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Anordnung zum Auswerten des Ausgangssignals einer Meßeinrichtung
einer Meßeinrichtung Die 'Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Auswerten
des Ausgangssignals einer Meßeinrichtung, an der mit I.cken aufeinanderfolgende
Meßobjekte vorbeigeführt werden1 unter Kompensation von Empfindlichkeitsschwankungen
der Meßeinrichtung durch Vergleich des Ausgangssignals mit einem sich im Sinne dieser
Schwankungen ändernden Vergleichswert.
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Eine derartige Anordnung wird beispielsweise zum Prüfen der Einfachlage
von Blättern, u.a. für die Erkennung von Doppelabzügen bei der automatischen Belegverarbeitung
benutzt.
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Sie enthält hierzu eine optische Meßeinrichtung, die ein von der Transparenz
der Blätter abhängiges Ausgangssignal liefert.
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Der als Ansprechschwelle dienende Vergleichswert für das Auswerten
des Ausgangssignals muß einer Transparenz entsprechen, die kleiner ist als die eines
einzelnen Blattes und größer als die Transparenz von zwei Blättern.
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Nun ist aber die Empfindlichkeit einer solchen optischen Meßeinrichtung
nicht konstant, sondern ist durch verschiedene Einflüsse wie insbesondere infolge
von Temperatur, Verschmutzung und Alterung der Lichtquelle bzw. des Lichtempfangers
Schwankungen unterworfen. Es ist bekannt, die dadurch bedingte Gefahr einer Fehlauswertung
zu verringern, indem man einen Vergleichswert benutzt, der sich ebenfalls im Sinne
dieser Schwankungen ändert. Dieser Vergleichswert wird einer zweiten, leer betriebenen
Meßeinrichtung entnommen, welche den gleichen Aufbau aufweist wie die erste und
thermisch mit ihr gekoppelt ist.
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Auch mit dieser bekannten Einrichtung ist aber ein ausreichend genauer
Ausgleich von Empfindlichkeitsschwankungen der ersten Meßeinrichtung auf die Dauer
nicht gewährleistet. Das ist insbesondere darauf zurßckz«>fiihrer>, daß sich
die beiden Neßeinrichtungen im Laufe der Zeit durch Verschmutzung, Verkratzung und
Alterung in unterschiedlicher Weise ändern können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, bei welcher Empfindlichkeitsschwankungen der Meßeinrichtung
dauernd praktisch vollkommen ausgeglichen werden.
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Dies wird dadurch erreicht, daß der Vergleichswert einem Speicher
entnommen wird, der jeweils während des Vorbeiganges einer Lücke an der Meßeinrichtung
durch einen Schalter mit dem Ausgangssignal so verbindbar ist, daß er einm dem Ausgangssignal
entsprechenden Wert speichert, wobei der Schalter durch ein vom Vorhandensein eines
Meßobjektes abhängiges Signal gesteuert wird.
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Sofern das Ausgangssignal, wie bei der oben erwähnten Anwendung, während
des Vorbeiganges einer Lücke jeweils einen vorgegebenen Extremwert annimmt, besteht
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, daß der Schalter durch das
Ausgangssignal selbst gesteuert wird.
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Weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Erfindung im Sinne der
Unteransprüche ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit
der Zeichnung. In dieser zeigen: Figur 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Anordnung zum Erkennen von Doppelabzügen, Figur 2 eine Schaltungsvariante
der Anordnung nach Figur 1, Figur 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Anordnung zum Erkennen von Doppelabzügen, Figur 4 einen Ausschnitt aus einer
Anordnung mit einer optischen Meßeinrichtung, die den Remissionsgrad der Meßobjekte
erfaßt, Figur 5 den Verlauf des Ausgangssignals der Meßeinrichtung einer Anordnung
nach Figur 1 bei konstanter Empfindlichkeit der Meßeinrichtung, und Figur 6 den
entsprechenden Verlauf des Ausgangssignals und des erfindungsgemäß gewonnenen Vergleichswertes
bei schwankender Empfindlichkeit der Meßeinrichtung.
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Die Anordnung der Figur 1 dient zur Überwachung eines Förderflusses
von Blättern a...g usw. wie z.B. Belegen, Schecks und dergleichen auf ihre Einfachlage,
also zum Erkennen von sogenannten Doppelabzügen. Das geschieht dadurch, daß die
Blätter mit Lücken. aufeinanderfolgend an einer optischen Meßeinrichtung vorbeigeführt
werden1 die ein von der Transparenz der Blätter abhängiges Ausgangssignal liefert.
Diese Meßeinrichtung besteht aus einer Lichtquelle 1 und einem Lichtempfänger, hier
einem Fotoelement 2.
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Ausgangs<r Der Verlauf des H nals, welches beim Vorbeigang der
Blätter a...g usw. an der Klemme 3 einer solchen Meßeinrichtung auftritt, ist in
Figur 5 schematisch vereinfacht durch die Linie 4 dargestellt. Während des Vorbeiganges
einer Lücke nimmt die Amplitude dieses Signals jeweils einen einer Transparenz von
100 , entsprechenden Extremwert U1 an.
