DE2622047C2

DE2622047C2 - Vorrichtung zur fortlaufenden Überwachung des Verhältnisses zwischen zwei sich zeitlich ändernden Signalen und Verwendung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE2622047C2
Application number: DE2622047A
Authority: DE
Inventors: Larkin B. Fort Worth Tex. Scott
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-05-18
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS51143373A; US3981586A; GB1496618A; CA1062812A; DE2622047A1

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (8) ein Wechselstromversorgungsnetz ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhackereinrichtung (16') und der Rücksetzeinrichtung (36') Feldeffekttransistorschalter (58, 60, 92) zugeordnet sind, die Schaltungselemente der logischen Einrichtung (50') sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Halteschaltung (28') einen Operationsverstärker (72) aufweist, dessen Ausgang im Nebenschluß mit seinem invertierenden

die interessierende Meßgröße durch das Verhältnis zweier Signale gebildet wird. Bei einigen Meßinstrumenten für Anwendungen, bei denen sich die Signalpe-

gel mit der Zeit ändern, wird das Signalverhältnis fortlaufend überwacht Bei diesen Meßinstrumenten wird das Verhältnis zwischen einem sich zeitlich ändernden Signal und einem Signal mit festem Pegel bestimmt, so daß diese Meßinstrumente bei Anwendung unbrauch-

bar sind, bei denen sich sowohl das den Zähler als auch das dem Nenner des Verhältnisses entsprechende Signal jeweils zeitlich ändert.

Aus Electronic Engineering, August 1966, Seiten 536,

537 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art Eingang verbunden ist und dessen nicht invertieren- 65 bekannt. Dort wird die das Signalverhältnis darstellende der Eingang über einen Kondensator (74) an Masse Meßgröße als ein Spannungswert zur Verfügung ge-''^e8¹· stellt Die exakte Größe dieses Spannungswertes zu be-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- stimmen, erfordert, wenn eine zufriedenstellende Ge-

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nauigkeit erreicht werden soll, einen großen Schaltungs- rator in der Vorrichtung vorgesehen werden muß. aufwand Der Erfindungegenstand wird im folgenden anhand Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die richtung der eingangs genannten Art derart weiterzubil- Zeichnungen näher erläutert Es zeigt den, daß das Signalverhältnis auf einfache Weise mit 5 F i g. 1 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsgroßer Genauigkeit erhalten werden kann. beispiels nach der Erfindung,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im F i g. 2 ein Zeitdiagramm, welches einen Überwa-

Kennzeichen des Anspruche3 1 angegebenen Merkmale chungszyklus einer bei einem Spektrofotometer einge-

gelöst setzten Vorrichtung nach der Erfindung darstellt, und

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird über 10 F i g. 3 ein schematisches Diagramm und ein Blockeine logische Einrichtung ein Überwachungszyklus fest- schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das gelegt, der sich über mehrere Perioden des Frequenzge- den in F i g. 2 dargestellten Überwachungszyldus ausnerators erstreckt, wobei vorteilhafterweise eine ganz- führt

