DE2816790C2

DE2816790C2 - Steuerschaltung für Elektrophoresegeräte

Info

Publication number: DE2816790C2
Application number: DE19782816790
Authority: DE
Inventors: Josef 8021 Neuried Hirschmann
Original assignee: JOSEF HIRSCHMANN FEINMECHANIK und APPARATEBAU 8025 UNTERHACHING DE
Current assignee: JOSEF HIRSCHMANN FEINMECHANIK und APPARATEBAU 8025 UNTERHACHING DE
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1986-05-22
Also published as: DE2816790A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für Elektrophoresegeräte mit einem photoelektrischen Abtastkopf, der gegenüber einem Meßobjekt beweglich ist und Ausgangssignale liefert, die die Lichtdurchlässigkeit des Meßobjektes entlang einer vorgegebenen Meßstrecke darstellen, und mit einer Auswerteschaltung, die eine Kurvendarstellungsvorrichtung ansteuert, die den. Verlauf der Lichtdurchlässigkeit entlang der vorgegebenen Meßstrecke darstellt oder aufzeichnet.

Bei bekannten Elektrophoresegeräten wird ein photoelektrischer Abtastkopf verwendet, der gegenüber einem Meßobjekt, beispielsweise einer Acetatfolie beweglich ist, das eine Elektrophoresetrennung trägt. Die Lichtdurchlässigkeit der Acetatfolien oder anderer die Elektrophoresetrennung tragender Substrate kann sehr unterschiedlich sein, so daß es erforderlich ist, einen Ausgangswert für die Lichtdurchlässigkeit festzulegen. Dies erfolgt üblicherweise in der Weise, daß ein von der Elektrophoresetrennung freier Bereich des Trägers in den Meßbereich des Abtastkopfes gebracht wird, so daß

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ein Ausgangswert festgestellt wird Da diese Einstellung kungsweise des Schaltungsteils nach F i g. 1. und Anordnung des Trägers von Hand vorgenommen Vor der Erläuterung der Wirkungsweise des Schalwird, besteht die Gefahr, daß der Abtastbereich des tungsteils nach Fig. 1 sollen zunächst die Fig.5a und Abtastkopfes auf einen Bereich des Trägers gerichtet 5b betrachtet werden, die typische Kurvenzüge bei der wird, der keine maximale Lichtdurchlässigkeit aufweist, 5 Abtastung des Meßobjektes durch den Abtastkopf zeisondern der verschmutzt ist oder einen Teil der Elektro- gen.

phoresetrennung trägt Weiterhin ist es zwar möglich, Zu Beginn der Messung der Lichtdurchlässigkeit des

