DE2056402C2 - Schaltungsanordnung für die Nullinienkorrektur - Google Patents

Description

a) Ein erster Integrator (28,30), der von der

verstärkten anliegenden Spannung beauf- _{Die Erfindung} bezieht sich auf eine Schaltungs-

schlagt ist, erzeugt ein analoges Korrektur- _anordnun„ für die Nullinienkorrektur bei einem

signal, welches der anliegenden Spannung p_eakintegrator

entgegengeschaltet ist, und der erste Integra- Peakirftegratoren werden beispielsweise verwendet,

tor (28, 30) ist von einem Taktgeber (34) _{dJe d} ^ _{die einze}lnen Probenbestandteile her-

penodisch zur Korrektu'signalbildung ein- _rgerufenen Signalpeaks bei einem Gas-Chromato-

schafebar wobei diese Einschaltung durch ¹^ ^ integrieren. Durch verschiedene Einflüsse

einen Peakdetektor (Fig. 2) bei Auftreten *^raP ^ _Nuuiniendrift auftreten, deren Ein-

eines Peaks verhindert wird.. f,_{uß durch} eine Nullinienkorrektur in dem Zeitraum

b) Der Peakdetektor enthalt einen durch den _{zwischen den} einzelnen Signalpeaks beseitigt werden Taktgeber (34) periodisch ruckstellbaren _{Zu diesem Zweck wird damii wenn die signal}. zweuen Integrator (68,70) dessen Ausgang _{an!itie)israte umer}halb eines bestimmten geringen über einen Schwellwertschalter (74 bzw. 76) _Schv,,_{ellwertes liegt}, _ein dann auftretendes Meßsignal em Gatter (36) so steuert, daß es bei An- ^_{n Kor}4_tursignai _auf Null abgeglichen, sprechen des Schwellwertschalters (74 76) Neigungsdetektor eine Signalanstiegsrate das Emschaltsignal des Taktgebers (34) fur Schwellwertes feststellt, dann zeigt dies den ersten Integrator (30 28) spern. Erscheinen eines Peaks an, und jetzt darf natür-

c) Am Emgang des zweiten Integrators (68,70 _h , _{ich mcht mehr erfo},

ist der anliegenden Spannung (MeBsignal) verschiedene Schaltungsanordnungen diemittels einer yom Taktgeber 34) gesteuerten ^ üblicherweise wird bei bekannten Abgleichschaltung (48 bis 64) eine Korrek- Ordnungen das Korrektursignal an einem Potenturspannung entgegengeschaltet, so daß die jno an | _welches ^ _{einem Servomotor} Integratoremgangsspannung bei jedem Takt- „_b ^ ^B _Der Servomotor wird von dem Impulssignal auf Null abgeglichen wird. ^_{gang dnes} Spanmmgs-Frequenz-UmsetzersV

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- steuert. Dieser Impulsausgang wird gleichzeitig einem durch gekennzeichnet, daß das Meßsignal über 35 Zähler für die Integration zugeführt. Ein Neigungseinen Summierverstärker (14) und einen In- detektor in Gestalt eines Differenziergliedes ist ebenvertivverstärker (20) zugeführt wird, daß das Aus- falls von der Eingangsspannung beaufschlagt, und gangssignal des Invertivverstärkers (20) außer- der Differentialausgang liegt an Schmitt-Triggern für dem auf eine analoge Integrierstufe (24, 28, 30) positive und negative Steigung an. Bei Ansprechen geschaltet ist, deren Ausgangssignal zusammen 40 dieser Schmitt-Trigger wird der Servomotor abmit dem Meßsignal am Eingang des Summier- geschaltet (USA.-Patentschrift 3 359 410).
Verstärkers (14) liegt, daß im Kreis der Integrier- Diese vorbekannten Anordnungen sind relativ aufstufe ein Schalter (26) liegt, welcher durch ein wendig. Sie erfordern einen Stellmotor, durch wel-Steuersignal von einem Programmgeber (24) peri- chen ein Potentiometer mechanisch verstellt wird,
odisch geschlossen wird, und daß das Steuersignal 45 Es ist eine Anordnung bekannt (französische über ein Gatter (36) geleitet ist, welches von dem Patentschrift 1 448 815), bei welcher zur Nullinien-Neigungsdetektor (F i g. 2, 40) bei Auftreten eines korrektur die Spannung mittels eines Spannungsden Schwellwert übersteigenden Signalanstiegs ge- Frequenz-Wandlers in eine Impulsfrequenz umsperrt wird. gesetzt wird, welche einen Zähler beaufschlagt. Der