zahlige Anzahl von Perioden gewählt wird In jedem In den Figuren, und insbesondere in Fig. 1, ist ein Überwachungszyldus sind ein Anfanfesintegrations- 15 Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfinschritt, ein Endintegrationsschritt und ein Rücksetz- dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Wie es auf dem schritt enthalten. Das Auftreten der jeweiligen Schritte Gebiet der analytischen Geräte üblich ist werden durch ist durch die logische Einrichtung in Intervalle program- eine Vorrichtung 6, die von einem Frequenzgenerator 8 miert, die mit der Periode des Frequenzgenerators syn- über eine Verbindung 10 betrieben wird, ein Nennersichronisiert sind Während des Anfangsintegrations- 20 gnal 2 mit sich zeitlich ändernder GriM?e und ein Zählerschrittes wird jedes der sich zeitlich ändernden Signale, signal 4 mit sich zeitlich ändernder Größe erzeugt Die deren Verhältnis bestimmt werden soll, durch sine Zer- Signale 2 und 4 werden über Verbindungen 12 und 14 hackereinrichtung für wenigstens eine ganze Genera- jeweils einer Zerhackereinrichtung 16 zugeführt, um jetorperiode einem separaten Integrator zugeführt. Wäh- des dieser Signale jeweils über Verbindungen 22 und 24 rend des Endintegrationsschrittes mißt eine Zeitmeß- 25 jeweils an den Eingang eines ersten Integrators 18 und einrichtung das Signalverhältnis, das proportional zu eines zweiten Integrators 20 zu legen. Das Ausgangssidem Intervall ist welches vergeht während das Aus- gnal vom ersten Integrator 18 wird über eine Verbingangssignal vom Integrator für das Zählersignal auf sei- dung 26 dem Eingang einer Abtast- und Halte-Schalnen Ausgangspegel zurückgeführt wird nachdem das tung 28 zugeführt, um dieses Ausgangssignal zu spei-Ausgangssignal vom Integrator für das Nennersignal an 30 ehern, während das Ausgangssignal vom zweiten Intedessen Eingang gelegt worden ist Beim Rücksetzschritt grator 20 über eine Verbindung 30 dem Stillsetzeingang werden beide Integratoren und die Zeitmeßeinrichtung einer Zeitmeßeinrichtung 32 zum Messen der abgelauauf ihren Ausgangszustand zurückgeführt, um den nach- fenen Zeitintervalle zugeführt wird. Das Ausgangssignal sten Überwachungszyklus zu beginnen. von der Abtast- und Halte-Schaltung 28 liegt über eine Die Zeitmeßeinrichtung kann eine digitale oder ana- 35 Verbindung 34 sowohl am Eingang des zweiten Integraloge Einrichtung sein, während die einzelnen Schritte tors 20 als auch am Starteingang der Zeitmeßeinrichjedes Überwachungszyklus entweder aufeinanderfol- tung 32. Eine Rücksetzeinrichtung 36 zum Rücksetzen gend oder gleichzeitig im Zyklus auftreten können. der Zeitmeßeinrichtung 32 und der beiden Integratoren Von Bedeutung bei der erfindungsgemäßen Vorrich- 18, 20 auf eine Bezugsspannung ist über Verbindungen tung ist daß eine Zeitmessung vorgesehen ist, um den 40 38, 40 und 42 jeweils angeschlossen. Verbindungen 44, Wert des Signalverhältnisses zu bestimmen. Dadurch 46 υ ad 48 befinden sich jeweils zwischen der Zerhackerkann der Wert des Signalverhältnisses mit großer Ge- einrichtung 16, der Abtast- und Halte-Schaltung 28 sonauigkeit festgestellt werden. Ein weiterer Vorteil bei wie der Rücksetzeinrichtung 36 und einer logischen Einder erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, richtung 50 zum Steuern jeder dieser Einrichtungen in daß die Signale, deren Verhältnis bestimmt werden soil, 45 zu den Perioden des Frequenzgenerators 8 synchroniin periodisch wiederkehrenden Zykkn überwacht wer- sierten Zeitintervallen. Die logische Einrichtung 50 ist den, die alle mit einem Frequenzgenerator synchroni- über eine Verbindung 52 an den Frequenzgenerator 8 siert sind. Der Frequenzgenerator steuert auch die logi- angeschlossen.

sehe Einrichtung an, so daß die verschiedenen zur Be- Obwohl es in der F i g. 1 nicht dargestellt ist, enthält

Stimmung des SignalverhtJtnisses erforderlichen Schrit- 50 die logische Einrichtung 50 eine Kombination von we-

te ebenfalls relativ zu dem Frequenzgenerator synchro- nigstens drei Verknüpfungsgliedern, von denen jedes so

nisiert sind. arbeitet, daß es einen bestimmten Abschnitt in einem

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Stö- periodisch wiederholten Überwachungszyklus steuert,

rungen, die über das Energieversorgungsnetz in die Ein- Während des ersten Abschnitts jedes Überwachungszy-

richtung gelangt sind, von der diejenigen Signale erhal- 55 klus werden das Nenner- und das Zählersignal 2 und 4

ten werden, deren Verhältnis bestimmt werden soll, eli- jeweils über ein festes Intervall von wenigstens einer

miniert Infolgedessen ist der Wert des Signalverhältnis- Periode des Frequenzgenerators 8 integriert, und der

ses nicht mit solchen Fehlern behaftet. integrierte Wert des Nennersignals 2 wird durch die

