DD228058A1 - PHASE SYNCHRONIZATION DEVICE FOR STEPPER MOTORIZED MODULATION DEVICES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Phasensynchronisationseinrichtung fuer schrittantriebsgesteuerte Modulationseinrichtungen, insbesondere fuer Mehrkanal-Spektralanalysengeraete. Ziel der Erfindung ist die Verringerung des technisch-oekonomischen Aufwandes und des Justieraufwandes sowie die Erhoehung der Zuverlaessigkeit. Aufgabe ist es, eine Phasensynchronisationseinrichtung fuer schrittantriebsgesteuerte Modulationseinrichtungen ohne jegliche mechanische Justierelemente zu schaffen. Erfindungsgemaess wird ueber einen an der Modulationseinrichtung ortsfest angeordneten Sensor ein Synchronisationssignal erzeugt, das impulsverkuerzt einen Zaehlvorgang einer einstellbar zeitverzoegerten Impulsfolge unmittelbar aus dem Takt der Steuerfrequenz des Schrittantriebes fuer die Modulationseinrichtung synchronisiert. Aus dem Zaehlvorgang werden in einer logischen Verknuepfungsstufe Auswertesignale fuer die Auswertestufen des dem optischen Signal entsprechenden elektrischen Signales gewonnen. Fig. 1The invention relates to a phase synchronization device for step-driven modulation devices, in particular for multi-channel Spektralanalysengeraete. The aim of the invention is to reduce the technical-oeconomic effort and the adjustment effort and the increase in reliability. The object is to provide a phase synchronization device for stepper-controlled modulation devices without any mechanical adjustment elements. According to the invention, a synchronization signal is generated via a sensor fixedly arranged on the modulation device, which synchronizes the pulse shortening a counting process of an adjustable time-delayed pulse train directly from the cycle of the control frequency of the step drive for the modulation device. Evaluation signals for the evaluation stages of the electrical signal corresponding to the optical signal are obtained from the counting process in a logical connection stage. Fig. 1
Description
Phasensynchronisationseinrichtung für schrittantriebgesteuerte ModulationseinrichtungenPhase synchronization device for stepper-controlled modulation devices
Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:
Die Erfindung betrifft eine Phasensynchronisationseinrichtung für schrittantriebgesteuerte Modulationseinrichtungen, insbesondere für Mehrstrahl-Spektralanalysengeräte· Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo optische Strahlengänge mechanisch/optisch moduliert werden und synchron und phasenrichtig elektrische Auswertesignale gewonnen werden müssen, um die elektrischen Meßsignale zu verarbeiten, die mittels der optischen Einrichtung erzeugt wurden« Weitere spezielle Anwendungsmöglichkeiten sind Photometer, Kalorimeter u.a. physikalisch-optische Analysenmeßgeräte·The invention relates to a phase synchronization device for stepper-controlled modulation devices, in particular for multi-beam spectral analysis devices. The invention can be used anywhere where optical beam paths are mechanically / optically modulated and synchronous and in-phase electrical evaluation signals must be obtained in order to process the electrical measurement signals generated by the Other special applications include photometers, calorimeters and others Physic-optical analyzers ·
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Der Antrieb von optischen Modulationseinrichtungen für Analysenmeßgeräte erfolgt in der Regel mit einem Synchronmotor (z.B. DD-PS 65468)· Characteristic of the known technical solutions: The drive of optical modulation devices for analysis measuring devices is generally carried out with a synchronous motor (eg DD-PS 65468).
Die Modulationseinrichtungen, die aus rotierenden Spiegeln und/oder Blenden bestehen, erzeugen z.B. bei einem Zweistrahlphotometer mindestens zwei auszuwertende Signale (nMeßM und "Referenz")·The modulation devices, which consist of rotating mirrors and / or diaphragms, generate eg with a two-beam photometer at least two signals to be evaluated ( n measuring M and "reference").
Bei Geräten mit Mikrorechner zur Auswertung und Steuerung ist es für die Erhöhung der Meßgenauigkeit zweckmäßig, innerhalb einer Modulationsperiode das Nullsignal mit zu messen.For devices with microcomputer for evaluation and control, it is expedient to increase the measurement accuracy to measure within a modulation period, the zero signal with.
