CH649161A5

CH649161A5 - Beleuchtungsvorrichtung fuer ein densitometer und damit ausgeruestetes densitometer.

Info

Publication number: CH649161A5
Application number: CH8792/79A
Authority: CH
Inventors: Tino Dr Celio; Hans Ott
Original assignee: Gretag Ag
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1985-04-30
Also published as: US4390280A; DE3036383A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des weiteren auch ein mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung ausgestattetes Densitometer gemäss Patentanspruch 6.

Bei den heutigen Densitometern werden in der Regel mit einer konstanten Speisespannung gespeiste Glühlampen als Lichtquelle verwendet. Aus verschiedenen Gründen, unter anderem auch zwecks Energieeinsparung bei batteriegespeisten Geräten und zur Schonung und Lebensdauererhöhung der Lampen, werden dabei die Lampen immer erst unmittelbar vor jedem Messvorgang eingeschaltet und nach der Messung sofort wieder ausgeschaltet. Bei dieser Betriebsweise wurde nun beobachtet, dass der von der Lampe ausgehende Lichtstrom zeitlich nicht konstant verläuft, sondern unmittelbar nach dem Einschalten der Konstantspannung um einige Prozent über den Sollwert hinaussteigt, um dann im Verlaufe einer relativ langen Zeitspanne, die bis über eine Sekunde und länger dauern kann, langsam auf seinen konstanten Sollwert zurückzusinken. Dieses Überschwingverhalten des Lichtstroms führt zu Linearitätsfehlern bei der fotoelektrischen Ausmessung des Messobjekts, welche durch die Messschaltung selbst nicht kompensiert werden können. Wird nämlich, wie heute vielfach üblich, zur Messung eine Integrationsmethode mit variabler Messzeit verwendet, so geht der überschwingende Lichtstrom je nach Messzeit verschieden stark in das Messergebnis ein.

Die Behebung der genannten Linearitätsfehler Hesse sich im Prinzip natürlich durch eine Regelung der Lampenspannung für konstanten Lichtstrom erreichen. Eine solche Regelung würde jedoch einen zusätzlichen Fotodetektor und eine aufwendige Regelschaltung erfordern. Dies ist aus Kostengründen und vielfach auch wegen Platzmangels usw. nicht erwünscht bzw. möglich.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung bzw. Eliminierung des Überschwingens des Lichtstroms wäre natürlich ein dauerndes Einschalten der Lampe bzw. ein dauerndes Vorheizen der Lampe mit reduzierter Spannung. Diese Lösung jedoch, wie schon weiter vorne erwähnt, bezüglich Energieverbrauch und Lampenlebensdauer nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist daher, das Überschwingen des Lichtstroms bei Densitometerbeleuchtungen mit möglichst einfachen Mitteln zu vermeiden oder wenigstens auf ein erträgliches Mass zu reduzieren.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 angeführten Massnahmen und Merkmale gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema eines erfindungsgemässen Densi-tometers und

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Lichtstromverlauf und Lampenspannung beim Densitometer nach Fig. 1.

Das dargestellte Densitometer umfasst eine Glühlampe 1 zur Ausleuchtung eines Messobjekts 2, eine Messoptik 3, einen fotoelektrischen Wandler 4, eine an den letzteren angeschlossene elektrische Messschaltung 5, eine Stromversorgung 6, eine Referenzspannungsquelle 7 und eine Steuerstufe 8 sowie einen Schalter 9 zum Treiben bzw. Ein- und Ausschalten der Lampe 1. Mit Ausnahme der Steuerstufe 8 für die Lampe ist das dargestellte Densitometer im wesentlichen gleich wie herkömmliche Densitometer aufgebaut, so dass sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Vergleichbare Densitometer sind z.B. in den US-PS Nr. 4 078 858 und ... beschrieben oder unter den Typenbezeichnungen D 122 und D 300 bei der Firma Gretag AG, Regensdorf, Schweiz, erhältlich.

Die Steuerstufe 8 umfasst einen Verstärker A und ein aus drei Widerständen R, Ri und R> sowie einem Kondensator C bestehendes Gegenkopplungsnetzwerk.

