DE2558383A1

DE2558383A1 - Geraet zum feststellen einer charakteristik einer kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2558383A1
Application number: DE19752558383
Authority: DE
Inventors: John Rawcliffe; John Mclauchlan Vassie
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1975-01-02
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-08
Also published as: US4021724A; GB1495161A; IT1055717B; FR2296856A1

Description

Patentanwalt

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ELLIOTT BROTHERS (LONDON) LIMITED, Chelmsfort, Essex, England

Gerät zum Feststellen einer Charakteristik
einer Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Feststellen der Charakteristik einer Kathodenstrahlröhre im Hinblick auf die Position des Leuchtflecks auf dem Schirm in Abhängigkeit vom Ablenkstrom.

Die genannte Charakteristik oder Eigenschaft der Kathodenstrahlröhre wird in üblicher Weise dadurch bestimmt, daß
der Leuchtfleck in eine Anzahl von Positionen auf dem Schirm gebracht und die Fleckposition mit einem beweglichen Mikroskop gemessen wird. Gleichzeitig wird für jede Fleckposition der durch die Ablenkwicklungen der Kathodenstrahlröhre fließende Ablenkstrom aufgezeichnet. Die gewonnene Wertmatrix,
die die Abhängigkeit zwischen der Fleckposition und dem Ablenkstrom aufzeigt, ermöglicht eine Beurteilung der Qualität der untersuchten Kathodenstrahlröhre.

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Dieses Verfahren weist gewisse Nachteile auf. Zum einen ist das Verfahren langsam, und das Abschätzen des Fleckmittelpunktes beruht auf einer subjektiven Entscheidung, die fehlerhaft sein kann, insbesondere wenn der Fleck keine gleichförmige Helligkeitsverteilung zeigt. Zum anderen fällt das Abschätzen der Fleckbreite ebenfalls in den subjektiven Bereich und ist bei ungleichförmigen Fleckcharakteristiken äußerst schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannte Charakteristik der Kathodenstrahlröhre frei von subjektiven Einflüssen zu ermitteln.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Gerät nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Haltern der Kathodenstrahlröhre, durch optische Mittel, die einen ersten Strahlengang zwischen dem Schirm der auf der Halterungsanordnung angebrachten Kathodenstrahlröhre und einem ersten Fotofühler definieren, durch ein in dem ersten Strahlengang angeordnetes Raster, das eine vorbestimmte räumliche Verteilung von lichtdurchlässigen Bereichen und lichtundurchlässigen Bereichen aufweist, durch in dem ersten Strahlengang vorgesehene Abbildungsmittel, die ein reelles Bild des Leuchtflecks auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre an einer entsprechenden Position auf dem Raster abbilden, durch weitere optische Mittel, die einen zweiten Strahlengang zwischen dem Schirm der Kathodenstrahlröhre und einem zweiten Fotofühler definieren, durch einen auf die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Fotofühlers ansprechenden ersten Signalvergleicher, durch auf das Ausgangssignal des ersten Signalvergleichers ansprechende Einrichtungen zum Erzeugen eines an Strahlablenkeinrichtungen der Kathodenstrahlröhre zu legenden Signals, das das Bild des Leuchtflecks auf dem Raster in eine solche Position bringt, daß zwischen den von dem ersten und dem zweiten Fotofühler erzeugten Ausgangssignalen eine vorbestimmte Beziehung besteht, und durch Einrichtungen,

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die den Leuchtfleck auf dem Schirm und damit das Bild des Leuchtflecks auf dem Raster veranlassen, sich zu verschiedenen Positionen zu bewegen, in denen die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Fotofühlers in der vorbestimmten Beziehung sind. /

Die Einrichtungen, die die Bewegung des Leuchtflecks auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre zu verschiedenen Positionen veranlassen, enthalten einen eine periodische Rampe erzeugenden Generator, der den Strom zu den Strahlablenkeinrichtungen derart liefert oder derart steuert, daß der Leuchtfleck rechtwinklig zu der Richtung abgelenkt wird, in der der Leuchtfleck aufgrund der.Fotofühler-Ausgangssignale bewegt wird, und einen zweiten Vergleicher, dessen einer Eingang an den Ausgang des Rampengenerators angeschlossen ist und an dessen aaderen Eingang programmierte Positionssignale gelegt sind. Bei Gleichheit zwischen dem Rampenschwingungssignal und dem programmierten Signal liefert dieser zweite Vergleicher ein Ausgangssignal, das die Helligkeitsschaltung der Kathodenstrahlröhre freigibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes und

Fig. 2 einen vergrößerten Abschnitt eines in dem Gerät nach der Fig. 1 benutzten Rasters.

