DE2110616C3 - Meßgerat mit automatischer Meß bereich Umschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur lichtelektrischen Messung eines in seinem Extrem sehr unterschiedlichen Wertes, beispielsweise der optischen Dichte einer Probe, die während des Meßvor-

Exiremwert der gegebenen Probe eine der eigent- io ganges an einer Meßstelle kontinuierlich abgetastet liehen Messung vorausgehende Vergleichsmes- wird, wobei zur Bestimmung des Geräte-Meßbere:ches

sung der Probe erfolgt, dadurch gekenn-ζ e i c h η e t. daß mindestens ein Umschalter (36) vorgesehen ist. der die elektrische Schaltung des

gemäß dem Extremwert acc gegebenen Probe eine der eigentlichen Messung vorausgehende Vergleichsmessung der Probe erfokt.

Gerätes von Vergleichsmessung auf eigentliche i₅ j£_{s s}i_nci bereits Meßgeräte bekannt, bei denen Messung umschaltet, und daß dem beweglichen während des eigentlichen Meßvorganges eine UmProben-Träger (12) mindestens ein Betätiger (14) " -----.*-. ■ ■ für den Umschalter in der Weise zugeordnet ist,

dall nach Beendigung der Vergleichsmessung d-:r

schaltung des Geräte-Meßbereiche^ automatisch erfolgt, sobald der Meßwert eine bestimmte Größe erreicht oder überschritten hat. Bei verschiedenen

Betätiger den 'Umschalter zu einer automatischen ₂o Meßgeräten, z. B. beim Registrieren von Spektren Umschaltung von Vergleichsmessung auf eigent- _oc[_er von elektrophoretischen Trennungen oder aber liehe Messung bei dem ermittelten Meßwert be- i_m Bereich der Chromotographie, ist es sehr nachlätigt. teilig und unerwünscht, einen zusammenhängenden

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Proben- Meßvorgang durch eine oder mehrere Meßbereich-Träger als eine transparente, in einem Tisch- 25 Umschaltungen zu unterbrechen, weil die Meßkurve rahmen gehaltene Platte ausgeb^:ldet ist, die ent- dann aus Kurventeilen von verschiedenem Abbildungsmaßstab besteht und ein Größenvergleich zwischen diesen verschiedenen Kurventeilen nur schwer durchführbar ist. Bei Geräte·! mit Einrichtungen zur schnellen Rückwärtslauf angetrieben wird, da- 30 Weiterverarbeitung der Meßwerte, 7 B. Integration durch gekennzeichnet, daß der Tischrahmen (14) _uncj Registrierung derselben, ist das Meßverfahren

lang einer ortsfesten Lichtquelle verschiebbar ist und dabei aus einer Ausgangsposition zum langsamen Vorwärtslauf und anschließend zum

am Ende des schnellen Rückwl· tslaufes mit dem Umschalter (36) in Eingrif! kommt und ihn betätigt.

3. Gerä't nach Anspruch 1, bei dem die Span- ₃₅ nung in der zur eigentlichen Messung dienenden elektrischen Schaltung wahlweise einstellbar ist und die Vergleichsmessung zur automatischen Auswahl einer der jeweiligen Probe angepaßten

darüber hinaus durch eine Meßbereich· Umschaltung wesentlich gestört oder überhaupt unmöglich gemacht.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile der bekannten Anordnungen zu beseitigen und ein Meßgerät zu schaffen, bei dem die Meßbereich-Umschaltung aromatisch und zugleich in der Weise erfolgt, daß der Meßvorgang

