DE3151743C2 - - Google Patents
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- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Meßgerät der im Oberbe
griff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Im Falle einer Fühlerreihe für Lichtnachweis ist eine
Schaltung zur Korrektur der Änderungen im Verstärkungs
faktor (Änderungen der Empfindlichkeit) und zur Änderung
der Basisablage (Änderungen des Dunkelstromes) erforder
lich, um geringe Lichtmengen mit hoher Präzision zu mes
sen. Bei dieser Art von Schaltung sind die mit den ein
zelnen Fühlerelemeten verbundenen Verstärker mit Ab
gleichwiderständen ausgerüstet, durch die ein Abgleich
unabhängig für jedes einzelne Fühlerelemet durchgeführt
werden kann. Unter dem Begriff "einzelnes Fühlerelement"
ist im folgenden in einigen Fällen die einzelne Elemen
teneinheit oder in anderen Fällen auch die Schaltung zu
verstehen, die aus einem einzelnen Element und einem da
ran angeschlossenen Verstärker besteht. In der genannten
Schaltung wird der Verstärkungsfaktor eingestellt, um Va
riationen in der Empfindlichkeit und Lichtmenge für die
einzelnen Elemente zu korrigieren. Die Einstellung der
Basislinie wird durchgeführt, um Dunkelstromänderungen
unter den einzelnen Fühlerelementen sowie Basisablagen
der Verstärker selbst zu korrigieren. Je nachdem, was von
der Meßschaltung veranlaßt wird, werden die Ausgangssi
gnale der Verstärker in die nächste Stufe der
Signalverarbeitungsschaltung entweder über einen Multi
plexer (Schalteinrichtung) oder direkt weitergeleitet.
In Systemen dieser Art ist es erforderlich, zwei Ab
gleichwiderstände für jeden einzelnen Fühler vorzusehen,
nämlich einen zum Abgleich des Verstärkungsfaktors und
einen zum Abgleich der Basisablage. Dies ist mit folgen
den Nachteilen verbunden:
- 1. hohe Kosten;
- 2. eine große Baugröße der Schaltung; und
- 3. eine mühsame Justierung.
In anderen Systemen werden die Ausgangssignale der ver
schiedenen Elemente zunächst einem Multiplexer und von
dort einem Verstärker zugeführt. Wenngleich dieses System
die obengenannten Nachteile nicht aufweist, hat es fol
gende Mängel:
- 1. Eine Messung mit hoher Präzision ist nicht möglich, da keine Korrektur der Empfindlichkeitsschwankungen und Dunkelstromschwankungen über die verschiedenen Elemente vorgenommen werden kann; und
- 2. die Messung kleiner Ströme ist schwierig, da der Leckstrom od. dgl. des Multiplexers einen direkten Ein fluß auf das Fühlerausgangssignal aufweist.
Bei einem solchen, aus Electronics, 19. Januar 1978, Sei
ten 113 bis 119 bekannten System kann anstelle einer
Korrektur mit Hilfe eines Widerstandsnetzwerkes auch eine
mit Software programmierte Korrektur vorgenommen werden,
deren Art jedoch nicht näher angegeben ist.
Aus der US-PS 37 50 155 ist ein Meßgerät mit einer Viel
zahl von Temperaturfühlern als Fühlerelemente bekannt,
die jeweils im Rückkopplungspfad eines Verstärkers ange
ordnet sind. Neben diesen, jeweils mit einem Temperatur
fühler versehenen Verstärkern ist ein weiterer Verstärker
vorgesehen, der einen bestimmten Rückkopplungswiderstand
anstelle eines Temperaturfühlers aufweist. Alle Verstär
ker erhalten an ihrem Eingang die Ausgangsspannung einer
Bezugsspannungsquelle. Die Ausgänge aller Verstärker sind
mit Eingängen einer Multiplexerschaltung verbunden, deren
Ausgang über eine Übertragungsleitung mit einer zentralen
Verarbeitungseinrichtung verbunden ist. In dieser zentra
len Verarbeitungseinrichtung befindet sich eine
Linearisierungsschaltung, die ebenfalls über Software
programmiert ist, wozu eine Aufsuchtabelle benutzt wird.
