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Verfahren zum automatischen 100 9-Abgleich bei Zweistrahifotometern
un Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Bekaiintlich ist bei Zweistrahlfotometern
Voraussetzung für richtige Messungen, daß ohne eingesetztes Objekt die dem MeI3-
itnd dem Verglcichstrahlengang zugeordneten Meßsignale gleich sind. Zum Erreichen
dieser Voraussetzung ist es bekann, iii einen der Strahlengänge einen Abschwächer
einzusetzen und diesen manuell oder motorisch zu steuern. Es ist auch nicht mehr
neu, im Falle einer elektrischen Quotientenbildung in einen der Signalkanäle ein
einstellbares Potentiometer einzufügen, dessen Schleifer von hand oder motorisch
verstellt wird.
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Diesen bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß sie, wenn
hohe Genauigkeitsforderungen gestellt sind, entweder nur langsam arbeiten können
oder aber zu ihrer Realisierung einen relativ hohen Aufwand notwendig machen.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
die bei geringem Aufwand ein sehr schnelles Abgleichen der beiden Strahlengänge
auf automatischem Wege durchführt.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein neues Verfahren zum automatischen
100 %-Abgleich eines Zweistrahlfotometers, bei dem die den beiden Strahlengängen
zugeordneten.
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Lichtfliisse unter Zwischenschaltung je einer Dunkelpause wechselweise
nacheinander auf einen gemeinsamen fotoelektischen Empfänger anftreffen, dessen
Ausgangssignale
entsprechend ihrer Herkunft getrennt werden. Das
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die getrennten, mittels Integrierstufen
in Gleichspannungen verwandelten Signale einer Vergleichsstufe zugeführt werden,
wobei im Leitungszug des aus dem Meßstrahlengang stammenden SignaLs ein steuerbares,
die Größe des Signals beeinflussendes Bauglied vorhanden ist, daß das Ausgangssignal
der Vergleichsstufe je nach seiner Polarität einen von zwei unterschiedlichen Polaritäten
zugeordneten Schaltern schließt, daß die von den Schaltern geleiteten Signale in
einer ODER-Schaltung vereinigt, dann integriert und einer bistabilen Kippstufe zugeführt
werden, deren Ausgangssignal zur Stillsetzung des Antriebs für das die Größe des
Signals beeinflussende Bauglied verwendet wird. Eine Anordnung zur Durchführung
dieses Verfahrens weist eine Schaltung zum Trennen der c:gnale nach ihrer Herkunft
auf. Die Anordnung zeichnet ich dadurch aus, daß in den Leitungszug des Meßsignals
eiii die Größe des Signals beeinflussendes steuerbares Bauglied eingefügt ist, daß
die dem Meßsignal und dem Vergleichssignal zugehörigen Leitungszüge an die Eingänge
einer Vergleichsstufe gelegt sind, deren Ausgang mit zwei auf unterschiedliche Polaritäten
ansprechenden Schaltern sowie über einen Verstärker mit dem Antrieb für das die
Größe des Signals beeinflussende Bauglied verbunden ist, daß die beiden Schalter
über eine ODER-Schaltung sowie eine Integrierstufe an den einen Eingang einer bistabilen
Kippstufe gelegt sind, deren zweiter Eingang über einen Startschalter mit einem
vorgegebenen Potential beaufschlagt werden kann und deren Ausgang über mindestens
einen Schalter die Versorgung des Antriebs für das die Größe des Signals beeinflussende
Bauglied unterbricht. Dabei können als der Vergleichsstufe nachgeo^-nete Schalter
Transistoren mit unterschiedlicher Dotierung verwendet sein. Der Kippstufe kann
zusätzlich eine Wechselspannung zugeführt werden. Auch kann in Reihe zum Startschalter
ein
aus der ODER-Stufe gesteuerter Unterbrecherschalter vorgesehen sein. Schließlich
ist es möglich, einen Setz-Eingang der bistabilen Kippstufe mit dem Ausgang der
ODER-Stufe zu verbinden.