den bei dem eigentlichen Meßvorgang abgetasteten Be- Meßobjektes wird ein Bezugspunkt (Nullinien) durch reich des Trägers auf besonders interessierende Bcrei- manuelle Einstellung des Ortes des Beginns der Meßehe der Elektrophoresetrennung zu begrenzen, doch io fahrt gewählt Eine falsche Einstellung des Abtastkopfes wird hierbei jeweils eine kürzere oder längere Kurve bezüglich des Meßobjektes, beispielsweise auf dem Begeschrieben, deren Aussagewert gering ist Es wäre er- reich eines vorhandenen Präalbumins führt dazu, daß als wünscht unabhängig von der Länge des ausgewählten Ausgangswert für die Lichtdurchlässigkeit ein zu gerin-Bereiches immer eine Kurve mit konstanter Länge von ger Wert gewählt wird, was dazu führt daß der Kurvender Darstellungsvorrichtung zu erhalten. Das gleiche 15 verlauf gemäß F i g. 5b die Nullinie an mehreren Stellen gilt für die Höhe der von der Darstellungsvorrichtung unterschreitet so daß die Auswertung des Kurvenzuges aufgezeichneten Kurve. Elektrophoresetrennungen, de- falsche Ergebnisse liefert Der gleiche Effekt ergibt sich, re.i Lichtdurchlässigkeit über den gesamten Bereich wenn der Abtastkopf auf Bereiche des Meßobjektes sehr hoch ist ergeben Kurvenzüge geringer Höhe, so eingestellt wird, die beispielsweise verschmutzt oder aus daß die einzelnen Fraktionen der EJektrophoresetren- 20 anderen Gründen eine verringerte Lichtundurchlässignung nur schwer erkennbar sind. Andererseits ergeben keit aufweisen. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungs-Elektrophoresetrennungen mit geringer Lichtdurchläs- form des entsprechenden Schaltungsteils ermöglicht eisigkeit Überschreitungen des Meßbereiches des Abtast- ne sofortige Erkennung einer derartigen Fehleinstelkopfes bzw. der Auswerteschaltung, so daß eine ein- lung während der ersten Bewegung des Abtastkopfes, wandfreie Messung und Ermittlung der einzelnen Frak- 25 Die Ausgangssignale des Abtastkopfes werden einem tionen nicht mehr möglich ist. Eingang 2' zugeführt der mit dem nicht invertierenden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steu- Eingang eines Operationsverstärkers 6 verbunden ist erschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei Der Operationsverstärker 6 ist mit einem Gegenkoppder Fehler auf Grund einer ursprünglichen Fehlausrich- lungswiderstand R 1 beschaltet und das Ausgangssignal tung des Meßobjektes gegenüber dem Abtastkopf ver- 30 dieses Operationsverstärkers wird einem weiteren hindert werden und bei der sich weiterhin unabhängig nichtinvertierenden Operationsverstärker 7' zugefüfhrt, von den Eigenschaften der Elektrophoresetrennung der ebenfalls über die Widerstände R 3 und R 4 gegen- oder von der Länge des ausgewählten Bereiches dieser gekoppelt ist. Das Ausgangssignal des zweiten Opera-Elektrophoresetrennung eine Kurvendarstellung ergibt tionsverstärkers T wird dem Eingang eines Abtast-Haldie den für die Darstellung zur Verfügung stehenden 35 te-Verstärkers 5 zugeführt, der vor der Meßfahrt durchRaum vollständig ausnutzt, geschaltet ist so daß sein Ausgangssignal dem Ein-Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gangssignal entspricht. Das Ausgangssignal dieser Abangegebene Erfindung gelöst. last-Halte-Schaltung 5 wird dem invertierenden Ein-Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gang des Operationsverstärkers 6 zugeführt. Sobald der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. 40 sich der Abtastkopf aus der Ausgangsposition heraus-Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steu- bewegt, wird über den Eingang 1' der Abtast-Halteerschaltung wird einerseits sichergestellt, daß eine an- Schaltung eine weitere Änderung des Ausgangssignals fängliche Fehlausrichtung des Abtastkopfes auf einen dieser Schaltung verhindert, so daß das dem invertieren-Bereich des Meßobjektes, der keine repräsentative den Eingang des Operationsverstärkers 6 zugeführte Lichtdurchlässigkeit darstellt, sofort erkannt wird, so 45 Signal festgehalten wird. Bei ordnungsgemäßer Einsteldaß Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden können und lung des Abtastkopfes bezüglich des Meßobjektes kann andererseits ist es möglich, für die Kurvendarstellung das Signal am Ausgang des ersten Operationsverstärden gesamten von der Darstellungsvorrichtung vorge- kers 6 nur positive Werte annehmen. Das Ausgangssigebenen Raum auszunutzen, so daß sich unabhängig gnal dieses Operationsverstärkers 6 wird dem nichtinvon der Länge der Meßstrecke ein Kurvenzug konstan- 50 vertierenden Eingang eines weiteren Operationsverter Länge ergibt, der zusätzlich auch in vertikaler Rieh- stärkers 8 zugeführt, dessen invertierendem Eingang ein tung den zur Verfügung stehenden Raum der Darstel- Bezugspotential — Uv über einen Spannungsteiler R 9, lungsyorrichtung, beispielsweise eines Schreibers voll- R 10 zugeführt wird. Dieser dritte Operationsverstärker ständig ausnutzt. 8 gibt ein Ausgangssignal an einen Ausgang 4'ab, so-Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der 55 bald das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 6, Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch das am Ausgang 3' erscheint, negative Werte annimmt, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Der Ausgang 4' des dritten Operationsverstärkers 8 F i g. 1 eine Ausführungsform der Schaltung zur Ver- wird zur Ansteuerung einer Warnanzeige verwendet, hinderung einer anfänglichen Fehlausrichtung des Ab- die den Benutzer sofort darauf aufmerksam macht, daß tasikopfes bezüglich des Meßobjektes; ₆o die Messung ungültig ist und wiederholt werden muß.

