DE3437922C1

DE3437922C1 - Thermoelectric measurement of infrared radiation

Info

Publication number: DE3437922C1
Application number: DE19843437922
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 6450 Hanau Berkenheide; Ursula Eysholdt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1985-11-07

Abstract

In order to determine the power of the infrared radiation emitted by a laser, a Peltier element (1) which has previously been cooled - below a prescribed lower temperature value - is irradiated. After the Peltier element (1), which is now working as a temperature sensor, has reached the prescribed lower temperature value, due to a thermoelectromotive force corresponding to the temperature a lower threshold value is reached in a window discriminator (5) and time measurement is initiated. Not until after the Peltier element (1) has reached its upper temperature value, owing to further heating, is the time measurement interrupted by a corresponding upper threshold value of the thermoelectromotive force. A signal corresponding to the time measurement is approximately inversely proportional to the output power; this signal passes to the display after being converted and corrected. <IMAGE>

Description

In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Peltier-Element so lange mit Strom gespeist, bis seine Temperatur so niedrig ist, daß die bei Unterbrechung des Stromes zu messende Thermospannung einen - von einem Fenster-Diskriminator vorgegebenen - unteren Schwellwert unterschreitet. Die Einschaltdauer des Stromes wird durch ein Zeitglied gesteuert, wobei nach dem Umsteuerungsvorgang das Peltier-Element auf den Eingang des Fenster-Diskriminators einwirkt. In a preferred embodiment, a Peltier element is so fed with electricity for a long time until its temperature is so low that the interruption of Current to be measured thermal voltage - from a window discriminator falls below the specified lower threshold value. The duty cycle of the current is controlled by a timing element, the Peltier element after the reversal process acts on the input of the window discriminator.

Sobald die aufgrund der Infrarotbestrahlung vom Peltier-Element abgegebene Thermospannung den unteren Schwellwert des Fenster-Diskriminators erreicht, wird ein Impulsgenerator mit Impulsen konstanter Periodendauer gestartet, der mit zunehmender Thermospannung bei Erreichen eines oberen Schwellwertes des Fenster-Diskriminators wieder abgeschaltet wird. Da die beiden Schwellwerte des Fenster-Diskriminators einen konstanten Abstand aufweisen, ist die Zahl der Impulse ein Maß für die vom Peltier-Element aufgenommene Wärmemenge pro Zeiteinheit. Dabei dient die Zahl der Impulse als Adresse für einen abrufbaren Speicher, in dem unter der jeweiligen Adresse ein errechneter Wert zur Leistungsanzeige steht. Der errechnete Wert kompensiert alle Nichtlinearitäten des Meßsystems. As soon as the infrared radiation emitted by the Peltier element Thermal voltage reaches the lower threshold value of the window discriminator is a pulse generator is started with pulses of constant period duration, which with increasing Thermal voltage when an upper threshold value of the window discriminator is reached is switched off again. Since the two threshold values of the window discriminator have a constant distance, the number of pulses is a measure of the from Peltier element absorbed amount of heat per unit of time. The number of Impulse as an address for a retrievable memory, in which under the respective address a calculated value is available for the performance display. The calculated value compensates all non-linearities of the measuring system.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind insbesondere im verhältnismäßig geringen Gewicht, einer schnellen und präzisen Anzeige sowie einer robusten Bauweise zu sehen. The advantages that can be achieved with the invention are in particular relative low weight, a fast and precise display and a robust construction to see.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert. In the following, the subject matter of the invention is based on FIGS. 1 and 2 explained in more detail.

F i g. 1 zeigt im Blockschaltbild den Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; F i g. 2 zeigt das zughörige Schaltbild. F i g. 1 shows the structure of the invention in a block diagram Circuit arrangement; F i g. 2 shows the associated circuit diagram.