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders gut Abtast- und Halteschaltung 28 gespeichert.

zur Verwendung bei einem Fotospektrometer geeignet, 60 Während dieses ersten Abschnitts steuert ein Ver-

dessen Ausgang fortlaufend überwacht werden soll. knüpfungsglied in der logischen Einrichtung 50 die Zer-

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegen- hackereinrichtung 16 derart, daß sie die Signale 2 und 4

Standes ergeben sich aus den Unteransprüchen. getrennt jeweils an den ersten und den zweiten Integra-

Eine dieser Weiterbildungen ist dadurch gekenn- tor 18 und 20 legt. Während des zweiten Abschnitts

zeichnet, daß der Frequenzgenerator ein Wechsel- 65 jedes Überwachungwyklus wird das Zeitintervall ge-

stromversorgungsnetz ist. In vorteilhafter Weise wird messen, das vergeht, während das Ausgangssignal des

dadurch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vor- Integrators 20 auf seinen Ausgangswert zu Beginn des

richtung vereinfacht, da kein besonderer Frequenzgene- Überwachungszyklus durch das Ausgangssignal des In-

tegrators 18 rückintegriert wird. Während dieses zweiten Abschnitts steuert ein anderes Verknüpfungsglied in der logischen Einrichtung 50 die Abtast- und Halteschaltung 28, um das Ausgangssignal, das vom Integrator 18 in dieser Schaltung gespeichert ist, gleichzeitig s sowohl dem Eingang des Integrators 20 als auch dem Starteingang der Zeitmeßeinrichtung 32 zuzuführen. Während des dritten Abschnitts jedes Überwachungszyklus steuert ein weiteres Verknüpfungsglied in der logischen Einrichtung 50 die Rücksetzeinrichtung 36 derart, daß sie die Zeitmeßeinrichtung 32 und beide Integratoren 18 und 20 auf ihren Ausgangszustand für den nächsten Überwachungszyklus zurückführt. Jedes Verknüpfungsglied in der logischen Einrichtung 50 ist mit dem Frequenzgenerator 8 synchronisiert, so daß das Zeitintervall jedes Abschnitts in jedem Überwachungszyklus gleich einem ganzzahligem Vielfachen der Periode des Frequenzgenerators ist.

Da das Integrationsintervall für jedes Signal während des ersten Abschnitts jedes Überwachungszyklus festliegt, ändert sich das abgelaufene Zeitintervall, das während des zweiten Abschnitts gemessen wird, direkt proportional zum Verhältnis des Zählersignals 4 zum Nennersignal 2. Dieses Verhältnis wird natürlich erneut während jedes Überwachungszyklus bestimmt, so daß das in F i g. 1 dargestellte Signalverhältnismeßgerät in der Weise arbeitet, daß es fortlaufend das zwischen zwei sich zeitlich ändernden Signalen bestehende Verhältnis überwacht. Durch die Festlegung des Integrationsintervalls für jedes sich zeitlich ändernde Signal auf ein ganzzahliges Vielfaches der Periode des Frequenzgenerators 8 wird darüber hinaus das Rauschen in jedem Signal 2 oder 4 auf der Frequenz des Generators 8 oder einer Harmonischen dazu auf Null herausintegriert, und die Genauigkeit der Vorrichtung wird durch dieses Rausehen nicht beeinflußt.

in F i g. i wird die Einrichtung 6, die die Signale 2 und 4 erzeugt, nur vom Frequenzgenerator 8 aus Gründen der Einfachheit betrieben. Darüber hinaus kann der Generator 8 irgendeine bestimmte Frequenz einschließlich der der Netzversorgung erzeugen. Im übrigen können die Integratoren 18,20 von irgendeinem Typ sein, wobei jedoch angenommen wird, daß ein Typ mit invertiertem Ausgangssignal verwendet wird, und daß eine Einrichtung zum Invertieren des Ausgangssignals vom Integrator 18 vorgesehen ist, wenn Integratoren von einem Typ mit nicht invertiertem Ausgangssignal verwendet werden. Die Zerhackereinrichtung 16 und die Rücksetzeinrichtung 36 enthalten ebenfalls Schalter, die als Teil der logischen Einrichtung 50 enthalten sind.

