DE1807027A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veraenderlichen Spannungssignals - Google Patents

Description

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PATENTANWALT HUF a* 67 «3

4. Nov. 1968

George Kent Limited

iAiton/Bedfordshire
England

Anwaltsakte: 3307

Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Spitzen und/οder Senken eines veränderlichen Spannungssignals

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der englischen Patentanmeldung No· 50420/67 vom 6. November 1967 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen Spannungssignals· In vielen Fällen, in denen man ein Ausgangssignal mit aufeinanderfolgenden Spitzen und dazwischenliegenden Senken erhält, beispielsweise in der Gaschromatographie, ist es erforderlich, die Spitzen bzw. Peaks und/oder die Senken nachzuweisen· Der Nachweis der unteren Scheitelwerte in den Senken, die innerhalb eines großen Wertebereichs auftreten können, ist für die Überwachung bzw. für Kontroll- oder Steuerzwecke und/oder zur Aufzeichnung notwendig, damit beispielsweise das Integral über dem Peak bestimmt und ausgedruckt und die Apparatur zur Aufnahme des nächsten Peaks neu eingestellt werden kann. Vorzugsweise auf derartige Anwendungsgebiete bezieht sich die vorliegende Erfindung, sie ist jedoch nicht hierauf *·««»»*«. J)₀₉₈₂₈/_me

Das Verfahren zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen Spannungssignals zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Spannungssignal über einen Kondensator auf einen Verstärker gegeben und ©in am Verstärkerausgang auftretendes Signal in Impulse umgewandelt, insbesondere zerteilt wird, wobei diese Impulse in der Weise weiterverarbeitet werden, daß sich ein Ausgangssignal ergibt, dessen Polarität charakteristisch für die Umkehrungsrichtung des veränderlichen Spannungssignals ist.

Die Vorrichtung zum gleichen Zweck, insbesondere zur Durchführung des genannten Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen mit einem ersten Kondensator in Reihe geschalteten Verstärker parallel zu den Anschlüssen für das veränderliche Spannuagssignal, eine einen periodisch betätigbaren Schalter aufweisende Vorrichtung zum Umwandeln, insbesondere Zerteilen eines am Verstärkerausgang auftretendem. Signals in Impulse sowie einen auf die Impulse ansprechenden Auegangskreis, dessen Ausgangssignal eine für die Umkehrungsrichtung des veränderlichen Spannungssignals charakteristische Polarität aufweist.

Ein zum Erzeugen der Impulse vorgesehener Hückkopplungskreis kann einen Kondensator sowie einen Schalter, der parallel zu den Verstärkeranschlüssen geschaltet ist, aufweisen« Der auf die Impulse ansprechende Ausgangskreis kann ein Triggerkreis sein· Anstelle der Eingabe der gesamten Impulse in den Ausgaz$pkreis kann nur ein Teil jedes Impulses eingegeben werden, vorzugsweise der Endteil des Impulses. Zum Auswählen bzw« Herausschneiden dieses Impulsteils ist insbesondere ein periodisch betätigbarer Schalter verwendbar· Dieser zweite Schalter ist bevorzugt so in die Schaltung eingefügt, daß er den Durchgang der Impulse zum Ausgangskreis nur während eines vorbestimmten Teils der Öffnungsperiode des ersten Schalters freigibt·

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Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Figuren 1-3 der Zeichnung dargestellter besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern läßt sich aufgrund der hier gegebenen Richtlinien sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg zur Ausführung bringen, Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen Spannungssignals,

Fig· 2 ein Schaltschema eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1, soweit diese gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgewandelt ist und

Fig. 3 ein Schaltschema eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1, soweit dieser Teil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verändert wurde.

Die in Fig. dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Schaltkreis 10, der mit einem Kondensator 12 versehen ist, welcher seinerseits über die Anschlüsse 16 und 18, an die das veränderliche Spannungssignal angelegt wird, mit dem Verstärker 14- in Reihe geschaltet ist. Ein zweiter Kondensator 20 sowie ein zu diesem parallel liegender Schalter 22 überbrücken die Verstärkereingangs- und -ausgangsanschlüsse 24 und 26. Der Schalter 22 kann ein Transistorschalter oder, oder wie dargestellt, ein Solenoidschalter sein, der so ausgebildet ist, daß er in geeigneten, normalerweise regelmäßigen Intervallen geöffnet und geschlossen werden kann« Außerdem ist ein Widerstand 23 in Reihe mit dem Schalter 22 zum Schutz der Schalterkontakte gegen Stromstöße geschaltet. Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich für die Verwendung in gaschromatographischen Einrichtungen geeignet, wobei in einem solchen Fall der Schalter 22 üblicherweise in Intervallen von 1 Sekunde mittels eines Signals geöffnet

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und geschlossen werden kann,, das von dem Steuerkreis 25 über die Leitung 27 zugeführt wird, oder durch andere geeignete Mittel.