Wenn über den Schalter 9 die Referenzspannung uref an den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers A angelegt wird, springt die Ausgangsspannung ua des Verstärkers aufgrund des Gegenkopplungskondensators C nicht sofort auf den konstanten Endwert uaE, sondern auf einen um etwa 1-2% kleineren Anfangswert ua, und steigt von dort kontinuierlich in etwa 1 bis 3 s bis auf im wesentlichen den Endwert uaE an. Der Verlauf der Ausgangsspannung ua ist in Fig. 2, Zeile b) graphisch wiedergegeben. Die Differenz zwischen Anfangs- und Endspannung uaE bzw. ua„ ist dabei der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt.

Die Zeile c) der Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lichtstroms bzw. der Lichtintensität I der an einer Spannung ua mit dem in Zeile b) gezeigten Verlauf betriebenen Glühlampe 1. Wie man aus der voll ausgezogenen Linie ersieht, nimmt die Lichtintensität I praktisch unmittelbar nach dem Einschalten der Lampe den gewünschten Sollwert Ison an und zeigt keinerlei Überschwingverhalten. Würde die Lampe 1 wie bis anhin betrieben werden, d.h. läge man beim Einschalten sofort die volle Spannung ua£ an die Lampe (gestrichelte Linie ua' in Zeile b), so würde die Lichtintensität um AI = etwa 4-7% über den Sollwert Isou überschwingen (gestrichelte Linie I' in Zeile c der Fig. 2).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 folgt die Ausgangsspannung ua der Formel :

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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ua = a-uref(l - K-exp (-t/x))

Darin bedeuten :

cc = (1+RI/R2)

K = RI/Ri + R2-RI/RI + R t = R-C

Die Parameter a, K und x werden für die jeweilige Lampe empirisch so ermittelt, dass das Überschwingen optimal kompensiert wird. Praktische Werte für a, K und x für eine 1,5-Watt-Lampe des Typs Zorn 0501241, sind:

a: 2

K: -0,015 x: ~ 0,6 s

Ri = R2 = 56 kQ R=1,8MQ C = 0,33jxF

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält das Gegenkopplungsnetzwerk nur ein einziges RC-Glied. Es versteht sich, dass erforderlichenfalls selbstverständlich auch mehrere RC-Glieder vorgesehen sein könnten, so dass der 5 Verlauf der Ausgangsspannung ua jeweils optimal gewählt werden kann.

Ferner ist auch selbstverständlich, dass der Verstärker A die Lampe 1 nicht unbedingt selbst treiben muss, sondern dass im Regelfall dafür ein vom Verstärker A gesteuerter Trei-lo berverstärker vorgesehen ist.

Die vorstehend beschriebene Steuerstufe 8 für die Lampe 1 ist besonders einfach und erfordert praktisch überhaupt keinen zusätzlichen Aufwand gegenüber den herkömmlichen Lampensteuerungen mit Konstantspannung. Für die Erzeu-i5 gung einer konstanten Speisespannung sind nämlich die Referenzspannung uref und der Verstärker A ohnehin erforderlich, so dass der Mehraufwand für die Überschwingkom-pensation lediglich in einem RC-Glied (Widerstand R, Kondensator C) besteht.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Densitometer, mit einer elektrischen Glühlampe und einer geregelten Spannungsquelle zur Speisung der Lampe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerstufe (8) vorgesehen ist, welche die Versorgungsspannung (ua) für die Lampe (1) so steuert, dass die Spannung beim Einschalten der Lampe zunächst unterhalb eines vorgegebenen konstanten Endwerts (uaE) liegt und dann in den Endwert übergeht, so dass das Überschwingen des von der Lampe (1) ausgehenden Lichtstroms im wesentlichen kompensiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampenspannung (ua) unmittelbar nach Einschalten der Lampe 1-2% unterhalb des Endwerts (ua) liegt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampenspannung im wesentlichen kontinuierlich auf den Endwert (uaE) ansteigt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampenspannung (ua) innerhalb von 1-3 s vom Anfangswert (ua„) auf im wesentlichen den Endwert (uaE) ansteigt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstufe einen über eine Wider-stands-Kondensator-Kombination (RC) gegengekoppelten Verstärker (A) umfasst.

6. Densitometer mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 zur Ausleuchtung des Messobjekts, einer Messoptik zur Beaufschlagung eines fotoelektrischen Wandlers mit den vom Messobjekt ausgehenden Licht und mit einer an den Wandler angeschlossenen elektrischen Messschaltung zur Auswertung der vom Wandler erzeugten Signale.

7. Densitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstufe einen über eine Widerstands-Kon-densator-Kombination (RC) gegengekoppelten Verstärker (A) aufweist.

8. Densitometer nach Anspruch 6 mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4.