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 50 Zählerstand wird zwischen den Meßügnalen über ein oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nei- Gatter periodisch auf einen Speicher übertragen, wogungsdetektor einen zweiten Summierverstärker bei das Gatter von einem Taktgeber und einem Peak-(46) und einen zweiten Invertivverstärker (52) detektor gesteuert ist. Der Speicher enthält einen enthält, daß das Ausgangssignal des zweiten In- Digital-Analog-Wandler, welcher der anliegenden vertivverstärkers (52) einmal über einen zweiten 55 Spannung eine Korrekturspannung überlagert. Die Schalter (62) auf eine zweite Integrierstufe (56, Nullinie wird auf diese Weise gesteuert durch den 58, 60) geschaltet ist, deren Ausgang zusammen Taktgeber jeweils am Ende gleicher Meßzeitintervalle mit dem Meßsignal an dem zweiten Summier- korrigiert, wenn nicht der Peakdetektor am Ende des verstärker (46) anliegt und zum anderen auf eine Meßzeitintervalles das Auftreten eines Meßsignals dritte Integrierstufe (66, 68, 70), die durch einen 60 feststellt.

dritten Schalter (72) auf Null rückstellbar ist und Es ist weiterhin durch die französische Patentderen Ausgang Komparatoren (74,76) zum Ver- schrift 1 460 550 eine Schaltungsanordnung zur gleich mit vorgegebenen positiven und negativen Steuerung eines Peakintegrators bekannt. Es wird Schwellwerten beaufschlagt, daß von dem Pro- dort die anliegende Spannung auf einen Spannungsgrammgeber (34) der erste (26) und der zweite 65 Frequenz-Wandler gegeben. Die Ausgangsimpulse Schalter (62) periodisch während kurzer Ab- des Spannungs-Frequenz-Wandlers beaufschlagen gleichzeitintervalle und der dritte Schalter (72) zu einmal einen Hilfszähler und werden außerdem über Beginn der dazwischenliegenden Meßzeitinter- ein Gatter auf einen Ausgang gegeben, an dem ein

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Hauptzahler für die Integration der Peaks Üegt Der sprechen des Schwellwertschalters das Einschalt-

Hilfszählerwird durch einen Taktgeber periodisch auf signal des Taktgebers für den ersten Integrator

Null zurückgestellt und hat eine solche Kapazität sperrt

daß er bei normalem Referenzsignal (Nullinie) am c) Am Eingang des zweiten Integrators ist der anEingang gerade noch keinen Übertragimpuls zwischen 5 liegenden Spannung (Meßsignal) mittels einer den Nullrückstellungen liefert Bei einer Abweichung vom Taktgeber gesteuerten Abgleichschaltung des Signals von der Nullinie liefert der Zähler dnen eine Korrekturspannucg entgegengeschaltet so Übertragimpuls jedesmal bevor er auf Null zurück- daß die Integratoreingangsspannung bei jedem gestellt wird. Dieser Übertragimpuls kippt eine bi- Taktsignal auf Null abgeglichen wird,
stabile Kippstufe. Dadurch wird ein Gatter von dem io

einen Ausgang der bistabilen Kippstufe gesperrt und Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht wer-

ein zweites Gatter durch den anderen Ausgang der den, daß das Meßsignal über einen Summierverstär-

bistabilen Kippstufe geöffnet. Ein Taktgeber liegt ker und einen Invertiwerstärker zugeführt wird, daß

parallel an den jeweils anderen Eingängen der beiden das Ausgangssignal des Invertiwerstärkers außerdem

Gatter an, und die Ausgänge der beiden Gatter be- 15 auf eine analoge Integrierstufe geschaltet ist, deren

pufschlagen je einen Eingang einer weiteren bistabilen Ausgangssignal zusammen mit dem Meßsignal am

Kippstufe. Ein Ausgang dieser weiteren bistabilen Eingang des Summierverstärkers liegt, daß im Kreis

Kippstufe steuert das Gatter, über welches die Im- der Integrierstufe ein Schalter liegt welcher durch ein

pulse des Spannungs-Frequenz-Wandlers auf den Steuersignal von einem Programmgeber periodisch