Gemäß F i g. list das Peltier-Element 1 an den Eingang eines steuerbaren elektronischen Schalters 2 angeschlossen, welcher es mit einer Spannungsquelle 4 verbindet. Zusätzlich ist das Peltierelement mit dem Eingang eines Fenster-Diskriminators 5 verbunden. Zur Steuerung des Schalters 2 ist Schaltelement 3 vorgesehen. Der Fenster-Diskriminator 5 gibt bei einem Eingangssignal mit einer Amplitude, die zwischen einem unteren und einem oberen Schwellwert liegt, ein Ausgangssignal, während er bei einer Amplitude oberhalb des oberen Schwellwertes bzw. unterhalb des unteren Schwellwertes kein Ausgangssignal abgibt. Die beiden Schwellwerte sind fest vorgegebene Spannungen. Der Ausgang des Fenster-Diskriminators 5 ist über ein logisches Verknüpfungsglied 6 mit dem Eingang eines Zählers 7 verbunden, welcher nur bei Vorliegen eines Ausgangssignals am Diskriminator 5 die von einem Impulsgenerator 8 erzeugten Impulse in das Zählwerk überführt. Als logisches Verknüpfungsglied 6 kann beispielsweise ein UND-Glied eingesetzt werden. Der Ausgang des Zählers 7 ist über eine Parallelübertragungsleitung mit dem Adresseneingang eines Speichers 9 verbunden. According to FIG. list the Peltier element 1 to the input of a controllable electronic switch 2 connected, which is connected to a voltage source 4 connects. In addition, the Peltier element has the input of a window discriminator 5 connected. Switching element 3 is provided to control switch 2. The window discriminator 5 gives an input signal with an amplitude between a lower and an upper threshold is an output signal while it is at an amplitude above the upper threshold or below the lower threshold none Emits output signal. The two threshold values are fixed, predetermined voltages. The output of the window discriminator 5 is via a logic link 6 connected to the input of a counter 7, which only when an output signal is present at the discriminator 5, the pulses generated by a pulse generator 8 in the counter convicted. An AND element, for example, can be used as the logic link 6 will. The output of the counter 7 is via a parallel transmission line connected to the address input of a memory 9.

Der unter den Speicheradressen abrufbare Speicherinhalt ist vorher eingegeben und entspricht einer direkten Leistungsangabe. An den Ausgang des Speichers 9 ist über eine Parallelübertragungsleitung eine digitale Anzeigevorrichtung 10 angeschlossen, welche den Speicherinhalt zur Anzeige bringt.The memory content that can be called up under the memory addresses is before entered and corresponds to a direct performance specification. To the output of the memory 9 is a digital display device 10 via a parallel transmission line connected, which displays the memory content.

Anhand der Fig. 1 läßt sich der prinzipielle Funktionsablauf erläutern. Über eine im Schaltelement 3 befindliche Schalttaste wird der Startimpuls gegeben, welcher das Peltier-Element 1 mit einem Strom aus der Spannungsquelle 4 speist. Über ein im Schaltelement 3 befindliches Zeitglied wird das Peltier-Element so lange vom Strom durchflossen, bis es mit Sicherheit eine Temperatur erreicht hat, die beim Betrieb des Peltier-Elements 1 als Thermoelement eine Thermospannung abgibt, die mit Sicherheit unterhalb der unteren Schwellwertspannung des Diskriminators 5 liegt. Nach Ablauf dieser Kühlphase wird der Konstantstrom unterbrochen und die an den Klemmen des Peltier-Elements durch Infrarotbestrahlung erzeugte Thermospannung über den symbolisch dargestellten Umschalter 2 an den Eingang des Diskriminators 5 geführt. Sobald nun infolge zunehmender Erwärmung des Peltier-Elements t mit steigender Thermospannung der untere Schwellwert des Fenster-Diskriminators 5 erreicht ist, liegt ein Ausgangssignal am Diskriminator an, das erst bei Erreichen des oberen Schwellwertes wieder zu Null wird. Die dem unteren Schwellwert entsprechende Temperatur wird mit T= Tstart bezeichnet, während die dem oberen Schwellwert entsprechende Temperatur mit T= Tmax angegeben ist Der Fenster-Diskriminator 5 führt nur dann ein Ausgangssignal bzw. zu einem am Ausgang des logischen Verknüpfungsgliedes wirksamen Signal, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: Tstart < T < Tmax. The basic functional sequence can be explained with the aid of FIG. The start impulse is given via a switch button located in switching element 3, which feeds the Peltier element 1 with a current from the voltage source 4. The Peltier element is so long via a timing element located in the switching element 3 the current flows through it until it has definitely reached a temperature that emits a thermal voltage when operating the Peltier element 1 as a thermocouple, which are definitely below the lower threshold voltage of the discriminator 5 lies. After this cooling phase has elapsed, the constant current is interrupted and the Thermal voltage generated at the terminals of the Peltier element by infrared radiation via the symbolically represented switch 2 to the input of the discriminator 5 led. As soon as now as a result of increasing heating of the Peltier element t with increasing Thermal voltage the lower threshold value of the window discriminator 5 has been reached, there is an output signal at the discriminator, which is only activated when the upper one is reached Threshold value becomes zero again. The temperature corresponding to the lower threshold is denoted by T = Tstart, while the one corresponding to the upper threshold value Temperature is specified with T = Tmax. The window discriminator 5 only leads then an output signal or an effective at the output of the logic link Signal when the following condition is met: Tstart <T <Tmax.