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer Aus- In F i g. 2 ist eine Ausführungsform des Abtastkopfes

führungsform des Abtastkopfes und des Meßobjektes; 7 dargestellt, der einen gabelförmigen Meßkopf 1 auf-

Fig.3 eine Ausführungsform des Schaltungsteils zur weist, der gegenüber einem stationär festgehaltenen

Erzielung einer konstanten Länge des Kurvenzugs; Meßobjekt 2 in Vorwärtsrichtung und Rückv.ärtsrich-

F i g. 4 eine Ausführungsform des Schaltungsteils zur 65 iung bewegbar ist. Zwei Meßmarken 3,4 sind bezüglich

Erzielung einer konstanten maximalen Höhe des Kur- des Meßobjektes 2 einstellbar angeordnet und werden

venzugs; durch Abtasteinrichtungen in dem Abtastkopf 7 abgeta-

F i g. 5a und 5b Kurvenzüge zur Erläuterung der Wir- stet. Mit Hilfe dieser Meßmarken 3,4 ist es möglich, den

abgetasteten Bereich des Meßobjektes, beispielsweise der Elektrophoresetrennung auf einen bestimmten interessierenden Bereich zu begrenzen, wobei es weiterhin möglich ist, die Länge des von der Darstellungsvorrichtung geschriebenen Kurvenzuges konstant zu haiten. Dies wird mit dem in F i g. 3 dargestellten Schaltungsteil erreicht. Der Abtastkopf 7 bewegt sich bei seiner Bewegung in einer ersten Bewegungsrichtung an den ersten und zweiten Meßmarken 3,4 vorbei und gibt hierbei Freigabe- bzw. Stoppsignale über eine Leitung 18 an einen Zähler 10 ab, dem gleichzeitig ein kontinuierliches Taktsignal über einen weiteren Eingang zugeführt wird (F i g. 3). Dieser Zähler wird beim Vorbeilauf an der ersten Meßmarke 3 freigegeben und beim Vorbeiiauf an der zweiten Meßmarke 4 gestoppt Nach dem Vorbeilaufen an der zweiten Meßmarke 4 wird der Zählerstand des Zählers 10 festgehalten und zur Steuerung eines in seiner Frequenz steuerbaren Taktgenerators 12 verwendet, dessen Taktfrequenz umso höher ist, je kleiner der Zählerstand des Zählers 10 ist Das Verhältnis zwischen dem Zählerstand des Zählers 10 und der Frequenz des Taktgenerators 12 ist so gewählt, daß beim Rücklauf des Abtastkopfes 7 unabhängig von dem Abstand zwischen den Meßmarken 3, 4 im Bereich zwischen diesen beiden Meßmarken immer die gleiche Anzahl von Impulsen abgegeben wird. Diese Ausgangsimpulse des Taktgenerators werden zur Auftastung eines Analog-Digitalwandlers 4" verwendet dessen Meßeingang das die Lichtdurchlässigkeit des Meßobjektes darstellende Ausgangssignal des Abtastkopfes 7 über eine Leitung 19 und eine Abtastschaltung 16 zugeführt wird. Die Ausgangssignale des Analog-Digitalwandlers 4" werden einem digitalen Speicher zugeführt, der dann während des Darstellungsvorganges über einen Digital-/Analogwandler, beispielsweise einen Schreiber 15 ansteuert der den Kurvenzug schreibt Da unabhängig von der Länge der Meßstrecke zwischen den Meßmarken 3 und 4 immer die gleiche Anzahl von Abtastproben in dem Speicher 13 gespeichert ist, ergibt sich bei der Entnahme der Meßwerte aus dem Speicher 13 mit konstanter Geschwindigkeit immer eine konstante Länge des geschriebenen Kurvenzugs.

