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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Einstrahlphotometer
mit elektrischer Anzeige des Meßwerts. Solche Photometer sind gegenüber den Zweistrahlgeräten
einfacher in ihrem Aufbau und deshalb auch preiswerter. Sie haben diesen gegenüber
jedoch den Nachteil einer Drift des Einstellpunktes für den Vollausschlag des Anzeigeinstrumentes.
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Bei einem Einstrahlphotometer tritt Licht vorgewählter Wellenlänge
durch die zu messende Probe und fällt auf einen photoelektrischen Empfänger.
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Zur Messung wird zunächst eine Küvette mit Vergleichslösung in den
Strahlengang gebracht, und dabei wird genau auf Vollausschlag des Anzeigeinstrumentes
(100 O/o Transmission bzw. Extinktion O) eingestellt. Diese Einstellung erfolgt
üblicherweise zunächst grob mit einem Stufenschalter und dann fein mittels eines
Feinreglers. Wird nun die Probe in den Strahlengang gebracht, so kann der Meßwert
unmittelbar an der Skala des Anzeigeinstrumentes abgelesen werden.
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Daraus folgt, daß es zur Durchführung genauer Messungen notwendig
ist, den Einstellpunkt konstant zu halten.
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Es ist ein Einstrahlphotometer bekannt, bei welchem der Einstellpunkt
mit Hilfe einer elektronischen Regeleinrichtung konstant gehalten wird. Diese Regeleinrichtung
vergleicht eine dem Ausschlag des Photometers proportionale Spannung mit einer stabilen
im Photometer erzeugten Spannung, die so groß ist, daß sie genau Vollausschlag des
Anzeigeinstrumentes hervorruft. Über einen Stellmotor wird bei Vorliegen einer Differenzspannung
ein veränderbarer Widerstand so lange verstellt, bis die Differenzspannung verschwindet.
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Es ist mit diesem Photometer beispielsweise möglich, jede zehnte
Probe als Eichprobe zu wählen und jedesmal beim Einbringen einer solchen Eichprobe
in den Strahlengang den Vollausschlag des Anzeigeinstrumentes automatisch nachzustellen.
Damit läßt sich die Forderung nach Konstanz des Einstellpunktes mit hinreichender
Genauigkeit erfüllen.
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Die bekannte Regeleinrichtung hat jedoch nur einen begrenzten Regelbereich,
und es ist aus Gründen der notwendigen Auflösung und der notwendigen Linearität
des Verstärkers auch nicht möglich, diesen Bereich wesentlich zu erweitern.
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Für viele Anwendungen ist ein größerer Regelbereich erwünscht oder
auch erforderlich. So kommt man beispielsweise bei einer Automatisierung des Vorgangs
nicht mit der bekannten Regeleinrichtung aus, wenn man bei einem im automatischen
Programm vorgesehenen Filterwechsel der Regelbereich dieser Einrichtung überschritten
wird. Außerdem wird beispielsweise öfter die Aufgabe gestellt, die Probe gegen ihre
eigene Blindprobe zu messen. Dabei kann die Absorption der Blindprobe so groß- sein,
daß der Regelbereich der bekannten Einrichtung nicht ausreicht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einstrahlphotometer
mit elektrischer Anzeige des Meßwertes anzugeben, bei dem beim Einbringen einer
Küvette mit Vergleichslösung in den Strahlengang in jedem Falle automatisch eine
Einstellung auf einen vorbestimmten Ausschlag des Anzeigeinstrumentes erfolgt.
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Die Erfindung geht aus von einem Einstrahlphotometer mit elektrischer
Anzeige des Meßwertes, enthaltend eine Regeleinrichtung zur automatischen
Feineinstellung
eines vorbestimmten Ausschlags des Anzeigeinstrumentes sowie einen Stufenschalter
zur Grobeinstellung des Verstärkerfaktors. Gemäß der Erfindung ist an beiden Enden
des Regelbereichs der Einrichtung zur automatischen Feineinstellung ein Endlagenschalter
vorgesehen, und der Stufenschalter ist mit einem zu seiner Betätigung dienenden
Elektromotor verbunden, in dessen Versorgungsleitung die beiden Endlagenschalter
liegen.