Während der Anstiegsphase vom unteren zum oberen Schwellwert gelangen über das logische Verknüpfungsglied 6 die vom Impulsgenerator 8 in gleichmäßigen Abständen erzeugten Impulse in den Eingang des Zählers 7. Da der Abstand zwischen beiden Schwellwerten stets konstant ist, ist die Zahl der Impulse umgekehrt proportional zur empfangenen Leistung am Peltier-Element 1. Im Speicher 9 dient die Zahl der Impulse als Adresse für einen Speicherinhalt, welcher eine der Zahl der Impulse entsprechende Leistung angibt. Diese Leistungsangabe wird vom Ausgang des Speichers 9 an ein digitales Anzeigewerk 10 weitergegeben, welches direkt die gemessene Leistung in Watt angibt. Move from the lower to the upper threshold during the rise phase Via the logic link 6 from the pulse generator 8 in uniform Intervals generated pulses in the input of the counter 7. Since the distance between is always constant for both threshold values, the number of pulses is inversely proportional to the power received at the Peltier element 1. In the memory 9 is the number of Impulse as an address for a memory content, which is one of the number of impulses indicates corresponding performance. This power specification is obtained from the output of the memory 9 passed on to a digital display unit 10, which directly shows the measured power indicates in watts.

Gemäß Fig. 2 ist das aus einer kalten und einer warmen Seite bestehende Peltier-Element 1 über eine Diode 11 in den Kollektorkreis einer aus zwei Transistoren 12, 13 bestehenden Darlington-Schaltung angeschlossen. Die Ansteueerung dieser zur Kühlung des Peltier-Elements 1 vorgesehenen Schaltung erfolgt über einen Vorwiderstand 14, welcher mit dem ersten Ausgang 15 eines Monoflop 16 angesteuert wird. Das Monoflop 16 ist mit einem aus Kondensator 17 und Potentiometer 18 bestehenden Zeitglied versehen. Die Ansteuerung des Monoflops 16 erfolgt über einen ersten Eingang 19, welcher mit dem Ausgang eines NAND-Gliedes 20 verbunden ist. Ein Eingang 21 des logischen NAND-Gliedes 20 ist über ein mit Schalthysterese arbeitendes Schaltelement 23 mit der Starttaste 24 verbunden. Der zweite Eingang 22 des logischen Schaltelements 20 ist mit dem invertierenden Ausgang 25 einer als D-Flip-Flop arbeitenden Startverriegelung 26 verbunden, welche über ihren Setzeingang 27 mit dem Ausgang 15 des Monoflops 16 verbunden ist. Dieser Ausgang 15 ist weiterhin mit dem invertierenden Eingang 28 eines zweiten Monoflops 29 verbunden, dessen Zeitglied aus einem Kondensator 17' und einem Widerstand 18' besteht; diese Zeitverzögerung ist lediglich zur Sicherheit vorgegeben, im Normalbetrieb erfolgt ein Rücksetzen des Monoflops durch ein Signal aus dem Fenster-Diskriminator 5, sobald dessen oberer Schwellwert überschritten wird. Die Ansteuerung dieses zweiten Monoflops erfolgt bei Verlöschen des Signals am Ausgang 15 des ersten Monoflops 16. Der erste Ausgang 30 des zweiten Monoflops 29 ist über einen Vorwiderstand 31 mit einem Schalttransistor 32 verbunden, in dessen Kollektorkreis sich ein Optokoppler 33 befindet; über die Ausgangsklemmen 34,35 des Optokopplers 33 ist das Lasergerät oder eine mechanische Strahlenunterbrechung einschaltbar. Weiterhin ist mit dem ersten Ausgang 30 des zweiten Monoflops 29 der Eingang 36 eines dritten Monoflops 37 verbunden. Die monostabile Kippschaltung 37 ist ein Monoflop mit einem aus Kondensator 38 und Widerstand 39 bestehenden Zeitglied. According to FIG. 2, this consists of a cold and a warm side Peltier element 1 via a diode 11 in the collector circuit of one of two transistors 12, 13 existing Darlington pair connected. The control of this for The circuit provided for cooling the Peltier element 1 takes place via a series resistor 14, which is controlled with the first output 15 of a monoflop 16. The monoflop 16 is provided with a timing element consisting of a capacitor 17 and a potentiometer 18. The control of the monoflop 16 takes place via a first input 19, which with the output of a NAND gate 20 is connected. An input 21 of the logic NAND gate 20 is via a switching element 23 operating with switching hysteresis with the start button 24 connected. The second input 22 of the logic switching element 20 is connected to the inverting output 25 of a start interlock 26 operating as a D flip-flop connected, which via its set input 27 to the output 15 of the monoflop 16 connected is. This output 15 is still connected to the inverting input 28 of a second monoflop 29, whose timing element consists of a capacitor 17 ' and a resistor 18 '; this time delay is purely for security specified, in normal operation the monoflop is reset by a signal from the window discriminator 5 as soon as its upper threshold value is exceeded will. This second monoflop is activated when the signal goes out at the output 15 of the first monoflop 16. The first output 30 of the second monoflop 29 is connected via a series resistor 31 to a switching transistor 32, in which Collector circuit is an optocoupler 33; via the output terminals 34,35 of the optocoupler 33 is the laser device or a mechanical beam interruption switchable. Continue with the first Output 30 of the second Monoflop 29 is connected to the input 36 of a third monoflop 37. The monostable Toggle circuit 37 is a monoflop with a capacitor 38 and resistor 39 existing timer.

