Datenverarbeitungsanlage zur Umsetzung eines analogen Messsign als
Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage zur Umsetzung eines analogen Messsignals zwecks unmittelbarer Anzeige oder Aufzeichaung der in Abhängigkeit vom Messsignai darzustellenden Messgrösse in praktischen Einheiten.
Es sind Messwandler bekannt, die ein analoges Ausgangssignal in Form einer in der Amplitude veränderlichen Spannung liefern, bei welcher die Amplitude der Spannung des Signales analog einer unbekannten Grösse oder Eigenschaft am Eingang des Wandlers ist. So steht z. B. bei der kolorimetrischen Analyse des Konzentrations-Prozentgehaltes gewisser chemischer Stoffe einer gegebenen Lösung in Beziehung zur nach Prozenten erfassten Durchlässigkeit für Licht durch die Lösung. Diese Beziehung wird im Kolorimeter dadurch ausgenützt, dass die Intensität desjenigen Lichtes, welches durch die Probezelle gelangt, in Beziehung zur Grösse einer ver änderlichen Spannung gesetzt wird, die ihrerseits von einer Fotozelle erhalten wird.
Die Ausgangsspannung des Kolorimeters steht damit in einem direkten Verhältnis zur Intensität des durch die Probe scheinenden Lich- tes, die ihrerseits wieder in Beziehung zur Konzentration eines chemischen Stoffes in der Lösung steht. Es kann aber der Zusammenhang der prozentualen Lichtdurchlässigkeit durch eine Lösung mit der Konzentration eines gegebenen Stoffes in der Lösung linear oder nichtlinear sein. Wenn diese Funktion nichtlinear ist, dann ist eine unmittelbare Umsetzung der Spannungsamplitude in die Konzentration in Prozenten angebende Werte eine besonders langwierige und schwierige Tätigkeit. Bei einer kolorimetrischen Analyse mit kontinuierlichem Durchfluss werden neue Proben nacheinander dem Kolorimeter in getrennten Proben zu festgesetzten Zeitintervallen eingegeben.
Das Ausgangssignal des Kolorimeters bei einer kontinuierlich vorgenommenen Analyse weist sogenannte Peaks auf, wobei die Amplitude eines jeden Peaks der Konzentration eines bestimmten Stoffes in einer gegebenen Probe in Prozent entspricht und die Täler zwischen den Peaks dem Wert derjenigen Spannung entsprechen, welche am Ausgang des Kolorimeters zwischen den untersuchten Proben erscheinen. Die Amplituden der Peak-Ausschläge werden von einer Ruhe- oder Bezugsspannung ausgemessen, welche der Konzentration Null der eingegebenen Probe entspricht. Der Ausgang des Kolorimeters wird auf einem Bandschreiber durch Bewegung des Schreibgerätes aufgezeichnet.
Das so aufgezeichnete analoge Signal vom Kolorimeter wird dann von einem Chemiker oder einem entsprechenden Techniker untersucht, der die Amplitude der Peaks misst, die Peaks dann numeriert, um sie der entsprechenden Probe nachher zuordnen zu können, und dann die gemessene Amplitude des Peaks in entsprechende klinische Konzentrationseinheiten umrechnet.
Um genaue Ergebnisse erhalten zu können, muss das Kolorimeterperiodisch dadurch geeicht werden, dass man den Ausgang des Kolorimeters bei bekannter Konzentration eines bestimmten chemischen Stoffes in einer Bezugsprobe vergleicht. Wenn die Beziehung für einen chemischen Stoff nichtlinear ist, dann müssen mehrere den erwünschten Konzentrationsbereich überstreichende Bezugsproben zur Bestimmung der Genauigkeit der Analsye herangezogen werden. Diese letztere Notwendigkeit ist dadurch bedingt, dass die Beziehung zwischen der Amplitude des Ausschlages auf dem Aufzeichnungspapierband oder dgl. und der in Prozent ausgedrückten Konzentration des Stoffes nicht linear ist.
Dabei kann z. B. für einen Ausschlag von 15 O/o der Aufzeichnungsträger-Breite die Konzentration eines gegebenen Stoffes in der Probe tatsächlich 30 O/o sein, während für einen Ausschlag von 30 O/o der Bandbreite des Aufzeichnungsträgers die Konzentration desselben Stoffes nur 40 010 beträgt.
Das Verhältnis zwischen der Lichtdurchlässigkeit und der Konzentration in Prozent eines gegebenen Stoffes kann linear, exponentiell oder gemäss einer anderen Funktion sein, und zwar in Abhängigkeit von den Eigenschaften der gerade untersuchten chemischen Substanz. Der die Messung Ausführende muss diese Variablen richtig berücksichtigen, wenn das Kolorimeter geeicht wird oder wenn seine Ausgangsgrösse in die z. B.
in Kliniken üblichen Grössen oder Einheiten umgerechnet wird. Solche Wandler wie ein Kolorimeter werden bei chemischen Analysen und klinischen Untersuchungen verwendet, um z. B. Glukosegehalt, Natriumgehalte, Kaliumgehalt, Enzymgehalt, Gesamteiweissgehalt, Chloride, Chloresterol usw. feststellen zu können; dabei sind mehrere geübte Hilfskräfte erforderlich, um die Ausgangsgrösse des Kolorimeters in die entsprechenden, z. B. in Kliniken üblichen Einheiten umzurechnen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die angeführten Nachteile der bekannten Messmethoden zu vermeiden. Erfindungsgemäss ist die Datenverarbeitungsanlage gekennzeichnet durch folgende mindestens in der Einzahl vorhandene Gegenstände: a) einen Signaldetektor zur automatischen Ermittlung gültiger Peaks im analogen Messsignal; b) einen Speicher zur zeitweiligen Speicherung des analogen Messsignals dann, wenn vom Signaldetektor Peakwerte ermittelt werden; c) eine an den Ausgang des Speichers angeschlossene Signalwertveränderungseinrichtung zur automatischen Einstellung der Minimum- und Maximumwerte des analogen Messsignals am Ausgang des Speichers zwecks Festlegens des Wertbereichs der Ausgangssignale der Anlage;
d) eine Eicheinrichtung zur Eichung des Bereichs der Ausgangssignale und e) eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung der im Speicher gespeicherten analogen Messsignale in unmittelbar für eine Anzeige oder Aufzeichnung verwendbare Einheiten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage;
Fig. 2 eine Eichsignalfolge beim automatischen Einstellen der Anlage der Fig. 1;
Fig. 3A ein Schaltbild eines Signaldetektors der Anlage der Fig. 1;
Fig. 3B einen das Messsignal verändernden Verstärker der Anlage der Fig. 1;
Fig. 3C einen veränderlichen Funktionsgenerator der Anlage der Fig. 1.
Gemäss Fig. 1 wird das Eingangssignal für die Anlage von einem Potentiometer 10 abgenommen, dessen Schleifer sich entsprechend den Bewegungen des Schreibers bei einem auf eine laufende Papierkarte oder dgl.
aufzeichnenden Schreibgerät verstellt. Selbstverständlich kann das Eingangs signal auch unmittelbar vom Detektor einer Analysenvorrichtung, z. B. eines Kolorimeters, abgenommen werden. Die Verwendung eines vom Schreibgerät selbst wieder Signale abnehmenden Potentiometers 10 gestattet es aber in vorteilhafter Weise, dass die Anlage die Eigenschaften und Kennwerte des Aufzeichnungsgerätes verwenden kann.