Die Dauer jedes Überwachungszyklus kann verändert werden, um sie an eine spezielle Anwendungsmöglichkeit anzupassen. Durch eine Erweiterung der logischen Einrichtung 50 derart, daß sie mehr als die oben beschriebenen drei Verknüpfungsglieder enthält, können darüber hinaus viele Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklicht werden. Obwohl die Messung des abgelaufenen Zeitintervalls der zweiten Stufe bei jedem Überwachungszyklus bei jedem Ausführungsbeispiel der Erfindung: kontinuierlieh erfolgen sollte, können die erste und die dritte Stufe über jeden Überwachungszyklus in gestaffelten Zeitintervallen auftreten. Derartige gestaffelte 2!eitintervalle werden dadurch möglich, daß ein Verknüpfrungsglied in der logischen Einrichtung 50 hinzugefügt wird, das wanrend des ersten Abschnitts bestimmt, wann das Ausgangssignal des Integrators 18 durch die Abtast- und Halte-Schaltung 28 gespeichert wird. Dann, kann der Integrator 18 vor dem Integrator 20 rückgesetzt werden, und es treten der erste und der dritte Abschnitt während jedes Überwachungszyklus statt abwechselnd gleichzeitig auf.

Es ist daher ohne weitere Erläuterungen ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit jeder beliebigen Vorrichtung oder jedem beliebigen Instrument zusammenarbeiten kann, die bzw. das sich zeitlich ändernde Signale erzeugt.

Es hat sich herausgestellt, daß eine besonders geeignete Anwendungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Vorrichtung deren Verwendung in einem Spektrophotometer ist, einem Gerät, das dazu verwandt wird, die Konzentrationen verschiedener Bestandteile in Stoffproben zu bestimmen. Bei einem Spektrophometer werden zwei Strahlenbündel mit im wesentlichen gleicher Intensität nacheinander über einen Strahlenbündelunterbrecher oder Zerhacker auf einen photoelektrischen Detektor geschickt. Eines dieser Bündel dient als Intensitätsvergleich, während das andere Bündel die Probe durchdringt, die die Intensität des Bündels proportional zu Konzentration des Bestandteiles in der Probe herabsetzt. Der photoelektrische Detektor erzeugt Signale proportional zur Intensität jedes Bündels, und das Verhältnis dieser Signale wird anschließend als Teil der speklrophotometrischen Analyse bestimmt. Es ist auf dem G»biet der Spektrophotometer üblich, dieses Verhältnis fortlaufend zu überwachen, da die mit diesem Verhältnis in Beziehung stehenden Signale zu einer zeitlichen Änderung neigen. Auf dem Gebiet der Spektrophotometer ist es ebenfalls üblich, daß der Strahlenbündelunterbrecher eine undurchlässige oder dunkle Zeitspanne aufweist, in der keine Strahlung auf den photoelektrischen Detektor geschickt wird.

Fig. 2 zeigt das Zeitablaufdiagramm jedes Überwachungszyklus eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der speziellen Anwendung bei einem Spektrophotometer. Bei diesem Anwendungsbeispiel wird natürlich das Verhältnis der Intensität /des Probebündels zur Intensität /₀ des Vergleichsbündels bestimmt Die Dauer dieses Überwachungszyklus ist gleich acht Perioden des Frequenzgenerators, und die drei vorhergehend anhand der F i g. 1 beschriebenen Grundstufen liegen in dieser Zeitdauer.