- Ή ; Q /. - fi ·'- Γ ο ο /, τ 4714·- Ή; Q /. - fi · '- Γ ο ο /, τ 4714 ·
Nach Verstärkung in einem Wechselspannungsverstärker wird der dabei verlorengegangene Mittelwert der zeitgeschachtelten Meß-, Referenz- und Nullsignale durch die sog· Klemmung wieder hergestellt· Weitere Auswertesignale für die elektrische Auswertung des optischen Signales werden benötigt für die Integratorfreigabe, Integratorlöschung, AD-Wandlerstart und Kennung der Meß-, Referenz- und Nullsignale· Diese Auswertesignale werden bekannterweise durch mehrere Sensoren (z.B· Optokoppler) von der mit Steuerscheiben oder -spuren erweiterten Modulationseinrichtung abgenommen· Die Sensoren müssen dafür sehr genau mechanisch justiert werden und entsprechende lageveränderliche Befestigungs- und Verstellmittel aufweisen, die einen relativ hohen technisch-ökonomischen Aufwand bedingen· Da die Justierung bei laufendem Gerät erfolgt, darf während des Justiervorganges weder der optische Strahlengang unterbrochen, noch Bremdlicht in den Strahlengang gelangen· Unter diesen Voraussetzungen ist eine exakte Justierung mit einem hohen Zeitaufwand und mit einer korn-· plizierten bedienungstechnischen Handhabung verbunden. Darüberhinaus beschränken die vielen mechanischen Justierelemente die Zuverlässigkeit der Phasensynchronisation· Außerdem ist bekannt (z.B· DE-OS 3 202 807), in einem Spektralanalysegerät zur Lichtunterbrechung einen Schrittmotor einzusetzen·After amplification in an AC amplifier, the lost mean value of the time-nested measuring, reference and zero signals is restored by the so-called clamping. Further evaluation signals for the electrical evaluation of the optical signal are required for the integrator enable, integrator cancellation, AD converter start and identification of the Measuring, reference and zero signals · These evaluation signals are known to be removed by several sensors (eg · optocouplers) from the modulation device extended with control discs or tracks · The sensors must be very precisely adjusted mechanically and have corresponding position-variable attachment and adjustment, the a relatively high technical and economic effort conditional · Since the adjustment is done while the device is running, may not be interrupted during the adjustment neither the optical beam path, nor Bremdlicht get into the beam path · Under this Vorauss An exact adjustment is associated with a high expenditure of time and with a grain-oriented handling technology. Moreover, the many mechanical adjustment elements limit the reliability of the phase synchronization. It is also known (for example, DE-OS 3 202 807) to use a stepper motor in a spectral analysis device for interrupting light.
Der vom Schrittmotor angetriebene Lichtstrahlunterbrecher erzeugt einen pulsierenden Lichtstrahl· Es wird angewendet eine auf diesen Lichtstrahl ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines phasensynchronen Demodulationssignales· Ein hochfrequentes Taktsignal wird durch eine !feuereinrichtung herabgesetzt, bevor es zum Schrittmotor gelangt· Zur Erzeugung des Demodulationssignales wird über !frequenzteiler vom gleichen hochfrequenten Taktsignal ausgegangen, das durch eine Teilereinrichtung soweit geteilt wird, daß die gleiche Irequenz wie die des Lichtstrahles erreicht wird·The stepping motor driven light beam interrupter generates a pulsating light beam · It applies a device responsive to this light beam for generating a phase synchronous demodulation signal · A high frequency clock signal is lowered by a fire device before it reaches the stepping motor · To generate the demodulation signal, the frequency divider of FIG same high-frequency clock signal, which is divided by a divider to the extent that the same Irequenz as that of the light beam is achieved ·
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Ausgehend vom optischen Signal des Analysengerätes wird über den Detektor und einen daran angeschlossenen Uulliniendetektor das Demodulationssignal mit dem Abtastsignal (S optischem Meßsignal) phasensynchronisiert. Der Detektor wird daher gleichzeitig zur Erzeugung des Abtastsignales, d.h. Signal nach Durchlaufen der optisch aktiven Probe, und zur Erzeugung des Demodulationssignales verwendet·Starting from the optical signal of the analyzer, the demodulation signal with the scanning signal (S optical measuring signal) is phase-synchronized via the detector and a connected thereto Uulliniendetektor. The detector is therefore simultaneously used to generate the scanning signal, i. Signal after passing through the optically active sample, and used to generate the demodulation signal.
Bei höheren Absorptionen der optischen Probe wird diese Demodulation durch das Rauschen verschlechtert bzw· versagt ganz· Die offengelegte Lösung ist außerdem nur bei einem Einstrahlgerät anwendbar·At higher absorbances of the optical sample, this demodulation is degraded by the noise or fails completely. The disclosed solution is also applicable only to a single-jet device.