Das in der Fig. 1 dargestellte Gerät enthält einen ,

Fotofühler 11, eine Feldlinse 39, ein Gitternetz oder Raster 25 und eine Objektivlinse 37. Die genannten Teile lie- j gen alle längs einer optischen Linie O₁, die sich vom Schirm 33 einer Kathodenstrahlröhre 29 aus erstreckt. Die in der Fig. 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre 29 wird an einer

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geeigneten Stelle von einer Positionier- und Halterungsanordnung 9 gehalten, die einen Teil des Gerätes bildet. Weiterhin enthält das Gerät einen zweiten Fotofühler 15, der auf einer zweiten optischen Linie O₂ liegt, die ebenfalls vom Schirm 33 der Kathodenstrahlröhre ausgeht. Ein Signalvergleicher 17 ist an die Ausgänge der Fotofühler 11 und 15 angeschlossen. Eine Ablenksteuerschaltung 19 ist über einen Umpolungsschalter 21 mit dem Ausgang des Vergleichers 17 verbunden.

Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, enthält das Raster 13 in einer vorbestimmten räumlichen Verteilung lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche 23 bzw. 25. Die Bereiche des Rasters 13 sind im Schachbrettmuster angeordnet. Anstelle dieses Verteilungsmusters können die Bereiche auch in einer anderen Weise angeordnet sein. Unter der Voraussetzung, daß die Positionen der durchsichtigen und nicht durchsichtigen Bereiche bekannt sind, kann man die Verteilung der Bereiche in beliebiger Weise vornehmen.

Die Ablenksteuerschaltung 19 liefert aufgrund der Ansteuerung durch den Vergleicher 17 ein Ausgangssignal, das die Erzeugung eines Stroms in Ablenkwicklungen 27a steuert, die zur Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre 29 dienen, wenn diese Röhre von der Anordnung 9 unterstützt wird.

Wenn die Kathodenstrahlröhre 29 derart betrieben wird, daß auf ihrem Schirm 33 ein Leuchtfleck auftritt, beispielsweise der Leuchtfleck 31, wird ein reelles Bild dieses Leuchtflecks 31 beim Raster 13 erzeugt. Mindestens ein Bruchteil von irgendwelchem durch das Raster 13 übertragenen Licht (als Ergebnis des reellen Bildes 35 (in Fig. 2) oder ein mit einem lichtdurchlässigen Bereich 23 zusammenfallenden Anteil des Lichts) fällt auf den Fotofühler 11.

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Wie man sieht, wird das reelle Bild 35 des Lichtflecks 31 von der Objektivlinse 37 erzeugt. Die Feldlinse 39 leitet das vom Raster 13 durchgelassene Licht zum Fotofühler 11 weiter.

Die Erzeugung des reellen Bildes 35 kann auch mit anderen Mitteln erreicht werden. So könnte man beispielsweise als Fokussiereinrichtung eine Zonenplatte verwenden, falls der Fotofühler 11 eine ausreichende Empfindlichkeit aufweist, da eine Zonenplatte nicht so effizient wie eine Fokussiereinrichtung ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Feldlinse 39 vollkommen wegzulassen und ein dem Raster 13 entsprechendes Raster vorzusehen, auf dem ein Überzug aus einer fotoempfindlichen Substanz aufgebracht ist.

Das sich längs der zweiten optischen Linie 0« ausbreitende Licht gelangt durch eine öffnung 43 eines Korpers 41. Der Körper 41 ist in der Form einer Irisblende ausgebildet, so daß die Größe der öffnung 43 eingestellt werden kann. Weiterhin befinden sich auf der optischen Linie O₂ eine Objekt! vlinse 45 und eine Feldlinse 47. Wie bei der optischen Linie O^ ist auch hier eine andere optische Anordnung möglich.

Das vom Vergleicher 17 aufgrund der Ansteuerung durch die Fotofühler 11 und 15 gelieferte Differenzsignal gelangt nach Filterung durch die Ablenksteuerschaltung 19 zu den Ablenkwicklungen 27a.