Die Anlage ist im wesentlichen in drei Module oder Teile unterteilt, nämlich eine Kanaleinheit 51, eine Steuereinheit 52 und eine Versorgungseinheit 53. Die Versorgungseinheit oder Stromversorgung 53 liefert die Energie zum Betätigen der verschiedenen Relais, die sowohl in der Kanaleinheit 51 und in der Steuereinheit 52 verwendet werden, sowie auch den Strom zur Versorgung für logische und analoge Schaltkreise. Obwohl nur eine einzige Kanaleinheit 51 im folgenden detailliert beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass die Steuereinheit 52 und die Stromversorgung 53 mit jeder beliebigen Anzahl von weiteren zusätzlichen Kanaleinheiten zusammenwirken können, wodurch eine Anlage entsteht, die mehreren gleichzeitig arbeitenden, synchronisierten oder nicht synchronisierten, mit kontinuierlichem Stoffdurchfluss arbeitenden chemischen Analyseneinrichtungen nachgeschaltet werden kann.
Das analoge Eingangssignal, welches von demjenigen Potentiometer 10 erhalten wird, dessen Ausgangsgrösse bestimmt ist durch die Stellung des Schreibstiftes auf dem Schreibgerät, wird als Eingang an ein zwei Abschnitte aufweisendes Signalfilter 11 gegeben, dessen RC-Konstante als Funktion derjenigen Anzahl von Proben veränderlich ist, die pro Stunde in das Kolorimeter mit dauerndem Durchfluss arbeitender Analyse eingegeben werden, so dass für jede gegebene Probenanzahl pro Zeiteinheit ein optimales Filtern erreicht wird. Das Filter 11 vermindert unerwünschtes Rauschen im Analogsignal bei minimaler Aplituden- und Phasenverzerrung.
Wie sich zeigen wird, wird jede dem analogen Eingangssignal vom Filter 11 aufgeprägte Verzerrung kompensiert oder ist von unerheblicher Bedeutung, weil die Ansprech-Einstellung des Systems derart ausgebildet ist, dass sie das verzerrte Signal verwendet, wodurch eine Verzerrung praktisch herausgeeicht wird.
Das im Filter 11 gesiebte Signal gelangt über die Leitung 13 als Eingang an einen Amplituden- oder Pegeldetektor 12, der das gefilterte analoge Ausgangssignal des Kolorimeters ständig überwacht und diejenigen Ausschläge im analogen Signal erfasst, welche eine einen vorherbestimmten Mindestwert überschreitende Amplitude aufweisen und welche üblicherweise als Peak bezeichnet werden. Wenn ein vom Detektor 12 erfasster Ausschlag in eine negative Steigung übergeht, entsprechend dem Vorliegen eines Impuls es im analogen Signal zu diesem Zeitpunkt, wird ein binäres Pegelsignal über den Leiter 23c an einen zentralen, logisch arbeitenden Kanalabschnitt 54 gelegt. Der logische Abschnitt 54 gibt ein binäres logisches Pegelsignal an die Speicherhalteleitung 23a ab, wodurch bewirkt wird, dass der Amplituden-Detektor 12 den erfassten Impulswert in einem analogen Speicher aufrecht erhält.
Der im analogen Speicher des Detektors 12 gespeicherte Wert bildet die Eingangsgrösse für einen Massstabsveränderungen vornehmenden Verstärker 24. Die Verschiebungs- und Verstärkungsregelungen des Verstärkers 24 sind automatisch in Abhängigkeit entsprechender Signale von den Leitungen 68, 69 bzw. 70 eingestellt, um die gewünschte Bezugslinie und die Peak Werte des analogen Signales zu liefern. Diese Einstellungen sind die ersten Schritte zu derartigen Massstabsveränderungen des Signales, dass das Ausdrucken durch die Anlage unmittelbar in den gewünschten, z. B. auf dem Gebiet der Medizin üblichen Einheiten möglich ist.
Damit liefert der Massstabsveränderungen vornehmende Verstärker 24 ein Ausgangssignal mit fester Spanne,, d. h. einem festen Wert für die Differenz zwischen grösster und kleinster Signalamplitude, und zwar unabhän gig von der Spanne des Signales, welches am Eingang des Verstärkers 24 innerhalb der systembedingten Grenzen erscheint.
Wenn beim Kolorimeter das Verhältnis der prozentualen Durchlässigkeit von Licht durch die Bezugslösung zur prozentualen Konzentration eines gegebenen Stoffes in der Lösung linear ist, dann kann ein Schalter 71 von Hand an einen Anschluss 72 gelegt werden, so dass der Signalausgang aus dem Massstabsveränderungen vornehmenden Verstärker 24 unmittelbar an den Schaltpunkt 73 gelangt.
Wenn die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit für Licht bei der Bezugslösung in Prozenten und der prozentualen Konzentration eines gegebenen Stoffes in der Lösung nicht linear ist, dann wird der Schalter 71 an einen Anschluss 100 gelegt. In der einem nicht linearen Zusammenhang entsprechenden Schaltstellung wird als zweite Einrichtung zur Veränderung des Massstabes ein variabler Funktionsgenerator 62 verwendet. Dabei wird das Signal, welches am Anschluss 25 erschenit, entsprechend der vom variablen Funktionsgenerator 26 erzeugten Funktion in seinem Massstab verändert, und zwar derart, dass man unmittelbar in den üblichen klinischen Einheiten dargestellten Ausgangsgrössen erhält.
Die vom Generator 26 erzeugte Funktion nähert die nichtlineare Beziehung zwischen der prozentualen Lichttransmission durch eine Lösung und der Prozent Konzentration eines gegebenen chemischen Stoffes in der Lösung. Die im ganzen mit 101 bezeichneten Funktionssteuerelemente setzen eine Einrichtung in Betrieb, welche mehrfache gradlinige Abschnitte derart erzeugt, dass diese zusammengesetzten Abschnitte miteinander eine Näherung für die echte Funktion bilden.
Das in seinem Massstab geeignet geänderte analoge Signal erscheint dann am Schaltpunkt 73, wo es einen einen Teil der Eingangsgrösse an die Anschlüsse einer im ganzen mit 73a bezeichneten Steuereinrichtung für die Betriebsweise bildet. Wie später erläutert wird, werden die Stellungen 74c (Rückstellen), 74b (Einstellen Spanne) und 74a (Einstellen Minimumwert) der Steuereinrichtung 73a beim Programmieren oder Einstellen bestimmter Grenzwerte der Anlage benützt.
Wenn der Betriebsartenschalter 74 in einer der Schaltstellungen 74e (AUTO 1), 74f (AUTO 2) oder 74g (AUTO 6) ist, dann eicht die Anlage automatisch ihr Ansprechen. Bei der Schaltstellung AUTO 1 (74e) wird das Ansprechen nur beim minimalen Konzentrationspegel geeicht; in der Stellung AUTO 2 (74f), wenn ein lineares Ansprechen vorliegt, oder wenn eine Nichtlinearität konstant ist, dann sind die der maximalen und der minimalen Konzentration entsprechenden Pegel geeicht; in der Schaltstellung AUTO 6 (74g) eicht sich die Anlage automatisch bei sechs Konzentrationswerten entsprechend einem mehrfachen Probenbezugseingang. Bei der Schaltstellung 74d entsprechend einer Einstellung von Hand ist eine normale Peak-Erfassung und Digitierung möglich und das Ansprechen der Anlage kann von Hand geeicht werden.
In jeder der automatischen Einstellungen kann die Frequenz der Nacheichung für jedes gewünschte Intervall eingestellt werden. Selbstverständlich sind die beschriebenen Betriebsarten nur als Beispiele erläutert; es kann jede beliebige Anzahl von Konzentrationspegeln in Abhängigkeit der Erfordernisse bei den automatischen Eichfolgen verwendet werden.