Spannung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die ₄₀ vollständig in dem der jeweiligen Probe angepaßten zur Vergleichsmessung dienende, den Meßimpuls einheitlichen Meßbereich erfolgt. Diese Aufgabe wird aufnehmende Schaltung einen Integrator (Vl) mit erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein vorgeschaltetem Spannungsteiler (R 1 bis A3) um- Umschalter vorgesehen ist, der die elektrische Schalfaßt und am Ausgang des Integrators eine der tung des Gerätes von Vergleichsmessung auf eigent-Anzahl der Spannungsbereiche in der Schaltung ₄₅ üche Messung umschaltet, und daß dem beweglichen entsprechende Anzahl von Komparatoren (K 1 Proben-Träger mindestens ein Betätiger für den Umbis K3) mit unterschiedlichen Vergleichsspannun- schalter in der Weise zugeordnet ist, daß nach Begen(i/l bis t/3) und mit je einem zugeordneten endigung der Vergleichsmessung der Betätiger den Relais (RSl bis RS3) liegt, wobei von jedem Umschalter zu einer automatischen Umschaltung von Relais ein anderer Widerstand an den Spannungs- ₅₀ Vergleichsmessung auf eigentliche Messung bei dem teiler schaltbar ist. ermittelten Meßwert betätigt.

4. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Be- Bei einem Gerät, bei dem der Proben-Träger als wegung des Proben-Trägers schrittweise durch eine transparente, in einem Tischrahmen gehaltene einen Antriebsmotor erfolgt und der Verschiebe- Platte ausgebildet ist, die entlang einer ortsfesten bereich der Länge der Probe entsprechend ein- 55 Lichtquelle verschiebbar ist und dabei aus einer Ausstellbar ist, wobei an einer konstanten Anzahl gangsposition zum langsamen Vorwärtslauf und anvon im gleichen Abstand zueinander liegenden schließend zum schnellen Rückwärtslauf angetrieben Meßpunkten eine Auswertung, vorzugsweise Re- wird, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausfühgistrierung des Meßwertes erfolgt und wobei die rungsform der Erfindung dadurch, daß der Tisch-Vergleichsmessung zur automatischen Auswahl 60 rahmen am Ende des schnellen Rückwärtslaufes mit der Anzahl der den Abstand zwischen den Meß- dem Umschalter in Eingriff kommt und ihn betätigt, punkten bestimmenden Schritte dient, dadurch Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet, daß die zur Vergleichsspannung ist bei Geräten, bei denen die Spannung in der zur dienende, den Meßimpuls aufnehmende Schaltung eigentlichen Messung dienenden elektrischen Schaleinen Frequenzteiler (T) und einen ,Impulszähler 65 tung wahlweise einstellbar ist und die Vergleichs- (ZX) umfaßt, der an eine die Anzahl der zwischen messung zur automatischen Auswahl einer der jeweiden Meßpunkten erforderlichen Schritte bestim- ligen Probe angepaßten Spannung dient, die Anordmende Vergleichsschaltung (V) angeschlossen ist, nung in der Weise getroffen, daß die zur Vergleichs-

messung dienende, den Meßimpuls aufnehmende Unterhalb des Tisches 14 ist eine ortsfeste Licht-Schaltung einen Integrator mit vorgeschaltetem Span- quelle 26 angeordnet, der eine geeignete bekannte nungsteiler umfaßt und am Ausgang des Integrators Blende 28 sowie geeignete, nicht dargestellte Linseneine der Anzahl der Spannungsbereiche in der Schal- systeme vorgeschaltet sind, um einen gebündelten tung entsprechende Anzahl von Komparatoren mit 5 Lichtstrahl L an der Meßstelle zu erhalten. Dieser unterschiedlichen Vergleichsspannungen und mit je Lichtstrahl durchdringt die Glasplatte 12 sowie die einem zugeordneten Relais liegt, wobei von jedem daraufliegende Probe 10 und gelangt dann zu einem Relais ein anderer Widerstand an den Spannungs- lichtelektrischen Wandler 30 bekannter Art oberhalb teiler schaltbar ist. des Tisches. Die durch die jeweilige Transparenz der

