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Informationsspeicheranordnung Die Erfindung betrifft Anordnungen
zur Speicherung von Informationen, und sie eignet sich besonders vorteilhaft flir
den Fall, dass die Informationen von einem Messgerät geliefert werden. In der Technik
sind zahlreiche Messverfahren bekannt, und die nach der Erfindung ausgeführten Anordnungen
eignen sich fiir jedes beliebige Verfahren. Die den Beobachter interessierenden
Werte sind meistens der Augenblickswert einer Grösse im Augenblick der Messung,
oder der Spitzenwert einer sich während der Messdauer ändernden Grösse, oder auch
das Zeitintegral der Punktion, welche die Änderungen der Grösse im Verlauf der Messung
darstellt. Die nach der Erfindung ausgeführten Anordnungen eignen sich fiir etliche
möglichen FElle von Meexungen. Bs soll jedoch insbesondere auf die zuvor erwähnten
Fälle Bezug genommen werden. Diode drei Fälle innen auftreten, wenn
wenn
das gleiche Messgerät unter verschiedenen Bedingungen verwendet werden soll, und
zwar sowohl im Labor oder auch bei der Überwachung eines industriellen Herstellungs
verfahrens.
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Die nach der Erfindung ausgeführten Anordnungen weisen eine grosse
Anpassungsfähigkeit im Betrieb auf, wodurch es oft sogar möglich wird, die Möglichkeiten
der Inwendung eines Messgeräts zu erweitern. Sie ergeben besondere Vorteile in dem
Pall, dass die Messgeräte zur Steuerung oder Regelung von industriellen Verfahren
verwendet werden, weil sie es ermöglichen, durch einfache direkte Steuerung oder
Fernsteuerung nach Wunsch die Ergebnisse zu speichern, welche verschiedenen Arten
von Werten einer gleichen Grösse oder verschiedenen Grössen entsprechen.
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Die nach der Erfindung ausgeführten Anordnungen kennzeichnen sich
im wesentlichen durch einige oder alle der folgenden Merkmales eine Anpasungsschaltung
zwischen dem Messgerät und der Speicherschaltung ; - einen Programmgenerator ; -
einen
einen Überlagerungsoszillator, welcher von dem von der Anpassungsschaltung
abgegebenen Signal frequenzmoduliert wird; einen integrierenden elektronischen Binärzähler,
welcher das Ausgangssignal des Oszillators empfängt; eine Wähl-und Verteileranordnung,
die den Zähler mit den eigentlichen Speicherelementen verbindet; einen Speicher.
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Die Anpassungsßohaltung hat eine doppelte Aufgabe: Sie wandelt die
Ausgangsgrösse des Messgeräts in eine Spannung um, welche das gleiche Änderungsgesetz
hat, und nimmt mit dieser Spannung die Operation vor, welche die Messart definiert
(Bestimmung des optimalen Wertes, Integration oder dergl.). Die Ausbildung der Anpassungsschaltung
hängt von der Art der Messung und von-dem verwendeten Messgerät ab. Wenn der Spitzenwert
der Messgrösse ii Verlauf der Messung gespeichert werden soll, enthält die Anpassungsschaltung
insbesondere ein Element, das den Augenblickswert der Singangegrösse speichert.
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Der Programmenerator bestimmt die Reihenfolge der Operationen: Dauer
der Speicherung, Rückstellung auf Null, Eichung
Eichung des Nullpunktes
usw.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
an Hand eines Ausftihrungsbeispiels beschrieben, das zur Speicherung der von einem
Chromatographen abgegebenen Informationen dient; es ist aber hervorzuheben, dass
die Erfindung in keiner Weise auf die Verwendung bei einem solchen Messgerät beschränkt
ist. In der Zeichnung zeigen: Fig.1 ein Blockschaltbild einer Anordnung nach der
Mrfindung zur Speicherung der Menge jedes Bestandteils einer Gasmischung ( wahrend
der Messung integrierter Wert ), Fig.2 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Speicherung
des Spitzenwertes der vom Chromatographen gelieferten Angabe, Fig.3 ein Schaltbild
des eigentlichen Speicherelementes, Fig. ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform
einer Anordnung der in Fig.2 gezeigten lit und Fig.5 eine Kurve zur- Erläuterung
der Wirkungsweise eine.