Ziel der Erfindung ist die Verringerung des technischökonomischen Aufwandes und des Justieraufwandes sowie die Erhöhung der Zuverlässigkeit·The aim of the invention is to reduce the technical and economic effort and the adjustment effort and increase the reliability ·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfach und schnell justierbare Phasensynchronisationseinrichtung für schrittantriebgesteuerte Modulationseinrichtungen, insbesondere für Mehrstrahl-Spektralanalysengeräte, ohne jegliche mechanische Justierelemente zu schaffen.The invention has for its object to provide a simple and quickly adjustable phase synchronization device for stepper-controlled modulation devices, in particular for multi-beam spectral analysis, without any mechanical adjustment elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Phasensynchronisationseinrichtung für schrittantriebgesteuerte Modulationseinrichtungen, insbesondere für Mehrstrahl-Spektralanalysengeräte mit einer von einem Schrittantrieb gesteuerten sowie Spiegel und/oder Blenden enthaltenden Modulationseinrichtung zur optischen Taktung und vorzugsweise Umschaltung des zur Meßauswertung vorgesehenen Lichtstrahles in Meß- und Referenzkanäle, mit einem vom Takt für den Schrittantrieb gesteuerten Zähler und mit einer Anordnung zur Erzeugung von Auswertesignalen zum "Klemmen/Löschen", zur "Analog-Digital-Wandlung" und zurAccording to the invention, this object is achieved in a phase synchronization device for stepper-controlled modulation devices, in particular for multi-beam spectral analysis with a controlled by a stepper drive and mirror and / or aperture modulation means for optical timing and preferably switching the intended measurement evaluation light beam in measuring and reference channels, with a from Clock for the stepper-controlled counter and with an arrangement for generating evaluation signals for "clamp / erase", for "analog-to-digital conversion" and for
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"Kennung der optischen Signale", die an Auswertestufen für die analoge und digitale Verarbeite ung der aus den optischen Signalen erzeugten elektrischen Meßsignale anliegen, dadurch gelöst, daß der Eingang für die Steuerfrequenz des Schrittantriebes über eine vorzugsweise als monostabile Kippstufe ausgebildete in der Verzögerungszeit einstellbare Zeitverz'dgerungsstufe und über eine nachfolgende Impulsverkürzungsstufe mit dem Zähleingang des Zählers in Verbindung steht, daß an der Modulationseinrichtung ein vorzugsweise als optoelektronischer Reflexkoppler ausgebildeter ortsfester Sensor mit nachfolgender Schwellwertstufe für die Erzeugung eines mit dem optischen Signal phasenstarren und von dessen Signalinformation unabhängigen Synchronisationssignales zur Bücksetzung des Zählers über eine Impulsverkürzungsstufe angeordnet ist und daß an die Zähl- und Übertragsausgänge des Zählers eine logische Verknüpfungsstufe zur Erzeugung der Auswertesignale angeschlossen ist· Es ist vorteilhaft, wenn die logische Verknüpfungsstufe aus durch die Zähl- und Übertragsausgänge des Zählers gesetzte, rückgesetzte und getriggerte bistabile Kippstufen zur Erzeugung der Auswertesignale für die "Klemmung/ Löschung" und die "Analog-Digital-Wandlung" sowie aus einem Zähler zur Erzeugung der Auswertesignale zur "Kennung des optischen Signales" besteht, an dessen Zähleingang eines der durch die bistabilen Kippstufen gebildeten Auswertesignale und an dessen fiücksetzeingang das impulsverkürzte Synchronisationssignal anliegen. Erfindungsgemäß wird über einen ortsunveränderlich an der Modulationseinrichtung angeordneten Sensor unabhängig von der Signalinformation des optischen Analysesignales ein Synchronisationssignal erzeugt« Mit Hilfe dieses Synchronisationssignales, das auch bei höheren Absorptionen der optischen Analysenprobe von diesen unbeeinträchtigt entsteht, werden auf rein elektrischem Wege alle Auswertesignale zur Steuerung von Auswertestufen sowie zur Signalkennung (insbesondere bei Mehrstrahlanalysengeräten),"Identification of the optical signals" applied to evaluation stages for the analog and digital processing ung the electrical signals generated from the optical signals, achieved in that the input for the control frequency of the stepper drive via a preferably designed as a monostable multivibrator adjustable in the delay time Zeitverz 'dgerungsstufe and via a subsequent pulse shortening stage with the count input of the counter is connected to that at the modulation means a preferably designed as an optoelectronic reflex coupler stationary sensor with subsequent threshold level for generating a phase-independent with the optical signal and its signal information independent synchronization signal for Bücksetzung of the counter is arranged via a pulse shortening stage and that connected to the counting and carry outputs of the counter, a logic operation stage for generating the evaluation signals i It is advantageous if the logic operation stage is composed of reset and triggered flip-flops set by the count and carry outputs of the counter for generating the "clamp / erase" and "analog-to-digital conversion" evaluation signals and from a counter for generating the evaluation signals for "identification of the optical signal" is present at the counting input of one of the evaluation signals formed by the bistable multivibrators and at the resetting reset the pulse-shortened synchronization signal. According to the invention, a synchronization signal is generated independently of the signal information of the optical analysis signal via a sensor arranged at the modulation device. With the aid of this synchronization signal, which is unimpaired even at higher absorptions of the optical analysis sample, all evaluation signals for controlling evaluation stages are generated in a purely electrical manner as well as for signal identification (in particular for multi-beam analysis devices),