Es sind auch Geräte bekannt, bei denen die Bewe- io Probe mehr oder weniger reduzierte Intensität des gung des Proben-Trägers schrittweise durch einen Lichtstrahles L oberhalb des Tisches erzeugt über Antriebsmotor erfolgt und der Verschiebebereich ent- den Wundler 30 uiui nachgeschaltete Verstärkersprechend der Länge der Probe einstellbar ist. wobei elemente in einer Schaltung 32 entsprechende Spanan einer konstanten A:;zahl von in gleichem Abstand nungsänderungen bzw. Impulse, die am Ausgang SA zueinander Hegenden Meßpunkt η eine Auswertung. 15 dieser Schaltung als Meßimpulse bzw. Signale abvorzugsweise Registrierung des Meßergebnisses er- genommen werden können.

folgt und wobei die Vergleichsmessung zur automa- Es sei nun angenommen, daß Meßsignale integriert tischen A.uswahl der Anzahl der den Abstand zwi- und mittels eines Aulzeichnungsgerätes (z. B. eines sehen den Meßpunkten ergebenden Schritte dient. Schreibers) auf einem Registrierstreifen als Integral-Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform 20 kurve festgehalten werden od^r z. B. mit Hilfe eines der Erfindung erfolgt dies dadurch, daß die zur Ver- zusätzlichen Rechners die Fische eines Kurven-Diagleichsmessung dienende, den Impuls aufnehmende gramms in einem nachträglichen Arbeitsgang erSchaltung einen Frequenzteiler und einen Impuls- mittelt wird. Um eine einwandfreie Auswertung zu zähler umfaßt, der an eine die Anzahl der zwischen erreichen, ist es nun wichtig, den AbLIldungsmaßden Meßpunkten erforderlichen Schritte bestimmende 25 sta'i der Integralkurve so zu halten, daß die auf dem Vergleichsschaltung angeschlossen ist, an deren Aus- Registrierstreifen aufgezeichnete Kurve in ihrem gang eine Einrichtung zur Auswertung bzw. Regi- Extremwederzu flach noch zusteil wird, daßsie diezur strierung des Meßwertes angeschlossen ist. Registrierung vorgesehene Streifenbreite übersteigen

In der nachstehenden Beschreibung sind einige würde. Die Anpassung des aus der jeweiligen Probe Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von 30 resultierenden Kurvenextrems an die Breite des ReZeichnungen erläutert. Es zeigen gistrierstreifens läßt sich durch eine Einstellung der

F i g. 1 und 2 den die Probe tragenden Gerätetisch Betriebsspannung im Meßgerät erreichen. In erfin-

in Draufsicht und Ansicht, dungsgemäßer Weise erfolgt diese Anpassung bzw.

F i g. "Ί ein erstes Ausführungsbeispiel der Meß- Bestimmung des Geräte-Meßbereiches in einer

und Vergleichsschaltung im Blackschaltschema und 35 Vergleichsmessung während einer der eigentlichen

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Schal- Messung vorangehenden Einstellbewegung /wischen

tung, ebenfalls im Blockschaltschema. Probe und Meßstelle, also während der bereits er-

Die zu messende Probe sei beispielsweise ein Blut- wähnten schnellen Bewegung des Tisches 14 aus der

plasma, das in bekannter Weise in einer dünnen, in F i g. 1 dargestellten Stellung in Richtung R in die

durchsichtigen Folie 10 aufgenommen ist und dabei 4c Meß- und Ausgangsbasis B. Der eigentliche Meßvor-

die Transparenz derselben verändert. Es ist nun die gang bei der langsameren Tischbewegung aus der

optische Dichte in Längsrichtung der Probe zu mes- Basis B in Richtung des Pfeiles M schließt sich un-

sen und das Meßergebnis bzw. der Meßwert zu regi- mittelbar an die Vergleichsmessung an. Ein Ausfüh-