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Teils der Schaltung von Pig.4.
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Bekanntlich
Bekanntlich sind die Ohromatographen
zur quantitativen Analyse von Gasmischungen bestimmt. Sie arbeiten nach folgendem
Prinzipi Die Gasmischung wird mit einem Träger gas in eine oder mehrere Säulen geschickt,
die mit einem inerten Stoff geflillt sind. Die Diffusionsgeschwindigkeit jedes Bestandteils
hängt von ihrem Molekulargewicht ab.
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Es findet somit eine Trennung der Bestandteile am Ausgang der 8äulci
statt. Bin n Differential-Hitzdraht-Anemometer empfängt einerseits das Trägergas
allein und andrerseits die aus dem Trägergas und der Gasmischung bestehende Kombination
nach der Diffusion in der Säule ; es liefert dann eine quantitative Angabe ueber
die Konzentration und die Art der verschiedenen Bestandteile der Mischung. Das Messgerät
enthält üblicherweise eine Registriervorrichtung nach Art eines Kurvenschreibers,
dessen Schreibstift in Abhängigkeit von der die Säule in jedem Augenblick durchquerenden
Gasmenge verstellt wird. Die Aufzeichnung kann auf einem Aufzeichnungsträger erfolgen,
dessen Bewegung durch einen im Gerät enthaltenen Taktgeber gesteuert wird.
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Dieser definiert die Zeit, die seit dem Beginn der Messung verstrichen
ist , und liefert in jedem Zyklus ein Signal für den Beginn der Messung. Er ist
im allgemeinen so beschaffen, dass er auch Steuerimpulse im Verlauf des Zyklus abgeben
kann. Falls die erfindungsgemässen Anordnungen bei
bei einem nicht
automatischen Messgerät verwendet werden, ist es natürlich auch möglich, daß Signal
für den Beginn der lHessung durch Handsteuerung oder von einem in der Anordnung
enthaltenen Programmgenerator zu erhalten. Es ist bekannt, dass die Reihenfolge
und der Zeitpunkt der Ankunft der verschiedenen Gase, welche die Bestandteile der
zu analysierenden Mischung sind, am Ausgang der Säule durch die Art der Gase definiert
sind und weder von deren Konzentration noch von der Zusammensetzung der Mischung
abhängen. Ferner ist die Dauer der Diffusion eines gegebenen Gases in dem Gerät
eine Konstante des Geräts.
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Man kann also den Chromatographen auf zwei verschiedene Weisen verwenden,
die sich in bestimmten Fällen gegenseitig ergänzen können. Wenn die Ablaufbewegung
des Aufzeichnungsträgers eine stetige zeitliche Punktion ist, erhält man eine Kurvenlinie,
die aus aufeinanderfolgenden Kurvenabschnitten besteht, die am Anfang und am Ende
durch die Zeitachse begrenzt sind. Die von jedem Kurvenabschnitt und von der Zeitachse
begrenzte Fläche ist ein genaues Mass für die Menge jedes Bestandteils der Gasmischung.
Die Lage der Kurven auf der Zeitachse ermöglicht die Identifizierung des Bestandteils.
Wenn man dagegen dem Aufzeichnungsträger eine von einer Schrittschaltvorrichtung
gesteuerte unetetige Bewegung erteilt, erscheint die Aufzeiohnung in Form von Linien,
deren amplitude der Menge eines Bestandteile der Mischung entspricht,
entspricht,
der durch die Lage der Linie in Bezug auf den Beginn der Nessung identifiziert werden
kann.
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Die vorstehenden Erläuterungen wurden zum besseren Verständnis der
Arbeitsweise der erfindungsgemässen Speicheranordnungen gegeben, dooh ist hervorzuheben,
dass die Arbeitsweise des Chromatographen für die Erfindung unerheblich ist.