Ausgang 40 ist mit dem Takteingang 41 des als Startverriegelung 26 dienenden D-Flip-Flops verbunden. Weiterhin ist Ausgang 40 mit einem Eingang 42 der Anzeigevorrichtung 10 verbunden.Output 40 is connected to clock input 41 of the start interlock 26 serving D flip-flops connected. Furthermore, output 40 has an input 42 the display device 10 connected.

Der Ausgang des Peltier-Elements ist außer mit der Kathode der Diode 11 gleichzeitig über zwei in Serie geschaltete Widerstände 43, 44 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 45 verbunden, wobei der zwischen den beiden Widerständen liegende Verbindungspunkt über eine Serienschaltung zweier Dioden 46, 47 mit der Masse verbunden ist. Diese Serienschaltung der Dioden dient während der Kühlphase zur Begrenzung der positiven Eingangsspannung des Operationsverstärkers 45. The output of the Peltier element is except with the cathode of the diode 11 simultaneously via two series-connected resistors 43, 44 with the inverting one Input of an operational amplifier 45 connected, the one between the two Resistances connection point via a series connection of two diodes 46, 47 is connected to the ground. This series connection of the diodes is used during the Cooling phase to limit the positive input voltage of the operational amplifier 45.

Der Ausgang 48 des Operationsverstärkers 45 ist mit dem Eingang 49 des Fenster-Diskriminators 5 verbunden. Dieser besteht aus zwei als Komparatoren 51, 52 arbeitenden Differenzverstärkern, von denen bei Komparator 51 der positive, bei Komparator 52 der invertierende Eingang mit dem Anschluß 49 verbunden ist. Der invertierende Eingang des Komparators 51 bzw. der positive Eingang des Komparators 52 sind über Potentiometer 53 bzw. 54 mit der Kathode einer an der Spannungsversorgung angeschlossenen Diode 55 verbunden. The output 48 of the operational amplifier 45 is connected to the input 49 of the window discriminator 5 connected. This consists of two as comparators 51, 52 working differential amplifiers, of which at comparator 51 the positive, the inverting input of the comparator 52 is connected to the terminal 49. Of the inverting input of the comparator 51 or the positive input of the comparator 52 are connected to the power supply via potentiometer 53 or 54 with the cathode connected diode 55 connected.