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Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
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In Figur 1 beleuchtet eine Lampe 10 über Lichtleiter 11 sowie eine
von einem Motor 12 kontinuierlich gedrehte Blende 13 den Meß- und den Vergleichsstrahlengang
14, 15 denken über Spiegel ib als fotoelektrischer Empfänger ein Fotomultiplier
17 zugeordnet ist. Diesem ist ein Verstärker 18 nachgeschaltet, an dessen Ausgang
ein Signal ansteht, das bei Unterschiedlichkeiten zwischen dem Meß- und dem Vergleichsstrahlengatlg
eine Kette von Rechteckimpulsen wechselnder Höhe darstellt. Der Blende 13 sind entsprechend
dem Meß- und dem Vergleichsstrahlengang fotoelektrische Empfänger 19, 20 zugeordnet,
die je die Basis eines Transistors 21, 22 steuern. Ihre Kollektoren sind je mit
einem Eingang einer bistabilen Kippstufe 23 verbunden. Die beiden Ausgänge dieser
Kippstufe sind an die Basis je eines weiteren Transistors 24, 25 gelegt, deren Emitter
mit dem Ausgang des Verstärkers 18 verbunden sind. Den Kollektoren sind je eine
Integrierstufe 26, 27 nachgeschaltet, an deren Ausgang eine Gleichspannung ansteht.
Von diesen entspricht die aus der Stufe 26 kommende der Lichtintensität im Meßstrahlengang,
die andere der Lichtintensität im Vergleichsstrahlengang.
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Die soweit beschriebene Schaltung ist bekannt. Sie liefert den Lichtintensitäten
des Meß- und des Vergleichsstrahlenganges entsprechende Gleichspannungen.
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Figur > seìgs eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des oben
beschriebene euen Verfahrens. Die aus den Stufen 26, 27
kommenden
Gleichspannungen werden einer Vergleichsstufe 30 zugeführt, wobei aber in den Leitungszug
des dem Meßstrahlengang zugeordneten Signals ein die Größe des Signals beeinflussendes
Bauglied 31 in Form eines Potentiometers eingeschaltet ist, welches mit seinem einen
Ende über einen Widerstand 32 an Masse liegt. Zwei Leitungszüge 33 führen zur eigentlichen
Meßschaltung, die nicht Gegenstand vorliegender Erfindung und daher nicht mit dargestellt
ist. Der Ausgang der Vergleichsstufe 30 ist über Widerstände 34, 35 mit den Basen
zweier Transitoren 36, 37 unterschiedlicher Dotierung verbunden. Der Transistor
36 liegt über einen Widerstand 38 am negativen Pol und über einen Widerstand 40
am positiven Pol einer Spannungsquelle 41 an. Der Transistor 37 ist mit seinem Kollektor
über einen Widerstand 39 an den Minuspol der gleichen Quelle gelegt, wahrend sein
Emitter über einen Widerstand 42 am Pluspol anliegt. Der Kollektor des Transistors
36 und der Emitter des Transistors 37 sind an die Eingänge einer aus zwei Dioden
aufgebauten ODEX-Schaltung 43 gelegt, der eine aus einem Kondensator 44 und einem
Widerstand 45 bestehende Integrierstufe nachgeschaltet ist. Der Ausgang dieser Integrierstufe
ist mit dem einen Eingang einer bistabilen Kippstufe 49 verbunden, deren zweiter
Eingang über einen Startschalter 50 mit Masse verbunden werden kann und die bei
einer L-O-Signal-Flanke an einem Eingang einschaltet, bei einer gleichen L-O-Signal-Flanke
am anderen Eingang dagegen ausschaltet.
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Der Ausgang der Kippstufe 49 liegt über eine Zenerdiode 51 sowie einen
Widerstand 52 an der Basis bzw. über einen Widerstand 53 am Emitter eines Transistors
54. Der Kollektor dieses Transistors liegt am Gate eines Feldeffekttransistors 56,
der zwischen Masse und dem Eingang des Verstärkers 58 liegt. Der Ausgang der Vergleichsstufe
30 ist über einen Widerstand 57 einmal mit dem Transistor 56, zum anderen mit
dem
Eingang eines Verstärkers 58 verbunden, welcher einen Motor 59 speist, Dieser Motor
dient zum Verschieben des Schleifers des Potentiometers 31.
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Die Funktion der beschriebenen Schaltung ist folgende: Das Signal
des Meßstrahlengangs gelangt über das Potentiometer 31 zur Vergleichsstufe 30 und
wird in dieser mit dem Signal des Vergleichsstrahlenganges, welches 100 % entspricht,
verglichen. Bei Gleichheit beider Signale steht am Ausgang dieser Stufe eine Spannung
von angenähert Null Volt an. Daraus aber resultiert, daß keiner der. Transistoren
36, 37 durchschaltet und somit auch kein Signal an den Eingang der Kippstufe 49
gelangt.