Hauptzähler gegeben werden. Der Taktgeber kippt 20 geschlossen wird, und daß das Steuersignal über ein

auch die erste bistabile Kippstufe in ihren Ausgangs- Gatter geleitet ist, welches von dem Neigungsdetektor

zustand zurück. Wenn ein Übertragimpuls erscheint, bei Auftreten eines den Schwellwert übersteigenden

dann wird am Ende des zugehörigen Meßzeitraumes. Signalanstiegs gesperrt wird.

d. h. bei Erscheinen des Taktimpulses, die zweite bi- Durch den Invertiwerstärker erfolgt eine Vorstabile Kippstufe gekippt und damit das Gatter für a$ zeichenumKehr des Eingangssignals. Wenn also durch die Impulse des Spannungs-Frequenz-Wandlers für eine Nulliniendrift ein beispielsweise positives Einden nächsten Meßzeitraum geöffnet. Das geschieht gangssigna! entsteht und der Neigungsdetektor noch wiederholt, bis das Meßsignal wieder auf die Null- nicht das Auftreten eines Peaks feststellt, dann wird linie absinkt. Dann fällt der Übertragimpuls vom dieses positive Eingangssignal als negatives Signal an Zähler weg und der nächste Taktimpuls kippt auch 30 dem Ausgang des Invertiwerstärkers integriert, und die zweite bistabile Kippstufe in ihren Ausgangs- es entsteht am Ausgang der analogen Integrierstufe zustand zurück, wodurch der Hauptzähler gesperrt ein ansteigendes Korrektursignal, bis das resultierende wird. Signal am Eingang des Summierverstärkers ver-

Bei diesem bekannten Peakdetektor hängt die Ein- schwindet. Dieser Abgleich erfolgt periodisch durch

und Ausschaltung der Integration von der absoluten 35 Schließen des im Kreis der Integrierstufe liegenden

Abweichung zwischen Meßsignal und Nullinie ab. Schalters. Dieser Schalter kann natürlich ein elek-

Die Integration wird dabei nicht unterbrochen, wenn tronischer Schalter sein. Wenn der Neigungsdetektor

z. B. ein Peak nicht auf Null zurückgeht, sondern mit das Auftreten eines Peaks feststellt, dann wird über

einem Sattel gleich in den nächsten Peak übergeht. das Gaiicr das Steuersignal für den Schalter gesperrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 4° Der Schalter bleibt dann geöffnet, so daß ein weiterer

Schaltungsanordnung für die Nullinienkorrektur bei Nullinienabgleich nicht erfolgt,

einem Peakintegrator zu schaffen, bei welcher eine Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der Nei-

Verfälschung der Messung dadurch, daß bis zum gungsdetektor einen zweiten Summierverstärker und

Ansprechen des Peakdetektors der Anfangsteil des einen zweiten Invertiwerstärker enthält, daß das Aus-

Peaks mit abgeglichen wird und damit eine Verschie- 45 gangssignal des zweiten Invertiwerstärkers einmal

bung der Nullinie erfolgt, ausgeschlossen ist, bei wel- über einen zweiten Schalter auf eine zweite Integrier-

cher nicht durch Rauschen od. dgl. ein Peak vor- stufe geschaltet ist, deren Ausgang zusammen mit

getäuscht werden kann aber doch der Peakdetektor dem Meßsignal an dem zweiten Summierverstärker

auf den Signalanstieg und nicht auf die absolute anliegt und zum anderen auf eine dritte Integrier-

Signalamplitude anspricht und welche ferner einfach 50 stufe, die durch einen dritten Schalter auf Null rück-

und mit rein elektronischen Mitteln aufgebaut werden stellbar ist und deren Ausgang Kompensatoren zum

kann. Vergleich mit vorgegebenen positiven und negativen

Erfindungsgemäß wird das erreicht durch die Ver- Schwellwerten beaufschlagt, daß von dem Programm-

einigung der nachstehenden Merkmale: geber der erste und der zweite Schalter periodisch

55 während kurzer Abgleichzeitintervalle und der dritte

a) Ein erster Integrator, der von der verstärkten Schalter zu Beginn der dazwischenliegenden Meßanliegenden Spannung beaufschlagt ist, erzeugt zeitintervalle geschlossen wird und daß die Komparaein analoges Korrektursignal, welches der an- toren eine Auswerter-Logikschaltung steuern, die das liegenden Spannung entgegengeschaltet ist, und Gatter bei Auftreten eines Peaks sperrt.