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Das in Fig.1 dargestellte blockschaltbild einer erfindungegemässen
Speicheranordnung in Verbindung mit einem Chromatographen entspricht der ersten
zuvor erwähnten Betriebsweise, bei welcher also die Menge jedes Bestandteils durch
die Fläche dargestellt ist, die zwischen dem dadurch die Schreibstiftbewegung erhaltenen
Kurvenabschnitt und der Zeitachse enthalten ist.
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In Fig.2 ist die Anordnung nach der Erfindung für den Fall dargestellt,
dass sie als Spitzenwertdetektor arbeitet ( schrittweiser Vorschub des Aufzeichnungsträgers
).
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Die beiden lusfährungsformen der Anordnungen können dem gleichen Xessgerät
zugeordnet sein. Ihre Trennung wurde zur Vereinfachung der Beschreibung vorgenommen.
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Die geieinsaaen Bestandteile tragen die gleichen Bezugszeichen. Bei
keiner Anwendungsform des Chromatographen ist
ist es notwendig,
die Informationen in der Form zu speichern, wie sie von dem Messgerät geliefert
werden.
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Im ersten Fall handelt es sich vielmehr darum, das Zeitintegral einer
Funktion zu speichern, die sich während eines begrenzten, aber gegebenenfalls veränderlichen
Zeitintervalls ändert. Beim Betrieb als Spitzenwertaufzeich -nungsgerät ist der
zu speichernde Wert die gemessene Grösse in dem Augenblick in dem ihre zeitliche
Ableitung, welche der maximalen Auslenkung des Schreibstiftes entspricht, das Vorzeichen
ändert.
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Fig.1 zeigt ein Potentiometer 1, das mechanisch mit der Antriebavorrichtung
0 für den Schreibstift des nicht dargestellten Ohromatographen gekoppelt ist. Die
Anpassungsschaltung besteht aus dem Potentiometer 1 und einer Schaltung 2, die dazu
dient, die Wideretandeänderungen des Potentiometers 1 in Spannungsänderungen umzusetzen;
eine solche Schaltung ist im einzelnen in ig. 2 dargestellt. Ein Überlagerungsoszillator
3 wird durch die Ausgangs spannung der Schaltung 2 proportional zu dem Widerstandswert
des Potentiometers lfrequenzmoduliert. Das Ausgangssignal des Oszillators 3 wird
einer Nischstufe 4. zugeführt, die ausserdem ein Bezugesignal mit fester Frequenz
empfängt, das von einem Oszillator 3'abgegeben wird. Die Frequenz des Oszillators
3 ist
ist gleich der Xenntrequenz des Oszillators 3, so dass das
Ausgangesignal der Mischstufe 4 eine Komponente ent hält, deren Frequenz gleich
der durch die Modulation durch das Eingangs signal hervorgerufenen Frequenzabweichung
des Oszillators 3 ist. Die Schaltung 4 enthält ein Tiefpassfilter, auf das ein Impulsformer
folgt, welcher dieAnsteuerung des Zählers 5 ermöglicht. Dieser besteht aus einer
Gruppe von n binären Kippschaltungen, Der Zahlenwert n wird entsprechend der Genauigkeit
des Messgeräts gewählt und kann beliebig gross sein. Der Zähler 5 empfängt während
der gesamten Messdauer eine Impulsfolge, deren Augen@@icksfrequenz in jedem Zeitpunkt
den Widerstandewert des Potentiometers 1 kennzeichnet. Der Zähler 5 bewirkt eine
Summenbildung dieser Werte während der gesamten Measdauer. Zwischen dem Zähler und
dem eigentlichen Speioher ist eine Hilfsanpassungsschaltung 6 angeordnet.
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Der Speicher selbst besteht aus einer Anordnung von p Gruppen 8t,
82.es 8p von Je n Relais, die über eine Wähl- und Verteilerschaltung mit n Umschaltern
71, 72...7n mit Je p Stellungen erregt. Die Umschalter stellen die Verbindung zwischen
jeder der Stufen des Zählers 5 und dem Relais der entsprechenden Ordnungszahl in
einer der Relaisgruppen 8 her. Man verfügt über ebensoviele Relaisgruppen wie verschiedene
Werte gespeichert werden sollen, im vorliegenden Fall also über ebensoviele Relaisgruppen,
wie verschiedene Bestandteile in einer Gasmischung von dem Ohromatographen unterschieden
werden können.