Wenn der Schalter 74 sich in der Stellung AUTO 6 (74g), AUTO 2 (74f), AUTO 1 (74e) oder MANUAL (74d, Handeinstellung) befindet, dann wird das hinsichtlich seiner Amplitude massstäblich geänderte analoge Eingangssignal über die Leitung 81 an ein Potentiometer 82a und von da an an einen festen Widerstand R12 gegeben. Das Potentiometer 82a und der feste Widerstand R12 bilden eine Feineinstellung für die Massstabsveränderung 82, wobei bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Dämpfungsbereich von 1:1 bis etwas mehr als 2:1 vorgesehen ist. Der sieben Schaltstellungen aufweisende Schalter 74 für die Betriebsart ist mit einem zweiten Schalter 75 gekuppelt, der einen Teil der Minimumsteuerung 79 für Ausgangssignale bildet.
Diese Steuerungsmöglichkeit wird zur Einstellung des minimalenAblesewertes für minimale Konzentration verwendet, was weiter unten genauer beschrieben wird.
Bei einer Mehrkanalanlage ist im Gegensatz zu der hier beschriebenen Einkanalanlage vorgesehen, dass mehrere verschiedene Kanäle mit der Steuereinheit 52 zusammenarbeiten. Daraus ergibt sich, dass die Steuereinheit 52 sich jeweils einen bestimmten Kanal aussuchen muss, aus welchem sie Informationen aufnimmt.
Der Kanal 51 zeigt dadurch an, dass er zur Übertragung einer Information an die Steuereinheit 52 bereit ist; dass ein binäres Regelsignal auf der Leitung 64 erscheint.
Wenn die Steuereinheit 52 zur Aufnahme der Information aus der Kanaleinheit 51 bereit ist, dann wird ein Magnet 59 durch ein von der logischen Einheit 57 über die Leitung 58 kommendes Signal erregt. Durch Erregung des Magnetes 59 werden die gekuppelten Schalter 59f, 59c, 59d, 60, 61 und 63 geschlossen. Wenn die Schalter geschlossen sind, dann wird eine Spannung VI entsprechend einem binären Spannungspegel über die Leitung 64 an die logische Schaltung 57 gegeben, um so anzuzeigen, dass die Kanalauswahl abgeschlossen wurde.
Nach Schliessen der Schalter 62 und 71 wird das massstäblich entsprechend veränderte analoge Signal über die Leitungen 77 und 84 als Eingang an einen Spannungen in Frequenzen umsetzenden Konverter 55 gelegt. Die Amplitude der Summe der Spannungen, die auf den Leitungen 77 und 84 erscheinen, wird durch den Konverter 55 in binäre Impulse umgewandelt. Die auf der Leitung 85 erscheinenden binären Impulse haben eine Impulsfrequenz, die proportional der Amplitude der Eingangsspannung am Konverter 55 ist. Der Konverter 55 setzt damit praktisch ein analoges Signal aus der Einheit 51 in ein in Binärform vorliegendes Signal auf der Leitung 85 um.
Das binäre Signal auf der Leitung 85 wird einem Frequenzteiler 86 eingegeben, der aus einer Reihe von Flip-Flop-Schaltungen besteht (es sind fünf dargestellt), welche die Frequenz des vom Konverter 55 erhaltenen Signales teilen. Die Frequenz, die auf der Leitung 85 ankommt und einer bestimmten an den Konverter 55 angelegten Spannung entspricht, kann nun so unterteilt werden, dass auf der Leitung 91 am Ausgang des Fre quenzteilers dieselbe Frequenz wie die Eingangsfrequenz erscheint, dass auf der Leitung 90 die halbe Frequenz der auf der Leitung 85 liegenden Eingangsfrequenz erscheint, auf der Leitung 89 ein Viertel der Eingangsfrequenz, auf der Leitung 88 ein Achtel der Eingangsfrequenz und auf der Leitung 87 ein Sechzehntel der Frequenz auf der Leitung 85.
Damit kann der Schalter 92 als Grobeinstellung für die Massstabsveränderung verwendet werden, um zusammen mit der Feineinstellung 82 eine direkte Ablesung von in der Medizin üblichen Einheiten zu gestatten. Die Anzahl der verwendeten Flip-Flops richtet sich selbstverständlich nach dem gewünschten Veränderungsbereich. Die Grobeinstellung wird im digitalen Teil des Systems vorgenommen, so dass keine erhebliche Verkleinerung oder Dämpfung des analogen Signales zur Erzielung der gewünschten Ablesemöglichkeit notwendig ist.
Das digitierte und massstäblich veränderte Signal, welches am Schalter 92 erscheint, wird über einen Leiter 93 durch ein geschlossenes Relais 63 und einen Leiter 94 zu einem Zähltor 95 geleitet. Das Tor 95 kann aus zwei logischen NOR-Elementen bestehen, welche das Signal auf der Leitung 94 zu Leitung 98 für eine feste Zeit gelangen lassen, die von der Versorgungsleitungsfrequenz bestimmt ist, damit ein Zähler 96 die auf der Leitung 98 erscheinenden Impulse aufsummieren kann. Das richtige Auftreten des ausgewählten Signales auf der Leitung 64 und die Wirkung des Zeitbasis-Generators in der logischen Schaltung 57 leitet geeignete logische (logische Verneinung des Zählbeginns und des Zählendes) Signale auf den Leitungen 95a bzw. 95b ein, um das gepulste Signal auf der Leitung 94 zum Zähler 96 gelangen zu lassen.
Der Datenzähler 96 besteht aus einer Anzahl von binär kodierten Dezimaluntersetzern, welche die Impulse aufsummieren, die in dem binären Signal über der Leitung 98h ankommen. Eine Sichtanzeige 96a gibt die angesammelte Zählung in Zähler 96 in Form einer Ablesung ab und wird während des Eichens der Anlage in einer weiter unten zu erläuternden Weise benutzt. Als zusätzliche Möglichkeit der Veränderung des Massstabs des Signales im Sinne der Erhaltung einer Ablesung unmittelbar in klinischen Einheiten kann das aus der Leitung 98h erscheinende Signal an verschiedenen Stufen der Dekaden des Datenzählers angelegt werden.
Ein typisch Schaltkreise aufweisender Druck-Abtaster 98 dekodiert die Schaltstellung eines Zählers zur Erzeugung von in ihrem zeitlichen Verhältnissen geeigneten Impulsen, um eine Probenummer von der über die Eingangsleitung 98b kommenden Information, eine Kodenummer für jeden Kanal aus der über die Eingangsleitung 9 8d angelieferten Information und über die Leitung 98a vom Datenzähler 96 kommende Daten einzuführen. Logische Schaltkreise im Druckabtaster 98 verhindern die Betriebsweise des Druckers 80, wenn das System am Wählschalter 74 auf die Schaltstellungen 74b (Einstellen Spanne) und 74a (Einstellen Minimumwert) gestellt ist, was durch die einem binären Signal entsprechende Spannung V1 angezeigt ist, die am Schalter 105 liegt und über das Relais 107 und die Leitung 106 an den Druckabtaster 98 gelegt ist.
Ein dem Ende des Druckens entsprechendes logisches Signal wird ebenfalls von den logischen Schaltkreisen des Druckabtasters erzeugt und durch die Leitung 98e, das geschlossene Relais 59e sowie die Leitung 59b an den logischen Abschnitt 54 der Kanaleinheit zurückgegeben. Der Druckabtaster 98 weist ferner die binär kodierte Dezimaldaten umwandelnde Schaltung auf und ferner die Treiberkreise für die Magnete des Druckers 80. Der Ausgang des Druckabtasters 98 wird über die Leitung 80a an den Drucker 80 gelegt, wobei die Bereitschaft des Druckers an den Druckabtaster 98 über geeignete Signale auf der Leitung 98c gemeldet wird.