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Bei dem neuen Einstrahlphotometer ist eine Regeleinrichtung zur automatischen
Feineinstellung eines vorbestimmten Ausschlags vorgesehen, deren Regelbereich denjenigen
bekannter Regeleinrichtungen nicht überschreitet. Wird beispielsweise das im Strahlengang
angeordnete Lichtfilter gewechselt, so erreicht die Regeleinrichtung deshalb sehr
schnell die eine Grenze des Regelbereichs. In diesem Fall wird bei dem neuen Einstrahlphotometer
ein Endlagenschalter betätigt, der einen mit dem Stufenschalter des Photometers
verbundenen Elektromotor einschaltet. Dieser Elektromotor dreht also den Stufenschalter
in einer vorbestimmten Richtung und bewirkt damit eine Grobeinstellung. Sobald diese
Grobeinstellung so weit gelaufen ist, daß die noch durchzuführende Einstellung im
Regelbereich des automatischen Feinreglers liegt, wird der Endlagenschalter geöffnet
und die Regeleinrichtung übernimmt die Feineinstellung.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß bei dem neuen Einstrahlphotometer
ein vorbestimmter Ausschlag des Anzeigeinstrumentes stets automatisch erreicht wird,
und zwar unabhängig von irgendwelchen Veränderungen im Strahlengang (z. B. stark
absorbierende Proben oder Lichtfilterwechsel). Damit wird es möglich, bestimmte
Meßvorgänge automatisch nach einem vorgegebenen Programm ablaufen zu lassen und
dabei trotzdem den Einstellpunkt des Photometers mit hinreichender Genauigkeit konstant
zu halten.
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Es ist zweckmäßig, die beiden Endlagenschalter als Mikroschalter
auszubilden und zu ihrer Betätigung eine Nockenscheibe voriusehen. Diese Nockenscheibe
ist mit dem Betätigungsorgan der Regeleinrichtung verbunden und so angeordnet, daß
an jedem Ende des Regelbereichs ein Mikroschalter betätigt wird. Es ist weiterhin
vorteilhaft, den Stufenschalter des Gerätes so auszubilden, daß er in gewohnter
Weise auch von Hand betätigt werden kann.
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Zu diesem Zweck ist zwischen dem zur Betätigung des Stufenschalters
dienenden Elektromotor und dem Stufenschalter selbst eine Kupplung vorgesehen, die
erst beim Schließen eines der beiden Endlagenschalter betätigt wird. Erst nach Betätigung
der Kupplung wird der Stufenschalter elektromotorisch betätigt, während er sonst
manuell betätigt werden kann.
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Es ist vorteilhaft, auf der Achse des Stufenschalters eine Nockenscheibe
anzuordnen und einen bei Überschreiten der Endlagen des Stufenschalters von dieser
Nockenscheibe betätigten Mikroschalter vorzusehen.
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Mit diesem Mikroschalter ist zweckmäßig ein Relais verbunden, welches
zur Auslösung weiterer Schaltvorgänge dient. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet,
daß beispielsweise das Gerät ausgeschaltet oder ein Warnsignal erzeugt wird, sobald
der Stufenschalter seine Endlage überschreitet, d. h. sobald eine automatische Nachstellung
des Einstellpunktes nicht mehr möglich ist. Ein solcher Fall tritt beispielsweise
bei Ausfall der Lichtquelle auf.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der
in den Zeichnungen dargestellten F i g. 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigt Fig. 1
eine perspektivische Darstellung des neuen Geräts, Fig. 2 die Prinzipschaltung des
Einstrahlphotometers nach der Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt durch den automatischen
Feinregler, F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3, F i g. 5
einen Teilschnitt durch den Stufenschalter und das zu seiner Betätigung dienende
Getriebe, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Einstrahlphotometer bezeichnet, dessen Gehäuse
die Lichtquelle, den Netzteil sowie die notwendigen optischen Mittel enthält.
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Mit 2 ist das im Strahlengang angeordnete Lichtfilter bezeichnet,
mit dessen Hilfe die Wellenlänge vorgewählt wird. Die Wahl der Wellenlänge erfolgt
durch Einstecken des entsprechenden Filters in den Strahlengang. Neben dem jeweils
verwendeten Filter 2 stecken noch zusätzliche Filter im Gehäuse und sind so vor
Verunreinigungen oder Beschädigungen geschützt. Das durch das Lichtfilter 2 tretende
Licht tritt durch die Küvette3, welche beispielsweise die Meßlösung enthält, und
fällt schließlich auf den photoelektrischen Empfänger 4. Das von diesem erzeugte
Signal wird im Gerät verstärkt, gleichgerichtet und einem Galvanometer zugeführt.
Der Ausschlag dieses Galvanometers wird auf der Skala 5 durch ein Leuchtfeld 6 mit
schwarzem Indexstrich angezeigt. Zur Einstellung des Ausschlags auf den 100 0/o-Punkt
der Transmissionsskala dienen die Knöpfe 7 und 8. Mittels des Knopfes 7 wird der
sogenannte Verstärkungsstufenschalter betätigt, der mehrere Stufen umfaßt, von denen
jede den angezeigten Extinktionswert beispielsweise um 0,2 ändert.