Die übertragungsfunktion der Ablenksteuerschaltung 19 ist derart, daß beim Vorhandensein eines reellen Bildes 35 des Leuchtflecks auf dem Raster der Strom in den Wicklungen 27a so lange geändert wird, bis lediglich ein vorbestimmter Anteil des reellen Bildes 35 mit einem lichtdurchlässigen Bereich 23 zusammenfällt, wohingegen der Rest des Bildes auf einen angrenzenden nicht durchlässigen Bereich des Ra-

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sters 13 trifft. Die erwähnte Übertragungsfunktion hat im wesentlichen eine Proportional-Komponente und eine Pseudointegral- oder Niedrigbandpaß-Komponente, um sicherzustellen, daß das reelle Bild 35 so bewegt wird, daß das Differenzsignal vom Vergleicher 17 innerhalb einer sehr feinen Genauigkeit auf Null vermindert wird. Dadurch wird eine genaue Lage des reellen Bildes 35 in bezug auf eine besondere Grenzlinie zwischen dem durchlässigen und dem nicht durchlässigen Bereich des Rasters eingestellt.

In der Praxis ist es erwünscht, daß der vorbestimmte Bruchteil oder Anteil des reellen Bildes 35, der mit dem lichtdurchlässigen Bereich zusammenfällt, derart gewählt ist, daß die Hälfte des gesamten Lichtstroms des reellen Bildes von dem lichtdurchlässigen Bereich weitergeleitet wird. Vor Beginn der Eichung einer Kathodenstrahlröhre wird daher bei einer Position des Leuchtflecks 31 _f bei der der gesamte Bereich des reellen Bildes mit einem lichtdurchlässigen Bereich 23 des Rasters zusammenfällt, der Körper 41 derart eingestellt, daß die Öffnung 43 eine solche Größe hat, daß das Ausgangssignal des Fotofühlers gleich dem halben Wert.des Ausgangssignals des Fotofühlers 11 ist.

Mit dem bisjetzt beschriebenen Gerät kann man ein einfaches Eichprogranaa durchführen. Ein fester, bekannter Strom wird unter der Steuerung einer Steuerschaltung 61 durch Ablenkwicklungen 27b geleitet. Dieser Ström bringt den Leuchtfleck 31 in der x-Richtung in eine Position, daß das reelle Bild des Leuchtflecks auf dem Gitter beispielsweise in der in der Fig. 2 dargestellten Spalte A des Gittermusters liegt. Der Strom in den Ablenkwicklungen 27a wird dann von der Steuerschaltung 61 inkremental so eingestellt, daß das Bild des Leuchtflecks aufeinanderfolgend zu den lichtdurchlässigen Bereichen in der y-Richtung längs der Spalte A wandert. Wenn das reelle Bild mit einem

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lichtdurchlässigen Bereich zusammenfällt, beispielsweise mit dem von den in der Fig. 2 dargestellten horizontalen Grenzlinien 2 und 3 begrenzten lichtdurchlässigen Bereich, wird der Lichtfleck von der Ablenksteuerschaltung 19 vom Ausgangssignal des Vergleichers 17 derart gesteuert, daß er in der oben beschriebenen Weise genau auf die Grenzlinie 2 oder die Grenzlinie 3 gebracht wird. Die Richtung, in der der Leuchtfleck dabei bewegt wird, hängt von der Stellung des Umpolungsschalters 21 ab. Wenn beispielsweise anfangs der Leuchtfleck mit der Grenzlinie 2 in der Spalte A ausgerichtet ist, wird dann der Umpolungs schalter 21 umgeschaltet, so daß sich anschließend der Leuchtfleck mit der Grenzlinie 3 ausrichtet. Auf diese Weise erhält man zwei Stromwerte für die y-Richtung für jede Lage des Bildes in einem lichtdurchlässigen Bereich. Dieser Vorgang wird für die anderen Spalten wiederholt. Anschließend werden die Anschlüsse der Ablenkwicklungen vertauscht, und der Gesamtvorgang wird bei festen Strömen in der y-Richtung für die Ströme der x-Richtung wiederholt.

Zusätzliche gerätetechnische Maßnahmen gestatten die Durchführung eines verfeinerten Eichprogramms. Zu diesem Zweck enthält das Gerät einen Tast säge zahn- oder Tastrampengenerator 49 und einen programmierten Leuchtfleckpositionssignalgenerator 51> der zusammen mit der Steuerschaltung 61 Teil eines Digitalrechners sein kann. Der Tastrampengenerator 51 ist in der gezeigten Weise mit den Ablenkwicklungen 27b der Kathodenstrahlröhre verbunden und steuert daher die Bewegung des Leuchtflecks in der x-Richtung. Die Ausgangssignale des Generators 49 und des Generators bilden die Eingangs signale zu einem Vergleicher 53» dessen Ausgang an die Helligkeitsschaltung der Kathodenstrahlröhre angeschlossen ist.