Mit Hilfe des nur den Rückkopplungswiderstand anstelle
eines Temperaturfühlers aufweisenden Verstärkers wird das
Ausgangssignal der Bezugsspannungsquelle an die zentrale
Verarbeitungseinrichtung übertragen und dort mit einem
bestimmten Sollwert verglichen, um einen entsprechenden
Fehlerfaktor zu ermitteln. Mit Hilfe dieses Fehlerfaktors
werden dann in der Aufsuchtabelle Korrekturwerte aufge
sucht und zur Korrektur der Ausgangssignale der anderen
Verstärker benutzt.
Aus der DD-PS 1 41 081 ist eine Schaltungsanordnung zur
Fehlerkorrektur bei einer Analogsignalübertragung be
kannt, bei der ein Synchronimpuls mit einem bestimmten
Potential und einem feststehenden Spannungswert sender
seitig erzeugt wird, der dann empfängerseitig zur Deco
dierung und zur Korrektur der übertragenen Analogsignale
dient. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung findet
aber allein eine Korrektur der übertragenen Analogsignale
hinsichtlich von während ihrer Übertragung bzw. Codierung
aufgetretenen Fehlern statt, nicht dagegen von Fehlern,
die bei der Messung und Anfangsverstärkung der Analogsi
gnale entstehen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät
mit Vielelementenfühler zu schaffen, das für Hochpräzi
sionsmessungen geeignet ist, ohne daß Abgleichwiderstände
für den Verstärkungsfaktor und für die Basislinienablage
beim Verstärker eines jeden einzelnen Fühlerelementes
vorgesehen sein müssen.
Bei einem Meßgerät der genannten Art ist diese Aufgabe
durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
angegebenen Merkmale gelöst.
In dem Meßgerät mit Vielelementenfühler gemäß der
Erfindung sind keine Abgleichwiderstände für den
Verstärkungsfaktor und für die Basislinienablage für
jeden Verstärker eines einzelnen Fühlerelementes
vorgesehen. Statt dessen werden die Ausgangssignale der
Verstärker ohne Verstärkungsfaktorkorrektur und
ohne Basisablagekorrektur sequentiell durch einen
Multiplexer oder dergleichen auf die nachfolgende Meß
stufe geschaltet, und der Verstärker der nachfolgenden
Stufe, der das Ausgangssignal des Multiplexers empfängt,
ist hinsichtlich seines Verstärkungsfaktors und seiner
Basislinie einstellbar. Die Einstellung des Verstärkungs
faktors und der Basislinie dieses Verstärkers werden
entsprechend jedem einzelnen Element (einschließlich
seines Verstärkers) des Fühlers, welches Element durch
den Multiplexer ausgewählt worden ist, eingestellt.
Auf diese Weise wird die zuvor genannte
Korrektur durchgeführt. Da die Messung in der Re
gel mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden muß,
ist es ebenfalls erforderlich, die Verstärkungsfaktor-
und Basislinieneinstellung des Verstärkers mit hoher
Geschwindigkeit durchzuführen. Hierzu wird die Änderung
des Verstärkungsfaktors und der Basisablage für die ein
zelnen Elemente in einem Speicher vorweg gespeichert und
der Verstärkungsfaktor sowie die Basisablage des Ver
stärkers werden von außen auf der Grundlage der ge
speicherten Werte gesteuert. Das System eignet sich be
sonders, wenn ein Mikrocomputer verwendet wird, um die
Steuerung auszuführen.