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Während des Vorbeiganges eines einzelnen Blattes a, b usw.
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verringert sie sich auf einen dessen Transparenz entsprechenden Wert
U2. Werden zwei Blätter wie z.B. die Blätter d und e gleichzeitig durch den Lichtstrahl
geführt, so vermindert sich die Amplitude des Ausgangssignal weiter auf den Wert
U3.
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Die Darstellung der Figur 5 geht von der Voraussetzung aus, daß die
Empfindlichkeit der Meßeinrichtung 1, 2 konstant ist. Um Doppelabzüge zu erkennen,
genügt es hier, als Ansprechschwelle für die Auswertung des Ausgangssignals einen
konstanten Vergleichswert U4 zu benutzen, der durch die
Linie 5
dargestellt ist und die Bedingung U2 7 U4 t U3 erfüllt.
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In der Praxis trifft aber1 wie eingangs schon dargelegt, die erwähnte
Voraussetzung nicht zu. Vielmehr muß mit einer Schwankung der Empfindlichkeit der
Meßeinrichtung gerechnet werden, so daß das Ausgangssignal beispielsweise einen
Verlauf entsprechend der Linie 6 in Figur 6 haben kann. Man Erkennt, daß für einen
konstanten Vergleichswert U4 die obengenannte Bedingung zwar bezüglich des Zeitraumes
T auch hier erfüllt ist, nicht jedoch mit den proportional zur Empfindlichkeit venninderten
Werten U2' und U3' während eines späteren Zeitraumes T'.Wenn man eine wiederholte
Nacheichung der Anordnung vermeiden will, ist es deshalb notwendig, den Vergleichswert-
selbsttätig der Empfindlichkeitsschwankung der Meßeinrichtung möglichst genau nachzuführen.
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Bei der Anordnung der Figur 1 gelangt das an der Klemme 3 auftretende
Ausgangssignal über einen Verstärker 7 an den P-Eingang eines Verstärkers 8. Ein
über einen Spannungsteiler 9 einstellbarer Teilbetrag- des Ausgangssignals wird
einem mit dem Verstärker 7 gleichartigen Verstärker 10 zugeführt, an dessen Ausgang
über eine Diode li ein Kondensator 12 angeschlossen ist. Der Kondensator ist ferner
mit dem N-Eingang des Verstärkers 8 verbunden. Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Während des Vorbeiganges einer Lücke an der Meßeinrichtung 1, 2 wird der Kondensator
12 über die Diode 11 auf eine Spannung aufgeladen, die dem jeweiligen Maximalwert
des Ausgangssignals der Meßeinrichtung 1, 2 proportional ist.
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Infolge der Sperrwirkung der Diode und einer entsprechend gewählten
Entlade-Zeitkonstante sinkt diese Spannung nur so langsam ab, daß der durch sie
gebildete Vergleichswert Jedenfalls während des darauffolgenden Vorbeiganges des
nächsten Blattes mit ausreichender Genauigkeit eihilten bleibt Sofern während der
nächsten Lücke die Ausgangsspannung des Verstärkers 10 höher ist als die Spannung
des tondensators 12,wird die Diode 11 erneut leitend und die Spannung des Kondensators
wird entsprechend "aufgefrischt".
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Ein für die Anordnung der Figur 1 typischerVerlauf der Kondensatorspannung
ist in Figur 6 durch die Linie 7 dargestellt.
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zu Am Ausgangffides Verstärkers ö tritt ein Signal auf 1 welches der
Differenz zwischen dem jeweiligen Wert des Ausgangssignals (Linie 6) und dem durc
die Spannung des Kondensators 12 gebildeten Vergleichswert (Linie 7) entspricht.
Anhand der Figur 6 ist zu erkennen, daß dieses Signal somit unabhängig von Schwankungen
der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung stets nur dann negativ wird, wenn das Ausgangssignal
einer gegenüber der Absorption eines einzelnen Blattes erhöhten Absorption, d.h.
einem Doppel- oder Mehrfachabzug, entspricht.
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Es war schon erwähnt worden, daß die Entlade-Zeitkonstante des Kondensators
12, die durch den Eingangswiderstand des Verstärkers 8 und den Sperrwiderstand der
Diode II bestimmt ist, einen ausreichend hohen Wert haben muß. Für einen
zulässigen
Fehler von beispielsweise 5 % muß sie etwa den 20-fachen Wert der während des Vorbeiganges
eines Blattes verstreichenden Entladezeit haben. Umgekehrt soll die Auflade-Zeitkonstante
möglichst kurz sein. Bei gleicher Fehlergrenze wie oben muß ihr Wert etwa einem
Drittel der für die Aufladung verfügbaren Zeit, also der Dauer einer Lücke, entsprechen.