Das am Ausgang des Verstärkers 14 auftretende Signal wird an dem Verstärkerausgangsanschluß 26 abgenommen und einem Detektorkreis zugeführt, der einen Widerstand 28 aufweist, welcher in Reihe mit einer Vorrichtung 30 geschaltet ist, die als Impedanz wirkte Die Vorrichtung 30 kann einen zweiten Widerstand oder, wie dargestellt, eine Diodenanordnung umfassen, welche eine entsprechend bemessene Impedanz ergibt. Das an den Dioden auftretende Ausgangssignal gelangt über eine Leitung zu einem bistabilen Triggerkreis 34. Mit Hilfe eines Schalters 36 kann die Stelle 38 zwischen dem Widerstand 28 und der die Impedanz bildenden Vorrichtung 30 mit der Leitung 40 verbunden werden, die ihrerseits an den Anschluß 18 geführt und geerdet ist.

Der Schalter 36 ist vorzugsweise ein Transistorsciaalter, wie in Pig· 1 dargestellt; es kann jedoch auch ein geeigneter anderer Schalter verwendet werden« Dieser Schalter ist so aus«· gebildet, daß er periodisch mit der gleichen Frequenz betrieben werden kann, wie der Schalter 22, und zwar mit Hilfe eines vom Steuerkreis 25 über die Leitung 42 zugeführten Signals» Der Schalter 36 ist jedoch gleichzeitig so ausgebildet₉ dass er nur während eines kurzen Intervalls geöffnet ist, vorzugsweise am Ende der Öffnungsperiode des Schalters 22.

Der Triggerkreis 34 gibt in einem Zustand positive und negative Ausgangsgrößen (insbesondere Spannungen) an einem ersten und zweiten Ausgangsanschluss 44 bzw. 46; im anderen Zustand erhält man umgekehrt negative und positive Ausgangsgrößen an den Ausgangsanschlussen 44 bzw. 46. Der Ausgangskreis 3^ ißt so ausgebildet, dass er von dem einen in den anderen Zustand geschaltet wird, wenn über die Leitung 32 Impulse von einer ausreichend niedrigeren Spannung als der des vorhergehenden Eingangs signal s eingegeben werden, so dass der Totgang oder

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die Hysterese überwunden wird. Die Zurückschaltung in den ersten Zustand erfolgt, wenn ein Impuls von genügend hoher Spannung eingegeben wird.

Die durch die Vorrichtung 30 gebildete Impedanz muß oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegen, da sonst bei jedem Schliessen des Schalter 36 die Rückkopplung des Triggerkreises kurzgeschlossen wird, wodurch der Triggerkreis in einen bestimmten seiner stabilen Zustände gebracht wird· Eine zu grosse Impedanz der Vorrichtung 30 würde andererseits einen unerwünscht hohen Spannungsimpuls zum Betreiben des Triggerkreises erfordern. Die dargestellte Diodenanordnung besteht aus einem " ersten, drei in Reihe geschaltete Dioden 48 umfassenden Zweig für den Durchlass eines positiven Signals zum Triggerkreis sowie einem zweiten Zweig, der parallel zum ersten Zweig verläuft und zwei in Reihe geschaltete Dioden 50 umfasst; diese letzteren Dioden sind in der Gegenrichtung durchlässig. Die im ersten Zweig vorgesehene zusätzliche Diode dient zur Ausschaltung der Triggergegenspannung und ergibt einen geeigneten Totgang des Triggerkreises in der Grössenordnung von einem Volt.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet folgendermassen:

Wenn der Schalter 22 geschlossen ist, dann erfolgt über diesen eine hundertprozentige Rückkopplung am Verstärker 14. Infolgedessen ist das am Verstärkerausgang auftretende Ausgangssignal Null, gleichgültig welches Eingangssignal an dem Anschluss 16 anliegt. Wenn der Schalter 22 geöffnet ist und sich das Eingangssignal ändert, dann tritt am Verstärker 14 ein Ausgangssignal auf, dessen Anstieg bzw· Neigung proportional der Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals und dessen Höhe proportional der Änderung des Eingangssignals seit dem letzten öffnen des Schalters 22 ist. Wegen des Kondensators 12 entsteht bei einem konstanten Eingangssignal am Anschluss 16 kein Ausgangssignal am Verstärker 14.