Die erste Stufe ist in dem Überwachungszyklus derart gestaffelt, daß das /o-Signal während der Perioden 1 und 2 integriert wird, während das /-Signal während der Perioden 4 und 5 integriert wird. Obwohl in F i g. 2 dargestellt ist, daß das Ausgangssignal vom /-Signalintegrator auf seinen Ausgangspegel durch den Pegel d' 1 Ausgangssignals vom /o-Integrator innerhalb der Periode 6 rückintegriert wird, kann die zweite Stufe für eine veränderliche Zeitdauer während der Perioden 6,7,8 und i auftreten, wie es durch die unterbrochene Linie dargestellt ist. Natürlich wird während der zweiten Stufe durch die Zeitmeßeinrichtung das Zeitintervall gemessen, das vergeht, während das Ausgangssignal des /-Integrators auf seinen Ausgangspegel zurückkehrt Die dritte Stufe ist ebenfalls über den Überwachungszyklus derart gestaffelt, daß der /o-Signalintegrator während der Periode 6 zurückgesetzt wird, während der /-Signalgenerator und die Zeitmeßeinrichtung während der Periode 2 zurückgesetzt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Pegel des Ausgangssignals des /o-Integrators nicht nur während der zweiten Stufe in der Äbtast- und Halte-Schaltung gespeichert, sondern auch während der Periode 4 auf diese Schaltung übertragen, so daß die erste und die dritte Stufe gestaffelt werden

können. Darüber hinaus gibt es am Strahlenbündelunterbrecher im Spektrophotometer eine undurchlässige Zeitspanne, die als Übergangszeit im Zeitdiagramm von F i g. 2 programmiert ist, obwohl sie nicht für jede Stufe des Überwachungszyklus notwendig ist.

Natürlich können viele Schaltungsanordnungen entworfen werden, die die drei Stufen des Überwachungszyklus im Zeitdiagramm von F i g. 2 ausführen. Eine für diesen Zweck besonders geeignete Schaltung ist in F i g. 3 dargestellt, in der die Blockelemente von F i g. 1 mit denselben Bezugszeichen, jedoch mit einem zugesetzten '-Zeichen bezeichnet sind.

Da sich das in Fig.2 dargestellte Zeitdiagramm auf ein Spektrophotometer bezieht, richtet in Fig.3 ein Strahienbündelunterbrecher 54 abwechselnd ein Vergleichsbündel und ein Probebündel auf einen photoelektrischen Detektor. Dementsprechend erzeugt der photoelektrische Detektor 56 wechselweise /- und /o-Signa-Ie, und es muß der Strahienbundeiunterbrecher 54 mit den Verknüpfungsgliedern der logischen Einrichtung 50' derart synchronisiert werden, daß diese Signale getrennt über gestaffelte Zeitintervalle während der ersten Stufe des Überwachungszyklus integriert werden können. Diese Synchronisation wird bei dieser Anwendung auf ein Spektrophotometer dadurch erreicht, daß der Strahienbündelunterbrecher 54 mit einem nicht dargestellten Synchronmotor vom selben Frequenzgenerator 8' betrieben wird, mit dem die Verknüpfungsglieder der logischen Einrichtung 50' synchronisiert sind. Diese Synchronisation kann natürlich auch auf andere Weise, beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Frequenz des Generators 8' direkt vom Strahienbundeiunterbrecher 54 festgelegt wird, der dann über das Versorgungsnetz oder über eine andere Energiequelle betrieben wird.