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Betrachtet man das Verhalten der ODER-Schaltung, so erkennt man, daß
das Ausgangssignal derselben in Abhängigkeit vom Durchschalten bzw. Nichtdurchschalten
der Transistoren 36, 37, d.h. beim Verfahren des Potentiometerschleifers aus einer
Endstellung in die andere einen Verlauf nimmt, wie er in Fig. 3 dargestellt ist.
Man erkennt ferner, daß stets ein positives Signal vorhanden ist, welches aber für
den Fall einen Minimumwert einnimmt, daß weder der Transistor 36 noch der Transistor
37 durchgeschaltet hat.
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Befindet sich der Schleifer des Potentiometers bereits in der Abgleichstellung,
wenn der Startschalter 50vbetätigt wird> so liegt am Ausgang der ODER-Schaltung
43 bereits das niedrigste Potential an und die Kippstufe 49 bleibt eingeschaltet
da eine L-O-Flanke nicht auftritt. Damit nun auch in diesem Fall ein einwandfreies
Abschalten der Anordnung sichergestellt ist, ist im dargestellten Beispiel an den
Eingang der Kippstufe 49 über ein Widerstandsnetzwerk 46, 47, 48 eine Wechselspannung
solcher Amplituden gelegt,
daß ie im nicht abgeglichenen Zustand
unwirksam ist, aber beim Erreichen des Minimumwertes des in Figur 3 veranschaulichten
Potentials die zum Abschalten erforderliche L-O-Flanke erzeugt. Dabei wird die Wechselspannung
zur Ausgangsspannung der Integrierstufe addiert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.
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Es ist auch möglich, anstelle der Verwendung einer zusätzlichen Wechselspannung
einen in Reihe mit dem Startschalter 50 liegenden Unterbrecherschalter vorzusehen9
der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der ODER-Schaltung gesteuert wird derart
daß er bei Erreichen des Minimumwertes der in Plg. 3 gezeigten Spannung öffnet und
damit eine Betätigung des Startschalters 50 unwirksam macht.
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Schließlich ist es möglseRz9 zum gleichen Zweck einen Setz-Eingang
der bistabilen Kippstufe mit dem Ausgang der ODER-schaltung zu verbinden. Auch durch
diese Ma5nahme ist sichergestellt, daß bei Betätigung des Startschalters die Kippstufe
ihren Schaltzustand beibehält wenn das Ausgangssignal der ODER-Schaltung gleich
Null ist.
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Der Abgleichvorgang wird eingeleitet durch Betätigung des Startschalters
50 und damit Anlegen eines Potentials an die Kippstufe 49 welches diese in ihren
leitenden Zustand umschaltet. Dadurch wird auch der Transistor 54 leitend und gibt
ein negatives Potential an das Gate des FLldeffekttransistors 56 und sperrt diesen
so. Nunmehr kann das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 30 ungehindert über den
Widerstand 57 und den Verstärker 58 zum Motor 59 gelangen, welcher entsprechend
der Polarität des speisenden Signals den Schleifer des potentiometers 31 solange
verschr ebt bis der Abgrleichpunkt erreicht ist, dh. bis das Ausgangssignal der
Vergleichsstufe 30 zu Null geworden ist. Bis zu diesem
Augenblick
war einer der Transistoren 36, 37 leitend und hielt die Kippstufe 49 in ihrem durch
die Betätigung des Startschalters gegebenen leitenden Zustand. Nun aber schaltet
diese Kippstufe um. Damit aber kommt an das Gate des Flldeffekttransistors 56 eine
positive Spannung, welche letzteren durchschaltet und so den Ausgang. der Vergleichsstufe
30 an Masse legt. Damit wird der Motor 59 stillgesetzt. Der Abgleich ist beendet.
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Wesentlich für ein genaues Einlaufen der Anordnung in den-Abgleich
ist die Bemessung des Kondensators 44. Seine Größe ist so gewählt, daß beim schnellen
Durchfahren des Abgleichpunktes oder beim Auftreten von kurzen hohen Rauschspannungen
ein Abschalten der Anordnung nicht erfolgt. Vielmehr erfolgt das Abschalten erst
dann, wenn für eine vorgegebene Zeit von der Vergleichsstufe 30 kein Signal mehr
kommt.