Zwar erfordert das Meßgerät mit Vielelementenfühler ge
mäß der Erfindung einen Speicher, um die Verstärkungs
faktoren und Basisablagewerte für die einzelnen Elemente
des Fühlers zu speichern, es sind jedoch keine Abgleich
widerstände für den Verstärkungsfaktor und die Basis
linieneinstellung der einzelnen Fühlerelemente erfor
derlich. Wenn folglich die Anzahl der einzelnen Elemente
groß ist, sind die Gesamtkosten der Schaltung gering
und da darüber hinaus die Einstellung für Basisablage
und Verstärkungsfaktor separat für jedes Fühlerelement
vorgenommen werden, kann eine hohe Meßgenauigkeit er
reicht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert.
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild des wesentlichen
Teiles eines Meßgerätes mit Vielelementenfühler gemäß
der Erfindung.
In der Figur kennzeichnen die Symbole 1-1, 1-2, . . .
1-n die einzelnen Elemente eines Photodetektors 1.
An diese Elemente 1-1, . . . , 1-n sind Verstärker 2-1,
2-2, . . . , 2-n angeschlossen, die mit Festwiderständen
3-1, 3-2, . . . , 3-n zur Strom-Spannungs-Wandlung ausge
rüstet sind. Die Ausgangssignale der Verstärker 2-1, . . .
2-n werden alle einer Schalteinrichtung, beispielsweise
einem Multiplexer 4 zugeführt, der durch eine Schalt
steuerschaltung 4 A gesteuert wird. Das Ausgangssignal
des Multiplexers 4 enthält Verstärkungsfaktor- und
Basisablageänderungen.
Der Ausgangsanschluß des Multiplexers 4 ist an einen
Eingangsanschluß einer Addierschaltung 5 angeschlossen.
Der andere Eingang der Addierschaltung 5 ist an den
Ausgangsanschluß einer Generatorschaltung 6 zur Erzeu
gung einer Basisablagekorrekturspannung angeschlos
sen. Der Ausgangsanschluß der Addierschaltung 5 ist
mit einem Verstärker 8 mit variabler Verstärkung ver
bunden, dessen Verstärkung elektrisch durch eine Ver
stärkersteuerschaltung 7 gesteuert wird. Das Ausgangs
signal des Multiplexers 4 wird hinsichtlich seiner
Basislinie durch die Addierschaltung 5 und danach hin
sichtlich seines Verstärkungs- oder Proportionalitäts
faktors durch den Verstärker 8 mit variabler Verstär
kung eingestellt.
Die Steuerung der Addierschaltung 5 (der Generator
schaltung 6 zur Erzeugung einer Basisablagekorrektur
spannung) und des Verstärkers 8 mit variabler Ver
stärkung wird in der unten beschriebenen Art und Weise
durch eine Meßschaltung oder Meßeinheit 9, eine Speichereinheit 10 und ei
ne Basisablagesteuereinheit 11 durchgeführt.
Zunächst werden die Ausgangssignale der einzelnen Ele
mente 1-1, 1-2, . . ., 1-n, die zu einer Zeit entstehen,
in der der Photodetektor 1 nicht dem Licht ausgesetzt
ist, sequentiell durch den Multiplexer 4 abgefragt und
an die Meßeinheit 9 weitergeleitet, wo sie gemessen wer
den. Das von der Meßeinheit 9 zu dieser Zeit erzeugte
Ausgangssignal ist repräsentativ für die Gesamtänderung
in der Basisablage, die durch Änderungen des Dunkel
stromes des Photodetektors 1 und der Ablagewerte der
Verstärker 2-1, 2-2, . . . , 2-n hervorgerufen wird. Das
Ausgangssignal der Meßeinheit 9 für jedes einzelne Füh
lerelement wird in der Speichereinheit 10 gespeichert.
Danach wird der Photodetektor 1 gleichförmig Licht aus
gesetzt, wobei keine Meßprobe vorhanden ist, und die
Ausgangssignale der Fühlerelemente 1-1, 1-2, . . . , 1-n
werden sequentiell durch den Multiplexer 4 abgefragt
und an die Meßeinheit 9 zur Messung weitergeleitet. Das
Ausgangssignal der Meßeinheit 9 zu dieser Zeit ist re
präsentativ für die gesamten Schwankungen des Verstär
kungsfaktors, die auf die Empfindlichkeitsunterschiede
der einzelnen Fühlerelemente 1-1, 1-2, . . . , 1-n und
die Unterschiede der Festwertwiderstände 3-1, 3-2, . . . ,
3-n zurückzuführen sind. Das Ausgangssignal der Meßein
heit 9 für jedes einzelne Fühlerelement wird in der
Speichereinheit 10 gespeichert.
Die Speichereinheit 10 ist an die Steuereinheit 11 zur
Proportionalitäts- und Basisablagesteuerung angeschlos
sen. Die Proportionalitäts- und Basisablagesteuerung
11 ist an die Schaltsteuerschaltung 4 A angeschlossen,
von der sie ein Signal erhält, das identisch dem Schalt
steuersignal ist, das die Schaltsteuerschaltung 4 A dem
Multiplexer 4 zuführt. Die Proportionalitäts- und Basis
ablagesteuerung 11 verwendet dieses Signal, um aus dem
Speicher 10 den Verstärkungsfaktor und den Ablagewert
für die einzelnen Fühlerelemente, deren Ausgangssignal
gerade gemessen werden soll, auszulesen. Der auf diese
Weise ausgelesene Basisablagewert wird von der Pro
portionalitäts- und Ablagewertsteuerung 11 zu dem Span
nungsgenerator 6 für die Ablagekompensation geleitet, der
eine Spannung zur Korrektur des Ablage- oder Null
punktwertes erzeugt. Das heißt, der Generator 6 erzeugt eine
Spannung vom selben Absolutwert, jedoch von umgekehrter
Polarität, wie der Basislinienablagewert. Dieses Span
nungssignal für die Basisablage wird der Addierschaltung
5 zugeführt, wo es dem Ausgangssignal des Fühlerelemen
tes hinzuaddiert wird, wodurch dessen Basisablage korri
giert wird. Andererseits wird der Proportionalitäts-
oder Verstärkungsfaktor, der aus der Speichereinheit 10
ausgelesen wird, von der Proportionalitäts-Ablage
steuerung 11 zu der Verstärkersteuerung 7 geführt,
durch die der Verstärkungs- oder Proportionalitätsfaktor
des Ausgangssignales des Fühlerelementes auf einen
speziellen Wert auf der Basis des (ausgelesenen) Ver
stärkungsfaktors eingestellt wird. Auf diese Weise wird
der Ausgangswert des Fühlerelementes auf einen Wert kor
rigiert, der frei von Fehlern ist, die auf Schwankungen
in der Basisablage, der Empfindlichkeit oder derglei
chen zurückzuführen sind. Das Meßgerät mit Vielelementen
fühler ermöglicht so eine Messung
mit hoher Genauigkeit. Sofern die Baugruppen in der oben
beschriebenen Schaltung betroffen sind, kann beispiels
weise ein gewöhnlicher Digital/Analog-Wandler als Ge
nerator 6 für das Basisablagekompensationssignal ver
wendet werden. Ein multiplizierender Digital/Analog-
Wandler kann für den Verstärker 8 mit variablem Ver
stärkungsfaktor und ein Analog-Digital-Wandler für die
Meßeinheit 9 eingesetzt werden. Ein Mikrocomputer kann
die Speichereinheit 10 und die Proportionalitätsfaktor-
und Ablagesteuerung 11 darstellen. Folglich kann die
Schaltung relativ einfach ohne Spezialbauteile aufgebaut
werden.
Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, daß bei
einem Meßgerät mit Vielelementenfühler
zwar eine Speichereinheit zur Speicherung der
Verstärkungsfaktoren und Basisablagewerte der einzelnen
Fühlerelemente erforderlich ist, jedoch keine
Verstärkungsfaktor- und Basisablageeinstell
mittel für jedes einzelne Element vorzusehen sind. Wenn
folglich der Fühler aus einer Vielzahl von Elementen be
steht, sind die Gesamtkosten geringer als bei Schaltun
gen nach dem Stande der Technik. Die Kosten dieses Meß
gerätes sind etwa die gleichen wie
bei einem konventionellen Meßgerät, wenn die Zahl der
einzelnen Fühlerelemente etwa bei 10 liegt, während die
Kosten progressiv geringer werden als beim konventionel
len Meßgerät, wenn die Zahl der Fühlerelemente ansteigt.
