM

Frequentie in rad/sec

...

-D.Z3JI

.. -f._

'J:rM·----------------'~.65

Fase (ARB) in radialen

-'15

fig 11.8 Bode-diagram I-regelaar (Resultaat met TRIP).

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

90

BIJLAGE

II

Het PSI-model van de kV-regeling.

XDB042.05-2498

lC,

- _ -a. I

I

I I

I

I

fig 11.9 Eenheidstapresponsie van de I-regelaar. (PSI)

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

91

BIJLAGE

XDB042.05-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSI-file: KDBb0409.PSb model Vref optelpunt (KO: ..• I - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN: I_UIT IN:KVC KO:-AMPL KO:-H KO:-R7 KO:ADD KO:FDBCK KO:FDFWD KO:OFS KO:Rb KO:RCON KO: VREF

CON CON MUL CON CON ADD DIV DIV CON CON CON MUL

Par2

Pari

Par3

.0000 .0000 -.5110 -1.0000E+04 KO:FDBCK KO:FDFWD KO:OFS KO:-AMPL KO:Rb IN:KVC KO:RCClN -5.4000E-04 1.0000E+04 b.1900E+04 KO:ADD

KO:-R7

KO:-AMP KO:FDBCK +-----+ +-----+ IN:I_UIT 0---): MUL :----): DIV :--+ +->:

+-----+ KO:-H +-----+ +--: CON: +-----+

+-): +-----+

KO:Rb +-----+

+--: CON: +-----+

KO:ADD +-----+ KO:FDFWD KO:VREF +-----+ +--): +-----+ IN:KVC 0---->: DIV :----------------->: ADD :----->: MUL :---)0 +-) :

+-----+ KO:RCON +-----+ +--: CON:

+-) : +-----+

+-;. : +-----+

KO:-R7 +-----+

+--: CON:

+-----+

+-----+

KO:OFS +-----+

: CON :---------------+ +-----+

fig 11.10 PSI-blokschema Vref-optelpunt werking: Dit optelpunt verzargt de stuurspanning KO:VREF voor de controlled rectifier. KO:RCON is een weer stand die afhankelijk van de omstandigheden verkleint wordt om verliezen over de netweerstand te compenseren. Omdat dit model slechts voor daorlichten geldt is deze constant blk9 Ohm. De invloed van de feedforward Dp KO:VREF is dus betrekkelijk gering, maximaal KVCmax/RCON=(10Iblk91*-10k=-1.b V. Het blok KO:OFS netwerk naar de

is de offsetstroom te gevolge van de weerstanden -15V voeding. Dit is in het stationaire geval,

Author: H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

en RCals de Page : 92

BIJLAGE

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

condensator opgeladen is, gelijk aan -15/27k4 = -5.4E-4 A. offset voor Vref van 5.4 Volt.

XDB042.05-2498 Dit levert

een

De blokken KO:-AMPL stelt de inverterende versterker voor. Door deze versterker werkt de KVC-bijdrage van de l-regelaar positief door in het optelpunt (en dus negatief in Vref).

Autt10r

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

< 9 "-'

BIJLAGE

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

XDB042.05-2498

PSI-file: KP860409.PS6 model PuIs Breedte Modulator (KP: ••• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3

o 1

IN:VREF KP:ANGLE KP:COMP KP:FRAC KP:PBM KP:ZAAG KP:ZMAX KP: :SIN:

CON CON CON MUL SUB DIV BNG INR CON SIN

Parl

Par2

Par3

.0000 1. 000

.0000 KP:ZAAG KP:ZAAG IN:VREF KP:COMP

• PI KP:FRAC KP:ZMAX

1

I)

1.000 .0000 5.000 1.000

KP:ANGLE

.0000 .0000 1.0000E+02 1.0000E-02 .0000

1.000

(.PI geeft de constante waarde PI aan. Deze wordt berekend vol gens PI= 4.arctan(1). Het voordeel van deze berekening boven het direct intypen van de waarde 3.1415enz is dat deze methode optimaal gebruik maakt van het aantal significante cijfers van een bepaalde computer.) • PI +-----+ 0---): SIN :--+ KP:ANGLE KP: :SINl +-----+ +-----+ +-----+ +--): MUL :----): SIN :----)0 +-----+ KP:ZAAG +-->: +-----+ +-----+ 1 0---): INR : --+ KP:COMP KP:PBM I) 0--->: +-----+ +-----+ +-----+ +-->:+SUB :----): BNG :---->0 +-----+ KP:FRAC +-->:+-----+ +-----+ IN:VREF 0----->: DIV :--+ +--:> :

+-----+ KP:ZMAX +-----+

+---: CON: +-----+

(I)

en 1 zijn CON-blokken)

fig 11.11 PSI-blokschema Puls-Breedte-Modulator werking: KP:ZAAG vormt een zaagtand met een periodetijd van 10 msec en eindwaarden 0 en 1. Om de netfrequentie te wijzigen moeten twee parameters van KP:ZAAG gewijzigd worden (p2 en p3) in respectievelijk 21'1 en 1/21'1 met w=netfrequentie in Hz. KP:ANGLE is een hoek uitgedrukt in radialen tussen 0 en pi en levert in KP: :SIN: een dubbelzijdig gelijkgerichte sinus met amplitude 1. De Puls-Breedte-Modulator wordt gevormd door KP:COMP en KP:PBM. Hier wordt zodra KP:FRAC groter dan KP:ZAAG is een puIs met hoogte 1 gevormd anders O. Als KP:FRAC Kleiner is dan I) of groter is als 1 wordt er geen puIs gegeven en is de uitgang respectievelijk konstant 1 of O. KP:FRAC is de genormeerde IN:VREF.

H.C.G. Boon'5

Date: 86-07-01

Page

94

BI·]LAGE

II

Het PSI-model van de kV-regeling.

XDB042.05-2498

- " - - - - - t ' - - - - . J L - - - - " - - - -.........'------W"-----!.

fig 11.12 werking Puls-Breedte-Modulator.

H.C.G. BClons

Date: 86-07-01

Page

95

BIJLAGE

XDB042.05-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSI-file: KC860409.PS6 model Controlled Rectifier (KC: •.. ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN:PBM IN: :SIN: KC:CRPWR KC:TOPW

CON CON MUL CON

(594 Veff

~

Parl

Par2

Par3

.0000 .0000 KC:TOPW

IN:PBM

IN: :SIN: 840.0

840 vtop)

IN:PBM 0------+ KC:CRPWR +-----+ +-):

IN: :SIN:

0------>: MUL :-----> +-

KC:TOPW

>:

+-----+

+-----+

: CON : --+ +-----+

fig 11.13 PSI-blokschema Controlled Rectifier. werking: Doordat IN:PBM slechts de waarden 0 en 1 kan hebben geeft dit model een aangesneden sinus als uitgang. Het voordeel van een multiplier boven een schakelaar is dat eenvoudig een vervangingsmodel voor de aansnijding (bijvoorbeeld effectieve waarde) ingebouwd kan worden. Hierbij moet dan IN:PBM vervangen worden door een waarde in het interval [0,1] welke de 'werking over de tijd' van de aangesneden sinussen aangeeft.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

96

BIJLAGE

XDB042.05-2498

I I : Het PSI-model van de kV-regeling.