Das Ansprechen des Systems wird dadurch geeicht, dass entweder auf die Betriebsart 74b (Einstellen Spanne) oder 74a (Einstellen Minimumwert) durch den Wählschalter 74 geschaltet wird. Als vorbereitender Schritt beim Eichen des Ansprechens wird der Wahlschalter 74 von Hand auf 74c (Rückstellen) gestellt und dann auf die Stellung 74b (Einstellen Spanne). Bei der Einstellung Einstellen Spanne (74b) wird eine feste innere Bezugsspannung Vs auf die Leitung 81 gegeben.
Wie weiter unten im Detail erläutert werden wird, wird die feste Spannung V3 durch die Steuereinheit 52 dadurch digitiert, dass von Hand ein Lesen -Signal in den logischen Abschnitt 54 der Kanaleinheit eingegeben wird, welcher seinerseits ein Signal Anfrage digitieren auf der Leitung 56 erzeugt, während in der Betriebsstellung 74b (Einstellung Spanne) der digitierte Wert V3 an der Sichtanzeige 96a wiederholt dargestellt wird, um so die Wirkung der Handeinstellung, der Grobeinstellung 92 und der Feineinstellung 82 optisch verfolgen zu können. Die Stellmittel 92 und 82 werden in dem Sinne verstellt, dass die Sichtanzeige 96a eine Anzeige erscheinen lässt, die der Spanne zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert des analogen Einganges in klinischen Einheiten entspricht.
Bei den Betriebsarten in den Schaltstellungen 74b (Einstellen Spanne) und 74a (Einstellen Minimum) wird wiederholt an der Anzeige 96a eine Ablesung gegeben, wenn ein simuliertes, dem Ende des Druckens entsprechendes Signal in die Leitung 59b gegeben wird, wodurch das Lesen -Signal in dem logischen Abschnitt 54 der Kanaleinheit beendet wird. Die Beendigung des Lesen -Signales beendet seinerseits das Anfrage digitieren -Signal auf der Leitung 56. Das Ende des Druckens > -Signal wird simuliert und nicht tatsächlich erzeugt, denn das wurde bereits beschrieben - das Ausdrucken ist in den Schaltstellungen 74b (Einstellung Spanne) und 64a (Einstellen Minimum) gesperrt.
Die Beendigung des Ende des Druckens -Signales lässt ein weiteres Lesens-Signal entstehen, welches diesen Vorgang wieder einleitet, wodurch also die dauernde oder sich wiederholende Anzeige bei 96a erscheint.
Wenn die Spanne der Anzeige eingestellt worden ist, dann wird der Schalter 74 auf die Schaltstellung 74a (Einstellen-Minimum) gestellt, wodurch das Potential Null oder Erde auf die Leitung 81 gelangt. Wie in der Schaltstellung 74b (Einstellen Spanne) wird eine sich wiederholende Ablesung an der Anzeigeeinrichtung 96 erhalten und das Ausgangsminimum-Potentiometer 79 kann von Hand so eingestellt werden, dass der gewünschte minimale Ablesewert bei 96a erhalten wird.
Die Ablesung des minimalen Ausgangs kann den Wert Null oder einen anderen Wert haben, je nachdem, welche chemische Analyse gerade durchgeführt wird. Wenn die Spanne (74v) und der Minimumwert (74a) richtig eingestellt wurden, druckt der Drucker 80 unmittelbar in der in der Medizin übliche Einheiten aus, mit denen medizinische Hilfskräfte vertraut sind.
Wie bereits ausgeführt wurde, eicht die Anlage ihr Ansprechen automatisch, wenn der Schalter 74 in einer der Schaltstellungen AUTO 1 (74e), AUTO 2 > (74f) oder AUTO 6 (74g) ist. Wenn der Wählschalter 74 entsprechend einer dieser automatischen Betriebsweisen eingestellt ist, wird der logische Abschnitt 55 der Kanaleinheit entsprechend angesteuert, um eine Eichfolge dann auszulösen, wenn eine der folgenden drei Bedinungen auftritt.
1. Es tritt ein erster Peak in dem analogen Eingangssignal auf, nachdem von Hand eine Eichfolge dadurch erreicht wurde, dass die logische Schaltung 54 unmittelbar erregt wurde;
2. es tritt ein erster Peak in dem analogen Eingangssignal auf, nachdem von Hand der Betriebsarten Wählschalter 74 aus der Rückstellung (74c) in eine der automatischen Betriebsweise entsprechenden Stellungen umgeschaltet wurde;
3. es tritt ein erster Peak auf, nachdem eine vorbestimnte Anzahl von Proben in das Kolorimeter eingeführt wurden.
Die automatische Schaltfolge beim Eichen für die Betrieb art AUTO 2 (74f) wird nun unter Bezug auf Fig. 2 der Zeichnung beschrieben. Fig. 2 stellt das in Form einer Spannung vorliegende analoge Signal dar, welches dadurch entsteht, dass in das Kolorimeter nacheinander fünf Proben mit bekannten Konzentrationen eines bestimmten Stoffes eingegeben wurden. Die Folge von Signalen ist in fünf Zeitintervalle aufgeteilt, wobei die Zeit auf der waagrechten Achse nach rechts aufgetragen ist. Die vertikale Achse der Fig. 2 entspricht der Spannung des analogen Signales.
Im ersten Intervall tritt ein erster Peak A auf; im zweiten Intervall tritt ein Tal oder Minimum B auf, wobei dieses Tal einer Probe entspricht, die den Stoff nicht enthält, also hinsichtlich dieses Stoffes die Konzentration Null aufweist. Das dritte Intervall weist einen Peak C auf, das vierte Intervall einen Peak D, das fünfte Intervall weist einen Peak E auf und folgende Intervalle weisen Peaks auf, die unbekannten Konzentrationen der Proben entsprechen. Damit stellen die Peaks A-E den analogen Eingang zur automatischen Eichung des Ansprechens der Anlage für die Betriebsart AUTO 2 (74f) dar. Der erste Peak A, der im analogen Eingangssignal auftritt, nachdem einer der oben unter erstens bis drittens aufgeführten Zustände vorgelegen hat, leitet einen Eichvorgang ein und wird digitiert und durch den Drucker 80 auf der Grundlage der vorhergehenden Eichung ausgedruckt.
Der erste Peak A entspricht der ersten Probe mit bekannter Kon zentration, die in den Eingang des Kolorimeters während der Eichfolge eingeführt wurde und ist vorzugsweise derart gewählt, dass eine Peak-Amplitude von etwa 40 O/o der Spanne der Folge erhalten wird. Der Wert von 40 o/o ist ein guter mittlerer Wert zum Zwecke der Verwendung als Triggersignal und ausserdem zum Puffern des Pendelns des analogen Signales von minimalen auf maximale Werte. Wenn der erste Peak A erfasst wird, dann wird die programmierte Eich-Schaltfolge entsprechend AUTO 2 (74f) eingeleitet. Während dieser Schaltfolge wird der Probeintervallzähler in der logischen Schaltung 54 gesperrt, und es kann ein Zähler für die Eichfolge die Probenintervalle zählen.