Im übrigen sind in Fig. 3 Schalter 58 und 60 in der logischer. Einrichtung 50' angeordnet, die als Zerhakkereinrichtung 16' dienen. Diese Schalter 58 und 60 verbinden den Ausgang des photoelektrischen Detektors 56 mit dem ersten und dem zweiten Integrator 18' und 20' jeweils und leiten dazwischen jeweils getrennt die /o- und /-Signale. Jeder der Integratoren 18' und 20' enthält jeweils einen Operationsverstärker 62 und 64, wobei der nicht invertierende Eingang jedes Verstärkers an Masse liegt, und wobei der invertierende Eingang jedes Verstärkers mit einem Rückkopplungskondensator 66 und 68 jeweils verbunden ist Der Ausgang des Integrators 18' steht über einen Schalter 70 in der logischen Einrichtung 5C mit der Abtast- und Halte-Schaltung 28' in Verbindung, die einen Operationsverstärker 72 enthält, dessen nicht invertierender Eingang sowohl mit dem Ausgang des Integrators 18' als auch über einen Kondensator 74 mit Masse verbunden ist im übrigen steht der Ausgang des Verstärkers 72 im Nebenschluß mit seinem invertierenden Eingang in Verbindung. Der Ausgang der Abtast- und Halte-Schaltung 28' ist Ober einen Schalter 76 in der logischen Einrichtung 5V mit dem Eingang des Integrators 20' verbunden, dessen Ausgang zum Starten und Stillsetzen der Zeitmeßeinrichtung 32* angeschaltet ist, die einen Komparator 78 und einen Sägezahngenerator 80 enthält Der Komparator 78 weist einen Operationsverstärker 82 auf, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des Integrators 20' verbunden ist, und dessen nicht invertierender Eingang an Masse liegt Der Sägezahngenerator 80 enthält einen Operationsverstärker 84, dessen invertierender Eingang mit einem Rückkopplungskondensator 86 verbunden ist, und dessen nicht invertierender Eingang an Masse liegt. Ein Schalter 88, der in der logischen Einrichtung 50' vorgesehen ist, legt eine Vergleichsgleichspannung über einen Widerstand 90 an de; invertierenden Eingang des Verstärkers 84. Schalter 92, 94 und 96 sind in der logischen Einrichtung 50' angeordnet und so geschaltet, daß sie die Kondensatoren 66,68 und 86 jeweils wie die Rückstelleinrichtung 36' nebenschließen. Natürlich werden alle Schalter 58, 60, 70, 88, 92, 94 und 96 durch Verknüpfungsglieder innerhalb der logischen Ein richtung 50' gesteuert. Diese Schalter können von ir gendeinem Typ, beispielsweise Feldeffekt-Transistorschalter sein. Darüber hinaus werden alle diese Verknüpfungsglieder außer dem Verknüpfungsglied, das den Schalter 88 steuert und durch das Ausgangssignal vom Komparator 78 betrieben wird, synchron mit dem Frequenzgenerator 8 betrieben.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß jeder der Operationsverstärker 62, 64, 72, 82 und 84 so eingerichtet ist, daß er in iierkuiiimüc-hcr Weise arbeitet Die Verstärker 62, 64 und 84 arbeiten jeweils als Integrator, da ihr invertierender Eingang durch den von ihrem Ausgang über Kondensatoren 66, 68 und 86 jeweils rückgekoppelten Strom auf Massepotential gebracht wird, das an ihrem nicht invertierenden Eingang liegt. Jedem dieser Integratoren ist natürlich eine Zeitkonstante eigen, wobei jedoch nur die ÄC-Kombination der Zeitkonstanten aus dem Widerstand 90 und dem Kondensator 86 für den Verstärker 84 in F i g. 3 dargestellt ist. Im übrigen wird jeder dieser Integratoren auf seinen Ausgangszu stand zurückgesetzt, wenn sein Rückkopplungskonden sator durch das Schließen der Schalter 92, 94 und 96 jeweils entladen worden ist. Der Verstärker 72 arbeitet derart, daß er seinen Ausgang immer auf demjenigen Pegel hält, der über den Kondensator 74 an seinem nicht invertierenden Eingang liegt, da sein invertierender Eingang im Nebenschluß mit dem Ausgang verbunden ist. Weiterhin ist die Ausgsngsimnedanz des Verstärkers 72 niedrig, während die Impedanz des nicht invertierenden Eingangs groß ist Daher kann sein Ausgangspegel über eine Zeitspanne ohne wesentliche Entladung des Kondensators 74 anliegen. Der Verstärker 82 arbeitet derart daß er ein Ausgangssignal erzeugt das gleich dem Unterschied zwischen den Signalpegeln gleicher Polarität am invertierenden und am nicht invertierenden Ein- gang ist. Daher ändert das Ausgangssignal des Verstärkers 82 seine Polarität, wenn das Potential an seinem invertierenden Eingang das Massepotential über- oder unterschreitet da sein nicht invertierender Eingang an Masse liegt

so Der Komparator 78 und der Sägezahngenerator 80 sind natürlich nur dazu in der Zeitmeßeinrichtung 32' enthalten, um ein analoges Ausgangssignal des /1 IrVerhältnisses zu liefern. Ein digitaler Aufbau der Zeitmeßeinrichtung 32' kann mit Sicherheit bei anderen Anwendungsformen verwandt werden. Im übrigen führt das in Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel einen Überwachungszyklus aus drei Stufen in derselben grundsätzlichen Weise aus, wie sie im Vorhergehenden anhand des Blockschaltbildes in F i g. 1 beschrieben wurde.