Die Ausgänge 56 bzw. 57 der beiden Komparatoren 51, 52 sind jeweils über Dioden 58, 59 mit den Eingängen 61, 62 eines logischen Verknüpfungsgliedes 6 in NOR-Schaltung verbunden. Das NOR-Glied entspricht dem in F i g. 1 als logisches Verknüpfungsglied 6 dargestellten UND-Glied. Die Dioden 58, 59 sollen als Pegelbegrenzer verhindern, daß der Eingang des NOR-Gliedes mit einem negativen Signal angesteuert wird. Der dritte Eingang 63 dieses NOR-Gliedes ist mit dem Ausgang des bei Betrieb ständig arbeitenden Impulsgenerators 8 verbunden. Durch das NOR-Glied ist sichergestellt, daß nur bei Vorliegen eines elektrischen Null-Signales zwischen dem unteren und dem oberen Schwellwert des Fenster-Diskriminators 5 Zählimpulse aus dem Impulsgenerator 8 an den Ausgang 66 des NOR-Gliedes gelangen. Dieser Ausgang 66 ist mit dem Zähleingang 67 eines dualen Vorwärtszählers verbunden, welcher Zähler 7 aus F i g. 1 entspricht. Dieser Zähler 7 enthält einen Rücksetzeinang 69, welcher mit dem Ausgang 15 des ersten Monoflops 16 verbunden ist. Der duale Vorwärtszähler gibt die an seinem Ausgang 70 anliegende 12-Bit-Binärzahl über eine parallele Übertragsleitung an den Adresseneingang eines als Speicher 9 eingesetzten Festwertspeichers ab. Die unter den Speicheradressen abrufbaren Speicherinhalte haben vorgegebene Werte mit einer Wortlänge von mindesfens 8 Bit.The outputs 56 and 57 of the two comparators 51, 52 are respectively Via diodes 58, 59 with the inputs 61, 62 of a logic link 6 connected in NOR circuit. The NOR element corresponds to that in FIG. 1 as a logical one Link element 6 shown AND element. The diodes 58, 59 are intended as level limiters prevent the input of the NOR gate from being triggered with a negative signal will. The third input 63 of this NOR element is connected to the output of during operation constantly working pulse generator 8 connected. The NOR element ensures that only when there is an electrical zero signal between the lower and the upper threshold of the window discriminator 5 counting pulses from the pulse generator 8 reach the output 66 of the NOR element. This output 66 is with the counter input 67 of a dual up counter connected, which counter 7 from FIG. 1 corresponds. This counter 7 contains a reset input 69, which is connected to the output 15 of the first monoflop 16 is connected. The dual up counter gives the at its output 70 pending 12-bit binary number via a parallel carry line to the address input a read-only memory used as memory 9. The one under the memory addresses The memory contents that can be called up have predefined values with a word length of at least fens 8 bit.

Bei der Vorgabe der Speicherwerte ist sowohl die Temperatur/Spannungscharakteristik des Peltier-Elements 1 als auch der Algorithmus zur Leistungsangabe aus der Zahl der Impulse berücksichtigt. Da die Zahl der Impulse aufgrund ihrer konstanten Periodendauer eine Integration über die Zeit für das Durchlaufen der Spannung vom unteren Schwellwert bis zum oberen Schwellwert im Fenster-Diskriminator 5 bedeutet, ist die Zahl der Impulse umgekehrt proportional der vom Peltier-Element 1 erfaßten Leistung. Der Speicherinhalt setzt sich somit zusammen aus dem Quotienten einer Funktion der Adresse Zsowie der Adresse selber: F(Z) - Z Der Ausgang 72 des Festwert-Speichers 9 ist mit dem Eingang einer Dekodier- bzw. Treiberstufe 73 verbunden, welche wiederum über eine parallele Übertragungsleitung mit der Anzeigevorrichtung 74 verbunden ist. Dekodier-Treibvorrichtung 73 und Anzeigevorrichtung 74 bilden zusammen die mit Bezugsziffer 10 bezeichnete Anzeigevorrichtung. Die Dekodier-Treibervorrichtung 73 ist über einen zusätzlichen Steuereingang 42 mit dem Ausgang 40 des dritten Monoflops 37 verbunden. Über diesen Steuereingang 42 erhält die Dekodier-Treibervorrichtung einen kurzzeitigen Speicherimpuls, der die Zahlenwerte des Festwertspeichers 9 überträgt, so daß die in der Treibervorrichtung befindlichen Werte auch nach Beendigung des Meßvorganges erhalten bleiben. When specifying the storage values, both the temperature / voltage characteristic of the Peltier element 1 as well as the algorithm for the performance specification from the number the impulses taken into account. Because the number of pulses due to their constant period an integration over time for the voltage passing through the lower threshold value means up to the upper threshold value in the window discriminator 5 is the number of The pulses are inversely proportional to the power detected by the Peltier element 1. Of the The memory content is thus made up of the quotient of a function of the address Z as well as the address itself: F (Z) - Z The output 72 of the fixed value memory 9 is connected to the input of a decoding or driver stage 73, which in turn connected to the display device 74 via a parallel transmission line is. Decoder drive device 73 and display device 74 together form the with reference numeral 10 designated display device. The decoding driver device 73 is via an additional control input 42 with the output 40 of the third monoflop 37 connected. The decoding driver device receives this control input 42 a short-term memory pulse that transmits the numerical values of the read-only memory 9, so that the values located in the driver device even after the termination of the Measuring process are retained.