PSI-file: KE860603.PS6 model Elco-Discharge - - STRUCTURE AND PARA~ETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN:PBM KE:DELAY KE:DIFF KE:DSCMD KE: HOLD

CON CON SUM BNG SPL

KE:HOLD KE:DIFF IN:PBM

Parl .0000 5.0000E-02 1.000 1.000 .0000

KE:DELAY TIME TIME

Par2

Par3

1.000 0.000

-1.000 .0000

+------------+ KE:DIFF KE:HOLD +-----+ KE:DSCMD +-----+ +--):+-----+ TIME 0--+--): SPL :----->:+SUM :---->l BNG :---->0 +-----+ +-->:+ +-----+ ... +-----+ KE:DELAY IN:PBM 0-----+ +-----+ +---i CON: I

+-----+

fig 11.14 PSI-blokschema Elco-discharge tijdvertraging. Werking: Als IN:PBM)O dan neemt de sample~hold (KE:HOLD) een sample zodat KE:DIFF positief wordt (TIME + KE:DELAY - TIME> 0), KE:DSCMD wordt O. Als IN:PBM<=O dan wordt de oude waarde vastgehouden. Na verloop van tijd (KE:DELAY nadat IN:PB~ voor het laatst > I) is geweest) geldt dat KE:DIFF negatief wordt en dus KE:DSCMD 1 wordt. De elco moet nu ontladen worden! .: a:_ ••:.....

... 1 5 I

°1 5

_. -

r----,

,.

4,a:.... 1

11

_r_1

-"

r-+;

~

11:..

., 1

··· ·• · ·:. :' •

I I

.

I

•

· · ··· ,,

" :

"..

-1.5

~

f

-1.5

I

"";.,

--1.1

-

j.

~

-1.1

·· , ·

,

--,

fig 11.15 De werking van de Elco-discharge tijdvertraging.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

97

BIJLAGE

II

:

Het PSI-madel van de

~::V-regel i

XDB042.05-2498

ng.

PSI-file: KA860409.PS6 model Afvlakcircuit (KA: •• )

- - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block

Type I nputt

0 IN:CRPWR IN:DSCMD IN: IBPR KA:C KA:DISSW KA: IC KA: I L KA: I L' KA: ILAST KA:IRD KA: IRS KA:L KA:RD KA:RNET KA:RS KA:UPR KA:UPR' KA:VA-L KA:VLOSS

CON CON CON CON CON REL SUB INL DIV ADD DIV DIV CON CON CON CON INT DIV SUM MUL

Input2

Input3

Par 1

Par2

Par3

.0000 .0000 .0000 .0000 2.0000E-03 IN:DSCMD KA: I L KA: I L' KA:VA-L KA: IRS KA:DISSW KA:UPR

0 KA:UPR KA:ILAST .0000 KA:L KA: IRD KA:RD

.0000

1.0000E+30

IN: IBPR

~:A:RS

KA:UPR' KA: I C KA:C IN:CRPWR KA:VLOSS KA:UPR KA: I L KA:RNET

5.0000E-02 390.0 12.00 1.0000E+04 .0000 1. 000

1.000 -1.000

-1. 000

werking: Als IN:OSCMO>O wordt sluit KA:DISSW en wordt de elco via KA:RD versneld ontl aden. IN:IBPR geeft de buisstroom aan de primaire zijde van de hoogspanningstrafo weer. IN:VNET geeft de spanning uit de gelijkrichter (Controlled rectifier) weer. Zie Yolgende pagina yoer het schema van het model.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

98

BIJLAGE

II

XDB042.05-2498

Het PSI-model van de kV-regeling.

KA:VLOSS

+-----+ +-------------: MUL :(------------+ :<-+ +-----+ KA:RNET

+-----+ : CON :--+ +-----+

effect net-verliesNeerstand

KA:VA-L

KA:UPR' KA:UPR KA: IL' KA: IL KA: Ie +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ CRPWRo---}:+SUM :---): DIV :--->: INL :--+--->:+SUB :-----}: DIV :--->: INT :----+--}o +- >: +-): +-----+ +--:>: +--): +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ KA:C KA:L +-----+ +-----+ +--: CON : +--: CON: +-----+

+->:-

+-----+

+-----+

toenale condensatorspanning

toevoer van lading

afvoer van lading +---0

IN: IBPR

KA:ILAST KA:IRS :(--+ +-----+ +--: ADD :(-----: DIV :(---------------+ :<--+ :(-+ +-----+

+-----+

+-----+

KA:RS

+-----+ : CON

:--+

+-----+

KA:IRD +-----+

KA:DISSW +-----+ :REL 0:(-0

+--: DIV :<---:0 I :(-+ 0:(----+ +-----+ +-----+

KA:RD +-----+ : CON :--+

~

I

IN:DSCMD

+-----+

+-------------------------------------------------------------------------+ fig 11.16 PSI-blokschema Afvlakmodel.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

99

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling. In

! XDB042.0S-2498

deze bijlage staan de blokschema's van de volgende PSI-modellen die van de mA-regeling:

deel

uit~aken

MD MF MG MK MM MO MP MR MS MV

= Delay gloeidraad = Filter = Gloeistroomregeling = KV-mA-curve = Heetcircuit = Dptelpunt = PI-regelaar = la-If overdracht Rontgenbuis = gloeistroom Setpoint = Variabele versterker (vermenigvuldiger)

Voor de betekenis van de blokken en namen zie bijlage I. De totale mA-regeling met verbindingssignalen: +----+MA(KV+----+MAERR+----+ERR_F+----+VARGN+----+ MK :---->: MO :---->: MF :---->: MV :---->: MP :--->0 MAC +----+ +- >: +----+ +- >: +- >: +----+ +----+ +----+

KVC

0--->:

IA

0---->:

ENMA

+----+ MM :--+---------------------+ +----+VIB

0--------------------------------------------+

fig 111.1

De buisstroomregeling.

+----+ MAC 0--- >: :IFSET+----+ IF +----+IF(T)+----+ KVC 0--- >: MS ;---->: MG :---->: MD :---->: MR :--->0 IA +----+ +----+ +----+ SLRG 0-->: EXPR

0--

>;

+----+

fig 111.2 De gloeistroomregeling en gloeidraad. Eenheden: lA is uitgedrukt in ampere, KVC en MAC zijn uitgedrukt in Volt. ENMA, SLRG en EXPR zijn digitale signalen.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

100

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI-file: MSB6052B Model Setpoint gloeistroomregeling (MS: .. l - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL - Block Type Input1 Input2 Input3 Par1 -1

CON CON CON CON CON CON CON DIV DIV l1UL

0

IN:EXPR IN:KVC IN:MAC IN:SLRG f1S: 20MA MS:DGRIF f1S: FLUOR MS: IFSET 113: ITOT ~1S: DFSET i1S: POTM3 11S: PREHT

ADD

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 IN:KIJC IN:MAC

MS:POTM3 MS:R1 _1, MS: ITOT MS:R39 MS:OFSET MS:SWTH1 MS:SWTH2 4.1100E-4 .0000 .0000 2.9400E+4 1.0000E+4

SDN

CON CON

~IS:R39

rL: fi'oJ 1'\ ~\l

i1S:RADIO

(:)DD

MS:SvJTHl

REL

i1S: SWTH2

REL

MS:OFSET

Par3

-1. 000

CON

t1S:F~i

Par2

MS:DGRIF MS: 20MA IN:SLRG MS:PREHT MS:FLUOR IN:EXPR 0 MS:RADIO

Q-----------------------------+

-1 0-+

MS:IFSET MS:SWTH1 MS: ITOT +-----+ +-----+ +-----+ MS:PREHT 0--------------->:0 REL: +--->: +-): \ 0:---------->: ADD :----): MUL :----) MS:IFSET ~1S:FLUOR

+->:0

+-----+

IN:MAC 0------->: DIV 1'1S:Rlo--->i

:--+

+-- >i

+-----+

+_ ,. ) II

+--_.:._+

+-----+

MS:R39

~.