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Mit dem Knopf 8 wird ein Feinregler betätigt, der es erlaubt, den
Vollausschlag sehr genau einzustellen.
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Über ein Kabel 9 ist das Photometer 1 mit einem Gerät 10 verbunden,
das einen Schalter 11 sowie eine vorzugsweise farbig ausgelegte Skala 12 enthält.
Das Gerät 10 dient zur automatischen Einstellung eines vorbestimmten Ausschlags
des Anzeigeinstrumentes, wobei der Zeiger 13 jeweils anzeigt, in welcher Stellung
innerhalb des Regelbereichs sich das Regelpotentiometer befindet. Mittels eines
Knopfes 14 kann jeder beliebige Ausschlag des Galvanometers auf der Skala 9 zwischen
den Werten 100 und 50 O/o der Transmission eingestellt werden.
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In F i g. 2 ist mit 15 eine Spannungsquelle bezeichnet, welche mit
einem Potentiometer 16 verbunden ist. Dieses Potentiometer wird mittels des Knopfes
141 am Gerät 10 betätigt und dient zur Vorwahl eines bestimmten Ausschlags des Anzeigeinstrumentes.
Mit 17 ist der im Gerät 1 enthaltene und mittels des Knopfes 7 betätigte Stufenschalter
bezeichnet Die Meßspannung liegt an den Widerständen 18 an, und entsprechend der
Stellung des Schalters 17 wird ein bestimmter Teil dieser Spannung dem Anzeigeinstrument
19 zugeführt. Zwischen dem Schalter 17 und dem Anzeigeinstrument 19 ist ein veränderbarer
Widerstand 20 angeordnet, der mittels des Knopfes 8 betätigt werden kann. Ein weiterer
veränderbarer Widerstand ist mit 21 bezeichnet. Zur Betätigung dieses Widerstandes
dient ein Stellmotor 22.
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Die an den Punkten 23 und 24 liegenden Spannungen werden mit Hilfe
des Schalters 25 abgetastet.
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Sobald eine Differenzspannung vorliegt, d. h. solange die am Anzeigeinstrument
19 liegende Spannung nicht zum Erreichen des Vollausschlags oder eines vorbestimmten
Ausschlags ausreicht, wird über den Verstärker 26 der Regelmotor 22 betätigt; Dieser
verstellt den Widerstand 21 so lange, bis an den Punkten 23 und 24 dieselbe Spannung
auftritt.
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An den Enden des Regelbereichs des Widerstandes 21 sind Endlagenschalter
27 und 28 angeordnet.
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Wird beispielsweise nach dem Wechsel eines Licht filters der Regelbereich
des Widerstandes 21 über schritten, so wird einer der Endlagenschalter oder 28 geschlossen.
Dadurch erhält ein Elektromotor 29 Strom. Dieser Elektromotor dreht den Stufenschalter
17 so lange, bis der Endlagenschalter 27 oder 28 wieder geöffnet wird und der Regelmotor
22 über den Widerstand 21 die Feineinstellung des Sollausschlags vornimmt.
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An den Enden des Regelbereichs des Schalters 17 sind Endlagenschalter
30a und 30 b vorgesehen.
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Sobald der Stufenschalter 17 eine seiner Endstellungen überschreitet,
wird einer dieser Stufenschalter betätigt, und dadurch erhält ein Relais 31 Strom.
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Dieses bewirkt über den Schalter 32 weitere Schaltvorgänge, wie beispielsweise
das Auslösen eines optischen oder akustischen Warnsignals oder auch das Ausschalten
des Gerätes.
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Wie die F i g. 3 und 4 zeigen, ist auf der Achse des Regelmotors
22 eine Nockenscheibe33 angeordnet.
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Über diese Nockenscheibe wird der veränderbare Widerstand 21 betätigt.
Auf dessen Achse sitzt der Zeiger 13, der mit der Skala 12 zusammenwirkt. Mit 27
und 28 sind- die beiden als Mikroschalter ausgebildeten Endlagenschalter bezeichnet.
Wenn der Regelbereich des hier dargestellten Feinreglers überschritten wird, wird
einer der Schalter 27 oder 28 durch die Nockenscheibe 33 geschlossen. Sobald dies
der Fall -ist, fließt über das Kabel 9 Strom durch den Elektromotor 29 und den in
Fig. 5 dargestellten Elektromagneten 34.
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Wie die F i g. 5 und 6 zeigen, -ist auf der Achse des Stufenschalters
17 ein Zahnrad 35 drehbar angeordnet. Dieses Zahnrad steht mit einem weiteren Zahnrad
36 und mit dem vom Elektromotor 29 angetriebenen Zahnrad 37 in Verbindung. Mit der
Achse des Stufenschalters 17 fest verbunden ist ein Zahnrad 38, das mit einer Nockenscheibe
39 vereinigt ist.