In F i g. 4 ist eine Ausführungsform des Schaltungsteils dargestellt mit dem es möglich ist immer eine konstante maximale Amplitude des Kurvenzuges zu erzielen. In F i g. 4 ist wiederum der bereits in F i g. 3 dargestellte AnalogVDigitalwandler 4" zu erkennen, dessen Ausgangssignale dem digitalen Speicher 13 zugeführt werden. Bei Abruf der Meßwerte aus dem Speicher 13 werden diese dem Eingang eines Digital'/Analogwandlers 14 zugeführt, dessen Ausgangssigna! einen Operationsverstärker 26 ansteuert der in seiner Verstärkung steuerbar ist Die Verstärkung dieses Operationsverstärkers wird mit Hilfe einer Schaltung 24, beispielsweise eines Gegenkopplungsnetzwerkes mit änderbaren Werten gesteuert Vor der Darstellung der Meßwerte mit Hilfe eines Schreibers, der mit der Ausgangsleitung 18 des Operationsverstärkers 26 verbunden ist werden diese Meßwerte jedoch einer Schaltung zur Bestimmung des maximalen Wertes der in dem Speicher 13 gespeicherten Meßwerte zugeführt Die Schaltung zur Ermittlung des größten Meßwertes umfaßt die Blöcke 22 und 23. Der Block 23 ist ein Vergleicher, der das Ausgangssignal des Speichers 13 mit dem Ausgangssignal eines Maßstabsregisters 22 vergleicht Wenn der zu einem bestimmten Zeitpunkt aus dem Speicher 13 entnommene Meßwert größer als ein vorhergehender Meßwert ist gibt der Vergleicher 23 über die Leitung K das Maßstabsregister frei, so daß dieser Meßwert am Ausgang des Maßstabsregisters erscheint. Nach einer probeweisen Abtastung aller Meßwerte in dem Speicher 13 steht am Ausgang des Maßstabsregisters 22 eine Darstellung des größten Meßwertes an, der in dem Speicher 13 während der Meßphase gespeichert worden ist. Dieses Ausgangssignal des Maßslabsregisters wird zum Steuern der Steuerschaltung 24 verwendet, die die Verstärkung des Operationsverstärkers 26 festlegt. Die Abhängigkeit des von der Steuerschaltung 24 erzeugten Gegenkopplungssignals von dem Ausgangssignal des Maßstabsregisters ist derart, daß sich innerhalb des dynamischen Bereichs des Operationsverstärkers und der übrigen Auswerteschaltung immer ein konstanter maximaler Wert des von der Darstellungsvorrichtung gezeichneten Kurvenzuges ergibt, da die Verstärkung des Operationsverstärkers 26 in Abhängigkeit von dem größten Meßwert so gewählt wird, daß dieser Meßwert den gesamten Bereich der Darstellungsvorrichtung ausnutzt. Die Steuerschaltung 26 kann weiterhin einen zusätzlichen Steuereingang aufweisen, der die Wirkung des Maßstabsregisters 22 verhindert so daß ein Kurvenzug mit definierter Höhe geschrieben wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für Elektrophoresegeräte mit einem photoelektrischen Abtastkopf, der gegenüber einem Meßobjekt beweglich ist und Ausgangssignale liefert, die die Lichtdurchlässigkeit des Meßobjektes entlang einer vorgegebenen Meßstrecke darstellen, und mit einer Auswerteschaltung, die eine Kurvendarstellungsvorrichtung ansteuert, die den Verlauf der Lichtdurchlässigkeit entlang der vorgegebenen Meßstrecke darstellt oder aufzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (7,10,12,24,26,5,6) zur Feststellung der Lage und Erstreckung der den Verlauf der Lichtdurchlässigkeit darstellenden Kurve sowie zur Änderung der der Darsteilungsvorrichtung (15) zugeführten Signale derart vorgesehen sind, daß die Darstellungsvorrichtung (15) unabhängig von der Länge der Meßstrecke einen Kurvenzug konstanter Länge darstellt, der in Amplitudenrichtung in dem zur Verfügung stehenden Raum angepaßt ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung der Lage der Kurve einen Speicher (5) einschließen, dem das Ausgangssignal des photoelektrischen Abtastkopfes zugeführt wird und dessen Ausgangssignal bei Beginn der Relativbewegung zwischen Abtastkopf (7) und Meßobjekt (2) festgehalten wird und einem Eingang eines Vergleichen (6) zugeführt wird, dessen anderem Eingang ebenfalls das Ausgangssignal des Abtastkopfes (2) zugeführt wird und daß Änderungen des Ausgangssignals des Vergleichers (6) in einer vorgegebenen Richtung eine Warnanzeige auslösen.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des photoelektrischen Abtastkopfes (7) oem direkten Eingang eines gegengekoppelten Operationsverstärkers (6) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal über einen weiteren nicht invertierenden Operationsverstärker (7') dem Eingang einer Abtast- und Halteschaltung