Gemäß Fig.2 wird der Meßvorgang durch Betätigung der Starttaste 24, welche mit dem ersten Eingang 19 des Monoflops 16 verbunden ist, ausgelöst. Durch das aus Kondensator 17 und Potentiometer 18 bestehende Zeitglied wird am Ausgang 15 wenigstens so lange ein Signal erzeugt, bis das über die in der Darlington-Schaltung arbeitenden Transistoren 12, 13 mit Strom gespeiste Peltier-Element 1 mit Sicherheit so weit abgekühlt ist, daß seine Thermospannung unterhalb des untersten Schwellwertes des Fenster-Diskriminators 5 liegt. Weiterhin werden über Ausgang 15 des ersten Monoflops der Setzeingang 27 der als D-Flip-Flop ausgebildeten Startverriegelung 26 sowie der Rücksetzeingang 69 des dualen Vorwärtszählers 7 angesteuert. Nach ca. 0,5 Sekunden Einschaltzeit kippt das Monoflop 16 wieder in seinen stabilen Zustand zurück und triggert das nachgeschaltete zweite Monoflop 29 über dessen invertierenden Eingang 28. Das zweite Monoflop steuert die über den Optokoppler 33 angeschlossene Laser-Einschaltvorrichtung an und setzt mit seiner Rückflanke das nachgeschaltete dritte Monoflop 37. Es wird im Normalfall bei Überschreiten des oberen Schwellwertes des Fenster-Diskriminators 5 zurückgesetzt (T Tal7z); es kann jedoch im Fehlerfall auch automatisch durch die eingestellte Verzögerungszeit von ca. 2 Sekunden zurückgesetzt werden. Während dieser Verzögerungszeit findet der eigentliche Meßvorgang statt. Beim Rücksetzen des Monoflops 29 wird durch die fallende Flanke das dritte Monoflop 37 über seinen invertierenden Eingang 36 angesteuert. Mit dem am Ausgang 40 abgegebenen Impuls wird die Dekodier-Treibervorrichtung 73 über ihren Eingang 42 so angesteuert, daß sie den Speicherinhalt des Festwertspeichers 9 übernimmt und ihrerseits wiederum speichert. Beim Rücksetzen des Monoflops 37 wird die Startverriegelung des D-Flip-Flops 26 über den Takteingang 41 aufgehoben. Mit einem hier zwecks besserer Übersicht nicht dargestellten Monoflop ist es möglich, die Dekodier-Treibervorrichtung 73 so anzusteuern, daß noch für ca. 3 Sekunden die Leistungsanzeige erhalten bleibt. Darüber hinaus ist es möglich, den Startimpuls auf ein D-Flip-Flop zu geben, welches für eine Anzeigeverzögerung während des Meßvorganges sorgt, um Anzeigefehler zu vermeiden. According to Figure 2, the measuring process is started by pressing the start button 24, which is connected to the first input 19 of the monoflop 16 is triggered. By the timer consisting of capacitor 17 and potentiometer 18 is at the output 15 at least as long as a signal is generated until it is over in the Darlington pair working transistors 12, 13 with current fed Peltier element 1 with security has cooled so far that its thermal voltage is below the lowest threshold value of the window discriminator 5 is located. Furthermore, output 15 of the first Monoflops of the set input 27 of the start interlock designed as a D flip-flop 26 and the reset input 69 of the dual up counter 7 are activated. After approx. 0.5 seconds switch-on time, the monoflop 16 tilts back into its stable state back and triggers the downstream second monoflop 29 via its inverting one Input 28. The second monoflop controls the one connected via the optocoupler 33 Laser switch-on device and sets the downstream with its trailing edge third monoflop 37. It is normally when the upper threshold value is exceeded the window discriminator 5 is reset (T Tal7z); however, it can in the event of an error also automatically reset by the set delay time of approx. 2 seconds will. The actual measuring process takes place during this delay time. When the monoflop 29 is reset, the falling edge causes the third monoflop 37 controlled via its inverting input 36. With the one delivered at exit 40 Pulse, the decoding driver device 73 is controlled via its input 42 in such a way that that it takes over the memory content of the read-only memory 9 and in turn in turn saves. When the monoflop 37 is reset, the start interlock of the D flip-flop is activated 26 canceled via clock input 41. With one here for a better overview monoflop, not shown, it is possible to use the decoding driver device 73 to be controlled in such a way that the power display is retained for approx. 3 seconds. In addition, it is possible to give the start pulse to a D flip-flop, which ensures a display delay during the measurement process to avoid display errors avoid.