I

+-----+

+-----+

+--: CON: +-----+

IN:SLRG

Q----------------------+

+--------+ MS:SWTH2 +-----+

o 0--------------------------->:0 REL: \ 0:----+ t1S:DGRIF +->:0 +-----+ +-----+ MS:20MA o---------------}: ADD :--+ MS:RADID +-}: +-----+

IN:f: DIV ;--+

+-----+ .>. I

MS;POTM3 0---:>: +-----+

IN:EXPR

Q----------------------+

IMS:OFSET, MS:PREHT, MS:R1, MS:20MA, MS:POTM3, -1 en 0 zijn CON-blokkenl

fig III.3a PSI-model vorming gloeistroom-setpoint IFSET. {~J...lth::::;i·-

:

i··1.CIICJa

E~ocJns

Date: 86-"07-01

Page

101

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

Van MS: •• is een vereenvDudigde versie gemaakt die ALLEEN tijdens doorlichten geldt:

PSI-fiie: MSDOORL Model Setpoint gloeistroomregeling (Doorlichtenl - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3 -1

CON

IN:t1AC MS:FLUDR r1S:IFSET MS:ITOT

CON DIV

t'1S: OFSET

MS:Rl MS:R39

MUL

ADD CON CON CON

Par1

Par2

Par3

-1.000 .0000 IN:MAC MS:R1 -1 MS:ITOT MS:R39 MS:OFSET MS:FLUOR

MS:OFSET 0-------------+

4.1100E-4 2.9400E+4 1.0000E+4 -1 0-+

MS:IFSET MS: nOT +-----+ +-----+ +-----+ +--- >: +- >: IN:MAC 0------->: DIV :------>: ADD l----): MUL :----) HS:IFSET MS:R1 0--->: +-----+ +->: +-----+ +-----+ MS:R39 +-----+ (MS:OFSET, MS:R1, -1 en +--: CON: +-----+ o zijn CON-blokkenl fig III.3b PSI-model vorming gloeistroom-setpoint IFSET. (AIleen voor DOORLICHTENl

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

102

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI -file: M6860S28 model Gloeistroolllregeling (MG: •• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL - Block Type Input1 Input2 Input3 Par1 -1

IN:IFSET MG: IF MG:N MG:NOEM MG:RI MG:RMEET MG:RS MG:TEL

CON CDN DIV CON MUL CON CON CON MUL

Par2

Par3

-1. 000

.0000 MG:NOEM

MG:TEL

MG:N

IN: IFSET MG:RI

3.060 475.0 .5000 4750. MG:RS

MG:N 0--+

MG:RMEET -1

MG:NOEM +-----+

MG:IF

+->:

+-----+ IN:IFSET 0---->: MUL l------>: DIV :----> +->: +-): +-----+ +-----+

If

MG:RI 0--+ MG:TEL

+-----+ MG:RS 0---->: MG:RMEET

0----):

-1

0----):

MUL

:----+

+-----+

(-1, MG:RI, MG:RS, MG:RMEET en MG:N zijn CON-blokken)

fig 111.4 PSI-model gloeistroomregeling.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

103

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI-file: MD860528 Model Delay gloeidraad (MD: .• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3 IN: IF MD: DELAY MD:IF(T) MD:DEL MD:SET

CON CON INT DIV SUB

Par1

Par2

Par3

1.000 .1000

MD:DEL MD:SET IN: IF

.0000

1.000

MD:DELAY MD:IF(T)

I'ID: IF (T) MD:SET MD:DEL +-----+ +-----+ +-----+ IN:IF o----):+SUB :----:>: DIV :---): INT :--+--) I'ID:IF(T) +-):+-): +-----+ +-----+ +-----+ MD:DELAY +-----+ +--: CON: +-----+ +----------------------------------+ fig 111.5 PSI-model tijdvertraging gloeidraad.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

104

BIJLAGE III : Het PSI-model van de

XDB042.05-2498

mA-~egeling.

PSI-file: MRB60528 Hodel Rontgenbuis Eindwaarde (MR: •. ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN:IF(T) MR:A MR:B MR:EXP MR: I A MR: IN

CON CON CON DIV EXP SUB

Par2

Par3

1.000

2.000

Parl .0000 .5400 2.560

MR: IN MR:A MR:EXP IN:IF(T) MR:B

1.0000E-3

Het uitgangssignaal MR:IA is uitgedrukt in Ampere net zoals signaal (zie faktor lE-3 in blok MR:IAl.

het

ingangs-

MR: IN

MR:EXP MR: I A +-----+ +-----+ +-----+ IN:IF(T) o---->:+SUB :---->: DIV :--->: EXP :---) MR:IA +->:+->: +-----+ +-----+ +-----+ MR:B +-----+ +--1 CON: +-----+

MR:A +-----+ +--: CON:

+-----+

fig 111.6 PSI-model la-If overdracht rontgenbuis.

Autho~

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

105

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI-file: MM860528 Model Buisstroom-meetcircuit (MH: •• )

-

- STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Type Inputl Input3 Block Input2 IN: I A MM:ADD MM:Cl MM:DIV MM:IN MM:Rl MM:R2 MM:RTOT MM:T NM:VIB

CON ADD CON DIV MUl CON CON ADD MUL INT

Par2

Par 1

Par3

.0000 MM: IN

MM:VIB

MM:ADD IN: I A

MM:T MM:Rl

2.2000E-06 3000. 2000. MM:Rl MM:RTOT MM:DIV

MM:R2 MM:Cl -1.000

1.000

LET OP: De integrator MM:VIB inverteert tevens het signaal. MM:VIB MM: IN MM:DIV MM:ADD +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ IN:IA 0---->: MUL i----:>:+ADD :----): DIV :--->:-INT :--+---) HH:VIB +->: +-):+ +-): +-----+ +-----+ +-----+ +-----+ +----------------------------------+ MM:RTOT MM:T +-----+ +-----+ i"lN:Rl o--+-:>:+ADD ;----:>: MUL :--+ MM:R2 0---->:+ +->: +-----+ +-----+ MM:Cl 0--------------+

(MM:Rl, MM:R2 en MM:Cl zijn CON-blokken)

fig 111.7 PSI-model meetcircuit. De te

realiseren Qverdrachtsfunctie, formule (3.12): Vib Rl Hm(s) =--- = - ------ia 1 + s.t

met t = (Rl+R2).Cl

Vib = -R1.ia s.t.Vib = -Vib -Rl.ia 1

'Jib = - ---. (Vib + R1.ia) s.t T

Vib<Ti =-(l/t)