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die bisher durch aufwendige mechanische Justierung eingestellt werden mußten, durch logische Verknüpfung mit einer einstellbar verzögerten und impulsverkürzten Impulsfolge erzeugt, die unmittelbar aus der Steuerfrequenz für den Schrittantrieb der Modulationseinrichtung abgeleitet ist· Hur über einen an der Modulationseinrichtung angeordneten Sensor, der nicht zur Phasensynchronisation als Justierelement dient, werden über logische Verknüpfungen alle Auswertesignale zur Steuerung der Auswertestufen für die Auswertung des dem optischen Analysensignal äquivalenten elektrischen Meßsignales gewonnen« Die Justierung des gesamten Synchronisationsprozesses bei der Erzeugung der genannten Auswatesignale ist dabei durch elektrische Justierung nur eines Justierelementes (Regler der als monostabile Kippstufe ausgebildeten Zeitverzögerungsstufe) sehr aufwandgering und mit hoher Zuverlässigkeit möglich· Die logische Verknüpfung zur Bildung der einzelnen Auswertesignale ist dabei technisch sehr vielfältig reali-. sierbar· Sehr zweckmäßig, insbesondere aus Aufwandsgründen, hat sich erwiesen, mit den Zähl- und Übertragsausgängen des durch das impulsverkürzte Synchronisationssignal synchronisierten Zählers bistabile Kippstufen jeweils zu setzen, rückzusetzen und zu triggern, an deren Ausgängen zunächst die Auswertesignale für das "Klemmen/Löschen" und zur "Analog-Digital-Wandlung" entstehen· Eines dieser Auswertesignale taktet dann einen weiteren Zähler, der jeweils durch das impulsverkürzte Synchronisationssignal rückgesetzt wird· Am Ausgang dieses Zählers entstehen die Auswertesignale zur "Kennung des optischen Signales"·which previously had to be adjusted by complex mechanical adjustment, generated by logical link with an adjustable delay and pulse shortened pulse train derived directly from the control frequency for the stepper drive of the modulation device · Hur via a sensor arranged on the modulation device, not for phase synchronization as adjustment is used, all evaluation signals to control the evaluation stages for the evaluation of the optical analysis signal equivalent electrical measurement signal obtained via logic operations «The adjustment of the entire synchronization process in the generation of said Auswatesignale is by electrical adjustment of only one Justierelementes (controller designed as a monostable multivibrator Time delay stage) very aufwandgering and with high reliability possible · The logical link to form the individual evaluation signals is te very diverse reali- It is very expedient, in particular for reasons of complexity, to set, reset and trigger bistable flip-flops with the counter and carry outputs of the counter synchronized by the pulse-shortened synchronization signal, at the outputs of which first the evaluation signals for "clamping / clearing" One of these evaluation signals then clocks another counter, which is reset in each case by the pulse-shortened synchronization signal. At the output of this counter, the evaluation signals for the "identification of the optical signal" are produced.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nicht an bestimmte konstruktive Ausführungen der Modulationseinrichtung gebunden, da diese keine speziellen konstruktiven Elemente, wie beispielsweise zusätzliche Steuerscheiben oder -spuren, für die Phasensynchronisation aufweisen muß· Der an der Modulationseinrichtung ortsfest anzuordnende Sensor, ζ·Β· Optokoppler, ist unmittelbar auf den ohnehinThe device according to the invention is not bound to specific constructional embodiments of the modulation device, since it does not have to have any special constructive elements, such as additional control disks or tracks, for the phase synchronization. The sensor to be stationarily arranged at the modulation device is opto-couplers on the anyway
zur Modulation vorhandenen Spiegel bzw· die Blende ausgerichtet·for the modulation existing mirror or the aperture aligned ·
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden· , Es zeigen: Pig· 1: erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung und Justierung der AuswertesignaleThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawing, in which: FIG. 1 shows a device according to the invention for generating and adjusting the evaluation signals
Pig· 2: Auswertestufen zur Verarbeitung der den optischen Analysesignalen äquivalenten elektrischen Meßsignale Pig. 3ϊ Impulsdiagramme zur Phasensynchronisation Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Zweistrahlspektrometer für das UV-VIS-Gebiet mit einer Modulationsfrequenz von angenommen 40 Hz·Pig · 2: evaluation stages for processing the electrical measurement signals equivalent to the optical analysis signals Pig. 3ϊ Pulse Diagrams for Phase Synchronization Embodiment relates to a dual-beam spectrometer for the UV-VIS region with a modulation frequency of, say, 40 Hz.
Die Modulationseinrichtung besteht dabei aus einem zweiteiligen rotierenden Modulationsspiegel mit einer auf der gleichen Welle befindlichen Blende.The modulation device consists of a two-part rotating modulation mirror with an aperture located on the same shaft.
Mit diesem Spiegel-Blendensystem wird der optische Strahlengang umgeschaltet und unterbrochen· Das so entstehende optische Analogsignal enthält in jeder Modulationsperiode zeitlich getrennt die Analogsignale Referenz R, Meß M und Hüll. H.The optical beam path is switched over and interrupted with this mirror shutter system. The optical analog signal thus generated contains the analog signals reference R, measuring M and envelope separated by time in each modulation period. H.
Eine mechanische Vorrichtung legt bei der Gruppenmontage die Lage von Modulationsspiegel und Blende zum definiert erregten, aber stehenden Schrittmotor und andererseits die Lage des Reflezkopplers (Sensor) zum optischen Strahlengang fest· Der Schrittmotor weist einen Schrittwinkel von 6° auf· Pur eine Modulationsperiode von 180° werdenA mechanical device specifies the position of the modulation mirror and diaphragm for the defined excited but stationary stepping motor and, on the other hand, the position of the reflector coupler (sensor) to the optical beam path during group assembly. The stepping motor has a step angle of 6 ° to a modulation period of 180 ° become
s 30 Schritte benötigt.s 30 steps needed.
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Durch den rechnergesteuerten Eochlauf des Schrittmotores nach dem Einschalten des Gerätes entfällt die bisher notwendige Anlaufkupplung bei Antrieb mit Synchronmotor· Mit der Taktfrequenz von 1,2 kHz wird die Modulationsfrequenz 40 Ez erzeugt·By the computer-controlled Eochlauf of the stepper motor after switching on the device eliminates the previously necessary start-up clutch drive with synchronous motor · With the clock frequency of 1.2 kHz, the modulation frequency 40 Ez is generated ·
In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung und Justierung der Auswertesignale für die Phasensynchronisation dargestellt. Die oben genannte Modulationseinrichtung ist dabei vom Prinzip angedeutet· Aus Übersichtsgründen ist allerdings nur ein Modulationsspiegel 3 gezeigt (auf die Darstellung einer auf der gleichen Antriebswelle angeordneten Blende wurde der Einfachheit halber verzichtet)FIG. 1 shows the device according to the invention for generating and adjusting the evaluation signals for the phase synchronization. The above-mentioned modulation device is indicated by the principle · For reasons of clarity, however, only one modulation mirror 3 is shown (the representation of a diaphragm arranged on the same drive shaft has been omitted for the sake of simplicity)
Eine Taktfrequenz T3 mit der Frequenz von 1,2 kHz steuert einen Schrittantrieb, bestehend aus einer Ansteuereinheit 1 und einem Schrittmotor 2. Dieser treibt den Modulationsspiegel 3 (und eine nicht dargestellte Blende) an. Die Modulationseinrichtung dient zur optischen Taktung und Umschaltung eines nicht dargestellten Lichtstrahles in MeB- und Referenzkanal und zur Bildung des Nullsignales· Am Modulationsspiegel 3 ist ortsfest ein optoelektronischer Heflexkoppler 4 angeordnet, dessen optischer Strahlengang durch die Bewegung des Modulationsspiegel 3 geschaltet wird. Die Spannungsversorgung des Reflexkopplers 4 ist über zwei nicht näher bezeichnete Widerstände angedeutet. Über eine Schwellwertstufe 5 und einen Negator 6 erzeugt der Eeflexkoppler 4 ein Synchronisationssignal S, dessen zeitlicher Verlauf zum optischen Signal des Analysengerätes (Fig· 3s) i& Fig· 3b dargestellt ist·A clock frequency T 3 with the frequency of 1.2 kHz controls a stepper drive, consisting of a drive unit 1 and a stepper motor 2. This drives the modulation mirror 3 (and an aperture, not shown). The modulation device is used for optical timing and switching of a light beam, not shown in MeB and reference channel and to form the null signal · At the modulation mirror 3 is fixedly arranged an optoelectronic Heflexkoppler 4, the optical beam path is switched by the movement of the modulation mirror 3. The voltage supply of the reflex coupler 4 is indicated by two unspecified resistors. Via a threshold stage 5 and an inverter 6, the eflex coupler 4 generates a synchronization signal S whose time profile is shown relative to the optical signal of the analyzer (FIG. 3s) i & FIG. 3b.