Nach Aufheben der Startverriegelung am D-Flip-Flop 26 ist es jedoch auch möglich, ein erneutes Startsignal zu geben, so daß der Meßzyklus erneut anläuft. After releasing the start interlock on the D flip-flop 26, however, it is it is also possible to give a new start signal so that the measuring cycle starts again.

Während der Bestrahlung des Peltier-Elements 1 durch den Laser in der Meßphase wird der invertierende Eingang des Verstärkers 45 über die Widerstände 43, 44 angesteuert. Die zwischen den beiden Widerständen und der Masse geschalteten Dioden 46, 47 dienen zur Begrenzung der Eingangsspannung auf einem Wert von ca. 1,4 Volt. Somit werden zu hohe Spannungen aufgrund eines zu stark gekühlten Peltier-Elements am Eingang des Verstärkers 45 vermieden. Im Fenster-Diskriminator 5 gibt der Ausgang 56 des Komparators 51 ein Signal ab, sobald die an seinem Meßeingang anliegende Spannung oberhalb der am anderen Eingang liegenden Referenzspannung liegt, während umgekehrt Kemparator 52 an seinem Ausgang eine Spannung abgibt, wenn die an seinem Meßeinang anliegende Spannung unterhalb der an seinem anderen Eingang liegenden Referenzspannung, die dem unteren Schwellwert entspricht, liegt. Nur wenn die vom Eingang 49 ausgehende Spannung zwischen beiden Schwellwerten und somit im »Fenster« liegt, sind beide Ausgänge der Komparatoren »O«, so daß auch die Eingänge 61 und 62 des als iogisches Verknüpfungselement 6 dienenden NOR-Gliedes auf Nullpotential liegen. Sind die Eingänge 61, 62des als NOR-Glied arbeitenden logischen Verknilpfungsgliedes auf Nullpotential, können die vom Impuisgenerator 8 erzeugten Impulse über den invertierenden Ausgang 66 am Eingang 67 des Dualzählers 7 wirksam werden. During the irradiation of the Peltier element 1 by the laser in the measuring phase becomes the inverting input of the amplifier 45 via the resistors 43, 44 controlled. The one between the two resistors and the Ground-connected diodes 46, 47 are used to limit the input voltage a value of approx. 1.4 volts. Thus, voltages that are too high become too strong due to a cooled Peltier element at the input of the amplifier 45 avoided. In the window discriminator 5, the output 56 of the comparator 51 emits a signal as soon as it is at its measuring input applied voltage is above the reference voltage applied to the other input, while conversely Kemparator 52 emits a voltage at its output when the voltage present at its measuring input is below that at its other input lying reference voltage, which corresponds to the lower threshold value. Only if the voltage emanating from input 49 between the two threshold values and thus im "Window" is, both outputs of the comparators are "O", so that the inputs 61 and 62 of the NOR gate serving as logical linking element 6 to zero potential lie. Are the inputs 61, 62 of the logical linking element working as a NOR element to zero potential, the pulses generated by the pulse generator 8 via the inverting Output 66 at input 67 of the dual counter 7 become effective.

Der vom Dualzähler 7 erzeugte duale Zahlenwert wird dann über eine parallele Übertragungsleitung als Speicheradresse dem Speicher 9 zugeführt, welcher den der Speicheradresse entsprechenden Speicherinhalt an die Dekodier-Treibervorrichtung 73 weitergibt, sofern diese über ihren Speichereingang 42 angesteuert wird. Von der Dekodier-Treibervorrichtung 73 wird die Anzeigevorrichtung 74 angesteuert. Der in der Treibervorrichtung enthaltene Wert bleibt auch erhalten, falls sich der im Festwertspeicher angegebene Wert aufgrund der Abkühlung des Peltier-Elements ändern sollte.The dual numerical value generated by the dual counter 7 is then a parallel transmission line supplied as a memory address to the memory 9, which the memory content corresponding to the memory address to the decoding driver device 73 passes on, provided that it is controlled via its memory input 42. from of the decoding driver device 73, the display device 74 is driven. Of the The value contained in the driver device is also retained if the value in the Read-only memory change the specified value due to the cooling of the Peltier element should.