J

(lJib + R1.ia).dtijd

-00

{~uthor-

H. C. G~

BCJons

Date: 86-07-01

Page

106

XDB042.05-2498

8IJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI-file: MK860528 Model kV-mA-curve (MK: •. ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN:KVC MK:4-5 MK:5-7 MK:7-10 MK:KVCO MK:KVCTR MK:MA(KV

CON OS? LIM DSP CON SUB ADD

MK:KVCO MK:5-7

Par3

Par2

.0000 5.000 .3000 -1.0000E+30 4.750

IN:KVC MK:KVCTR IN:KVC IN:KVC MK:4-5

ParI

1.0000E+30 2.700 7.000

MK:7-10

Voor de gewenste overdracht van 3V/mA moet het uitgangsignaal worden. Dit gebeurt in een GAI-blok IN:MA(KV. MK:4-5 +-----+ +--------------->: DSP :---+ +-----+ MK:KVCTR IN:KVC

MK:MA(KV +-----+

MK:5-7

+-----+ +-----+ +-):+ o---+----):+SUB :---)1 LIM :-----):+ADD

+-):-

.2000 .1200 .1000

+-----+

versterkt

overdracht 3 V/mA I ..•.•..

:---): GAl :---) MK:HA(KV

+->:+

+-----+ MK:KVCO +-----+ +--: CON: +-----+

3x

...

I

•••

+-----+

MK:7-10 +-----+ +--------------->: DSP :---+ +-----+ fig 111.8 PSI-model kV-mA-curve. Werking: Om de kV-mA-curve te implementeren gebruik ik de LIM- en DSP-blokken. Hierbij ga ik uit van het stuursignaal KVC en niet van de kV-waarden. Daar er echter een lineair verband bestaat tussen kV en KVC (1 V KVC e 10 kV) houdt de curve de zelfde vorm. In deze paragraaf staan KVC-waarden tussen rechte haken []. Voor het PSI-model beschouw ik de drie lijnstukken die de volgende knikpunten verbinden: kV KVC mA ----------+----------+----------+-------------------40 4 0.1

Een LIM-blok begrenst de ingangswaarde tussen waarden p1 en p2 met p1 < p2, zie PSI-manual. Het LIM-blok MK:5-7 verzorgt het middelste deel, lijnstuk II, Author: H.C.G. Boons

! Date:

86-07-01

! Page :

107

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

! XDB042.05-2498

van de curve van 50 [5VJ tot 70 kV [7VJ. Buiten dit gebied geeft resp. 0.3 en 2.7 Volt. De vergelijking van de lijn is:

<mA)

dit

blok

= a . (KVC > + b

2.4 2.7 - 0.3 (mAl> - (rnA..,) .r.. a = --------------- = --------- = = 1.2 ..,.r.. (KVC 1 l - 5 7 b =

<mA..,> .r..

-

a

.
= 0.3

-

1.2

*

5 = -5.7

Voor de goede werking van het LIM-blok moet de lijn door de oorsprong De waarde van KVC, waarbij (mA> 0 is, is:

=-

b/a = 5.7/1.2

gaan.

= 4.75

l

I

Het KVC-signaal moet dus voor het LIM-blok met <:KVC O> = 4.75 verminderV zijn. De parameters van het LIM-blok moeten dan als voIgt zijn: pl p2 p3 LIM-blok (V laag) (V hoog) (helling) ---------+-------------+-------------+-----------------2.7 - 0.3 MK:5-7 0.3 2.7 --------- = 1.2 7 - 5

Een DSP-blok geeft een dode zone binnen 2 breekpunten, pl en p2 met pl <: p2. Buiten deze vertoont het DSP-blok een helling p3 met p3>=0. Voor het model gebruik ik twee DSP-blokken voor de lijnstukken I en III. Door een van de twee breekpunten buiten het kV-gebied te leggen kan ik afhankelijk van kV een correctieterm optellen of aftrekken. Het DSP-blok MK:4-5 vormt lijnstuk I door een negatieve bijdrage voor het gebied kleiner dan 50 kV [5VJ. Idem wordt lijnstuk II gevormd door DSP-blok MK:7-10 maar nu door een positieve bijdrage zodra kV groter dan 70 kV [7VJ wordt. De parameters van de DSP-blokken zijn: pl p2 p3 DSP-blok (X laag) (X hoog) (helling) ---------+-------------+-------------+-----------------0.3 - 0.1 KO:4-5 5 : +lE30 (+00) : --------- = 0.2 5 - 4

---------+-------------+-------------+-----------------3.0 - 2.7 -lE30 (+00) KO:7-10 7 --------- = 0.1 10 - 7 Door nu de diverse termen bij elkaar op te tellen is de eindwaarde uit de kVmA-curve bepaald. In fig 111.9 staat de door PSI berekende curve en de verschillende bijdragen.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

108

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

XDB042.05-2498

m ':'J~:::::~t---------f------------l -,I

I

-1.5

-1.5

SO

-1.5

-4,5

70

IIC

/d/

.-It

fig 111.9 Berekende kV-mA-curve.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

109

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

XDB042.05-2498

PSI-file MOB60526 Model Optelpunt mA-regeling (MO: •• l - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 1N:MA(KV 1N:V1B MO:AO MD:ADD MO:MAERR

CON CON CON ADD MUL

1N:MA(I(V

Par2

Par3

.0000 .0000 -1. 500 1N:V1B MO:ADD

1N:MA(KV MO:AO I'lO:ADD

0---+

MO:MAERR

+-----+

+-->:

ADD

+->:

+-----+

:---->:

+-----+

IN:V1B

Pari

MUL :----) MO:MAERR

+->:

+-----+ MO:AO

0-----+

+-----+

+--:

CON:

+-----+

fig 111.10 PSI-model optelpunt.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

110

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling.

PSI-file MFB60522 Model filter (MF: •• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Input3 Block Type Input1 Input2 IN:MAERR MF:C2 :1F:DIV MF: IN MF:R3 MF:T MF:ERR F

CON CON DIV SUB CON MUL INT

Par1

Par2

Par3

.0000 1.0000E-07 MF: IN MF:T IN:MAERR MF:F un 1.0000E+04 MF:R3 MF:DIV

MF:C2 .0000

1.000

MF: IN MF:DIV MF: UIT +-----+ +-----+ +-----+ IN:MAERR o----->:+SUB :---->: DIV :--->: INT :--+--) MF:ERR_F +-): +->: +-----+ +-----+ +-----+ +----------------------------------+ MR:T +-----+ MF:R3 0-->: MUL :--+ MF:C2 0-->: +-----+

(MF:R3 en MF:C2 zijn CON-blokken)

fig 111.11 PSI-model filter in buisstroomregeling.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

111

XDB042.05-2498

BIJLAGE III : Het PSI-model van de mA-regeling. PSI-file: MV860528 t10del Variabele versterker (MV: •. l - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 IN:ERR F IN:VIB NV:-IX r1V: MULT ~lV: M Ulr i1V: SCALE MV:VARGN

CON CON GAL DIV MUL CON LI 11

Par 1

Par2

Par3

.0000 .0000 -1. 000

IN:VIB IN:ERR F MV:-1X MV:MULT MV:SCALE

10.00 -15.00

MV:M - un

15.00

1.000

MV:VARGN MV:MULT +-----+ +-----+ +-----+ IN:ERR_F 0------------->: DIV :---->: MUL :----: LIM :----) MV:VARGN +- >: +-): +-----+ +-----+ +-----+ MV:-lx : MV:SCALE +-----+ +-----+ IN:VIB 0--->: GAL :--+ +--: CON: +-----+ +-----+ fig 111.12 PSI-model variabele versterker. ~~erking:

Het LIM-blok MV:VARGN begrenst de uitgangswaarde van de variabele versterker (vermenigvuldiger) op de Yoedingsspanning (-15 <= MV:VARGN <= +15l. Voor de tctale mA-regeling is dit niet van belang omdat de PI-regelaar (die direkt achter deze variabele versterker staat) al begrenst.