(5) zugeführt wird, deren Ausgangssignal dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers

(6) zugeführt wird und der einen Auftasteingang (1) aufweist, der beim Beginn der Relativbewegung zwischen Abtastkopf und Meßobjekt das Ausgangssignal auf dem vorhergehenden Wert festhält, und daß das Ausgangssignal des ersten Operationsverstärkers einem dritten Operationsverstärker (8) zugeführt wird, dessen invertierenden Eingang eine Bezugsspannung (-Uv) zugeführt wird und dessen Ausgangssignal eine Warneinrichtung steuert.

4. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Abtastkopf (1) gegenüber dem Meßobjekt (2) sowie gegenüber zwei einstellbaren Meßmarken (3, 4) bewaglich ist, die einen zu überprüfenden Bereich des Meßobjektes (2) festlegen, daß der Abtastkopf Abtasteinrichtungen aufweist, die bei einer Bewegung des Abtastkopfes in einer ersten Richtung beim Vorbeilaufen an der ersten Meßmarke (3) ein Freigabesignal und beim Vorbeilaufen an der zweiten Meßmarke (4) ein Stoppsignal für einen Zähler (10) erzeugen, dem ein kontinuierliches Taktsignal zugeführt wird, daß der Zählerstand des Zählers (10) beim Vorbeilauf des Abtastkopfes an der zweiten Meßmarke (4) gespeichert und zur Steuerung eines in seiner Frequenz steuerbaren Taktoszillators verwendet wird, der beim Rückkiuf des Abtastkopfes Auftastsignale an einen Analog-/Digitalwandler liefert, dessen Meßeingang das die Lichtdurchlässigkeit des Meßobjektes entlang des vorgegebenen Bahn zwischen den beiden Meßmarken darstellende Signal des Abtastkopfes zugeführt wird, so daß die Anzahl der bei der Bewegung des Abtastkopfes (1) zwischen den Meßmarken (3, 4) ίο erzeugten in Digitalwerte umgewandelten Meßwerte unabhängig von dem Abstand der Meßmarken (3, 4) voneinander konstant ist.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Analog-

/Digitalwandlers (4") in einem Speicher (13) gespeichert werden, und daß die in dem Speicher (13) gespeicherten Werte während der Darstellung der Kurve durch die Darstellungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Betriebsgeschwindigkeit der Dar-Stellungsvorrichtung entnommen und zum Aufzeichnen der Kurve verwendet werden, wobei die Länge der Kurve unabhängig von dem Abstand zwischen den Meßmarken (3,4) konstant ist.

6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehcnden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Abtastvorgang des Meßobjektes gewonnenen Ausgangssignale des Abtastkopfes über einen Analog-/Digitalwandler (4") einem Speicher (13) zugeführt werden, dessen Ausgangssignale während des Darstellungsvorganges über einen Digital/Analogwandler (14) dem Eingang eines in seiner Verstärkung steuerbaren Verstärkers (26) zugeführt werden, daß die Ausgangssignale des Speichers (13) vor der Darstellung einer Vergleichs- und Halteschaltung (22, 23) zugeführt werden, die den größten Wert der in dem Speicher (13) dargestellten Meßwerte feststellt und ein Steuersignal liefert, das zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers (26) dient.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des in seiner Verstärkung steuerbaren Verstärkers (26) auf einen Wert kleiner oder größer 1 oder gleich 1 einstellbar ist.