der erste Integrator ist von einem Taktgeber 60 Eine solche Schaltungsanordnung bringt einen

periodisch zur Korrektursignalbildung einschalt- wesentlichen Vorteil: Die Nullinienkorrektur erfolgt

bar, wobei diese Einschaltung durch einen Peak- jeweils periodisch, und zwar nachdem in dem davor-

detektor (F i g. 2) hei Auftreten eines Peaks ver- liegenden Meßzeitintervall von dem Neigungsdetektor

hindert wird. festgestellt worden ist, daß der Signalanstieg den vor-

b) Der Peakdetektor enthält einen durch den Takt- 65 gegebenen Schwellwert noch nicht überschritten hat. geber periodisch rückstellbaren zweiten Integra- Während des Meßzeitintervalles selbst erfolgt keine tor, dessen Ausgang über einen Schwellwert- Nullinienkorrektur. Wenn während des Meßzeitinterschalter ein Gatter so steuert, daß es bei An- valles der Schwellwert überschritten wird, und das

Auftreten eines Peaks festgestellt wird, dann unter- Widerstand 64 zusammen mit der Meßspanttung am bleibt die Nullinienkorrektur. Es wird dabei durch Eingang des Summierverstärkers 46. die dritte integrierstufe von dem mittleren Signal- Das Signal im Punkte B liegt außerdem an einer

anstieg in dem Meßzeitintervall ausgegangen. Im dritten Integrierstufe an, bestehend aus einem WiderGegensatz zu vorbekannten Anordnungen, die mit 5 stand 66, einem Verstärker 68 und einem ]£ondeh-> einem differenzierenden Neigungsdetektor arbeiten, sator70 im Gegenkopplungskreis. Parallel zu dem wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Kondensator 70 liegt ein Schalter 72. Das integrierte auch der untere Anfangsteil des Peaks bis zum An- Signal im Punkte C am Ausgang der dritten Integrier^ sprechen des Nelgüngsdetektors schon erfaßt und stufe 66, 68, 70 beaufschlagt zwei Komparatoren 74; nicht durch die Nullinienkorrektur unterdrückt. Ein io 76, die \on Schaltstufen gebildet sein können, welche hierdurch bei vorbekannten Einrichtungen entstehen- kippen, wenn das Signal im Punkte C einen vor- j der systematischer Fehler wird vermieden. gegebenen positiven bzw. negativen Schwellwert er- ;

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausfüh- reicht. Die Komparatoren 74 und 76 steuern die j rungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Logik-Schaltung 40. j

näher erläutert: ¹S ^'^e Logik-Schaltung kann beispielsweise nach Art '

Fig. I zeigt die Schaltung für die Nullinienkorrek- der deutschen Oficnlegungsschrift 1 903698, Fig. 3, ! _tur; aufgebaut sein.

F i g. 2 zeigt den zugehörigen Neigungsdetektor. Die Schalter 62 und 72 werden ebenfalls von dem

In Fig. 1 liegt das Meßsignal an einer Klemme 10 Programmgeber34 gesteuert, und zwar so, daß der über einen Widerstand 12 am Eingang eines Summier- ao Schalter 62 zusammen mit dem Schalter 26 während Verstärkers 14 an. Mit 16 ist der Gegenkopplungs- relativ kurzer Abgleich/.eitintervalle geschlossen wird, widerstand des Summierverstärkers 14 bezeichnet. während der Schalter 72 kurzzeitig zu Beginn jedes Das Ausgangssignal des Verstärkers 14 liegt über Meßzeitintervalles, also das Intervall zwischen zwei einen Widerstand 18 an einem Invertivverstärker 20 aufeinanderfolgenden Abgleichzeitintervallen, gemit einem Gegenkopplungswiderstand 22 an. Das as schlossen wird und die Integrierstufe 66.68,70 auf Signal im Punkte A am Ausgang des Invertivverstär- Null zurückstellt.

kers 20 wird einem Analog-Digital-Wandler zu- Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung

geführt, d. h. einer Schaltung, welcher das Signal in ist wie folgt: Solange der vorgegebene Grenzwert der eine dazu proportionale Impulsfrequenz umsetzt. Signalanstiegsrate noch nicht überschritten wird, also Diese Impulsfrequenz wird einem von dem Neigungs- 30 noch kein Peak sondern Nulliniendrift vorliegt, wird detektor in bekannter Weise gesteuerten Zähler zu- über den Schalter 26 und den Integrator 24,28, 30 geführt, wobei der Zählerstand dann dem Integral die Nullinie periodisch auf Null korrigiert, so daß des Meßsignals über der Zeit proportional ist. also das Signal im Punkte A verschwindet. In gleicher