------J

+/s

V.rthrilnli.f.lft.ar

f ~~~~~~~~ lNtERR_F

0+===:=::::::::::::""'-+---==:====9

-6

-

-- -

-

-20

-

-

-

-

-

o

INIYIB ....

fig 111.13 De overdrachtsfunctie van .de variabele versterker.

(:~Ll.th (JI...·

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

112

XDB042.05-2498

BIJLAGE III: Het PSI-model van de mA-regeling. PSI-file MP860528 Model PI-regelaar met

S~H

en begrenzing IMP: •• )

- - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Black Type Input1 Input2 Input3 -1 (I

IN: ENMA IN:VARGN Me•• !T2 MP: AO MP' ADD t1P: C3 riP: HOLD 1 i'lP: HOLD2 r1P: IN*AO Mp. INL ~1 F' : riAC 1.1

•

Ii • •

MD.

i!1

•

i1P: r'iP:

R4 .-,;;:' i".J

H,~

~1 P : F~

TOT

MC:~ it;

CijQ

~l P :

r -;

= -..Jwu

;.~~ (:I

, ;'1 F' :

Ii;

!

... l

IT:")

.

I

~

= T,"":l !

'CORR

CON CON CO~~ CON DIV DIV ADD CON SPL R C" I , .1.-1.-

IN:ENMA IN:ENMA ~1P:

MP:ADD

-1

-6.200 6.200

6.200 1. 000

Par2

Par3

-6.200 6.200

6.200 1.000

1.0000E-06 .0000

MP:IN*AO

o

MP:SUB IN:VARGN MP:AO .0000 -6.200 3.6500E+04 3.6500E+05 3.9200E+04

fT2

CON CDN CON AuD

MF':R5

SUB

t1P: IN*AO MP:MAC

MUL

riF: R6 r1F': nOT MP:RTOT MP:C3 MP:HQLD1 t1P: Tl/T2

; 1 .... i -

Par3

MP:HOLD2 MP:T2 MP:R5 MP:R4 t1P: TCORR MP: INL

L I i1

:.Ill !

Par2

-1.000 .0000 .0000 .0000

MUL INL

urv

Par1

t1P: R6

3:1 (Show Modell -liJst:

- - STRUCTURE AND ?ARAMETERS PRESENT MODEL 310ck Type Inputl Input2 Input3 ~lP

: AJ D

ADD ADD

; >~ ~ \,lARGN

MP:TCORR MP: INL MP:R6

MP:F~5

.0000 .0000 -1.000 .0000 1.0000E-06 3.6500E+04 3.6500E+05 3.9200E+04

CDN

CON

c: C:..j ~4?:

.•";':"

;.1

C3=.J''l

J :"-:'

,i

i":'

DIy DIV Di)

MP:HJLD2 MP:T2 MP:R5 MP:R4 MP:R6 MP:RTOT

,-IM

t4F':ADD

.0000 -6.200

Mi:'

-1

IN:VARGN MP:AO

:,:i' i'

;"lP:~:TOT

r1P:C3

~~"l

i ' , .:'-';....

MP:HCLDl MP:T1!T2

" := ; :-n LDi

~ t" _

IN:EN11A IN: ~ N1'1 A

T?:SJB

3J3

MP:IN*AO MP:MAC

f;':::l :- ~ !i s !..:..

; i '._';"

!.. j C. U. 0

Par1

MP:SUB

0 ~1 P:

Boon s

ItH A0

,(}OOO

Date: 86-07-01

Page

113

Het PSI-model van de mA-regeling.

XDB042.05-2498

~P:iruJl

+-----+ ~ l\:VARBN 0->' 'iLt :--+--------:>: 5:"'1. i - ) : n : - - - - - + +-, +-----+ +-}: ..-----+ : +--+ AO t1!t2 ~---+

,

•

.. •

I

•

!

I

•

~ I • I

I

I

I •••• I

.

••• I

, !'f:ADD !'f:It{. !'f:/T2 +--+ ~-----+ +--+ +--+ +-}:+ADD: +----t ·->'·SUE ;--:>:0 \o:---}: DIV :-}: Hi. :-->:+ :-}: LII1 :-+-} !'f:1'W: ~--::: ~ +-----+ +-) : +---+ ~ +----t .,.----+ +--+ MP:HDLD2

+--+ 0->:0 REL:

,

,

,

t2

'111 '11111111"111111.':

+-----------------------------------------------MF;~1/T2

+-----+

+----------------}: DIV :--)0 tl/t2 i

+-----t

f'-----t

.

+->i~A:': ~

+-->:t

~P:T2 ~->t ~ll

~: c.~ J-

:--;u t2

------.----------- ".

!f':;~

+----+ ~':HO :--+ ~-----~ +--': DlV ,-----------------}o AO

!'\P:fA

c-----/: ,--_ .. -.;.

II:. :4

i""" ,.....J. ; j '''''; '..1

t

~,p:R5,

!'!P:R6 en !'F':C3 zijn COtHloHeni

PI-regelaar met Sample & Hold en begrenzing.

~

._.

(MP:R4,

'= ...

0 f----------~_----

H""It_

I

-1 -3

-+ --~ "-¥-t•.., 111:'. ...,....1"'.

-~

o stapresponsie's waaruit de werking de te;renzin;

..••

............ t - •

... ~, "_, '__' i i :::J

van

~olgt.

Date: 86·-07-01

Page

114

BIJLA8E

'.. T T ...... ..i.

Het PSI-model van de mA-regeling.

XDB042.05-2498

I••. 110."':-112-

TIIII 4

j

\

I -

S.MPL'

HOLD

~ S Al1PLf

111M.

l

-•

ACT: -4.51419

~:;

-18 I

-9

•

:11.:6 Stapresponsie waaruit Sample

H.C.G.

Boor'l'3

~

Hold -effect voIgt.

Date: 86-07-01

Page

115

!

8IJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

XDB042.05-2498

In deze bijlage staan de blokschema's van de volgende PSI-modellen die uitmaken van de video-regeling:

deel

RO = ROntgenbuis overdracht voor 20 cm water RD = Detector VICA --) DOSE RATE RT = Tijdsconstante van beeldversterker en vidicon VK = Knikversterker VO = Optelpunt DOSE RATE VR = Regelaar (Absolute waarde, VFC, deler, counter, DAC) en de hoogspanningstrafo (HVT): TR

= TRansformator

De schakelingen, die gemodelleerd zijn in modellen die met een R beginnen, maken deel uit van de XTV5-panelen. De modellen beginnend met V bevinden zich in werkeljkheid op het 'X-ray Control '-paneel. Voor de betekenis van de blokken en namen zie bijlage I. De totale video-regeling met verbindingssignalen: +----+VICA +----+VI(T)+----+DOSER+----+DRERR+----+KNIKU+----+ KV 0---): RO :----): RT :----): RD :----:>: VO :---->: VK :---->: VR :---) KVC MA 0--->: +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ fig IV.1 De videoketen en rontgenbuis overdracht. De totale rontgenregeling: +------------------------------------------------------------------+ :KVC +-------------+ UPR +-----+ KV +---------------+ +--------- >: kV-r eg eli ng : ---- >: : ------- >: :'KVC +----): MA: videoregeling :----+ :IBPR +-------------+ HVT +-->: IBPR: MA +---------------+

+-------------------------: :<---+ +-----+ +-------------+ IA

:KVC +------:>: mA-regeling :--------(*1000)----+

+-------------+

fig IV.2 De totale rontgenregeling met verbindingssignalen. Eenheden: KVC en UPR ZIJn uitgedrukt in Volt, IA en IBPR in ampere respectievelijk in ki!Qvolt en ~i!!iampere.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

en

KV

en

Page

MA

116

XDB042.05-2498

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

PSI-file: ROXTRPOL.PS6 Model Rontgenbuisoverdracht 20 em water IRO: .. ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3

o IN:KV IN:MA OFS RO:EXIIN RO:EXTRA RO:FMAKV RO:GRENS RO:MALIM RO:OFIDC RO:OFIKV RO:OFSET RO:VICA RO:XCIDC RO:XCIKV RO:XC*MA RO:XCOEF

CON CON ADD CON MIN MUL LIM BNG LIM CON POL ADD LIM CON POL MUL ADD

Par1

Par2

Par3

.0000 40.00 TI ME

OFS

.0000 .0000 RO:FMAKV RO:EXTRA RO:FMAI
o

1.0000E+30 .0000 1.0000E+30

1.000 40.00 1. 000

5.5137E-02

-2.672

1.0000E+30

1.000

.2510

-15.32

Par2

Par3

Slhow) Mlode!) -lijst - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3 IN:MA RO:OFSET RO:XCOEF RO:GRENS I)

IN:KV OFS RO:OFIDC RO:XCIDC RO:FMAKV RO:MALIM RO:EX/IN RO: EXTRA RO:XC*MA RO:OFIKV RO:XCIKV RO:VICA

Author

ADD ADD ADD BNG CON CON CON CON CON LIM LIM MIN MUL MUL POL POL LIM

Par1

OFS RO:OFIKV RO:OFIDC RO:XCIKV RO:XCIDC IN:KV

40.00

RO:XC*MA IN:MA

1. 000 1.000

TIME

o RO:FMAKV RO:MALIM IN:KV IN:KV RO:GRENS

.0000 -1.0000E+06 .0000 40.00 .0000 17.89 291.7 1.0000E+30 1.000 RO:OFSET 1.0000E+30 1.000 .0000 RO:FMAKV RO:EXTRA IN:MA RO:XCOEF 5.5137E-02 .0000 -1.1165E-03 .2510 1.0000E+30 RO:EX/IN .0000

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

-2.672 -15.32 1.000

Page

117

BIJLAGE IV

...... >:

XDB042.05-2498

Het PSI-model van de videoregeling.

BttIJ : ........ .

I • • • • 11 I

II II

II I I

II" I ' " I I • • • • • • I I I I

II

.

40 kV begrenzitg

RO:[flDC +---+ : Cl)I

:-+

+---+

RO:(fSET

RO:lFlKV :

+---+ +---+ +->: ADD :-----+ +->: FU.. :->: +---+ +---+

IN:KV 0--:--+

geschatte for.ule

RO:VlCA : RO:FI'M' +---+ RO: XCfIlA : +---+ RO:EXIIN +---+ +---+ +---+ +- >: t :.. >:+ +->: FU.. :->: ADD :->: IU. :->:+ll" :-:---->: "IN :->:+ll" :-> +---+ +->: +->: +---+ •• >: +---+ RO:IClDC : +---+ +---+ RO:XClKV

RO: XCIIF

VlCA

.........

+---+ : : Cl)I

:-+

RO:EXTRA

+---+

RO:IW..Uf

.. ....

: .... ): II>: til:

.. .. . .

IN:M 0--:-:

ll" : - - - - - - - + ..............

. .

............................... III"

: lineair! : ertr apolatie

. ..

fig lV.3 Het model van de overdracht van de rontgenbuis. Werking: Dit model verzorgt de volgende relatie's tussen VlCA, kV en mAl 1) kV < 40 dan VICA = I) 2) 0 < mA < 1 dan VICA = mA • f(l,kV) 3) mA 2 1 en kV 2 40 dan VICA = f(mA,kV) Dit alles onder de fysische eisen dat zowel kV, mA als VICA groter of gelijk aan 0 zijn. De eenheden waarin de signalen uitgedrukt zijn kV in [kVl, mA in [mAl en VICA in [mVl. In gebied 3 geldt de door het programma DSBCALC geschatte kromme: VICA = OFFSET + mA * XCOEF OFFSET = 5.5137E-2 kV2 - 2.672 kV + 17.89 XCOEF = -1.1163E-3 kV3 + .251 kV2 -15.32 kV +291.7 Het LIM-blok RO:FMAKV begrenst de uitgangswaarde op waarden

2 o.

Gebied 1 stelt het spergebied van de rontgenbuis voor. De overgang is geidealiseerd weergegeven d.w.z. onder de 40 kV wordt VICA naar 0 gedrukt. De overdracht vertoont hier dus een sprong. Dit gedrag wordt bereikt door in het BNG-blok RO:GRENS te controleren of kV Kleiner is dan 40. Indien dit zo is wordt RO:GRENS sterk'~egatief zodanig dan RO:GREN~ + RO:EX/IN ( 0 is. In het LIM-blok RO:VICA worden negatieve waarden begrens~ op O. RO:6RENS is gelijk Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page: 118

BIJLAGE IV

Het PSI-model van de videoregeling.

XDB042.05-2498

aan 0 als kV £ 40. In gebied 2 geldt een lineaire extrapolatie vanaf de grens van gebied 3 (1 mAl tot O. Er geldt voor 0 mA dat VICA=O en voor 1 mA VICA=f(l,kVI. In het model ga ik van het feit uit dat RO:MALIM binnen dit gebied de funktiewaarde RO:FMAKV gelijk aan f(l,kVI houdt (dus de funktiewaarde voar 1 mAl. De mAwaarde geeft nu een fraktie [0,1] aan. Door deze met RO:FMAKV te vermenigvuldigen is een lineaire extrapolatie in het gebied van 0 tot en met 1 mA gekregen. Het MIN-blok RO:EX/IN selekteert de kleinste waarde van de beide ingangen. Dit zal in het gebied tussen 0 en 1 mA de waarde van RO:EXTRA zijn en daarbuiten RO:FMAKV. (Hierbij wordt veronderstelt dat mA geen negatieve waarde kan aannemen.l

'VIC"

t

5'0t'

"'v

'f()C

jao

.A

;loo 100

20

~

6'4l

ICC

I~()

0

0

't

IcV----

1<,

)/(

3

)1

I< .2

fig IV.4 PSI-overdracht van de rontgenbuis.