können. Jedes Relais Jeder Gruppe speist einen normalisierten,
unabhängigen Zweidrahtausgang, der entweder das Ablesen oder die Übertragung der
gespeicherten Information ermöglicht, wie durch die mit der Relaisgruppe 81 verbundenen
Leiterpaare 91 angedeutet ist. Ferner kann der Zustand einer Relaisgruppe von einer
zugeordneten Leitung 101, 10200010p über einen Digital-Analogwandler sii, 8220008pp
gesteuert werden. Die Informationen, die in den verschiedenen elementen des von
den Relaisgruppen 81, 82...8p gebildeten Speichers gespeichert sind, werden einer
Rechenanordnung 12 über Leitungen 111, 112...11p nach Umwandlung in einen Analogwert
in den Wandlern 811, 822...8pp zugeführt, Sie werden addiert, nachdem sie gegebenenfalls
mit einem entsprechenden Koeffizient multipliziert worden sind, wie bei 131, 132...13p
dargestellt ist, damit eine bestimmte Angabe über die analysierte Gasmischung erhalten
wird, beispielsweise über ihren Heizwert oder jede andere interessierende Eigenschaft.
Das Ablesen dieser Information erfolgt an dem Messgerät 13.
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Die Rückstellung des Zählers 5 auf Null nach jeder Integration, d.
h. nach der Analyse Jedes gasförmigen Bestandteils, und das Weiterschalten der Umschalter
7 werden von der Vorschubeinrichtung des Aufzeichnungsträgers
trägers
des Ohromatographen synchronisiert, die schematisch bei 0 dargestellt ist.
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Bei dem gewählten Beispiel ist die zeitliche Folge der einen vollständigen
Zyklus bildenden Operationen durch das Mesegerät selbst bestimmt. Im allgemeinsten
Fall wird Jedoch die Folge der Operationen durch einen Programugenerator festgelegt,
der in der erfindungegemäßen Speicheranordnung enthalten ist. Wie in der Zeichnung
angedeutet ist, enthält dieser Programmgenerator im wesentlichen einen Umsohalter
14 mit drei Stellungen, der die Nullstellechaltungen des Zählers # und der Anpassungsachaltung
6 sowie die Portsohaltung der Wähl- und Verteilereinrichtung 7iee. 7n über einen
Impulsformer 16 steuert. Der von Hand oder automatisch steuerbare Umschalter 14'
verbindet den Impulsformer 16 entweder mit einem taktgeber 15 oder mit dem Massgerät
0. In bestimmten Anwendungsfällen wird nämlich die Reihenfolge der Operationen direkt
durch das zu messende Signal, beispielsweise durch den Durchgang der das Signal
darstellenden Funktion durch einenExtremwert gesteuert.
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Der
Der Impulsformer 16 steuert ferner automatisch
die Eich- und Nullabgleichschaltung der Speicheranordnung (Überwachung und Berichtigung
des Nullpunktes). Diese Schaltung enthält im-wesentlichen zwei miteinander gekoppelte
Schalter 17, die-nach ihrer Betätigung die erfindungsgemässe Anordnung von dem Messgerät
o abtrennen und zwischen die Mischstufe 4 und den Oszillator 3' eine Schaltung 18
zur Steuerung der Frequenz des Oszillators 3' einfügen. 3Es ist namlich notwendig,
dass beim Fehlen eines aus den Anordnungen 0 und 1 kommenden Signales der Zähler
5 keinen Impuls erhält.
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Dies bedeutet mit anderen Worten, dass es notwendig ist, dass die
Nennfrequenzen der Oszillatoren 3 und 3' identisch sind. Jede Abweichung eines dieser
Werte von dem anderen führt zu einem Fehler in dem gespeicherten Wert. Die Schaltung
18 kann beispielsweise ein von einem Servomotor gesteuertes Potentiometer sein.
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Im vorliegenden Fall ist angenommen, dass die Nennfrequenz. des Oszillators
3 von Null verschieden ist. Falle ein Oszillator mit der Nennfrequens Null verwendet
werden soll, dessen Frequenz ausschliesslich durch den Widerstandswert des Potentiometers
1 bestimmt ist, können die Anordnungen 4 und 3' der Schaltung ebenso wie die soeben
beschriebenen Eich- und Nullabgleiohss ohaltungen entfallen. Fig.2 -
Zig.
2 zeigt gleichfalls schematisch eine Ausführungsform der Erfindung für den Fall,
dass der maximale Wert von seitlich veränderlichen Funktionen gespeichert werden
soll. Diese Bedingung entspricht dem Betrieb des Chromatogrsphen als Spitzenwertaufzeichnungsgerät.
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Zur Erleichterung des Verständnisses der Schaltung wurden zur Bezeichnung
der bereits in der Schaltung von Zig. 1 enthaltenen Bestandteile die gleichen Bezugszeichen
verwendet. Ee ist offensichtlich, dass hierfür auch die gleichen Schaltungen Verwendung
finden können.
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Das Potentiometer 1 bildet einen Bestandteil der Anpassungsschaltung,
die ausserdem ein Glied enthält, welches die Widerstandsänderungen in Spannungsänderungen
umsetzt; dies erfolgt beispielsweise durch einen Transistor 2. las Potentiometer
1 liegt in dem Kollektorkreis.
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Es kann angenommen werden, dass in einem sehr grossen Änderungsbereich
des Widerstandswertes des Potentiometero 1 ein konstanter Strom durch das Potentiometer
fliesst.
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Man erhält also an den Klemmen des Potentiometers 1 eine Spannung,
welche die Widerstandsänderungen des Potentiometere getreu wiedergibt. Diese veränderliche
Spannung wird den Klemmen eines Kondensators C20 zugeführt, welcher sich auflädt.
Die gleiche Spannung wird einer EC-Sahaltung 21 zugeführt, die aus einem Widerstand
R21 und aus einem Kondensator
Kondensator C21 besteht. Die Spannung
an den Klemmen dieser Schaltung entspricht der zeitlichen A bleitung der veränderlichen
Spannung. Während desigesamten Teils der Messung, in welchem die Äugenblicksmenge
des in dem betreffenden Zeitpunkt diffundierenden Bestandteils zunimmt, wächst der
Widerstand des mit dem Chromatographen verbundenen Potentiometers, so dass die Spannung
an den Klemmen des Kondensators C20 zunimmt und die Ausgangsspannung der RC-Schaltung
21 einem bestimmten Gesetz folgt. Sobald das Maximum der Konzentration erreicht
ist, sobald also der Widerstand des Potentiometers 1 abzunehmen beginnt, ändert
die an den Klemmen des Widerstands R21 auftretende differentiierte Spannung ihr
Vorzeichen. Ein impulsmoduliert er Schwellwertverstärker 22 überträgt nur die Impulse,
welche einem differentiierten Signal von negativer Polarität entsprechen. Der erste
dieser Impulse löst ein bistabiles Element 22' aus. Dieses Element dient als Impulsformer
zur Steuerung des Schalters a3,. welcher den Kondensator C20 von seinem aus der
Snpassungss¢haltung bestehenden Ladekreis abtrennt und mit einem Entladekreis verbindet,
der durch einen Widerstand R24 gebildet wird, welcher zu der Frequenzmodulationsschaltung
des berlagerungsoszillators 3 gehört. Im Augenblick der Betätigung des Schalters
23
Schalters 23 ist der Kondensator C20 auf die dem Höchstwert
des Potentiometers entsprechende Spannung aufgeladen. Es lässt sich zeigen, dass
die zwischen der zeitlichen Entladekurve deaEondensators und der Zeitachse enthaltene
Fläche proportional zu der anfänglichen Ladespannung des Kondensators ist.
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Die Frequenzmodulation des Oszillators 3 gibt die Entladungafunktion
des Kondensators C20 über den Widerstand R24 wieder. Wie im vorhergehenden Fall
wird die Frequenzänderung des Oszillators in dem Zähler 5 gemessen, welche die Summenbildung
während der Entladung durchführt. Zur Vereinfachung der Anordnung fttr den Fall,
dass nur der Spitzenwert des Signals gespeichert werden soll, kann das bistabile
Element 22' auch zur Nullstellung des Zählers 5 und der Schaltung 6 sowie sur Weiterschaltung
des Wählers 7 dienen. Dann kann der Programmgenerator 15 bia 18 entfallen. Der schalter
23 wird durch ein nichtdargestelltes seitverzögertes Relais, dessen Zeitkonstante
sehr gross gegea dieJenige des Entladekreises des Kondensators C20 ist, automatisch
in die Ruhestellung zurückgestellt. Wenn
Wenn die erfindungsgemässen
Schaltungen ausschliesslich für den Fall verwendet werden, dass der integrierte
Wert der Funktion während der Messdauer erhalten werden soll, können Oszillatoren
3. und 3' verwendet werden, deren Frequenz verhältnisuässig gering ist, beispielsweise
einige 100 Hz beträgt. Falls die Augenbliokswerte gespeichert werden sollen, wie
im Falle der in Fig.2 dargestellten Schaltung, werden vorzugsweise Oszillatoren
verwendet, deren Frequenz höher ist, insbesondere gross gegen den Kehrwert der Zeitkonstante
des Entladekreises des Kondensators C20. Unter diesen Bedingungen wurde ein praktisches
Ausführungsbeispiel mit einer Frequenz von 1500 Hz betrieben, wobei aber dieser
Wert nur als Beispiel anzusehen ist.
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In Fig.3 ist eine besondere Ausführungsform der Anpassungsschaltung
B und der Wähl - und Verteilersohaltung 7 dargestellt, über welche der Zähler 5
mit den Speicherelementen 8 verbunden ist. Die Zeichnung zeigt die Zählerstufen,
die beispielsweise aus Transistorkippschaltungen bestehen und mit 51, 52...5n bezeichnet
sind, wobei n die grösste verwendbare Ziffernzahl iet, wie bereits zuvor erläutert
worden ist. Die Schaltung 6 besteht im wesentlichen aus einer Gruppe von Transistoren,
deren Zahl n gleich derjenigen der Zählerstufen iet. weder
Jeder
dieser Transistoren 301, 302...30n ist mit seiner Basiselektrode an den Kollektor
des Transistors der zugeordneten Zählerstufe angeschlossen. Die Kollektoren der
Transistoren 301, 302...30n sind über die Schaltarme der Umsehalter 71, 72...7n
mit den Wicklungen von Selbsthalterelais 311, 312...31n verbunden, welche die erste
Relaisgruppe 81 des eigentlichen Speichers bilden.
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Sobald die Messung beendet ist, wird allen Emittern der verschiedenen
Transistoren 301, 302...30n über die Leitung O ein Lese- und Nullstellimpuls zugeführt.
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Wenn es der elektrische Zustand der zugeordneten ßählerkippschaltung
erlaubt, wird dieser Impuls zu der entsprechenden Relaiswicklung, z.B. 311 übertragen,
so dass das Relais anspricht. Dadurch wird der Selbsthaltekontakt 1311 geschlossen,
und das Relais 311 bleibt infolge des Stromes, welcher über den an eine Stromquelle
angesohlossenen Widerstand R 311 fliesst, erregt. Die @elbsthaltekontakte I 312...
I31n der übrigen Relais des gleichen Speicherelementes sind ebenfalls über entspreahende
Widerstände an die Gleichstromquelle angeschlossen. Ein gemeinsamer Schalter I 40
liegt in Serie in dem Rückstromkreis dieser Stromversorgung.
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Es genügt offensichtlich, den Schalter I40 zu schliessen, damit die
das Speicherelement 81 bildende Relaisgruppe auf
auf Null zurückgestellt
wird. Der Schalter I40 liegt -parallel zu den Selbsthaltestromkreisen, welche über
die Kontakte I 311.0. I 31n verlaufen; wenn er geschlossen ist, kann kein Strom
über die Selbsthaltekreise fliessen, so dass die zugehörigen Relais auf Null zurückgestellt
werden ( abfallen ).
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Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der Anordnung von Fig.
2. Es ist wieder das Potentiometer 1 dargestellt, das mit der Antriebsvorrichtung
0 für den Schreibstift des in der Zeichnung nicht dargestellten Chromatographen
gekoppelt ist. Dem Potentiometer wird ein konstanter Strom zugeführt, und der Abgriff
ist unabhängig von den beiden Klemmen A und B des Potentiometerwiderstades. Die
zwischen dem Punkt A und dem Abgriff auftretende veränderliche Potentialdifferenz
wird den Klemmen eines gleichrichtergliedes 40 über einen Transistor 43 zugeführt,
dessen Aufgabe später erläutert wird. Der durch den Gleichrichter 40 gehende Strom
lädt einen Kondensator 42 über einen Umschalter 41 mit zwei Stellungen auf, wenn
dieser sich in der Stellung E befindet, in welcher der Ladestromkreis geschlossen
ist. Die Polung des Gleichriohtergliedes 40 wird in Abhängigkeit
Abhängigkeit
von der Polarität der von dem Potentiometer abgegebenen Spannung so gewählt, dass
der Gleichrichter 40 stro@führend ist, wenn das Potentiometer eine Stellung einnimmt,
die der Abgabe einer von Null verschiedenen Gasmenge durch die chromatographische
Säule entspricht, und dass der Strom zunimmt wenn die Gasmenge wächst.
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E5 ist dann offensichtlich, dass die Ladung an den Klemmen des Kondensators
42 am Ende der Diffusion eines Gasbestandteiles proportional dem Spitzenwert der
Ausgangs spannung des Potentiometers ist, da sich der Kondensator nicht über den
Gleichrichter 40 entladen kann, dessen Sperrwiderstand praktisch unendlich grobes
ist. Sobald die Diffusion beendet ist, wird der Umsohalter 41 in die Stellung L
gebracht, und der Kondensator 42 entlädt sich über den Lastwiderstand R42, welcher
mit der Eingangs schaltung des Oszillators 3 in der zuvor erläuterten Weise verbunden
ist. Der Schalter 41 wird in der Lese stellung L für eine genau bestimmte Zeitdauer
gehalten. In der Kurve von Fig.5 ist die Klemmenspannung des Kondensators 42 als
Punktion der Zeit dargestellt. Unter der Wirkung des der Diode 40 zugeführten wachsenden
Potentials lädt sich der Kondensator entlang dem Kurvenabschnitt 0 - M auf, welcher
die Änderung der Potentialdifferenz darstellt, die dem Gleichrichterglied zugeführt
wird. Solange das Potential weiter ansteigt, wächst die Ladung des Kondensators
42.
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Sobald
Sobald das dem Gleichrichter 40 zugeführte
Potential abzunehmen beginnt, mAsste sich der Kondensator 42 entladen, so dass die
Potentialdifferenz an seinen Klemmen, bis auf den Spannungsabfall an den Gliedern
40 und 43, gleich der Potentialdifferenz zwischen dem Punkt A und dem Potentiometerabgriff
bleibt Diese Entladung wird durch den sehr grossen Sperrwiderstand der Diode unmöglich
gemacht, so dass die Potentialdifferenz an den Klemmen des Kondensators 42 konstant
bleibt ( Kurvenabschnitt M - N ), bis zu dem Augenblick L, in welchem der Umschalter
41 von der Stellung E in die Stellung L gebracht wird. In diesem Augenblick fliessen
die auf dem Kondensator 42 angesammelten Ladungen über den Widerstand R 24 ab, und
das Potential nimmt entsprechend der Kurve N - P ab. Bekanntlich ist die schraffierte
fläche, die einerseits durch die Entladekurve de.
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Kondensators, andrerseits durch die Zeitachse und schliesslich durch
die Parallele zur Spannungsachse im Punkt L begrenzt ist, der summe der auf-dem
Kondensator 42 angesammelten Ladungen, also auch dem Spitzenwert der Potentialdifferenz
an den tondensatorklemmen proportional. Die zeitliche Integration der von dem Kurvenabsohnitt
N - P dargestellten Punktion erfolgt durch den Zähler 5. Dieser zeigt also ii Zeitpunkt
P
Zeitpunkt P einen Wert an, welcher der zwischen dem Abgriff und
dem Ende A des Potentiometers 1 auftretenden bpitzenspannung proportional ist.