Das Signal im Punkte A wird außerdem über einen Weise wird periodisch während der Abgleichzeitinter-Widerstand 24 und einen Schalter 26 einer Integrier- 35 valle über den Schalter 62 und den Integrator 56,58, stufe zugeführt, bestehend aus einem Verstärker 28, 60 das Meßsignal am Eingang des Summierverstäreinem Kondensator 30 im Gegenkopplungszweig und kers 46 bei dem Neigungsdetektor kompensiert. Es dem Widersland 24, die zusammen einen Miller- wird also zu Beginn jedes Meßzeitinlervalles das Integrator bilden. Der Ausgang des Miller-Integrators Signal im Punkte B auf Null gebracht. Zu Beginn ist über einen Widerstand 32 ebenfalls auf den Ein- 40 jedes Meßzeitintervalles wird durch Schließen des gang des Summierverstärkers 14 geschaltet. Der Schalters 72 auch die Integrierstufe 66,68,70 aur Schalter 26 wird von einem Programmgeber 34 über Null zurückgestellt. Wenn während des Meßzeitinterein Gatter 36 und eine Treiberstufe 38 gesteuert. Das valles ein Signalanstieg über diesen abgeglichenen Gatter 36 wird außerdem von einer Logik-Schaltung Wert hinaus stattfindet, so wird das dadurch im 40 des Neigungsdetektors gesteuert. 45 Punkte B entstehende Signal von der Integrierstufe

Der Neigungsdetektor ist in Fig. 2 dargestellt. An 66,68,70 über das Meßzeitintervall integriert und einem Eingang 42 des Neigungsdetektors liegt eben- es entsteht ein Signal im Punkte C. Wenn dieses falls das Meßsignal. Dieses Meßsignal liegt über Signal den vorgegebenen Schwellwert überschreitet einem Widerstand 44 an einem Summierverstärker und damit das Auftreten eines Peaks anzeigt, kippt 46 mit einem Gegenkopplungswiderstand 48. Der 50 die Schaltstufe 74. Die Logikschaltung 40 liefert ein Ausgang des SenaaieTverstärkers liegt über einen entsprechendes Signal, welches die Integration der Widerstand 59 m einem Invertivverstärker 52 mit Ausgangsfrequenz des Analog-Digital-Wandlers einem Gegenkoppleagswiderstand 54. Am Ausgang durch den (nicht dargestellten) Zähler erntetet und des Invertrwerstärkers 52 entsteht im Punkte B ein außerdem über das Gatter 36 das Steeersigaal für

des I g

Signal, dessen Polarität der Polarität des Signais am ss den Schalter 26 sperrt. Der Schalter 26 WeMM daher Eingang des Samsnerverstarkers gleichgerichtet ist. dann geöffnet, so daß keine weitere NuHinienkorrek-Dieses Signal en Punkte B wird einmal einer Inte- tür erfolgt. Bei der beschriebenen Anordnung ergibt grierstufe zugeführt, die einen Widerstand 56, einen sich der Vorteil, daß in diesem FaH auch Ae Korrek-VerstärkerSS and einen Kondensatoren im Gegen- tür des Signalanstiegs in dem letzten, den Beginn kopphmgskreis enthält und ebenfalls einen Milter- 6» eines Peaks anzeigenden Mefietres unter-Integrator bildes. Zwischen dem Widerstand 56 and bleibt. Das ist richtig, deaa dieser Signalanstieg ist dem Verstärker 58 Hegt em Schalter 62. Der Ausgang nicht auf Nullmiendrift zurückzufebrea sondern bedes MiRer-integrators 56,58,69 liegt über einen reits der Beginn des η messeaden Peaks.

Hierzu 2 Blatt Zeich

Claims (1)

1. valle geschlossen wird und daß die Komparatoreu

   Patentansprüche: (74, 76) eine Auswerttff-Logikschaltung (40)

   steuern, die das Gatter (36) bei Auftreten eines

   L Schaltungsanordnung für die Nullinien- Peaks sperrt,

   korrektur bei einem Peakintegrator, gekenn- 5

   zeichnet durch die Vereinigung der nach-

   stehenden Merkmaie: