DE2150180B2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Steigung eines Signals - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Steigung eines Signals mn einer Vorrichtung zum Vergleich des zu einer ersten Zeit erhaltenen Signalwerts mit dem zu einer zweiten Zeit erhaltenen Signalwcrt, die eine Speichereinrichtung aufweist und mit einem periodisch durch einen Taktgeber betätigten Schalter, durch den die Speichereinrichtung periodisch mit der Eingangsklemme verbunden wird. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zum Bestimmen und Auswerten der Steigung oder Änderungsgeschwindigkeit von zeitlich veränderlichen elektrischen Signalen verwendet.

Vorrichtungen zum Bestimmen und Auswerten der Steigung von zeitlich veränderlichen Signalen werden häufig bei der Verarbeitung von Ausgangssignalen verschiedener chemischer oder physikalischer Unter-•uchungsgeräte, beispielsweise bei Gas- oder Flüssigkeitschromatographen, verwendet. Bei Gas- oder tlüssigkeitschromatographen folgen die Ausgangs-■ignale einer Grundlinie, die durch hervorragende Hocker unterbrochen ist. Diese Hocker beinhalten aie Information von verschiedenen Komponenten der Strömungsmittehnischung, die untersucht werden soll.

Die Analyse dieser Hocker macht häufig eine Bestimmung ihrer Amplitude notwendig. In anderen Fällen kann die Fläche, die von den Höckern umfaßt ist, sowie ihre Grundlinie für die Untersuchung interessant sein. In allen diesen Fällen werden die Signale, die durch die Hocker dargestellt sind, integriert. Es kann auch notwendig sein, festzustellen,

ίο wann die Höcker auftreten. Es ist ferner erforderlich, die Höcker von durch Rauschen entstehenden Fremdhöckern zu unterscheiden, da diese Fremdhöcker unerwünschte elektrische Erscheinungen hervorrufen können. Diese unerwünschten Erscheinungen sollen jedoch auf durchzuführende Untersuchungen keinen Einfluß haben. Viele Analysen erfordern Informationen, die sich aus der Steigung der Signale, die verarbeitet werden sollen, ergeben. Bei anderen Untersuchungen möchte man Spitzenwerte irgendeiner Art feststellen. So ist es beispielsweise bei vielen Prüfgeräten erforderlich, Spitzenwerte festzustellen, wie beispielsweise bei Geräten zur Feststellung von Fehlerstellen in Metallen und allen auf dem Echoprinzip beruhenden Geräten, wie Radargeräten,

as Sonargeräten und seismischen Geräten.

Es ist nach der USA.-Patentschrift b 116 458 bereits eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der die Steigung eines Signals dadurch gemessen wird, daß der Wert des Signals auf einer Speichereinrichtung zu einer ersten Zeit gespeichert wird und daß dann der Signalwert zu einer anderen Zeit mit dem gespeicherten Signalwert in einem Vei gleicher verglichen wird, wobei die Differenz der Spannung zwischen dem zu der ersten Zeit gespeicherten Signalwert und dem Signalwert an der Eingangsklemme zu einer zweiten Zeit die Steigung wiedergibt. Als Speichereinrichtung wird bei dieser bekannten Vorrichtung ein Kondensator verwendet. Die nach der USA.-Patentschrift 3 116 458 bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf. daß es schwierig ist, die in der Speichervorrichtung gespeicherte Spannung, insbesondere wenn ein Kondensator verwendet wird, daran zu hindern, daß sie sich vermindert, bevor sie mit einer neuen Spannung ver-

+5 glichen wird, weil Leckströme, insbesondere bei der Verwendung eines Speicherkondensators, auftreten. Aus diesem Grund ist mit dem Kondensator normalervMse ein teurer Operationsverstärker verbunden, der eine hohe F.ingangsimpedanz aufweist, wodurch sich die Spannung weitgehend konstant halten läßt, wobei dann der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem Signahvert zu der zweiten Zeit in dem Vergleicher verglichen wird.
Es ist andererseits nach der USA.-Patentschrift 3 365 931 eine Vorrichtung zum Bestimmen der Steigung eines Signals bekannt, bei der die Signale nicht in bestimmten Abständen abgetastet, gespeichert und in Beziehung gebracht werden, sondern bei der eine kontinuierliche Signalwerterfassung erfolgt. Die Signale werden dabei zunächst in einem Spannungs-Frequenz-Umformer digitalisiert, so daß eine zur Spannung proportionale Impulsfrequenz entsteht. Diese Impulse werden zum einen zu einer Verzögerungsleitung einem Speicherregister zugeführt und zum anderen über eine Zählschaltung ebenfalls einem Speicher zugeführt, und es werden dann die gegeneinander verzögerten Signalgruppen in einem Rechner miteinander verglichen.