Das Analogsignal (optisches Signal), das Synchronisationssignal S und die Taktfrequenz T_ (Fig· 3c) weisen eineThe analog signal (optical signal), the synchronization signal S and the clock frequency T_ (FIG. 3c) have a
feste Phasenzuordnung auf. Mit einer Impulsverkürzungsstufe 7 wird aus der LH-Flanke des Synchronisationssignales S ein Signal 8 zum Löschen (Rücksetzen) eines Zählers 13 erzeugt, der im Beispiel dekadisch zählt.fixed phase assignment. With a pulse shortening stage 7, a signal 8 for clearing (resetting) of a counter 13 is generated from the LH edge of the synchronization signal S, which counts decadically in the example.
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Von der Taktfrequenz Tg wird ferner ein Monoflop 11 getriggert, das durch seine Haltezeit tfl die Enpulse gemäß ]?ig· 3d erzeugt, wobei die Haltezeit tH durch einen Widerstand 9 und einen Kondensator 10 bestimmt wird· Der Widerstand 9 ist einstellbar, so daß die Haltezeit t elektrisch justierbar ist. Das Monoflop 11 steuert über eine Impulsverkürzungsstufe 12 den Zähleingang des Zählers 13 mit Zählimpulsen 0?z an (Pig· 3e)· An die Zähl- und Übertragsausgänge Q^, %» ^v des Zählers 13 ist eine logische 7erknüpfungsstufe, bestehend aus zwei D-Plip-Flops 14, 15 und aus einem 2 bitzähler 16, angeschlossen·From the clock frequency T g , a monoflop 11 is also triggered, which generates the pulses as a result of its holding time t fl according to FIG. 3 d, wherein the hold time t H is determined by a resistor 9 and a capacitor 10. so that the holding time t is electrically adjustable. The monoflop 11 controls via a pulse shortening stage 12, the count input of the counter 13 with counts 0? z (Pig · 3e). To the count and carry outputs Q.sub.1,..., v.sub.n of the counter 13, there is connected a logical connection stage consisting of two D-type flip-flops 14, 15 and one of two bit counters 16.
Das D-Flip-Plop 14 liefert das Auswertesignal "Klemmen/ Löschen" (Pig· 3i)· Es entsteht dadurch, daß das Übertragssignal Üv (Fig. 3h) des Zählers 13 das D-Flip-Plop 14 jeweils setzt und die folgende IH-Planke des Ausgangssignales Q^ des Zählers 13 (Pig· 3f) das D-Elip-Plop 14 triggert· Das Auswertesignal "Klemmen/Löschen" (Pig· 3i) geht dabei auf L-Potential, weil am D-Eingang des D-Plip-Plops 14 L-Potential anliegt.The D-flip-flop 14 provides the evaluation signal "clamp / clear" (Pig * 3i). It arises because the carry signal Ü v (FIG. 3h) of the counter 13 sets the D flip-flop 14 and the following one IH-plank of the output signal Q ^ of the counter 13 (Pig · 3f) the D-Elip-Plop 14 triggers · The evaluation signal "terminals / clear" (Pig · 3i) goes to L-potential, because at the D-input of the D -Plip-Plops 14 L potential is applied.
