DE2003247A1

DE2003247A1 - Schaltungsanordnung zur Stoersignalkompensation

Info

Publication number: DE2003247A1
Application number: DE19702003247
Authority: DE
Inventors: Joerg Hollmann; Dieter Huelsmann
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1970-01-24
Filing date: 1970-01-24
Publication date: 1971-07-29

Description

Schaltungsanordnung zur Störsignalkompensation Die Anmeldung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Störsignalkompensation bei Zweistranlfotometern, die mit einem gemeinsamen fotoelektrischen Empfänger ausgerüstet sind und die Mittel aufweisen, um das die Strahlengänge passierende Licht wechselweise zum gemeinsamen Empfänger gelangen zu lassen.
Es ist bekannt, daß man die Gleichstromkomponente der Ausgangssignale eines mit Licht wechselnder Helligkeit beaufschlagten fotoelektrischen Empfängers, die beispielsweise von Streulicht herrührt, dadurch eliminieren kann, daß man entweder des Empfänger dber eine Wechselstromkopplung, z.B.
einen Kondensator, an die nachfolgende Schaltung anschließt oder daß man eine von Hand einstellbare entsprechende Gegenspannung zuführt. Im erstgenannten Fall ist nachteilig, daß dabei das Bezugspotential für die Meßsignale verloren geht, so daß am Ausgang des Detektors nur die Differenz IIVergleichl IIMeßl als Signal ansteht-. Im zweitgenanuten Fall muß die zugeführte Kompensationsspannung stets die richtige Amplitude aufweisen, was bei wechselnder Gleichstromkomponente schwierig zu erreichen ist.
Um die aufgezeigten Schwierigkeiten zu umgehen, hat man auch bereits die sogenannte Zweifrequenzmethode angewendet derart, daß man die Liohtflüsse der beiden Strahlengänge des Fotometere mit unterschiedlichen trequenzbn modulierte und bei der auswertung die anfallenden elektrischen Signale durch phasenempfindllohe Gleichrichtung voneinander trennte.
Hier ist naohteilig, daß ein zusätzlicher Liohtverlust in den Strahlengängen in Kauf genommen werden muß und daß ein Übersprechen in den Kanälen auftritt, welches die Auswertung stören kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine neue Schaltungsanordnung zu erstellen, welche die automatische Störsignalkompensation unter gleichzeitiger Nullpunktrückgewinnung gestattet, so daß die Gleichstromkomponente ohne Informationeverlust eliminiert werden kann, ohne daß die oben aufgezeigten Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
Die Lösung dieser Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ergibt sich gemäß der Erfindung daduroh, daß die vom fotoelektrischen Empfänger abgegebenen elektrisohen Signale nach einer Verstärkung einmal dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers, zum anderen einem Hilfsstroakreis zugeführt werden, der einen vorzugsweise elektrisch synchron mit der Umschaltung eines den beiden Strahlengängen zugeordneten Strahlengangumschalters gesteuerten Schalter sowie einen diesem Schalter nachgeschalteten Ladekondensator enthält, der jeweils für die Dauer der Umschaltung zwischen den Strahlengängen auf das Potential des StUrtignala aufgeladen wird und dessen jeweiliges Ladepotential über einen Verstärker sowie einen den Verstärkungsgrad des Hilfsstromkreises beeinflussenden einstellbaren Widerstand in den nichtinvertierenden Eingang des Operationeveratärkers eingespeist wird derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers reine Meßsignale anstehen.
Ein Ausftthrungsbeispiel für die neue Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.
In Fig.1 liefert eine aus einer Quelle 1 gespeiste Lampe 2 über einen Kondensor 3 das Licht für zwei Strahlengänge, von denen der eine ein Vergleichsobjekt 4, der andere ein Meßobjekt 5 enthält. Zwischen dem Kondensor 3 und den Objekten befindet sich eine von einem Motor 6 in Umlauf gesetzte Blende 7, die bogenförmige Aussparungen 26 aufweist, welche zur Drehachse 27 unterschiedliche Abstände aufweisen und gegeneinander so versetzt sind, daß fortlaufend eine Umschaltung der beiden Strahlengänge unter Zwischenschaltung einer DunkelpRuse erfolgt. Derartige Blenden sind seit langem bekannt. Den beiden Strahlengängen ist ein fotoelektrischer Empfänger in Form eines Fotomultipliers 8 zugeordnet, der seine Betriebsspannung in bekannter Weise erhält. Seine Anode ist über einen Widerstand 9 an Masse gelegt. Das Anodenpotential wird nach Durchlaufen eines als Impedanzwandler wirkenden Verstärkers 10 über einen Widerstand 11 dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 12 zugeführt, der über einen Widerstand 12t gegengekoppelt ist. Gleichzeitig ist der Ausgang des Verstärkers 10 über einen der Strombegrenzung dienenden Widerstand 13 sowie einen Feldeffekt-Transistor 14 mit einem Ladekondensator 15 verbunden, dem ein Verstärker 16 mit hochohmigem Eingang nachgeschaltet ist. Der Ausgang dieses Verstärkers ist über einen einstellbaren Widerstand 17 sowie einen Widerstand 18 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 verbunden. Zwischen source und gate des Feldeffekt-Transistors ist in bekannter Weise ein Ableitwiderstand 141 gelegt.
Wie ersichtlich, sind der umlaufenden Blende 7 noch eine Lampe 20 sowie ein fotoelektrischer Empfänger 21 zugeordnet.
Die Lampe 20 wird aus der Quelle 1 gespeist und die Ausgangssignale des Empfängers 21 dienen in der nachfolgend beschriebenen Weise zur Steuerung des Feldeffekt-Transistors 14.
Die Lampe 20 und der Empfänger 21 haben von der Drehachse 27 der Blende einen Abstand, der ungleich der Abstände der dem Meß- bzw. dem Vergleichsetrahlengang zugeordneten Aussparun- gen 26 ist. Demzufolge sind in der Blende weitere Auparungen 28 vorhanden, die der Lampe 20 zugeordnet sind und deren Länge so gewählt ist daß sie in die jeweilige Dunkelphase zwischen den beiden Strahlengängen fallen und für diese Zeit einen Lichtdurchtritt von der Lupe 20 zum Empfänger 21 rlauten. Diesem Empfänger ist ein Verstärker 29 nachgeachaltet, an dessen Ausgang ein Transistor 22 liegt, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen einer Quelle 23 und der Basis des Feldeffekt-Transistors 14 liegt. Über die Anordnung wird der Feldeffekt-Transistor jeweils für die Dauer der Dunkelphase in den leitenden Zustand überführt.
Die Funktion des Beschriebenen ist folgende: Entsprechend der Ausbildung der umlaufenden Blende 7 wird der Fotomultiplier 8 wechselweise mit den vom Vergleicheatrahlengang und vom Meßstrahlengang herrührenden Lichtanteilen beaufschlagt, und zwar jeweils unter Zwischenschaltung einer Dunkelphase. Während der Dunkeiphasen wird ein Hilfssignal erzeugt, das den Feldeffekt-Transistor 14 in seinen leitenden Zustand überführt, so daß für die Dauer der Dunkelphase der Kondensator 13 aufgeladen wird, und zwar entsprechend dem in der Dunkelphase anfallenden Störsignal.
Die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 19 und dem Eingangswiderstand des Verstärkers 16 gebildeten Zeitkreises ist eo gewählt, daß die Entladung des Kondensators 15 während einer Meßphase vernachlässigbar klein ist. Damit steht die aus dem Störsignal resultierende Spannung niederohmig am Ausgang des Verstärkers 16 an. Nach Dosierung des Pegel dieser Spannung mittels des Widerstandes 17 wird dieselbe silber den Widerstand 18 dem Operationsverstärker zugeführt. Im letzteren findet eine analoge Subtraktion statt, so daß am Ausgang dieses Verstärkers dann die reinen Meßsignale anstehen.
In Fig.2 ist die Funktion der Schaltungsanordnung graphisch dargestellt. Wie im Teil A dargestellt ist, kann das am Ausgang des Verstärkers 10 anstehende Signal eine Form haben, die sich aus drei Anteilen zusammensetzt, und zwar aus einem aus dem Neßstrahlengang herrührenden Anteil Um und einem aus dem Vergleichs strahlengang herrührenden Anteil Ur, wobei aber diese beiden Anteile einen gemeinsamen Störanteil U8 aufweisen, den es zu eliminieren gilt.
Im Teil B sind die Signale dargestellt, die am fotoelektrischen Empfänger 21 anfallen und die gleichzeitig die Jeweilige Durchlässigkeit des Faldeffekt-Transistors 14 symbolisieren. Im Teil C schließlich ist die Signalfolge am Ausgang des Operationsterstärkers 12 dargentellt, die im Gegensatz zu den Signalen am Ausgang des Verstärkers 10 keine Störanteile mehr aufweisen.