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Die erhältlichen Gleichrichterglieder besitzen im Hinblick auf die
zuvor beschriebene Anwendung zwei Xaohti le. Sinerseits ist ihr Durchlasawiderstand
nicht Null. Dies bedeutet, dass man an den Klemmen des Kondensators 42 nicht genau
die Potentialdifferenz zwischen dem Punkt A und dem Abgriff wiederfindet. Die Erfahrung
hat gezeigt, dass bei den in der Praxis auftretenden Werten angenommen werden kann,
dass der innere Spannungsabfall der Diode unabhängig von dem hindurchgehenden Stromwert
ist. Damit die Spannung an den Klemmen des Kondensators 42 eine getreue Wiedergabe
des Potentials des Potentiometerabgriffs 1 ist, genügt es daher, zwischen der unteren
Klemme A des Potentiometers und dem Kondensator , wie in Fig. 4 dargestellt ist,
eine Quelle einzufügen, die eine konstante Spannung aufrechterhält, welche gleich
dem inneren Spannungsabfall der Diode 40 ist. Dieses Ergebnis kann durch verschiedene,
dem Fachmann bekannte Mittelerreicht werden. Bei der dargestellten Anordnung wird
diese Gleichspannungsquelle durch den Emitter-Kollektor-Xreis eines Transistors
43 gebildet, dessen Kollektor-Basis-Potentialdifferenz
differenz
konstant gehalten wird. Es können auch andere gleichwertige Schaltungen verwendet
werden.
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Ein weiterer Nachteil der für das Glied 40 verwendbaren Gleichrichterglieder
besteht darin, dass sich der innere opannungsabEll im stromführenden Zustand in
Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Es ist daher vorgesehen, diese Potentialänderungen
in Abhängigkeit von der Temperatur am Punkt A dadurch nachzubilden,dass die temperaturabhängigen
Änderungen-der Kenngrössen des Transistors, beispielsweise die Anderung der Srmitter-Basis-Spannung
ausgenützt wird, und dass in den Kollektor-Basis-Stromversorgungskreis des Transistors
43 ein Widerstand 44 mit negativem Temperaturkoeffizient eingefügt wird.
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Dann nimmt das Potential des Punktes A bei steigender Temperatur ab.
Das gleiche gilt für den inneren Spannungsabfall an der Diode 40, und man kann somit
mit hilfe eines einzigen Widerstandes 44 eine sehr ähnliche Anderung der beiden
Potentialdifferenzen erreichen.
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Indem man das Potential an der einen Klemme des Potentiometers in
Abhangigkeit von der Temperatur ändert, wird auch der durch das Potentiometer fliessende
Strom in Abhängigkeit von der Temperatur geändert, und entsprechend ändert sich
die Ladespannung des Kondensators. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es weiter
weiter
vorgesehen, das Potential am anderen Ende des Potentiometers 1, also am Punkt B,
den gleichen Änderungen in Abhängigkeit von der Temperatur wie am Punkt A zu unterwerfen,
indem man parallel zu dem Potentiometer eine pannungsteilerschaltung legt, die wenigstens
ein temperaturabhängiges Widerstandselement 45 enthält.
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Dadurch kann man einen konstanten Strom durch das Potentiometer 1
aufrechterhalten.
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Der Umschalter 41 wird von dem Programmgenerator gesteuert.
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Wie zuvor erläutert worden ist, bildet dieser Generator bei Anwendung
der Erfindung bei einem Chromatographen einen Teil des Meesgeräts, das selbst über
geeignete Vorriohtungen, beispielsweise einen Nockensatz, Impulse liefert, deren
Lage in Bezug auf den Beginn des Messzyklus einstellbar ist. Zu Beginn Jeder Messreihe
an einer Gasmischung, deren Bestandteile zuvor identifiziert worden sind, wird das
Gerät eingeregelt.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäsßen Anordnung in Verbindung mit anderen
Messgeräten steuert der Programmgenerator 15 (vergleiche Fig. ) den Schalter 41.
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Pate ntansrüche