Das D-Plip-Plop 15 liefert das Auswertesignal zur "Analog-Digital-Wandlung" ("AD.Start"). Es entsteht aus der LH-Planke des Ausgangssignales Q^ des Zählers 13 bei D = H, d.h. aus dem Übergang von Zählzustand "8" zu Zählzustand "9" des Zählers 13· Das Übertragssignal Üv " (Pig. 3h) des Zählers 13 setzt über den E-lingang des D-Plip-Plops 15 dessen Ausgangssignal wieder auf L-Poten tial· Dieses Ausgangssignal (Auswertesignal "Analog-Digital-Wandlung") steuert gleichzeitig den Zähleingang des 2 bit-Zählers 16 an, der jeweils durch das impulsver kürzte Synchronisationssignal S rückgesetzt wird· Das erste nachfolgende Ausgangssignal des D-Plip-Plops 15 schaltet den 2 bit-Zähler 16 auf Zählzustand "1". Mit diesem Zählzustand ist das Referenzsignal (Pig· 3a) des Analogsignales gekennzeichnet· Die folgenden Ausgangssignale des D-Plip-Plops 15 schalten den 2 bit-Zähler auf Zählzustände "2" und "3n-The D-Plip-Plop 15 supplies the evaluation signal for "analog-to-digital conversion"("AD.Start"). It arises from the LH plank of the output signal Q ^ of the counter 13 at D = H, ie from the transition from count state "8" to count state "9" of the counter 13 · The carry signal Ü v "(Pig.3h) of the counter 13 sets via the E input of the D-Plip-Plops 15 whose output signal again L-Poten tial · This output signal (evaluation signal "analog-digital conversion") simultaneously controls the count input of the 2-bit counter 16, each by the The first subsequent output signal of the D-Plip-Plop 15 switches the 2-bit counter 16 to count state "1." This count state indicates the reference signal (Pig · 3a) of the analog signal D-Plip-Plops 15 switch the 2-bit counter to count states "2" and "3 n -
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Zählzustand "2" kennzeichnet den Meßwert und Zählzustand "3" kennzeichnet den Nullwert des Analogsignales (Fig. 3a). _Counting state "2" indicates the measured value and counting state "3" indicates the zero value of the analogue signal (FIG. 3a). _
Auf diese Art und Weise entstehen durch logische Verknüpfung des Auswertesignales "Analog-Digital-Wandlung" ("AD-Start") und des impulsverkürzten Synchronisationssignales S die Auswertesignale zur "Kennung des optischen Signales", fig. 2 zeigt stark vereinfacht (Prinzipdarstellung) den Analogverstärker für die elektrische Meßwertverarbeitung des Analysenmeßgerätes·In this way, by logically combining the evaluation signal "analog-to-digital conversion" ("AD start") and the pulse-shortened synchronization signal S, the evaluation signals for "identification of the optical signal", fig. 2 shows in a greatly simplified manner (schematic illustration) the analogue amplifier for the electrical measurement processing of the analytical measuring device.
Ein Potovervielfacher 17 liefert das Analogsignal an einen Verstärker 18. Ein Kondensator 19 trennt den Gleichanteil des Analogsignales ab. Ein Schalter 20 klemmt, wenn der Fotovervielfacher 17 durch die nicht dargestellte optische Blende abgedunkelt ist, das Potential am Eingang eines Verstärkers 21 an Null YoIt. Gesteuert wird der Schalter 20, wie angedeutet, durch das Auswertesignal zum "Klemmen/Löschen"· Ein Integrator, bestehend aus Widerstand 22, Verstärker 23 und Kondensator 24, integriert nacheinander die Signale H, M, N des Analogsignales (Fig. 3k). Zwischen den Signalen E, M, N wird der besagte Integrator mittels eines Schalters 25 gelöscht. Dazu wird wiederum, wie angedeutet, das Auswertesignal zum "Klemmen/ Löschen" genutzt.A photomultiplier 17 supplies the analog signal to an amplifier 18. A capacitor 19 separates the DC component of the analog signal. A switch 20 clamps, when the photomultiplier 17 is darkened by the optical shutter, not shown, the potential at the input of an amplifier 21 to zero YoIt. The switch 20 is controlled, as indicated, by the evaluation signal for "clamping / clearing". An integrator consisting of resistor 22, amplifier 23 and capacitor 24 successively integrates the signals H, M, N of the analog signal (FIG. 3k). Between the signals E, M, N, said integrator is cleared by means of a switch 25. For this purpose, in turn, as indicated, the evaluation signal for "terminals / delete" used.
Ein AD-Wandler 26 wird durch das Auswertesignal zur "Analog-Digital-Wandlung" ("AD-Start") (Fig. 3d) gestartet und digitalisiert nacheinander die analog integrierten Signale R, M, N. Der AD-Start bei Η-Potential des Synchronisationssignales S kennzeichnet beispielsweise eindeutig den digitalisierten Wert vom Signal H. Es folgen bei den nächsten Auswertesignalen zum "AD-Start" die digitalisierten Werte von den Signalen M und N des Analogsignales·An AD converter 26 is started by the evaluation signal for "analog-to-digital conversion" ("AD start") (FIG. 3d) and successively digitizes the analog-integrated signals R, M, N. The AD start at Η- For example, the potential of the synchronization signal S uniquely identifies the digitized value of the signal H. In the next evaluation signals for the "AD start", the digitized values of the signals M and N of the analog signal ensue.
Statt des AD-Wandlers kann durch eine geringfügige Schaltungsänderung ein Spannungs-Frequenzwandler verwendet werden.Instead of the AD converter, a voltage-to-frequency converter can be used by a slight circuit change.
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Ir wird während der Dauer der Signale E, M und N freigegeben· Ein nachfolgender Mikrorechner erfaßt die jeweiligen Eapulszahlen.Ir is released during the duration of the signals E, M and N. · A subsequent microcomputer detects the respective Eapulszahlen.