Claims

Anspruch

Schaltungsanordnung zur StUrsignalkompensation für Zweistrahlfotometer, bei denen für den Vergleichsstrahlengang und den Meßstrahlengang ein gemeinsamer fotoelektrischer Empfänger vorgesehen ist und die Mittel aufweisen, um das die Strahlengänge passierende Licht wechselweise zum gemeinsamen Empfänger gelangen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die von diesem Empfänger (8) abgegebenen elektrischen Signale nach einer Verstärkung (10) einmal dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (12), zum anderen einem Hilfsstromkreis zugeführt werden, der einen vorzugsweise elektrisch synchron mit der Umschaltung eines den beiden Strahlengängen zugeordneten Strahlengangumschalters (7) gesteuerten Schalter (14) sowie einen dierem Schalter (14) nachgeschalteten Ladekondensator (ins) enthält, der Jeweils für die Dauer der Umschaltung zwischen den Strahlengängen auf das Potential des StUrsignals aufgeladen wird und dessen jeweilige Ladepotential über einen Verstärker (16) sowie einen den Verstärkungsgrad des Hilfsstromkreises beeinflussenden einstellbaren Widerstand (17) in den nichtinvertierenden Eingang dea Operationverstärkers (12) eingespeist wird derart, daß am Ausgang des Operationsverstärkers reine Meßsignale anstehen.