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Zu Beginn des Programms ist die Helligkeitsschaltung nicht freigegeben, also gesperrt, und die Ablenkung des Leuchtflecks entspricht einer reinen Vorstellung. Während der Periode eines Tastsignals führt der vorgestellte Leuchtfleck eine Ablenkung in der x-Richtung aus, und wenn die Amplitude dieses Tastsignals gleich der Amplitude von einem einer Anzahl von dem Generator 51 unter der Steuerung der Steuerschaltung 61 gelieferten Positionssignale unterschiedlicher Amplitude ist, spricht der Vergleicher 53 darauf an, indem er einen Impuls abgibt, der die Helligkeitsschaltung der Kathodenstrahlröhre freigibt.

Die programmierten Positionssignale sind durch eine Näherungsrechnung derart vorbestimmt, daß sie solchen Werten des Ablenkstroms in der x-Richtung bzw. des den Wicklungen 27b zugeführten Stroms entsprechen, die ein Bild des Leuchtflecks erzeugen, der mit einer vertikalen Grenzlinie des Rasters zusammenfällt. Somit wird vom Vergleicher 53 ein Freigabesignal und ein Fleck auf dem Schirm an jedem Punkt längs der zur x-Achse parallel verlaufenden Bahn des gedachten Flecks erzeugt, wenn diese Bahn eine vertikale Grenzlinie schneidet.

Der Freigabeimpulse vom Vergleicher 53 muß von einer derart kurzen Dauer sein, daß der Fleck auf dem Bildschirm nicht vorhanden ist, wenn das Bild auf die nächste vertikale Grenzlinie des Rasters fällt. Andererseits muß der Freigabeimpuls so lange andauern, daß die Ablenksteuerschaltung 19 hinreichend Zeit hat, um den Fleck in eine solche Lage zu bringen, daß sein Bild in bezug auf den zugehörigen Abschnitt der horizontalen Grenzlinie genau ausgerichtet ist, also mit einem Anteil von 50% weggeschnitten wird.

Ein Beispiel dieses Verfahrens soll an Hand der Fig. beschrieben werden. Der Strom in den Ablenkwicklungen 27a wird anfangs annähernd derart eingestellt, daß der Fleck,

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wenn er vorhanden ist, sein Bild in der Nachbarschaft der Grenzlinie 2 hätte. Diese Einstellung wird gewählt, um die von der Ablenksteuerschaltung 19 hervorzurufende, erforderliche Bewegung herabzusetzen. Wenn die von dem Tastsignal erzeugte Ablenkung gerade so ist, daß das Bild des Flecks, wenn er vorhanden ist, die vertikale Grenzlinie überschreitet, über die der Fleck in die Spalte A eintritt, wird der Leuchtfleck erhellt und dann unter der Steuerung der Ablenksteuerschaltung genau auf dem Teil der Grenzlinie 2 positioniert, der in der Spalte A liegt. Der Leuchtfleck wird dann gelöscht und erst wieder aufgehellt, wenn er in die Spalte B eintritt. Der Umpolungsschalter 21 wird von der Steuerschaltung 61 angesteuert, um an aufeinanderfolgenden Grenzlinien eine Umpolung vorzunehmen und den Fleck in ^eder Spalte in der gewünschten Richtung zu bewegen.

Auf diese Weise erhält man eine Reihe von Werten für den Ablenkstrom in der y-Richtung in Abhängigkeit von verschiedenen Positionen des Bildes des Leuchtflecks entlang einer geraden Linie des Rasters und somit entlang einer entsprechenden Linie auf dem Schirm.

Das Verfahren wird für die horizontalen Grenzlinien 3, 4 usw. wiederholt. Danach findet eine Wiederholung bei vertauschten Anschlüssen der Ablenkwicklungen statt, um entsprechende Werte für den Ablenkstrom in der x-Richtung zu erhalten. Auf diese Weise erhält man eine vollständige Matrix, die die Leuchtfleckposition in Abhängigkeit vom Ablenkstrom angibt.

Nachdem die Ablenkstromwerte, die verschiedenen Leuchtfleckpositionen entsprechen, in repräsentative Digitalwerte umgesetzt worden sind, kann man die Fleckposition-Ablenk-. strom-Matrix mit einem direkt angeschlossenen ©der indirekt verbundenen Digitalrechner analysieren und Ausgabedaten er-

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stellen, die die Fleckposition-Ablenkstrom-Abhängigkeit der Kathodenstrahlröhre angeben oder die aufgrund von einem oder mehreren Prüfkriterien, die im Rechnerprogramm enthalten sind, angeben, ob die untersuchte Kathodenstrahlröhre annehmbar ist oder nicht.