Ein nach einem ähnlichen Prinzip arbeitendes ?igitalauswertgerät für Gaschromatographen ist in _ler Siemens-Druckschrift 4/4 vom November 1963, Lt-Nr. 1-7404/236, beschrieben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ,ine einfache und preiswerte Vorrichtung zum Bestimmen der Steigung eines Signals zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein-„angs erwähnten Art dadurch gelöst, daß mit dem Schalter und der Speichereinrichtung ein Widerstand verbunden ist und daß eine den durch den Wider-Itand fließenden Strom nach Richtung und Größe bestimmende Abtastschaltung mit dem W.derstand

^^f^^Schtung enthalten, durch die eine ^V(?WÄ_der Speichereinrichem verzögerter R«^ck™^_Lr_ckstellung bei Abtung ?*^ &£££*<£ gespeicherten Werts ^^A vorweise ist eine zweite Spei" inTr logischen Einrichtung vor-

_d*_e Abtasteinrichtung auch anspricht die ADta^i ^ ^ ^

X'pSrten Werts anzeigt. Vorzugs_r°eu?e dritte Speichereinrichtung in der ^J'ZZ, die auf die erste anspricht, indem

SSfSr Erfindung wird die Steigung eines ., Signals dadurch gemessen, daß die Spannung eines ^geführten Signals zu einer ersten Zeit gemessen und in einer Speichereinrichtung gespeichert wird und daß dann zu einer zweiten Zeit der Speichereinrichtung ein zweiter Signalwert zugeführt wird, *o woraufhin die Richtung und die Größe des Stroms, der von dem Kondensator wegfließt, gemessen wird, _W0bei ein Stromnuß in einer ersten Richtung eine positive Steigung und ein Strom m einer zweiten Richtung eine negative Steigung anzeigt Der Strom *₅ wird durch einen Widerstand geleitet, und die an dem Widerstand abfallende Spannung wird einer Abtast-^SClS!rAlÄ^g_kanneineinzwei.P,htungen wirksarae Schwellwerteinrichtung sein, die anspricht, _Wenn die Steigung in irgendeiner R.chtung großer als eine vorbestimmte Steigung .st.

Die Arbeitsweise der Schaltung laßt sich dadurch verbessern, daß das Signal zunbch.t in einer Spe.chereinrichtung mit größerer Speicherkapazität gespeichert wird, bevor es der Hauptspeichereinnchtung zuseführt wird. . ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eimach auf- ^fJ^J^^^g des gespeicherten haben daß ^ /*de«[J^J _{uven Wert} aus von einem positiven ο

^erfJ^^fc· _Schweii_vverteinrichtung kann ferner e-n Von_ de_ ^JJ" abgeleitet werden, welches e r> ^nggeramgangsi^al g ermöglicht. Wenn d s Ansprechen bei dm _Schwellwert übe ;-

Ausgaⁿgssignal ene ρ _angssignal mit poi .-

^C^J ^ ^ze *% _es ^_{n neg}ativen Schwe I-üver *"^? _{dann zeigt es} ein Eingangssigr ü

wert

liegt, dann zeigt es an, d ß

_kein_;^gJ^jS* ,erden nac,-

™^h™g°_{d der} Zeichnungen beispielshall-er stefend^ an Hand_ a

f i'e 1 ein schematiches Schaltbild einer Sch ilh 1 g· 1 eir1 «.

tung ^^^^"zeit-Diagramm einer Sp n-

***^J*?ZSm&n Ansteuern und Ru knunykune zurn^^^ ^^^„^ _nach Fi₁. 1

^un° Zit-Diagramm des iw er-

Schwellwerteinncht ,g

dem augenblicklichen Wert der Eingangsspannung verglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch ein Bestimmen der Steigung eines Signals in nur wenigen einfachen ArbeitBchntten Der Schwellwert der in zwei Richtungen wirksamen Schwellwerteinrichtung läßt sich dadurch einstellen, daß cn polarisierter Verstärker zwischen den Kondensator und die Schwellwerteinnchtung geschal et wird, wobei der polarisierte Verstarker einen einstellbaren Rückkopplungsweg aufweist

Mit de, beschriebenen Vorrichtung laßt sich eine

einfache Analvse und Auswerturg der Steigung eines

Signals durchführen. Das Abtasten ™d Speichern

wird vorzugsweise durch Takts.gnale gesteuert Da

die sich ergebenden Werte laktweise gesteuert und

abgetastet sind, können die Analyseausgangssignale

einfach in einer digitalen Vorrichtung synchronisiesr,

werden. Durch Logikvorrichtungen lassen s.ch xvei-

ere Informationen aus den Ausgnngsspannungen

und ihren veränderlichen Werten ableiten.