strieren und auszuwerten. rungsbeispiel der für dieses Verfahren geeigneten

Die Probe 10 wird im Meßgerät auf einer Glas- 45 Schaltung ist in F i g. 3 dargestellt,
platte 12 eines rahmen^förmigen Tisches 14 derart auf- Der F.ingangEl der Meß- und Vergleichsschalgelegt, daß sie sich in Längsrichtung des Tisches er- tung ist mit dem Ausgang SA der in F i g. 2 dargestreckt. Der Antrieb des Tisches in seiner Längsrich- stellten Schaltung verbunden, so daß die vom lichttung erfolgt über ein Zahnrad 16, das in eine nicht elektrischen Wandler kommenden Meßimpulse bei dargestellte Verzahnung des Tisches eingreift. Der 50 El eingehen. Der am Eingang El nachgeschaltete Antriebsmotor ist mit 18 bezeichnet und steht über Spannungsteiler umfaßt die Festwiderstände R 4 und ein geeignetes Getriebe 20 mit dem Antriebszahnrad RS sowie die Widerstände R 1, Rl und R 3. die nur 16 in Verbindung. im Bedarfsfrlle mittels der zugeorJneten Schaller Sl,

Dem Tisch 14 sind Endanschläge 22 und 24 züge- Sl und .S'3 anschließbar sind. Ein Trennverstärker

ordnet, welche in der Tisch-Längsrichtung in geeig- 55 Vl kann mittels eines Umschalters 54 entweder über

neter Weise verstellbar und feststellbar sind, um die Widerstände R 6 oder Rl mit dem als Integrator ge-

Verstellbereiche des Tisches der jeweiligen Länge schalteten Operationsverstärker Vl verbunden wer-

der Probe. anpassen zu können. Jeder Endanschlag den. Mittels des Schalters 55 kann der dem Integra-

wird durch den Tisch in seiner Endstellung derart tor zugeordnete Kondensator C kurzzeitig kurzge-

betätigt, daß über eine nicht dargestellte Umschalt- 60 schlossen und damit der Integrator Vl vor jeder

anordnung einerseits die Tisch-Antriebsrichtung um- Messung auf Null-Stellung gebracht werden. Das

gesteuert und andererseits die Antriebsgeschwindig- Signal am Äjsgang. des Integrators Vl geht bei ge-

keit so verändert wird, daß in Richtung des Pfeiles R schlossenem Schalter S6 an den Ausgang A 1, der

bei Einstellen des Tisches in die Ausgangsstellung B . Schaltung, wo es von den nachgeschalteten Einrich-

eine schnelle Bewegung des Tisches (z. B. 65 tungen (Aufzeichnungsgerät) abgenommen wird.
1000 mm/Min.) erfolgt, während in der Gegenrich- Der Ausgang des Integrators Vl ist außerdem mit

tung M nur eine langsamere; wahlweise regelbare drei Komparatoren/Cl, Kl und Ki verbunden, an

Einstellbewegung (10 bis 500 mm/Min.) gegeben ist. welche die Vergleichsspannungen Ul, Ul und (73 ge-

legt sind. Die den Komparatoren zugeordneten Rc- weg M ausgelegt (z. B. N — 100). Zu diesem Zweck ist

lais RSl, RSl und /*53 sind über nur gestrichelt an- der Antriebsmotor 18 des Tisehes ein elektrischer

gedeutete mechanische Verbindungen jeweils mit Schrittmotor bekannter Art. An jeden Schritt von z. B.

eini'.m der Schalter 51, 52 oder 53 gekuppelt. einigen Hundertstelmillimetern schließt sich eine

Es sei noch erwähnt, daß die Schalter 54, 55 und 5 kurze Zeitspanne von beispielsweise einigen MiIH-

56 ebenfalls über mechanische, in Fig. 3 gestrichelt Sekunden an, wobei in dieser Zeitspanne bzw. Pause

angedeutete Verbindungen gekuppelt sind und von die Messung und Registrierung des Meßergebnisses

den dem Tisch 14 zugeordneten weiteren End- erfolgt.