Während des Intervalls 2 wird die Verschiebungssteuerung des Massstabsveränderungen bewirkenden Verstärkers 69 automatisch so eingestellt, dass es der inneren Standardbezugsspannung entspricht, welche auf der Leitung 81 bei der Schaltstellung 74a (Minimum Einstellen) des Betriebsartenschalters erscheint. Die Einstellung der Verschiebungssteuerung wird vom Amplitudendetektor 12 eingeleitet, wenn der Minimumwert des analogen Signales der Eichfolge ebenfalls ein Peak ist, oder durch das Ende des Monitor-Zeitintervalls, wenn das Minimum der Bezugslinie entspricht, wobei das Monitor-Intervall als diejenige Zeit definiert ist, innerhalb welcher der nächste gültige Peak erwartet wird; dies wird weiter unten detailliert beschrieben. Im letzteren Fall wird der Eichung der Verschiebung derjenige Wert zugrunde gelegt, der am Ende des Monitor-Intervalls abgelesen wird.
Die dritte Probe der Folge entsprechend dem Peak C wird als Puffer zwischen den Minimum- und den Maximum-Werten verwendet, so dass der folgende maximale Wert noch mehr einem maximalen Signal entspricht, welches in der Mitte von durchschnittlichen Proben erscheint. Die vierte Probe entsprechend dem Peak D wird als Bezugswert für den höchsten Konzentrationspegel verwendet und die Verstärkung des Massstab verändernden Verstärkers 24 wird automatisch derart eingestellt, dass das am Anschluss 25 erscheinende Ausgangssignal der inneren Bezugsspannung V3 entspricht, die auf der Leitung 81 in der Schaltstellung 74b (Einstellung Spanne) erscheint. Die fünfte Probe ist als Prüfmittel für die Ergebnisse der Eichung vorgesehen und weiter dazu, einen Wert im Bereich der Mitte des normalen Arbeitsbereiches zu liefern, der der ersten unbekannten Probe vorausgeht.
Die Einschaltfolge kann an der Ausgangsnumerierung wieder erkannt werden, weil die vom Drucker 80 ausgedruckte Zahl, die der Probennummer entspricht, immer Null ist. Selbstverständlich können beim automatischen Eichen auch mehr oder weniger Proben mit bekannten Konzentrationen verwendet werden. So werden - wie oben bereits angedeutet wurde - bei der Betriebsweise dieser Einstellung AUTO 6 (74g) sechs Werte zusätzlich zu den 40 o/o - Standardwerten in der Eichfolge verwendet.
Es ist darauf hinzuweisen, dass dem Fachmann die Einzelschaltungen für die verschiedenen Funktionen bekannt sind, die beispielsweise von der logischen Schaltung 54, dem Servosystem 65, der Steuereinheit 52 und der Stromversorgungseinheit 53 durchgeführt werden.
Arbeitsweise, Aufbau und Zusammenwirken des Amplitudendetektors 12, des massstabverändernden Verstärkers 24 und des veränderliche Funktionen erzeugenden Generators 26 sind jedoch nicht Stand der Technik und werden im folgenden deshalb im einzelnen beschrieben. Die Fig. 3A, 3B und 3C stellen den Amplitudendetektor 12 bzw. den massstabsverändernden Verstärker 24 bzw. den mit veränderlicher Funktion arbeitenden Generator 26 in Einzelheiten dar.
Wie Fig. 3A zeigt, wird das gefilterte analoge Eingangssignal über den Leiter 13 des Amplitudendetektors 12 zugeführt. Der Amplitudendetektor 12 erfasst und speichert die Werte der Peaks des analogen Eingangssignales in einem analogen Speicher 17. Der Speicher 17 ist ein Schaltkreis, der in einer Richtung geladen werden kann und den Peak-Wert eines gültigen Ausschlages der Eingangssignalform hält und ein Steuersignal abgibt, wenn der Eingang am Amplitudendetektor 12 unter diesen Wert fällt. Der Amplitudendetektor 12 weist einen mit fester Verstärkung arbeitenden Differentialverstärker 14 auf, dessen Ausgang an einen Betriebsverstärker 15 mit veränderlicher Verstärkung gelegt ist. Das verstärkte Eingangssignal wird vom Verstärker 15 einem zweiten Betriebsverstärker 16 mit veränderlicher Verstärkung zugeführt und dann dem analogen Speicher 17.
Der analoge Speicher 17 weist zwei Halbleiter-Dioden 17a und 17b auf. Die beiden Dioden 17a und 17b sind mit entgegengesetzter Polarität zusammengeschaltet, so dass sie entgegengesetzte Durchlassrichtungen haben.
Jede der beiden parallel liegenden Dioden 17a und 17b liegt in Reihe mit einem magnetisch betätigten Relais 18a bzw. 18b. Über die Schalter 18a und 18b liegen die beiden Dioden 17a und 17b an einem gemeinsamen Punkt 1 8c, der seinerseits mit einem Speicherblock 19 verbunden ist. Beispielsweise kann der analoge Speicherblock 19 aus einem Polystyren-Kondensator hoher Qualität bestehen, der zum Speichern des Peak-Wertes dient, wobei das Potential über den Kondensator in geeigneter Weise als Eingang an einen MOS-Feldeffekt-Transistor gelegt ist. Der MOS-Feldeffekt-Transistor hat einen sehr hohen Eingangswiderstand, wodurch das Abfliessen der auf dem Kondensator gespeicherten Ladung verhindert wird.
Der Ausgang vom Speicherblock 19 wird über die Leitung 19a an den Differentialverstärker 14 zurückgekuppelt. Ein Differenzsignal, welches proportional der Differenz zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Pegeldetektors 12 ist, wird am Ausgang des Be triebsverstärkers 15 erzeugt. Dieses Differenzsignal wird über die Leitung 20 durch die im Ganzen mit 22 bezeichnete Steuerung für die minimale Peak-Amplitude über die Schaltstellen 22s und den Leiter 23e einer Triggerschaltung 23 zugeführt. Wenn die Grösse des Signales auf der Leitung 13 unter den im Block 19 gespeicherten Wert absinkt, dann wird die Spannung auf der Leitung 23e negativ. Offensichtlich entspricht dieser Vorgang dem Vorliegen eines Peaks im anliegenden Analog-Signal.
Wenn die negative Spannung auf der Leitung 23 e einen vorherbestimmten Pegel während einer von der Zeitkonstantensteuerung 23d bestimmten Zeit überschreitet, dann wird der Triggerkreis 23 ausgelöst. Wenn anderseits ein Wellental im analogen Eingangssignal vorliegt, erscheint eine positive Spannung auf der Leitung 23e. Diese positive Spannung triggert den Triggerschaltkreis 23 dann, wenn sie für eine ausreichend lange Zeit eine ausreichende Grösse hatte, in die andere Richtung zurück.
Wenn die Spannung auf der Leitung 23e für eine ausreichende Zeit einen genügend grossen positiven Wert erreicht, was der Erfassung eines Wellentales im Analogsignal entspricht, dann wird der Trigger 23 zur Schliessung des Relais-Schalter 1 8a und zur Öffnung des Relais-Schalters 1 8b angetastet, wodurch der Amplitudendetektor erfasst, dass das anliegende analoge Eingangssignal ansteigt. Wenn für eine entsprechend lange Zeit die Spannung auf der Leitung 23e genügend negativ wird, dann wird der Trigger 23 derart gesteuert, dass er den Relais-Schalter 1 8a öffnet und den Relais-Schalter 1 8b zu schliessen versucht.
Diese letztere Schaltfolge leitet jedoch ein binäres logisches Signal in Form eines Pegels auf der Leitung 23c ein, welches der logischen Schaltung 54 zugeführt wird.