Fig« 1 und 3 zeigen, daß bei einer entsprechenden Auswahl der Signallänge von R, M und N in Winkelgraden ausgedrückt und des Schrittwinkels vom Schrittmotor der Aufwand für die Erzeugung der Steuersignale (Fig. 1) außerordentlich gering wird·1 and 3 show that with a corresponding selection of the signal length of R, M and N in angular degrees and the step angle of the stepping motor of the effort for the generation of the control signals (Fig. 1) is extremely low ·
In Figur 3 sind zur besseren Veranschaulichung des Funktionsablaufes die bereits genannten Signalverläufe in ihrer zeitlichen Abhängigkeit diagrammartig dargestellt·In FIG. 3, in order to better illustrate the functional sequence, the signal waveforms already mentioned are shown diagrammatically in their temporal dependence.
Fig. 3J Zeitlicher Verlauf der Signale, bezogen auf den Drehwinkel der Spiegel-Blendengruppe. 180° entsprechen dabei der Periodendauer vonFig. 3J Time course of the signals, based on the rotation angle of the mirror aperture group. 180 ° correspond to the period of
Fig. 3a: Verlauf des Analogsignales, wie er im Photometer mit der Spiegel-Blendengruppe erzeugt wird. Es enthält zeitgeschachtelt die Signale Referenz R, Meß M, Null N. Zur einfachen Erläuterung wird die Phasenverschiebung des elektronischen Verstärkers gleich Null gesetzt. Damit stellt Fig. 3a sowohl das optische als auch das elektrische Analogsignal dar.Fig. 3a: Course of the analog signal, as it is generated in the photometer with the mirror aperture group. It contains the signals reference R, measurement M, zero N in a time-shared manner. For ease of explanation, the phase shift of the electronic amplifier is set equal to zero. Thus, Fig. 3a represents both the optical and the electrical analog signal.
Fig. 3b: Synchronisationssignal S, erzeugt vom Reflexkoppler 4 mittels Modulationsspiegel 3» der den optischen Strahlengang umschaltet· Genutzt werden die LH-Flanke zum Löschen des Zählers 13 und das Η-Signal zur Kennzeichnung des Referenzsignales R.Fig. 3b: Synchronization signal S, generated by the reflection coupler 4 by means of modulation mirror 3 »which switches the optical beam path · Are used, the LH edge for deleting the counter 13 and the Η signal to identify the reference signal R.
Fig. 3c: Taktfrequenz Ts vom Mikrorechner für Schrittantrieb.Fig. 3c: clock frequency T s from the microcomputer for stepper drive.
Fig. 3d: Ausgangssignal Q der monostabilen Kippstufe 11. LH-Flanke wird von Ts abgeleitet; Haltezeit tH durch Widerstand 9 3ustierbar· Fig. 3e: Taktsignal Tz für Zähler 13, abgeleitet von HL-Flanke von Q der monostabilen Kippstufe 11.Fig. 3d: output signal Q of the monostable multivibrator 11. LH edge is derived from T s ; Holding time t H by resistor 9 3 · can be set · Fig. 3e: clock signal T z for counter 13, derived from HL edge of Q of the monostable multivibrator 11th
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Fig. 3f» g: Aasgangssignale Q^ und Q^ des Zählers 13.Fig. 3f g: Aasgangssignale Q ^ and Q ^ of the counter thirteenth
Fig. 3h: Übertrag vorwärts Üy des Zählers 13· Fig· 3i: Klemm-, Löschsignal K/L für den Analogverstärker nach Pig· 2, erzeugt aus Üy und LH-Flanke von QA des Zählers 13·Fig. 3h: carry forward Ü y of the counter 13 · Fig · 3i: clamping, clear signal K / L for the analog amplifier to Pig · 2, generated from Ü y and LH edge of Q A of the counter 13 ·
Fig. 3d: AD-Start AD-St für den AD-Wandler in Fig. 2,FIG. 3d: AD start AD-St for the AD converter in FIG. 2, FIG.
erzeugt durch LH-Flanke von Q^ bei QD = H und Üv generated by LH edge of Q ^ at Q D = H and Ü v
des Zählers 13.of the counter 13.
Fig. 3k: Signal am Integratorausgang bzw. am Eingang des AD-Wandlers. Zum jeweiligen Zeitpunkt der LH-3k: signal at the integrator output or at the input of the AD converter. At the time of the LH
Flanken von AD-St liegen die integrierten WerteFlanks of AD-St are the integrated values
von E, M und N vor, die digitalisiert werden.of E, M and N to be digitized.
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