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Während der Transistorschalter 36 geschlossen ist, wird ein am Verstärkerausgang auftretendes Signal durch diesen Schalter zur Erde abgeleitet. Wenn hingegen der Schalter 36 offen ist und am Verstärkerausgang ein Signal auftritt, gelangt dieses in Form eines kurzen Impulses an den Eingang des Triggerkreises 34.

Wenn beispielsweise das Eingangssignal am Anschluss 16 einen Anstieg aufweist, dann gelangt über die durch den Widerstand 28 und die Dioden 50 gebildete Impedanz ein negativer Impuls an den Eingang des Triggerkreises 34. Dieser Impuls ist wegen der durch den Verstärker 14 bedingten Inversion negativ und bewirkt über den Triggerkreis 34 ein© positive Ausgangsgröße am Anschluss 44 und eine negative Ausgangsgrösse am Ausgang 46· Weitere Impulse, die aufgrund eines noch fortwährenden Anstiegs des Eingangssignals auftreten, beeinflussen nicht den Zustand des Triggerkreises· !in nachfolgender gleichbleibender Wert des Eingangssigneis bewirkt ebenfalls keine Veränderung, da in diesem Falle kein Ausgangssignal am Verstärker 14 erhalten wird. Wenn jedoch die Eingangsspannung abfällt, dann erhält man am Verstärker 14 einen niedrigen Spannungsimpuls; wenn dieser um einen ausreichenden Betrag niedriger ist, dann wird der Trig» gerkreis geschaltet, so dass nun am Anschluss 44 eine negative Ausgangsgrösse und am Anschluss 46 eine positive Ausgangsgrösse auftritt. Ein weiteres Abfallen oder ein Gleichbleiben der Eingangsspannung führt zu keiner weiteren Veränderung dieses Zustandes, der Triggerkreis 34 wird nur darm wieder zurückgeschaltet, wenn ein ausreichender Anstieg in der Eingangsspannung aufgetreten ist·

In einer alternativen Ausführung der in Fig· 1 dargestellten Vorrichtung ist die aus den Dioden 48 und 50 gebildete Anordnung sowie der Schalter 36 weggelassen. Der Triggerkreis 34 erhält jedoch auch in diesem Falle Impulse von dem Verstärkerausgang 26. Die Länge dieser Impulse kann durch Einstellung der Öffnungsperiode des Schalters 22 gewählt werden. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist jedoch gegenüber

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dieser abgewandelten Ausführungsform zu bevorzugen, da es die erstere ermöglicht, die Zeit, während der Impulse auftreten, genau zu kontrollieren bzw. zu steuern·

In einer weiteren, in Fig, 2 gezeigten Abänderung der Vorrichtung nach Fig. 1 sind der Schalter 36, der Widerstand 28 und die als Impedanz wirkende Vorrichtung 50 aus der Schaltung herausgenommen. Hingegen ist ein Schalter 136 eingefügt, der durch Signale betätigt wird, welche von dem Steuerkreis 25 über die Leitung 142 zugeführt werden. Der Schalter 136 befindet sich in der Ausgangsleitung 146 des Triggerkreises 34. Durch den Schalter 136 wird die Funktion des Schalters 36 übernommen, indem das Ausgangs signal in der Leitung 146 während der wiederkehrenden Schliessperioden dieses Schalters wirksam wird. Der Schalter 136 kann auch, wie in Fig. 3 dargestellt, in einem iM eben Schluss liegen, wodurch sich in gewisser Hinsicht eine der Fig. 2 ähnliche Anordnung ergibt. Der Schalter 136 ist nur während eines Teils der Öffnungszeit des Schalters 22 geöffnet, vorzugsweise liegt die Öffnungszeit des Schalters 136 am Ende der Öffnungszeit des Schalters 22 oder in dem Endbereich dieser Öffnungszeit.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine beachtliche Verstärkung möglich ist; wenn beispielsweise die Kondensatoren 12 und 20 der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung eine Kapazität von 10 ruF bzw. von 1 nF haben, so wird eine Verstärkung in der Grössenordnung von 10 OOÜ erreicht. Die Gegen- bzw. Einsatzspannung des Verstärkers erscheint unverstärkt am Ausgang, und die Drift wird bei jeder Betätigung des Schalters 22 korrigiert.