Diese logische Schaltung 54 gibt ein Halte:v- oder Lese -Signal auf die Leitung 23a zurück, um beide Relais-Schalter 1 8a und 1 8b offen zu halten. Diejenige Zeitverzögerung, die durch das Betätigen der mechanischen Teile des Relais 1 8b auftritt, ist so lang, dass genügend Zeit für die elektronischen Signale auf den Leitungen 23a und 23c zur Verfügung steht, um das Schliessen des Relais 1 8b zu vereiteln. Wenn beide Relais-Schalter 1 8a und 1 8b offen sind, dann bleibt der im Speicherelement 19 gespeicherte Signalwert fest, wodurch die Steuereinheit 52 diesen einem Peak entsprechenden Wert digitieren kann.
Wenn der im Speicherblock 19 gespeicherte Peakwert digitiert worden ist, gestattet das Verschwinden des Speichern -Signales aus der logischen Schaltung 54, welches über die Leitung 23a ankommt und dem Ende des Lesen -Signales entspricht und das Schliessen des Relais-Schalters 18b, wodurch also dann der Amplitudendetektor 12 ein abfallendes analoges Eingangssignal erfassen bzw. verfolgen kann. Die in soweit beschriebene Art und Weise der Steuerung der Relais gestattet nicht nur eine Steuerung der Nachführrichtung, sondern wirkt auch im Sinne einer Reduzierung der Wirkung des nicht unendlich grossen Sperr-Widerstandes der Dioden auf die Speichereigenschaften dadurch, dass die Dioden 17a und 17b im Halte -Zustand aus der Schaltung herausgenommen werden.
Die Forderung, dass der Trlggereingang auf die Leitung 23e für eine bestimmte Zeit oberhalb eines minimalen Pegels sein muss, besteht deswegen, um unerwünschte Anzeigen auf Grund hochfrequenter Anteile im analogen Signal der Leitung 13 zu verhindern. Als weitere Massnahme zur Eliminierung unerwünschter Anzeigen auf Grund von Signalrauschen, insbesondere Niederfrequenzrauschen, ist die Steuereinrichtung 22 für minimale Peakhöhe vorgesehen. Es gibt zwei Möglichkeiten, um einen grösseren Bereich der minimalen Peak-Höheneinstellung zu erhalten.
Das mit den Schaltgliedern 22b und 22z gekuppelte Schaltglied 22a verringert die Verstärkung des Betriebsverstärkers 15 in den Schaltstellungen 22d und 22e, so dass ein sukzessive grösser werdender Fehler zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Amplitudendetektors 12 erforderlich ist, um den festen Triggerpegel auf der Leitung 23e zur Peak-Erfassung zu erzeugen. In den Stellungen 22f, 22h, 22i und 22j bleibt die Verstärkung des Betriebsverstärkers 15 konstant. Das Schaltglied 22z der für minimale Peak-Höhen vorgesehenen SteuereiKich- tung vermindert aber den Teil des Fehlersignales auf der Leitung 20, der über die Leitung 23e über die Schaltpunkte 22v, 22w und 22x kommt, wodurch weiterhin der Fehler zwischen Eingang und Ausgang des Amplitudendetektors 12 vergrössert wird, der erforderlich ist, um überhaupt die Peaks bzw. Täler zwischen den Peaks zu erfassen.
Die Verstärkungsstellbetriebe für die Betriebsverstärker 15 und 16 sind in dem Sinne gekuppelt, dass bei Vergrösserung der Verstärkung des Verstärkers 16 die Verstärkung des Verstärkers 15 kleiner wird. Dieses letztere Merkmal liefert eine konstante Rückkupplungs Schleifen-Verstärkung im Amplitudendetektor 12, wodurch die Empfindlichkeit hinsichtlich der Peak-Erfassung des Amplitudendetektors geändert werden kann, ohne dass man dadurch den prozentualen Fehler des Ausgangs des Amplitudendetektors ändert.
Der Ausgang des Amplitudendetektors 12 bildet den Eingang an den das Signal massstabsgetreu vergrössenden oder verkleinernden Verstärker 24, der im folgenden der Einfachheit halber als Skalier-Verstärker bezeichnet werden soll. Die erste Funktion des Skalier Verstärkers 24 besteht darin, den auf der Leitung 1 2c erscheinenden Ausgang des Amplitudendetektors 12 mit einer versetzten Spannung zu mischen und die Vorwärtsverstärkung des analogen Signales zu verändern, so dass eine gewünschte Verstärkerausgangs- Spanne für einen Eingangsspannenbereich erhalten werden kann.
Der Skalierverstärker 24 liefert beim bevorzugten Ausführungsbeispiel eine feste Spanne von 0-5 Volt unabhängig von der Eingangs spanne und - selbstverständlich - innerhalb der anlagebedingten Grenzen; dies ist der erste Schritt zum massstabsgetreuen Ver ändern des Anlagen ausganges in klinischen Einheiten, die von einer Hilfskraft unmittelbar abgelesen werden können.
Der Eingang an den Skalier-Verstärker führt durch einen Umkehrverstärker 1 9b mit einer festen Verstärkung von - 1 sowie einen festen Widerstand R4 an einen Anschluss 24d, wo das Signal den Eingang an einen Verstärker 24a bildet, der eine grosse negative Verstärkung hat. Die Verschiebung und die Verstär kung des Verstärkers 24a werden automatisch durch Servotriebe in Abhängigkeit der Richtung von der logischen Schaltung der Kanaleinheit oder von Hand je nach der gewählten Betriebsart - eingestellt. Die analoge Verschiebungssteuerung 24e ist die erste Steuermöglichkeit, die automatisch in der Eichschaltfolge eingestellt wird und sie wird dazu verwendet, den Ausgang des Skalier-Verstärkers 24 auf die Spannung Null für die minimaler Konzentration entsprechende Eingangsgrösse an das Kolorimeter einzustellen.
Diese minimale Konzentration muss nicht unbedingt die Konzentration Null sein. Die Verschiebungssteuerung 24e wird automatisch durch ein mittels Servosystem verstelltes Potentiometer 24b eingestellt, welches zwischen Erdpotential und einem positiven Bezugspotential + V liegt.
Der Abnahmearm des Potentiometers 24b liefert die verschobene Spannung über einen festen Widerstand Rs an den Schaltpunkt 24d.
Die analoge Verstärkungssteuerung 24f ist die zweite Einstellung, die bei der Eichschaltfolge eingestellt wird, und sie wird dazu verwendet, den Ausgang des Skalier Verstärkers 24 für die maximale Konzentrations-Eingangsgrösse am Kolorimeter auf einen geeigneten Pegel einzustellen. Die Verstärkungseinstellung 24f wird automatisch durch ein mit Servoantrieb verstelltes Potentiometer 24c eingestellt, welches zwischen einem festen Widerstand R7 und der Ausgangsklemme 25 liegt. Die Spannung am Schleifer des Potentiometers 24c wird durch einen festen Widerstand Ro an den Schaltpunkt 24d gegeben.
Zur Erläuterung der automatischen Arbeitsweise der Verschiebungseinstellung und der Verstärkungseinstellung für den Skalier-Verstärker 24 wird auf die obige Beschreibung der Arbeitsweise des Systems in der Betriebsstellung AUTO 2 (74f) verwiesen. Bei der Betriebsweise AUTO 2 entsprechend der Schaltstellung 74f bewirkt das Vorhandensein des Lesen -Signales im zweiten Intervall der Eichfolge (Tal B), dass die logische Schaltung 54 über Signale auf den Leitungen 66 Auswahlreials im Servosystem 65 anzieht. Das gewählte Relais wählt dann die richtige Bezugspannung und den richtigen Servometer im Servosystem 65 und die lichti- ge Quelle für das unbekannte Signal aus.