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Die in Figur 2 dargestellte Anordnung hat die gleiche grundsätzliche
Wirkungsweise wie die in Figur 1 schematisch dargestellte Anordnung und unterscheidet
sich von Jener lediglich durch einige schaltungstechnische Abwandlungen. Beispielsweise
sind in Figur 2 gegengekoppelte Operationsverstärker 7' und 10' in der üblichen
Schaltungstechnik dargestellt, die deshalb nicht in allen Einzelheiten erläutert
zu werden braucht. Das vom Fotoelement 2 an den Klemmen 3 und 3' abgegebene Ausgangssignal
wird den mit 2 ! und "+" bezeichneten N- und P-Eingängen der Operationsverstärker:mit
Hilfe zweier Symmetrierwiderstände 14 und 15 erdsymmetrisch zugeführt. Der Widerstand
16 im Gegenkopplungszweig des Verstärkers 10' ist in vorteilhafter Weise nicht entsprechend
der Schaltung des Verstärkers 7' angeschlossen, sondern so, daß er die Diode 11
mit einschließt. Dadurch erreicht man, daß die Ladespannung des Kondensators nicht
um die Durchlaßspannung der Diode vermindert wird.
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Bei der Anordnung nach den Figuren 1 und 2 wirkt die Diode 11 als
ein Schalter, der durch das Ausgangssignal der Meßeinrichtung selbst gesteuert wird,
und zwar so, daß der Kondensator 12
jeweils während des Vorbeiganges
einer Lücke an der Meßeinrichtung einen dem Ausgangssignal - und zwar seinem Maximalwert
- entsprechenden Wert speichern kann.
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Die Diode wirkt dabei als selbststeuernder Schalter insofern, als
sie jeweils dann leitend wird, wenn die vom Verstärker lOtgelieferEeSpannung höher
ist als aie jeweilige Ladespannung am Kondensator 12. Anstelle einer solchen Diode
kann aber unter Beibehaltung der grundsätzlichen Wirkungsweise der Anordnung auch
ein fremdgesteuerter elektronischer Schalter verwendet werden. Ein entsprechendes
Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 gezeigt.
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Die Anordnung der Figur 3 unterscheidet sich von jener der Figur 1
dadurch, daß anstelle einer Diode 11 zwischen den Verstärker 10 und den Kondensator
12 ein elektronischer Schalter 17 eingefügt ist. Das an der Klemme 3 auftretende
Ausgangssignal wird zusätzlich dem einen Eingang einer Vergleichsstufe 18 zugeführt,-
an deren anderem Eingang eine von einem Spannungsteiler 19 abgenommene, als Schwellwert
wirksame konstante Vergleichsspannung U5 liegt. Entsprechend der in Figur 6 mit
20 bezeichneten Linie ist diese Vergleichs spannung dem Extremwert U1 so angepaßt,
daß sie kleiner ist als der kleinste zu erwartende Wert der Spannung U1 und größer
als der größte zu erwartende Wert von U2. Der Schalter 17 wird e sXeD - - -Jeweils
dann leiteñ - nn der Wert des Ausgangssignals (Linie 6) den Wert U5 überschreitet,
was jeweils während des Vorbeiganges einer Lücke an der Meßeinrichtung 1, 2 der
Fall ist. Als elektronischer Schalter kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor
dienen.
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Im Rahmen einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer optischen Meßeinrichtung
kann diese selbstverständlich auch auf andere optische Eigenschaften der Meßobjekte
als auf deren Transparenz ansprechen. Beispielsweise kann die Meßeinrichtung 1',
2' ein vom Remissionsgrad der Meßobjekte abhängiges Ausgangssignal liefern. Wie
aus Figur 4 zu ersehen, kann dann im Förderweg der Meßobjekte 21*ein Vergleichsobjekt
22 mit vorgegebenem Remissionsgrad angeordnet sein, welches jeweils während des
Vorbeiganges einer Lücke wirksam wird.
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Die vorteilhafte Steuerung des Schalters 17 durch das Ausgangs signal
selbst ist nicht nur möglich, wenn dieses während des Vorbeiganges einer Lücke einen
Extremwert annimmt, sondern auch dann, wenn es einen Wert annimmt, der in anderer
Weise außerhalb des
| tbez+alich der |
| bzw. derrMeoa3eKte |
zu erwartenden Wertebereiche liegt. Anstelle der Vergleichsstufe 18 in Figur 3 würde
dann z.B. ein Amplitudensieb mit zwei Schwellwerten zu verwenden sein.
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Bei den Ausführungsbeispielen wird der aus dem Ausgangssignal abgeleitete
Vergleichswert durch einen Analogspeicher, nämlich den Kondensator 12, festgehalten.
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Es wäre im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dafür in an sich
bekannter Weise einen digital arbeitenden Speicher zu benutzen.
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Ferner bestünde die Möglichkeit, den Schalter nicht durch das Ausgangssignal
selbst, sondern - mit zusätzlichem Aufwand -durch das Signal einer im Bereich der
Meßeinrichtung liegenden Lichtschranke zu steuern.