Die erste Stufe beginnt wenn der Schalter 58 während der Perioden 1 und 2 schließt, mit der Integration des /o-Signals durch den Integrator 18', dessen Ausgangssignal infolge der Verwendung des Operations- Verstärkers 62 im Integrator 18' invertiert wird. Anschließend schließt während der Periode 4 der Schalter 70, um das integrierte /o-Signal in der Abtast- und Halteschaltung 28' zu speichern, während der Schalter 68

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während der Perioden 4 und 5 schließt, um das /-Signal mittels des Integrators 20' zu integrieren. Die zweite Stufe beginnt, wenn die Schalter 76 und SS gleichzeitig zu Beginn der Periode 6 schließen, mit der Zuführung des integrierten /o-Signals zu dem Integrator 20' wobei, über den Widerriand 90 die Vergleichsgleichspannung an den invertierenden Eingang des Verstärkers 84 zu gelegt wird. Wahrend der Perioden 6, 7, 8 und 1 bleibt der Schalter 76 geschlossen, wohingegen der Schalter 88 nur solange geschlossen bleibt, bis das Ausgangssignal ίο vom Integrator 20' durch dar Massepotential geht wobei das Ausgangssignal des !Comparators 78 seine Polarität ändert, da das Verknüpfungsglied der logischen Einrichtung 50', das den Schalter 88 steuert, mit dem Ausgangssignal des (Comparators 78 synchronisiert ist. Der Verstärker 84 integriert daher die Vergleichsspannung solange, wie der Schalter 88 geschlossen ist, um dadurch ein Ausgangssignal konstanter Flankensteilheit yr»rri QSirpvahnooneratnr ΑΛ r^tl *ΓΖ2\Ι^α£ΐΙ. MStÜTÜCh !St

der Pegel des Ausgangssignals vom Sägezahngenerator 80 zu jedem Zeitpunkt proportional dem Zeitintervall, über das der Schalter 88 geschlossen war. Folglich ist der Signalpegel, der vom Ausgangssignal des Sägezahngenerators 80 während der zweiten Stufe erreicht wird, direkt proportional dem Verhältnis // /0. Weiterhin ist es ohne weitere Erklärung ersichtlich, daß das Ausgangssignal vom Sägezahngenerator 80 ähnlich, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, in einer Abtast- und Halte-Schaltung gespeichert werden kann. Die drilte Stufe beginnt dann, wenn sich der Schalter 72 wäh- rend der Periode 6 schließt, mit dem Zurücksetzen des Integrators 18' und ist beendet, wenn sich die Schalter 94 und % während der Periode 2 schließen, um sowohl den Integrator 20' als auch den Sägezahngenerator 80 zurückzusetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur fortlaufenden Überwachung des Verhältnisses zwischen zwei sich zeitlich ändern- 5 den Signalen mit einem ersten Integrator für das dem Nenner entsprechende Signal, einem zweiten Integrator für das dem Zähler entsprechende Signal sowie einer Rücksetzeinrichtung, durch die der erste und der zweite Integrator auf eine Bezugsspannung io zurücksetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Nennersignal (2) und das Zählersignal (4) einer Zerhackereinrichtung (16; 16'), das zerhackte Nennersignal dem ersten Integraltor (18; 18') und das zerhackte Zählersignal dem zweiten Integrator is (20; 20⁷) zugeführt wird, daß der Ausgang des ersten Integrators (18; 18') mit einer Abtast- und Halteschaltung (28; 28') verbunden ist, in der das Ausgangssigna) des ersten Integrators (18; 18') speicherbar ist, άύ3 der Ausgang der Abtast- und Halte- 20 Schaltung (28; 28') mit dsrn Eisgang des zweiten Integrators (20; 2C) verbunden ist, daß durch eine Zeitmeßeinrichtung (32; 32') die Länge des Zeitintervalls meßbar ist, welches sich von dem Zeitpunkt, zu dem das Ausgangssignal der Abtast- und Halte- 25 schaltung (28; 28') an dem Eingang des zweiten Integrators (20; 2Ö0 liegt, bis zu dem Zeitpunkt erstreckt, zu dem das Ausgangssignal des zweiten Integrators (20; 209 mit einer Vergleichsspannung übereinstimmt, daß die Zeitmeßeinrichtung (32; 32') durch 30 die Rückse^'einrichtung (36; 36') zurücksetzbar ist und daß durch einen Frequenzgenerator (8; 8') eine logische Einrichtung (50; 56 j und durch diese die Zerhackereinrichtung (i6i 16'), die Abtast- und HaI-te-Schaltung (28; 28') und die Rücksetzeinrichtung 35 (36: 36') in zu der Periode des Frequenzgenerators (8; 8') synchronisierten Intervallen angesteuert werden, wobei die Zerhackereinrichtung (16; 16') derart gesteuert wird, daß das Nennersignal und das Zäh lersignal wenigstens eine Periode lang an den ersten 40