Wenn der den Schleifer des Potentiometers 24b antreibende Servomotor auf den Wert Null kommt, was durch die Grösse der Spannung am Servomotor bestimmt ist, dann wird ein Triggerschaltkreis im Servosystem angetastet, um eine der Null entsprechende Anzeige auf die Leitung 67 zu geben. Wenn eine solche Null-Anzeige auf der Leitung 67 eintritt, dann wird durch die logische Schaltung 54 ein Anfrage-Digitieren -Signal auf die Leitung 56 gegeben. Dies erzeugt eine Ablesung, die untersucht werden kann, um zu bestimmen, wie genau die Eichung durchgeführt worden war. Während derjenigen Zeit, während welcher die Servo-Auswähl-Relais angezogen sind, muss auf der Leitung 67 ein Null-Signal vorliegen, um ein Anfrage-Digitieren -Signal auf der Leitung 56 zu erzeugen.
Diese letztere Forderung ist deswegen ge stellt, um ein Digitieren durch die Steuereinheit 52 bis zu dem Zeitpunkt zu verhindern, bei welchem die Ei chung auf den gewünschten Wert gebracht ist. Bei einem
Mehrkanal-System tastet die logische Schaltung 57 stän dig die Kanäle ab, um solche Kanäle aufzufinden, die
Signale aufweisen, welche digitiert werden können. Wenn das Anfrage-Digitieren -Signal auf der Leitung 56 er scheint, hört die logische Schaltung 57 mit dem Abtasten auf und verriegelt sich auf die Kanaleinheit 51, in dem ein Wählen -Signal auf der Leitung 58 an das Relais 59 gelangt. Dieses zieht alle mit dem Solenoid 59 gekuppelte Relais an. Wenn der Drucker mit dem Ausdrucken fertig ist, erscheint ein das Ende des Druckens darstellendes Signal auf der Leitung 59b, welches von der logischen Schaltung 57 erzeugt und der logischen Schaltung 54 zugeleitet wird.
Das das Ende des Drukkens anzeigende Signal beendet das Lesen -Signal, welches seinerseits wieder das der Servoauswahl entsprechende und das Anfrage-Digitieren -S-gnal beendet. Die Verstärkungssteuerung wird automatisch in ähnlicher Weise eingestellt, und zwar wird das Einstellen beim vierten Intervall der Eichfolge in der Betriebsstellung AUTO 2 (74f) vorgenommen. Das Signal auf der Leitung 6 ist der unbekannte Eingang an den Servoverstärker des Servosystems 65 während der Einstellungen von Verstärkung und Verschiebung.
Der Ausgang des Skalier-Verstärkers 24 gelangt an einen variablen Funktionsgenerator 26, wo es über einen festen Widerstand Rs an den Schaltpunkt 29 kommt. Vom Schaltpunkt 29 gelangt das Signal an einen Verstärker 30 mit fester Verstärkung 1. Der Ausgang des Verstärkers 30 gelangt durch einen festen Widerstand Re an den Schaltpunkt 32. Der Verstärker 30 liefert einen niederohmigen Ausgang bei 42 und wird von der Spannung am Punkt 29 gesteuert. Das Signal am Punkt 32 wird dann einem Verstärker 33 mit fester, positiver Verstärkung, einem weiteren Verstärker 34 mit fester negativer Verstärkung und einem einstellbaren Begrenzerkreis 31 zugeführt. Der Begrenzerkreis 31 weist zwei Halbleiterdioden 35 und 36 auf, die mit umgekehrter Polarität parallel zueinander geschaltet sind.
Die Abnahmekontakte zweier von Hand einstellbarer Potentiometer 35a und 36a liegen in Reihe mit den Dioden 35 und 36.
Das Potentiometer 3 6a liegt zwischen einer negativen Versorgungsspannung - V am Punkt 37 und dem Potentiometer 35a und das Potentiometer 35a liegt seinerseits wieder zwischen dem Potentiometer 3 6a und dem Ausgang des Verstärkers 34. Ein mit Servomotor eingestelltes Potentiometer 38 verbindet die Ausgänge der Verstärker 33 und 34.
Die Spannung am Schleifer des Potentiometers 38 wird einem zweiten Verstärker 39 mir fester Verstärkung 1 zugeführt, und der Ausgang vom Verstärker 39 ist über einen festen Widerstand Rio an den Schaltpunkt 29 zurückgekuppelt. Die Halbleiterdioden 36 und 35 arbeiten zusammen mit den Potentiometern 35a und 36a als Spannungsbegrenzer, wobei der Grenzwert durch Einstellen der Potentiometer 35a und 36a von Hand festgelegt wird. Für Spannungen, die grösser sind als die durch die Begrenzerschaltung 31 festgelegten, sind weitere im ganzen mit 41 bezeichnete Stufen vorgesehen.
Es kann praktisch eine beliebige Anzahl von Stufen der beschriebenen Art in dem variablen Funktionsgenerator 26 vorgesehen sein, wobei jede Stufe Spannungen zwischen bestimmten gegebenen Wert überdecken. Die sich durch die Arbeitsweise des ganzen Generators 26 ergebende Funktion besteht somit aus vielen gradlinigen Elementen, die zusammen eine Näherung an die gewünschte oder Soll-Funktion darstellen. Die dargestellten fünf Funktionssteuerungen 101 liefern fünf gradlinige Abschnitte (d.h. sechs Punkte) die eine Näherung für jede nicht lineare Funktion darstellen, welche die prozentuale Lichtdurchlässigkeit durch eine Lösung mit der prozentualen Konzentration des Stoffes in der Lösung verbindet. Selbstverständlich entspricht die vom Generator 26 erzeugte Funktion der tatsächlichen theoretischen Funktion umsomehr, jemehr solche Segmente vorgesehen werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, welche hier beschrieben wird, besteht die erzeugte Funktion oder Kurve aus fünf Segmenten, wobei diejenigen Punkte, bei welchen sich die Steigung der Kurve ändert, bei 0, 1, 2, 3, 4 und 5 Volt Ausgangsspannung liegen. Die Steigung eines jeden Segmentes kann auf jeden Wert zwischen 1/4 und dem 4-fachen der Durchschnittssteigung zwischen 0 und 5 Volt für jedes Segment unabhängig von den anderen Segmenten eingestellt werden. Wenn die Steigungen in einer besonderen Folge eingestellt werden, erhält man Unabhängigkeit der Einstellung.
Wenn die Spannung am Punkt 29, positiver werdend, sich in Richtung auf den maximalen Wert bewegt, der von der ersten Stufe des Generators 26 geliefert wird, dann hat der Verstärker 33 die Tendenz, positiv zu werden, während der Verstärker 34 hahin tendiert, negativ zu werden. Je nach der Stellung des Abgriffs an mit Servoeinrichtung verstellten Potentiometer 38 ist die Spannung auf der Leitung 38a entweder positiv oder negativ.
Das Signal auf der Leitung 3 8a ist der Eingang an den Pufferverstärker 39, welcher einen festen Verstärkungsfaktor von Eins hat, und wird dann an den Schaltpunkt 29 zurückgekuppelt. Wenn die Spannung auf 38a positiv ist, dann liegt ein positives Rückkopplungspotential in der Rückkupplungsschleife bei 29 an und die Rückkupplungsverstärkung ist grösser als eins, wobei die Verstärkung einen Grenzwert hat, der etwa dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers 33 entspricht.
Wenn eine negative Spannung auf die Leitung 3 8a gelangt, dann findet eine negative Rückkupplung statt und die Rückkupplungsverstärkung wird kleiner als eins. Bei dem ausgeführten Ausführungsbeispiel, bei welchem jede Stufe im Generator 26 ein Segment von einem Volt Höhe darstellt, würde die erste Stufe des Generators 26 das Funktionssegment von Null bis zu einem Volt liefern.