Author

H.C.G. Boons

*

Date: 86-07-01

3

Page

119

XDB042.05-2498

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

PS I -f i 1e: RD86060S Model Tijdconstante detector (RT: •. l IN:VICA RT:DIV RT:IN RT:T_DET RT:VI(T)

CON DIV SUB CON INT

.0000 RT:IN IN:VICA

RT:T_DET RT:VI(T) .1000 .0000

RT:DIV

1.000

RT:VI(T) RT: IN RT:DIV +-----+ +-----+ +-----+ IN:VICA o---->:+SUB :----): DIV :----): INT :--+--) VI(T) +->:+->: +-----+ +-----+ +-----+ : RT:T DET +-----+ +--: CON: +-----+ +-----------------------------------+ fig IV.S Tijdconstante vidicon T_DET. De tijdconstante van de Vidicon is een geschatte waarde van 0.1 sec. De tijdconstante van de beeldversterker is volgens F. Schmal ten opzichte van die van de Vidicon te verwaarlozen. Model Rontgendetector (RD: .. I - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Inputl Input2 Input3 1

RD:AMPL RD:BSYNC RD:DOSER RD:VI(DC

CON CON TI M

1

MUL SPL

RD:VI(DC RD:AMPL RD:BSYNC RT:VI(Tl

Par1

Par3

Par2

1. 000 7.5000E-03 2.0000E-02

.0000

RD:VI(DC RD:DOSER +-----+ +-----+ RT:VI(TI 0----->: SPL :---->: MUL :---->0 +-----+ +->: t +-----+ RD:BSYNC RD:AMPL +-----+ +-----+ 0-->: TIM :--+ +--: CON: +-----+ +-----+ fig IV.6 Overdracht detector-schakeling XTVS. RP:BSYNC geeft de 20 msec sampletijd aan (overeenkomstig de beeldfrequentiel. RD:AMPL geeft de versterking in de detector aan: Dose Rate waarop gestabiliseerd wordt in (VJ RD:AMPL

= ------------------------------------------------ = Videosignaal waarop gestabiliseerd wordt in [mVJ

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

1.5

= 7.SE-3

200 Page

120

XDB042.0S-2498

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

PSI-file: V0860529 Model Optelpunt videoketen (VO: •• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3 -1 IN:DOSER VO: AO VQ:AMPL VO:DRERR VO:DRSET VO:ERROR

CON CON CON MUL LIM CON SUB

Par1

Par2

Par3

10.70

1.000

-1.000 .0000 6.337 -1 VO:AMPL

VO:ERROR VO:AO -10.70 1.500

IN:DOSER VO:DRSET -1

+-----+ : CON :--+ +-----+ VO:AMPL VO:ERROR +-----+ VO:DRERR +-----+ +->: +-----+ IN:DOSER o---->:+SUB :---->: MUL :---->: LIM :----> VO:DRERR +->:+->: +-----+ +-----+ +-----+ VO:DRSET +-----+

+--: CON: +-----+

VO:AO +-----+ +--: CON: +-----+

fig IV.7 Het Dose-rate optelpunt. Werking: VQ:DRSET is de waarde van de DOSE-RATE waarop het videosignaal stabiliseerd. Dit is nu (10 juni 1986) ingesteld op 1.5 V. Het Optelpunt heeft de volgende vergelijking: DRset = 15

*

R11 R10

Vuit = (Vin -DRset)

*

R12 R11

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

121

XDB042.05-2498

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

KNIKversterker PSI-file: VK860606 Model Knikversterker videoketen (VK: •• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Input3 Type Input1 Input2 Block -1 IN:DRERR VK: 11 VK: 12 VK:I3 VK:KNIKU VK:R1 VK:R2 VK:R3 VK:ZENER

CON CON DIV DIV ADD MUL CON CON CON DSP

Par1

Par2

Par3

6.900

1.000

-1.000 .0000 IN:DRERR VK:ZENER VK: 11 -1

VK:R1 VK:R2 VK: 12 VK:I3

VK:R3 3.0000E+04 7500. 1.3000E+04 -6.900

IN:DRERR VK: I 1 +-----+

+--------------;,: 0 I V : --+ +-;, :

+-----+ VK:R1 IN:DRERR 0--+

-1

VK:KNIKU VK:I3 +-----+ +-----+ +-;,: +-):+ :---->: MUL :----) VK:KNIKU +->:+ADD: +->: +-----+ +-----+ VK:R3

VK:ZENER VK: 12 +-----+ +-----+ +-->: DSP :---->: DIV :--+ +-----+ +->: +-----+

VK:R2 fig IV.S De knikversterker. Werking: Het DSP-blok VK:ZENER geeft voor waarden van IN:DRERR tussen -6.9 en +6.9 Volt (=de zenerspanningen + 0.7 V) een uitgangssignaal O. Buiten dit gebied geeft dit blok de waarde IN:DRERR-6.9 als IN:DRERR>O of IN:DRERR+6.9 als IN:DRERR
Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

vi

122

XDB042.05-2498

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling. PSI-file: VR860611 Model VideoRegeling (VR: .. l

- - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type I nputl Input3 Input2 IN:I
BNG CON INL FIX DIV CON DIV CON LIM GAl CON CON MUL MUL LIM

TIME VR:DELER VR:COUNT VR:DAC VR:STP/V

Pari

Par2

Par3

.0000 .1000 .0000 1. 000

10.00

.1000

.0000 .0000

240.0 1.000

10.00

1. 000

10.00

1.000

16.00 VR:VFC

VR:DEELT

VR:DACGN VR:I(VCDC VR:KVC VR:KVC. VR: :LIM: VR:lIFS VR:VARGN VR:HZlV IN:KNIKU

828.0 4.000 1.000 4.000 40.00 -10.00

IN:KVC. +----+

: GAl : +----+

: YR:V~ YR: :L1": : +----+

YR:VFC

YR:IR.ER YR:lIDfT

YR:DAC

YR:DimII

YR:KVC

+----+ +-):

+----+ +----+ +---+ +---+ +---+ +---+ IN:KNlKU 0-): L1" :-): U l-): U :-+-): DIV :-): IN.. :-): FIX l-): ill :-):~I" I-+-) YR:KVC +---+ +-}: +-}: +-}: +---+ +---+ +-): +-): + I +---+ I +----+ II +---+ I +----+ II +---+ I : YR:STP/V : YR:KVCOC VR:lIFS : YR:K)NT : YR:IlEELT I +---+ II +----+ II +---+ +---+ I +---+ I I +-: Cl)l : +-: Cl)l : +-: Cl)l : +-: Cl)l : +-1 Cl)l : +---+ +---+ +---+ +---+ +----+ I

I

I

I

fig IV.9 Video I-regelaar in losse componenten. Werking: VR: ILIM: stelt de begrenzing in de absolute waarde-gelijkrichter voor. Het inverterende karakter van de absolute waarde detector is gecompenseerd door de knikversterker. VR:VARGN geeft de variabele versterker aan. De versterking IN:KVC. is als een apart GAI-blok uitgevoerd om de versterker eenvoudig als versterker met constante versterking om te kunnen bouwen door het GAI-blok in een CON te veranderen. VR:VFC stelt de Voltage to Frequency Converter voor en versterkt VR:K_INT maal. De teller is door het INL-blok VR:COUNT voorgesteld. Deze telt van 0 tot 240/30. Het FIX-blok VR:DAC digitaliseert het signaal zodanig dat het spanningsbereik (6 Vl van de DAC in 240 stappen wordt voorgesteld. De uitgang VR:KVC van de Video I-regelaar wordt bepaald door een LIM-blok. Hier wordt KVC gemaakt door bij de uitgang van het FIX-blok de offset VR:KVCDC op te tellen en het geheel te begrenzen op 4 en 10 V. (~ut."or

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

123

BIJLAGE IV

Het PSI-model van de

XDB042.05-2498

video~egeling.

iN:KVC.