Die Ablenkwicklungen 27a und 27b können die zu der betreffenden Kathodenstrahlröhre zugehörigen Bauteile sein. Es kann sich aber auch um Standardwicklungen handeln, die einen Teil des Gerätes bilden und die eine von ihreren eigenen Ablenkwicklungen befreite Kathodenstrahlröhre aufnehmen können.

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Claims

Patentansprüche

1. Gerät zum Feststellen der Charakteristik einer Kathodenstrahlröhre im Hinblick auf die Position des Leuchtflecks auf dem Schirm in Abhängigkeit vom Ablenkstrom, g e k ennzeichnet durch eine Anordnung (9) zum Haltern der Kathodenstrahlröhre (29), durch optische Mittel, die einen ersten Strahlengang ((Xj) zwischen dem Schirm (33) der auf der Halterungsanordnung angebrachten Kathodenstrahlröhre und einem ersten Fotofühler (11) definieren, durch ein in dem ersten Strahlengang angeordnetes Raster (13)» das eine vorbestimmte räumliche Verteilung von lichtdurchlässigen Bereichen (23) und lichtundurchlässigen Bereichen (25) aufweist, durch in dem ersten Strahlengang vorgesehene Abbildungsmittel (37), die ein reelles Bild des Leuchtflecks (31) auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre an einer entsprechenden Position auf dem Raster (13) abbilden, durch weitere optische Mittel, die einen zweiten Strahlengang (Op) zwischen dem Schirm der Kathodenstrahlröhre und einem zweiten Fotofühler (15) definieren, durch einen ersten Signalvergleicher (17), der auf die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Fotofühlers anspricht, durch auf das Ausgangssignal des ersten Vergleichers (17) ansprechende Einrichtungen (19) zum Erzeugen eines an Strahlablenkeinrichtungen (27a) der Kathodenstrahlröhre zu legenden Signals,das das Bild des Leuchtflecks auf dem Gitter in eine solche Position bringt, daß zwischen den von dem ersten und dem zweiten Fotofühler erzeugten Ausgangssignalen eine vorbestimmte Beziehung besteht, und durch Einrichtungen (49, 51, 53, 55, 61), die den Leuchtfleck auf dem Schirm und damit das Bild des Leuchtflecks auf dem Gitter veranlassen, sich zu verschiedenen Positionen zu bewegen, in denen die von dem ersten und dem zweiten Fotofühler erzeugten Ausgangs signale in der vorbestimmten Beziehung sind.

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2. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die die Bewegung des Leuchtflecks auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre zu den verschiedenen Positionen veranlassen,' sich auszeichnen durch einen zyklischen Rampengenerator (49), der den Strom zu den Strahlablenkeinrichtungen derart liefert oder derart steuert, daß der Leuchtfleck senkrecht zu der Richtung abgelenkt wird, in der der Leuchtfleck aufgrund der Ausgangssignale der Fotofühler bewegt wird, und durch einen Vergleicher (53)t der eingangsseitig an den Ausgang des zyklischen Rampengenerators (49) angeschlossen ist und als weiteres Eingangssignal programmierte Positionssignale empfängt, und daß bei Gleichheit zwischen dem Rampengenerator-Schwingungssignal und dem programmierten Signal der Vergleicher (53) ein Ausgangssignal abgibt, das die Hel-ligkeitsschaltung der Kathodenstrahlröhre freigibt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte räumliche Verteilung der lichtdurchlässigen und der lichtundurchlässigen Bereiche (23» 25) des Rasters (13) ein aus diesen Bereichen gebildetes schachartiges Muster (Fig. 2) darstellt.

4. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn z. ei chnet durch Mittel (41, 43) zum Herabsetzen des auf den zweiten Fotofühler (15) auftreffenden gesamten LichtStroms in einer solchen Weise, daß für den Fall, daß das Bild des Leuchtflecks vollkommen in einen lichtdurchlässigen Bereich des Rasters fällt, das Ausgangssignal des zweiten Fotofühlers (15) den halben Wert des Ausgangssignals des ersten Fotofühlers (11) aufweist.

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5. Gerät nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Herabsetzen des gesamten, auf den zweiten Fotofühler (15) auftreffenden Lichtstroms eine veränderbare Blendenöffnung (43) enthalten, die in dem zweiten Strahlengang (Op) angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Fotofühlers darin besteht, daß das Ausgangssignal des ersten Fotofühlers mit dem Ausgangssignal des zweiten Fotofühlers übereinstimmt.

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