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In dem in F i g. 5 dargestellten Fall ist das Zahnrad 35 unter der
Wirkung der Feder 40 nach vorn gedrückt, so daß es nicht im Eingriff mit dem Zahnrad
38 ist. Der Stufenschalter 17 kann demzufolge manuell mit Hilfe des Knopfes 7 betätigt
werden.
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Sobald einer der in F i g. 4 dargestellten Endlagen schalter 27 oder
28 geschlossen wird, - erhält der Elektromagnet 34 Strom. Dieser bewegt einen Stößel
41 nach vorn, so daß der Hebel 42 gedreht wird.
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Dieser Hebel bringt entgegen der Wirkung der Feder 40 die beiden Zahnräder
35 und 38 miteinander in Eingriff. Da zugleich der Elektromotor 29 Strom erhält,
wird also über das Getriebe35, 36, 37 der Stufenschalter 17 vom Elektromotor 29
angetrieben.
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Der Stufenschalter dreht sich unter der Wirkung des Elektromotors
29 so lange in der richtigen Richtung, bis der Regelbereich- des Widerstandes 21
wieder erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, wird der Endlagenschalter 27 oder
28 wieder geöffnet, die beiden
Zahnräder 35 und 3S kommen außer
Eingriff und der Elektromotor 29 kommt zum Stillstand.
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Wie insbesondere aus F i g. 6 zu erkennen ist, wird der Mikroschalter
30 über die Nockenscheibe 39 betätigt, sobald der Stufenschalter 17 seine Endlagen
überschreitet. Dadurch werden, wie schon im Zur am menhang mit Fig. 2 erwähnt wurde,
irgendwelche weiteren Schaltv'orgänge3 beispielsweise Abschaltvorgänge ausgelöst.
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Das in den F i g. 1 bis 6 dargestellte Gerät ist zur automatischen
Messung nach einem vorbestirrrnten Programm geeignet. Unabhängig von der Wahl des
Lichtfilters und unabhängig von der Extinktion der Vergleichslösung wird der Ausschlag
des Anzeigeinstrumentes 19 stets auf den vorbestimmten Punkt der Skala 5 eingestellt.
Dieser Einstellpunkt wird mittels des Knopfes 14 am Gerät 10 vorgewählt.
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Das Meßprogtamm ist zweckmäßig so gestaltet, daß in bestimmten Zeitabständen
die Vergleichslösung in den Strahlengang gebracht und zugleich die Regelautomatik
eingeschaltet wird. Die eingangs beschriebene Konstanz des Einstellpunktes ist damit
in jedem Fall mit hinreichender Genauigkeit gewährleistet.
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Patentanspriche 1 Einstrahlphotometer mit elektrischer Anzeige des
Meßwertes, enthaltend eine Regeleinrichtung zur automatischen Feineinstellung eines
vorbestimmten Aussehlages des Anzeigeinstrumentesj Sowie einen Stufenschalter zur
Grob ein stellung des Verstärkungsfaktors, d a d u r c h g e -kednzeichllet, daß
an beiden Enden des Regelbereiches der Einrichtung (21, 22) zur automaschen Feineinstellung
ein Endlagenschalter (27 bzw. 28) vorgesehen ist und daß der Stufen-
schalter (17)
mit einem zu seiner Betätigung dienenden Elektromotor (29) verbunden ist, in dessen
Versorgungsleitung die beiden Endlagenschalter (27, 28) liegen.
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2. Einstrahlphotometer nach Anspruch lj bei dem in der Regeleinrichtung
zur automatischen Feineinstellung eines vorbestimmten Ausschlages die Meßspannung
mit einer Bezugsspannung verglichen wird und bei dem ein über einen Stellmotor betätigter
veränderbarer Widerstand die dem Anzeigeinstrument zugeführte Meßspannung beeinflußt,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse des Stellmotors (22) eine Nockenscheibe
(33) angeordnet ist und daß zwei Mikroschalter (27, 28) so angeordnet sind, daß
an jedem Ende des Regelbereiches des veränderbaren Widerstandes (21) einer dieser
Schalter durch die Nockenscheibe betätigt wird.
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3. Einstrahlphotometer nach Anspruch 1 und 2 gekennzeichnet durch
ein auf der Achse des Stufenschalters (17) befestigtes Zahnrad (38), ein zwischen
diesem Zahnrad und einem mit dem zur Betätigung des Stufenschalters dienenden Elektromotor
(29) verbundenen Getriebe (3S, 36, 37) vorgesehene Kupplung (40) sowie durch ein
elektromagnetisches Betätigungsglied (34), das beim Schließen eines der Mikroschalter
(27, 28) die Kupplung betätigt.