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Claims

Claims: 1. Method for measuring the intensity of infrared radiation, in particular the infrared radiation emitted by a laser, by means of a temperature sensor, characterized in that a Peltier element (1) is used as the temperature sensor is, which is cooled in a first phase until the at its terminals measurable thermal voltage falls below a predetermined lower threshold value that then the Peltier element (1) is irradiated in a second phase, whereby the thermal voltage increases and that when the lower threshold value is reached Thermovoltage a time measurement is started with reaching a given upper threshold value of the thermoelectric voltage is ended, that a measured in this way Time interval corresponding measured value signal is determined, which is approximately reversed is proportional to the power consumed by the Peltier element (1), and this The measured value signal is converted into a signal for displaying the power of the infrared radiation will.

2. The method according to claim 1, characterized in that during the time measurement of a pulse generator (8) generates pulses of constant period duration and given to the input of a counter (7), the number of pulses is converted into an advertisement corresponding to the performance.

3. The method according to claim 2, characterized in that the number the pulses in the counter (7) converted into a corresponding binary number and this Binary number is fed as an address to a memory (9) which has one of the memory addresses corresponding, previously entered memory content reads, and this memory content outputs as a value for the performance.

4. Circuit arrangement for performing the method according to a of claims 1 to 3, characterized in that the Peltier element (1) with a Switch (2) is connected via which the Peltier element (1) is connected to a voltage source (4) and can be connected to a window discriminator (5), the output of the Window discriminator (5) with a first input of a logic link (6) is connected, the second input of which is connected to the pulse generator (8) is, and that the output of the logic link with the input of the counter is connected, to which a display device (10) is connected.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that a memory (9) is connected between the counter (7) and the display device (10) is, the address input of the memory via a parallel transmission line is connected to the output of the counter (7).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the output of the memory (9) is connected to a digital display device (10) is.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the switch (2) can be controlled and that a start pulse is used to control it releasable switching element (3) is provided.

8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the electrical switching element (3) contains a timing element.

9. Circuit arrangement according to one of claims 7 or 8, characterized characterized in that the switching element (3) has an additional output (34, 35) for Control of the infrared radiation source to be measured contains.

The invention relates to a method for measuring the intensity of Infrared radiation, especially the infrared radiation emitted by a laser, by means of a temperature sensor and a circuit arrangement for implementation of the procedure.

DE-PS 32 02 218 discloses a processing machine with a CO2 laser known, in which part of the infrared radiation generated for the purpose of temperature measurement is transferred to a temperature sensor at a processing point. The transfer is done through suitable optical fibers. With the output value of the temperature sensor For example, the CO2 laser can be controlled or the temperature can be controlled by monitored by an operator. In a further development of the processing machine a measuring device is provided for determining the output energy of the laser beam. In this way, the output energy can be used even before starting the machining process of the laser beam can be adjusted.

According to the aforementioned DE-PS 32 02 218, the proves to be disadvantageous relatively complex optical structure for the purpose of returning the infrared radiation to the temperature sensor. Since the measurement directly at the processing point via reflection takes place, special measures must be taken to falsify the measurement results due to smoke as a result of material incineration. Furthermore there is the temperature compensation usual temperature sensors relatively expensive.

The object of the invention is to specify a method or an arrangement, in which the infrared radiation emitted directly by the laser over a wide range can also be measured at higher powers, whereby due to the low heat capacity im Measuring system a higher measuring speed is to be achieved. It should continue to the compensation measures required for conventional temperature sensors are dispensed with will.

The object is achieved according to the invention in that as a temperature sensor a Peltier element is used, which is cooled down in a first phase until the thermoelectric voltage measurable at its terminals has reached a predetermined lower limit The threshold value falls below that then the Peltier element in a second Phase is irradiated, whereby the thermal voltage increases and that with reaching of the lower threshold value of the thermal voltage, a time measurement is started that ended when a predetermined upper threshold value of the thermal voltage is reached that a measured value signal corresponding to the time interval thus measured is determined which is approximately inversely proportional to that recorded by the Peltier element Power is, and this measured value signal into a signal to display the power of the Infrared radiation is converted.