anschlagen 34 und 36 in den Tisch-Endstellungcn Im Hinblick auf die unterschiedlichen Längen der

derart gesteuert werden, daß während der Tischbcwc- io Proben kann jedoch ein einzelner Meßvorgang nicht

gung in Richtung R diese Schalter die in Fig. 3 dar- stets nach einer konstanten Zahl der Schritte cr-

gcstcUte Schaustellung für die VergleFchsmessung folgen, sondern die Schrittzahl (X) zwischen zwei

einnehmen, während sie bei der Tischbewegung in Messungen ändert sich (z. B. bei N — Konst = 100)

Richtung M in die andere, dem Meßvorgang zugeord- mit der abzutastenden Länge der Probe. Vor der

nctc Schaltstcllung gebracht werden müssen. Auch 15 eigentlichen Messung muß somit in der Vcrglcichs-

dic Endanschläge 34, 36 sind in Längsrichtung des schaltung die richtige Schrittzahl und damit der

Tisehes 14 einstellbar und feststellbar, um der Länge gesuchte Meßbereich ermittelt werden, indem die

der Probe entsprechend Rechnung zu tragen. Schließ- Gesamtzahl der Schritte Z über die Länge der

Hch sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Probe (R = M) festgestellt und durch die konstante

unterschiedlichen, wechselweise anschaltbaren Wider- 20 Meßpunktzahl N dividictt wird:

stände R 6 und R 7 die unterschiedlichen Gcschwin- χ _ _Ζ·_Ν
digkettcn des Tisehes während des Rücklaufes R und

des Vorwärtslaufes M in der Schaltung berücksichtigt Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 zeigt nun

werden. eine derartige Schaltung zur automatischen Ermitl-

Dic während der Vcrglcichsmcssung eingehenden 25 lung der Schrittzahl und somit des Meßbereiches, die

Mcßsignalc werden am Integrator V2 erfaßt. Am auch *\ir die Tischanordnung nach F i g. 1 und 2 vcr-

Ende des Tisch-Rückwärtslaufcs R wird das inte- wendbar ist.

gricrtc Signal am Ausgang des Integrators V2 mit Der zur Verglcichsmessung dienende Zweig der in

den Verglcichsspannungen Ul bis U3 an den Korn- Fig. 4 dargestellten Schalturg umfaßt einen Schalter

n:ir:iinrcn K1. Kl. K3 verglichen. 1st hierbei die 30 510, einen Frequenzteiler T und einen Impulszähler

Spannung am Integrator 1^2 beispielsweise größer als Z1. der an einer Komparatorschattung V angeschios-

die Verglcichsspannung t/l, aber kleiner als Ul, sen ist. Der Ausgang der Komparatorschallung V ist

dann spricht nur der Komparator K 1 an, das ihm zu- an den Ausgang A1 und zugleich über die Leitung 38

geordnete Relais RSl zieht an. und über einen nicht an einen weiteren Impulszähler Z2 gelegt, der wicdcr-

dargcstelltcn Haltekontakt wird es geschlossen ge- 35 um mit der Komparatorschaltung V verbunden ist.

halten. Dadurch wird der Schalter 51 geschlossen Zwischen dem Eingang El und dem Impulszähler 71

und der Widerstand R 1 dem Spannungsteiler züge- ist ein Schalter 520 gelegt, der mit dem Schalter S10

schaltet. Der bisherige Spannungsteiler R 5, R 4 wird mechanisch gekuppelt ist. Die Betätigung der gekup-

somil auf RS, R 1 geändert und über die so geänderte pclten Schalter erfolgt über die Endanschläge 34, 36

Betriebsspannung auch der Meßbereich des Gerätes 40 (Fig. 1) derart, daß beim Rückwärtslauf R des

dem Extremwert der Probe automatisch angepaßt. Tisehes der Schalter 10 geschlossen (Vcrglcichsmcs-