Durch die Erfindung wird somit eine Vielzahl von Ausführungsformen eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung zum machweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen elektrischen Signals zur Verfügung gestellt.

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Claims (1)

1. 2 HAMBURG 1

   RUF 9* 67 *3

   L Nov. 1968

   George Kent Limited

   Luton/BedfordsMre
   England

   Anwaltsakte:

   Patentansprüche

   1. Verfahren zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen Spannungssignals, dadurch gekennzeichnet j dass das Spannungssignal über einen Kondensator auf einen Verstärker gegeben und ein am Verstärkerausgang auftretendes Signal in Impulse umgewandelt, insbesondere zerteilt bzw· zerhackt wird, wobei diese Impulse anschliessend in der Weise weiterverarbeitet werden, dass sich ein Ausgangssignal ergibt, dessen Polarität charakteristisch für die Umkehrungsrichtung des veränderlichen Spannungssignals ist«

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_$ dass das am Verstärkerausgang auftretende Signal durch eine 100 %ige periodische Rückkopplung des Verstärkers in Impulse umgewandelt, insbesondere zerteilt bzw. zerhackt wird·

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse durch Eingabe in einen bistabilen Trigger zum Ausgangssignal weiterverarbeitet werden.

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   4·· Verfaliren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil jedes Impulses für die Erzeugung des Ausgangssignals verwendet wird«

   5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal nur während eines Teils jedes Impulses wirksam, während der übrigen Zeit jedoch unwirksam gemacht wird.

   6· Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als derjenige Teil jedes Impulses, während dem das Ausgangssignal wirksam sein soll, der Endbereich oder das Ende des Impulses genommen wird·

   7· Vorrichtung zum Nachweis von Spitzen und/oder Senken eines veränderlichen Spannungβsignals, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch einen mit einem ersten Kondensator (12) in Heihe geschalteten Verstärker (14) parallel zu den Anschlüssen (16, 18) für das veränderliche Spannungssignal, eine einen periodisch betatigbaren Schalter (22) aufweisende Vorrichtung zum Umwandeln, insbesondere Zerteilen eines am Verstärkerausgang auftretenden Signals in Impulse sowie einen auf die Impulse ansprechenden Ausgangskreis (34), dessen Ausgangssignal eine für die Umkehrungsrichtung des veränderlichen Spannungssignals charakteristische Polarität aufweist·

   8· Vorrichtung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, dass die den periodisch betätigbaren Schalter (22) aufweisende Vorrichtung mit einem Hückkopplungskreis (20, 23) für den Verstärker (14) versehen ist·

   9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hückkopplungskreis (20, 23) mit einem zweiten, parallel zu dem Schalter (22) liegenden Kondensator (20) versehen ist«

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   1Ο· Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen zwischen den Verstärker (14) und den Ausgangskreis (34) eingefügten zweiten Schalter (36), der so betätigbar ist, dass er jeden Impuls nur während eines (Teils der Impulsdauer auf den Ausgangskreis (34) zur Einwirkung gelangen läßt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9$ gekennzeichnet durch einen in Reihe oder parallel zu einem Ausgangsanschluß (146) des Ausgangskreises (34) und einem Ausgangsanschluß der Vorrichtung liegenden zweiten Schalter (136), der so betätigbar ist, dass nur während eines Veils der Dauer (jedes Impulses ein Signal an den Ausgangsanschluss der Vorrichtung gelangt·

   12· Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Steuerkreis (2b) zum Erzeugen von Steuersignalen für die Koordination der Betätigung des ersten (22) und des zweiten Schalters (36, 136)·

   13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schalter (36, 136) nur am Ende oder im Endbereich jedes Impulses betätigt wird·

   14, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 13» dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskreis (34) ein bistabiler Trigger ist bzw. einen solchen umfasst·

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