Da des weiteren die Zahl der Abgleichwiderstände, die
eine Justierung erfordern, geringer ist, ist weniger Ab
gleicharbeit erforderlich. In einer Vorrichtung mit
16 Fühlerelementen beträgt die Zeit für den Abgleich
einer konventionellen Vorrichtung etwa 10 Minuten, wobei
davon ausgegangen ist, daß etwa 30 Sekunden für einen
Abgleichwiderstand erforderlich sind. Bei dem hier beschriebenen
Meßgerät beträgt andererseits die erforderli
che Zeit etwa 1 Sekunde, wobei geringfügige Schwankungen
auftreten können, die von der verwendeten Folge abhängen.
Da des weiteren die Zahl der platzbeanspruchenden Ab
gleichwiderstände geringer ist, ist das Meßgerät kleiner.
Im Falle der Ver
wendung eines Mikrocomputers zur Steuerung bestehen wei
tere Vorteile darin, daß es einfach ist, viele Funktio
nen der Elemente oder der Schaltungen zu ermitteln und
daß die Einstellung vor der eigentlichen Messung ein
fach ist, da die Folge zur Messung und Speicherung des
Proportionalitätsfaktors und Ablagewertes leicht automa
tisiert werden kann, so daß es möglich ist, konsistente
Messungen frei von Zeitdrift oder Temperaturdrift durch
zuführen. Eine besonders wirksame Anwendung
liegt in der Hochpräzisionsmessung bei einem
Dreifarbendichteausgleich sowie in der Dreifarbenanaly
se der Punktdichte eines Farbnegatives.
Claims (1)
- Meßgerät mit Vielelementenfühler, das einen aus einer Vielzahl von als Lichtnachweisfühler ausgebildeten Füh lerelementen bestehenden Fühler (1), eine Meßschaltung (9) zum unabhängigen Messen des Ausgangssignals, des Ab lagewertes und des Verstärkungsfaktors eines jeden Füh lerelementes und eine Schalteinrichtung (4) zum sequen tiellen Verbinden der Fühlerelemente mit der Meßschaltung (9) aufweist, um die Ausgangssignale eines jeden Fühler elementes unabhängig voneinander abzufragen, dadurch ge kennzeichnet, daß es einen Speicher (10) zum getrennten Speichern des Ablagewertes und des Verstärkungsfaktors für jedes einzelne Fühlerelement aufweist, daß eine durch die Schalteinrichtung (4) geschaltete Ausleseschaltung (11) zum Auslesen des gespeicherten Ablagewertes und des Verstärkungsfaktors für jedes der Fühlerelemente vorge sehen ist, daß eine Ablage-Korrekturschaltung (6) zwi schen der Schalteinrichtung (4) und der Meßschaltung (9) vorgesehen ist, um die Ablage des Ausgangssignales des jeweiligen Fühlerelementes aufgrund des durch die Ausle seschaltung (11) ausgelesenen Ablagewertes zu korrigie ren, daß eine Verstärkungsfaktor-Korrekturschaltung (7, 8) zwischen der Schalteinrichtung (4) und der Meßschal tung (9) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal des jewei ligen Fühlerelementes auf einen speziellen Wert aufgrund des durch die Ausleseschaltung (11) ausgelesenen Verstär kungsfaktors zu korrigieren, und daß beim Messen und Speichern des Ablagewertes keines der Fühlerelemente mit Licht beaufschlagt ist, während beim Messen und Speichern des Verstärkungsfaktors alle Fühlerelemente mit Licht gleicher Intensität beaufschlagt sind.
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