Die Spannung am Punkt 110 bleibt konstant unabhängig davon, wie viel höher als ein Volt die Eingangsgrösse am Punkt 29 ist. Die Ein-Volt-Grenze wird bestimmt durch die Einstellung des Potentiometers 36a, während die Grenze Null Volt (für eine Spannung von 0-5 Volt) durch das Potentiometer 35a eingestellt wird. Die weiteren Stufen 41 des Generators 26 sind genauso ausgebildet wie die hier beschriebene erste Stufe, wobei geeignete Einstellungen in dem Begren zungskreis einer jeden Stufe vorgenommen werden, um die gewünschten Knicke in der erzeugten Funktion zu erhalten.
Nachdem nunmehr alle wesentlichen Bauteile der Anlage beschrieben worden sind, scheint eine zusam- menfassende Darstellung der Arbeitsweise der logischen Steuerteile bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel am Platze zu sein.
Der logische Steuerabschnitt der logischen Schaltung 34 erhält die der Nachführrichtung entsprechende Information, welche auf den Leitungen 54 erscheint und wenn das ganze System in einem der Eichbetriebszustände ist, erhält die logische Steuerschaltung das NULL Signal über die Leitung 68 und kombiniert diese beiden logischen Signale zur Formung eines Anfrage Digi tieren -Sgnales auf der Leitung 56. Die logische Steuerschaltung verwendet dann die verschiedenen Signale von logischen Einheiten, die die Information abgeben können, dass Proben zwischen der Eichung verarbeitet werden oder dass Eichvorgänge ablaufen, um so festzustellen, ob die Anlage gerade mit einer Eichfolge arbeitet oder nicht.
Die logische Steuerschaltung verwendet auch die Anzeige einer besonderen logischen Schaltung zur Bestimmung, ob eine besondere Ablesung sich in einem geeigneten Zeitintervall befindet.
Diese logische Zeitschaltung verwendet digitale Schaltkreise zur Erzeugung von drei Zeitimpulsen pro Probeintervall. Die Synchronisation dieser drei Zeitgeberimpulse beruht auf dem Auftreten des ersten echten Peaks auf dem Auftreten eines jeden darauf folgenden echten Peaks. Nach dem ersten Peak wird als echter Peak ein solcher Peak definiert, der während des Monitor-Intervalls auftritt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel tritt der erste der drei Impulse zu einem Zeitpunkt auf, der 50 O/o des Zeitintervalls zwischen zwei erwarteten Peaks im analogen Eingangssignal entspricht. Der erste Impuls beendet ein Probe-Intervall und startet das nächste Probeintervall. Der zweite Impuls tritt nach 871/2 Prozent der Zeit des Monitor Intervalls auf und lässt das nächste Monitor-Inter vall beginnen.
Der dritte Impuls tritt bei 112112 0/o der Zeit des Monitor-Intervalls auf, aber nur dann, wenn kein echter Peak aufgetreten ist. Dieser dritte Impuls beendet das Monitor-Intervall und lässt eine Ablesung desjenigen Wertes erscheinen, die zu dem Zeitpunkt in dem analogen Speicherteil 19 gespeichert war. Ein während des Monitor-Intervalles erscheinender Peak beendet das Intervall und stellt diejenige Zeit ein, bei welcher das nächste Monitor-Intervall auftritt.
Die logische Schaltung für Proben zwischen den Eichungen weist die üblichen typischen Zähler- und Schalter-Kreise auf und wenn eine entsprechende Signalkoinzidenz auftritt, dann wird die logische Steuerschaltung in die Lage versetzt, einen neuen Eichzyklus beim nächsten echten Peak im Analogsignal einzuleiten, wobei der Zähler zurückgestellt wird, wenn mit der nächsten Eichfolge begonnen wird.
Der Probeintervallzähler zählt die Proben, welche abgelesen wurden und wird nur zurückgestellt, wenn der Betrieb auf Rückstellung übergeht. Wie bereits dargelegt wurde, ist die Zählung des Probeintervallzählers während einer Eichfolge gesperrt.
Die logischen Schaltteile in der logischen Schaltung 54, welche für die Eichfolgen verantwortlich sind, weisen einen Zähler auf, der während einer Eichfolge Probeintervalle zählt und der dekodiert wird, um diejenigen Signale zu erhalten, die der Steuerung der Servoauswahlrelais und am Ende der Eichung entsprechen.
Die logischen Schaltteile der logischen Schaltung 57, welche für die Kanalauswahl verantwortlich sind, verwenden einen 60 Hz Rechteckwelleneingang und einen Zähler, der soviele Schaltestellungen hat als Kanäle in der Anlage verwendet werden. Wenn nun einer der Kanäle ein Anfrage Digitieren > -Signal erzeugt, dann wird der Zähler an demjenigen Kanal angehalten und ein Wählsignal wird erzeugt, um die mit dem Solenoid 59 gekuppelten Relais anzuziehen. Wenn das Ende des Druckens anzeigende Signal erzeugt wird, wird der Zäh ler auf die nächste Schaltstellung vorgerückt, um sicherzustellen, dass jeder andere Kanal, der einen Signalausgang abgeben kann, gewählt werden kann.
Dieses letztere Merkmal verhindert den Verlust von Daten durch Verriegelung an einer Schaltstellung, wie dies in den Betriebsarten 74b (Einstellen Spanne) und 74a (Einstellen Minimalwert) geschieht.
Diejenigen logischen Schaltteile der logischen Schaltung 57, welche die Zeitbasis für das Digitieren liefert, verwendet ebenfalls die 60-Hz-Rechteckwelle und erzeugt einen kontinuierlichen 4-Hz-Rechteckwellenausgang für die Monitor-Zeitgeber-Schaltung in jedem Kanal. Wenn das gewählte Signal von irgendeinem Kanal erfasst wird, dann wird ein Signal erzeugt, welches den Zähler 96 anlaufen lässt und nach einer festen Zeit, z. B. einer Sekunde, wird ein weiteres Signal erzeugt, welches den Zähler 96 anhält. Die richtige Kombination dieser beiden letzteren Signale (Zählen anfangen bzw. Zählen anhalten) leitet die Druckabtaster-Folge ein.
Die beschriebene Anlage eicht ihr Ansprechen automatisch und erfasst, digidiert und druckt die maximalen Peakhöhen von einer beliebigen Zahl gleichzeitig arbeitender, synchronisierter oder nicht synchronisierter Kolorimeter. Durch die Steuermittel zur Veränderung des Masss.tabes und die automatisch sich einstellende nicht lineare Eichung kann direkt in Einheiten des Gehaltes oder der Konzentration des unbekannten Stoffes ausgedruckt werden. Das abermalige Eichen wird dadurch automatisch bewirkt, dass zu periodischen Intervallen eine Folge von Proben bekannter Konzentration in das Kolorimetersystem gegeben werden. Die aus gedruckte Information liefert eine Kodenummer oder Zahl für den jeweiligen Kanal, eine der jeweiligen Probe zugeordnete Nummer und ausserdem Informationen über die Konzentration.
Da nur eine Steuereinheit mit jeder beliebigen Anzahl von Kanälen zusammenarbeiten kann, zeichnet sich die Anlage durch einen besonders geringen Platzbedarf aus. Dabei ist aber jeder Kanal in analoger Hinsicht vollständig, da jedem Kanal beim Arbeiten ein Eingangsfilter, ein Amplitudendetektor, Verschiebungsund Verstärkungssteuerkreise, automatische nichtlineare Eichsteuermittel, einschliesslich logische Schaltungen für die Arbeitsfolge und Ausgangs steuerungen zum massstäblichen Verändern der Ausgangsgrösse zugeordnet sind.