Es ist einleuchtend, daß die Anzahl der zusatz- sung) und der Schalter 520 geöffnet ist. Beim Vor-

lichcn Widerslände (R 1 bis R 3) mit den ihnen züge- wärtslauf Λ/ ist dagegen der Schalter 510 geöffnet

ordneten Schaltelementen den gegebenen Betriebs- und der Schalter 520 geschlossen (Meßvorgang),

bedingungen entsprechend wählbar und somit die 45 Bei der beschriebenen Anordnung kommt bei

Zahl der Meßbereiche in der gewünschten Weise vcr- jedem Antriebsschritt des Tisehes ein Impuls am

änderbar ist. Eingang El an, der im Frequenzteiler T in dem der

Während des anschließenden Meßvorganges wird konstanten Zahl N entsprechenden Vcrhätuiis I : 100

in dem bei der Vergleichsmcssung automatisch ein- geteilt und an den Impulszähler Z1 weitergegeben

gestellten Meßbereich verfahren. Der Tisch 14 mit 50 wird. Bet einer angenommenen Gesamtschrittzahl

der Probe 10 läuft nun in Richtung M, und die Schal- Z = 5000 über den Gesamtverstellbereich (R — M)

ter S4, 55 und 56 werden aus der Stellung der der Probe wird somit am Ende des Rückwärts-

Fig. 3 in die andere Schaltstellung umgelegt. Das gangesR die Zahl X = 5000:100 = 50 am Impuls-

am Eingang EX eingehende Meßsignal geht nun über zähler Zl ermittelt und an die Komparatorschal-

den Widerstand Λ 7 an den vorher über 55 auf Null- 55 tung V eingegeben.

Stellung gebrachten Integrator Vl, dessen Impuls Während des anschließenden Meßvorganges wer-

über den nun geschlossenen Schalter 56 zum Aus- den die bei El eingehenden Impulse nun über den

gang Λ I geht. Mit Hilfe der hier angeschlossenen Schalter 520 an den Impulszähler Z2 gegeben und

weiteren Einrichtungen Iiann nun die Registrierung dort gezählt Jedesmal, wenn am Impulszähler Z2

der Mcßsignalc erfolgen. 60 die Impulszahl 50 erreicht wird (Zl = Z2), gibt die

Bei Meßgeräten der in F i g. 1 und 2 beschriebenen Komparatorschaltung V ein Signal ab, das über den Art kann die lichtelektrische Abtastung der Probe Ausgang A 2 die Registrierung veranlaßt Zugleich kontinuierlich erfolgen. Bei digitaler Auswertung bewirkt dieses Signal über die Leitung 38 die Rückkann die Messung jedoch nur an einer bestimmten, stellung des Impulszählers Z2 auf Null-Stellung, sehr großen Anzahl von ncbcneinanderlicgcndcn 65 Dieser Vorgang wiederholt sich nach jedem fünf-Mcßpunktcn entlang der Probe ausgeführt werden. zigsicn Schritt, also hundertmal während des ge-Aus diesem Grunde ist jedes Meßgerät für cine be- samten Meßbereiches M.
stimmte Anzahl (N) von Messungen über dem Meß- Es sei noch abschließend erwähnt, daß die Schal-

t,

tungen nach F i g. 3 und 4 in einem Gerät auch zugleich kombiniert werden können. Außerdem könnten die den Meßbereich während der Vergleichsmessung ermittelten Einrichtungen bei gleicher Funktionswirkung auch mit anderen Schaltungen oder

Schaltelementen ausgerüstet sein. An Stell den Endschalter-Paare (22, 24; 34, 36) kö nur ein einziges Paar beide Funktionen üb wobei dann zusätzlich eine elektronische L tung benötigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gerät zur lichtelektrischen Messung eines in seinem Extrem sehr unterschiedlichen Wertes, beispielsweise der optischen Dichte einer Probe, die während des Meßvorganges an einer MeB-steüe kontinuierlich abgetastet wird, wobei zur Bestimmung des Geräte-Meßbereiches gemäß dem

an deren Ausgang (A 2) eine Einrichtung zur Auswertung bzw. Registrierung des Meßwertes angeschlossen ist.