bzw. zweiten Integrator (18 bzw. 20; 18' bzw. 20') gelegt wird, die Abtast- und Halte-Schaltung (28;

28') derart gesteuert wird, daß deren Ausgangssignal Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fortlau-

nur dann an dem Eingang des zweiten Integrators fenden Überwachung des Verhältnisses zwischen zwei (20; 20') liegt, wenn die Integration des Zählersignals 45 sich zeitlich ändernden Signalen mit einem ersten Inte-(4) durch den zweiten Integrator (20; 20') abge- grator für das dem Nenner entsprechende Signal, einem schlossen ist, und die Rücksetzeinrichtung (86) der- zweiten Integrator für das dem Zähler entsprechende art gesteuert wird, daß die Bezugsspannungen erst Signal sowie einer Rücksetzeinrichtung, durch die der dann aufgebaut werden, wenn das dem Verhältnis erste und der zweite Integrator auf eine Bezugsspanzwischen dem Zählersignal (4) und dem Nennersi- 50 nung zurücksetzbar sind.

gnal (2) proportionale, abgelaufene Zeitintervall Es gibt eine Vielzahl von Meßinstrumenten, bei denen

durch die Zeitmeßeinrichtung (32; 32') gemessen ist

zeichnet, daß der erste und der zweite Integrator (18', 20*) jeweils einen Operationsverstärker (62,64) mit einem Kondensator (66, 68) aufweist, der zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des jeweiligen Operationsverstärkers (62, 64) geschaltet ist, und daß der jeweilige nichtinvertierende Eingang der Operationsverstärker (62,64) an Masse liegt

6. Vorrichtung nsdi Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (32*) einen Komparator (78), einen Sägezahngenerator (80) und eine Vergleichspannungsquelle enthält, daß der Eingang des Komparator (78) mit dem Ausgang des zweiten Integrators (2O⁷) verbunden isl und daß durch den Ausgang des Komparator (78) ein Verknüpfungsglied innerhalb der logischen Einrichtung (50) ansteuerbar ist, wodurch die Vergleichsspannung während der Messung des ablaufenden Zeitintervalls an den Eingang des Sägezahngenerators (80) legbar ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zerhackereinrichtung (16') das Nennersignal und das Zählersignal während abwechselnder Intervalle an die entsprechenden Integratoren (18', 200 legbar sind und daß durch ein Verknüpfungsglied (70) in der logischen Einrichtung (50) das Anlegen des Eingangssignals für die Abtast- und Halte-Schaltung (28') derart steuerbar ist, daß das Ausgangssignal des ersten Integrators (!8') in der Abtast- und Halte-Schaltung (280 vor dem Ende des Intervalls für den zweiten Integrator (20') gespeichert wird.

8. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einem Spektrophotometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählersignal der durch eine Probe veränderbaren Intensität / des Meßstrahlenbündels und das Nennersignal der Intensität /0 eines Vergleichstrahlenbündels entspricht