+---+ +--------

: SAl :----------------+ +---+

: VR:VARGN

IN:K~I~1J

VR: :LIM: : +--+ +---+ +-}: o-}: U" :---}: i'U. : +---t +->: +---t

: VR: IIFS

VR: CIlMT

VR: KVC +--+ +---+ +--+ >: i'U. :->: lit. :---------):+FIX :-+-) VR:KVC +-): +---+ +-):+ +--+ : +--+ : VR:K'ttOC

: +---+

: +----+

+--:

+--:

~:

~:

+--+

fig IV.l0 vereenvoudigd model van de Video I-regelaar. k = 1.29 [sec- 1 ] (zie hfd 4, formule 4.14)

Autho~

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

124

BIJLAGE IV : Het PSI-model van de videoregeling.

XDB042.05-2498

PSI-file: TRB60603 Model Hoogspanningstrafo HVT (TR: •• ) - - STRUCTURE AND PARAMETERS PRESENT MODEL Block Type Input1 Input2 Input3 IN: IA IN:UPR TR:IBPR TR:KV TR:N_HVT

CON CON MUL MUL CON

Par2

Par1

Par3

.0000 .0000 IN: I A IN:UPR

TR:N_HVT TR:N_HVT 0.290 TR: IBPR +-----+

0-------------):

IN:IA

:-------)0

MUL

TR:IBPR

+-) : +-----+

TR:N HVT +-----+

: CON

:----+ TR:KV

+-----+

+-----+ +-) :

0------------->:

IN:UPR

:------->0

MUL

TR:KV

+-----+

fig IV.11 De hoogspanningstransformator. Werking: De overbrengingsverhouding van de hoogspanningstrafo is 290. Omdat de eenheden van de primaire stroom (TR:IBPR [AJ) en spanning (IN:UPR [VJ) niet gelijk zijn aan die van de secundaire stroom (IN:IA [mA]) en spanning (TR:KV [kVJ) is de overbrengingsverhouding gecorrigeerd. {

U•• c = n

.

Up,..i.

{ {

I•• c = Ip,.. i. I n

.r

U•• c in

L

r

kV

= n'

. Up,..i.

in

V

= n

. UttP,..i.

'.

rL

I•• c in IDA = Ip,..iID in A I n' = 1000

.

in

kV

I 1000

Ittp,..iID in .. A I n

waarbij n' = n/1000

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

125

BIJLAGE

V: Programmapakket Direkt Signaal Bekijken.

XDB042.05-2498

E[Qg[~IDID~:Q~kk~~ 1 ~i[~~~ §ign~~! ~~kijk~n~

De dataregistratie tijdens de metingen van hoofdstuk 4 is gedaan met een computer die het TURBO-PASCAL programma DSBMEET gebruikte. Dit is een door mij zelf ontworpen programma waarmee tijdens een meting de gegevens op schijf kunnen worden opgeslagen en gemeten verbanden direct grafisch kunnen worden weergegeven. Met het bijbehorende programma DSBCALC kunnen van de gegevens door middel van curvefitting le, 2e of 3e orde benaderingen gemaakt worden. ~~~~[~gi§~[~~i~~

De programma's kunnen met een verschillend aantal grootheden werken. Het aantal, de namen en eenheden van deze grootheden kunnen door de gebruiker ingegeven worden. Na het compileren is het programma dan klaar voor de meting. Voor de opslag van de gegevens wordt een database gebruikt waarbij elk.Q,meet~~c\tJl,voor elke grootheid een waarde) als record wordt opgeslagen.

1/

§[~fi§~n~ Q[~;r~~i~~

V

Verbanden tussen de grootheden kunnen grafisch uitgezet worden volgende functie's: - te kiezen X- en V-as grootheid, - te kiezen parameter-grootheid met maximaal 3 (10·) waarden, - constant stellen van een grootheid, - in te stellen bereik· voor aIle grootheden • •= aIleen in DSBCIlC geillpll!lE!llteerd.

met

de

Beide programma's tekenen~rafieken met lineaire assen. Een grafiek wordt getekend door de meet~ met rechte lijnen te verbinden. Indien er van een parameter gebruik gemaakt wordt staat de naam van de parameter-grootheid rechtsboven in de hoek en de waarde van de .pa~meter direkt achter het laatste punt van de grafiek. Indien de meetpu~r~n niet door lijnen verbonden worden staat de waarde van de parameter onder de naam achter een extra marker-teken. Punten die buiten het bereik van X- en V-as vallen worden niet afgebeeld ~ DSBCALC kent de mogelijkheid om een le, 2e of 3e orde curvefit uit te voeren. Hierbij kan ~~n bepaalde kromme of aIle kro~n uit de gra~iek gekozen worden. Voor de curvefit worden aIle meet~hten meegenomen met X-waarden die binn/~n. ,~grafiek vallen. De gebruikte curvefit-procedure berekent van die meetp~nten de, bij de X-coordinaat behorende, V-waarde volgens de kleinste kwadraten methode. Bij orden groter dan 1 worden de berekende coefficienten gebruikt om een extrapolatie weer te geven op het scherm. Voor lineaire benaderingen wordt een lijn door de berekende V-waarden getekend. Indien er slechts van een kromme een benadering bepaald wordt, worden de meetpunt~als losse markers in de grafiek getekend. '"""C'_V"> ~[yikQ2[~

~QmQY~~[§

v

l/

~n Yi~~i§§~!Q~~[b~iQ~

De programma's draaien op P2000c CP/M en IBM-compatibele PCDOS-machines. Bij deze laatste groep computers wordt de TURBO-PASCAL 6RAPHIX TOOLBOX gebruikt. Bij de P2000c wordt de mogelijkheid om het grafische scherm op de printer af te drukken (nog) niet ondersteund. De programma's zijn vrij eenvoudig aan te passen zodat het op aIle computers kan draaien die TURBO-PASCAL 2.0 of hoger kunnen draaien en een redelijke grafische resolutie hebben. De in dit verslag weergegeven grafieken zijn door een IBM-compatibele machine gemaakt. De meetgegevens zijn ingevoerd met een P2000c-computer. Voor het uitwisselen van de gegevens zijn twee conversie-programma's nodig METTOTXT en TXTTOMET, die zich ook in het DSB-pakket bevinden. Deze programma's converteren de database naar een tekstfile en terug.

Author

H.C.G. Boons

Date: 86-07-01

Page

126