Die Taktfolgefrequenz kann veränderbar sein. Auf diese Weise läßt sich die Empfindlichkeit der Vorrichtung erhöhen, und sie wird auch 5^e _n ^U _p ^e _n ^rb _s ^a,_eichcr In den logischen Einrichtungen tonnen Speicher einrichtungen vorgesehen sein, die au«; schaltung ansprechen, indem sie eine konstante ^S welches schließlich durch n.cht

^ |Stunficn integriert oder in anderer

45 dargesteUJJ gj^r, u S^ ^^ _Ste)F

Je«e vejaAe^ _{Einrichtungen} bestimml and

durch du^ dar e. ^ _{s nnungsslgna}l ;ird

.usgogrtrt^ ^ _{Wußklcmme 12 der} Auswert-«r-

e ner hingang_{f ie}rpaßrauschfilter 14 mit

50 ^^^^^„^ηί. welches aus ei lern ve ^eriu:! ^ ^ ^ ^ geschaVsten

fSäd 18. 20, 22 und 24 besteht vcrmii dert _elektrisches Rauschen, dessen Fre- ^^, _{hei höncren} Fiequenzen liegt al die ₅5 Φ^»^¹¹^ _Sigualb. Durch einen Schalten 1 26 ^^„^h^uers 28 läßt s.ch die G enztmes ^™_{Fil auswäh}len. indem naml.cl die fr quenz des hi ^ ^ ._{n das FiUer}

^^¹^ _{und von dies}e_m getrennt werden

60 ^-uic^l _{ese Weisc} gef.Herte Signal erscheint an den D au <hesc Wc^g

n« Sterte Signal, welches untersucht und aus J^«^™ J₁ ,i_{cgt auch} an einem Ende eine gewertc *^e ; _{30 a der mit} der das Sign

⁶⁵ fS _c den S^{cite des} Filterkondensau« W veibu»d« uhraia _{ktam n cines w},edcrholt be

^ fⁿ _R ^R _{dais 34 schlicßt mit} Unterbrechungen un

wiederholt einen Ladeweg zu dem Kondensator 30 Eir> nichtinvertierender Operationsverstärker 44 über einen Ladungswiderstand 36. Die Folgefrequenz, tastet die Spannung ab, die durch den Strom in dem mit der der Relaiskontaktarm 32 den Ladungsweg zu Widerstand 36 gebildet wird. Eine zweiseitige »Vierdem Kondensator 30 schließt, ist durch einen Takt- schichten«-Diode 46 sperrt die Teile der Ausgangsgeber 38 mit mehreren Ausgängen bestimmt. Dieser 5 spannung des Operationsverstärkers 44, deren Wert Taktgeber erregt die Rclaisspule 39 des Relais 34 mit geringer ist als ihre positive oder ihre negative Durchnacheinander auftretenden Taktimpulsen oder Takt- bruchsspannung. Durch diese Diode werden an den Signalen über einen Mehrkontaktschalter 40 bei einer Widerstand 48 die Teile der Ausgangsspannung des Folgefrequenz, die von der Stellung des Schalters 40 Verstärkers 44 angelegt, die ihre positive oder negaabhängt. Die nach Fig. 1 von dem Schalter40 aus- jo tiv» Durchbruchsspannung überschreiten. Wenn also gewählte Ausgangsanschlußklemme gibt die höchste eine Änderung des gefilterten Signalwerts an dem Folgefrequenz der vier Taktsignalausgangsanschluß- Kondensator 16 zwischen einem Taktimpuls und dem klemmen 42 von dem Taktgeber ab. Die anderen nächsten größer ist als ein bestimmter positiver oder drei Ausgangsanschlußklemmen geben entsprechend negativer Schwelhvert. dann wird an dem Widerniederfrequentere Taktsignale ab. 15 stand 48 ein Ausgangssignal gebildet.

Der Schalter 40 ist mechanisch mit dem Kontakt- Der ^bestimmte Schwellwert, der mindestens arm 26 verbunden. Wenn der SduJter 40 für nieder- vorliegen muß. damit ein Ausgangsimpuls an dem frequentere Taktsignale eingestellt wird, indem er in Widerstand 48 gebildet wird, wird durch die Verandere Stellungen bewegt wird, d;mn wird der Kon- Stärkung des rückgekoppelten Operationsverstärkers taktarm 26 so bewegt, daß er nacheinander die 20 44 und die Durchbruchsspannung der Vierschichten-Widerstände 22, 20 und 18 in Reihe mit dem Wider- diode bestimmt. Dieser Schwellwert kann dadurch stand 24 schaltet. Dadurch wird die Grenzfrequenz eingestellt werden, daß man einen Schalter 50 verdes Tiefpaßfilters 14 vermindert Der Schalter 40 ändert, der eine Anschlußklemme eines Gegenkoppwird normalerweise so eingestellt, daß er etwa 10 lungs-Spannungsteilers auswählt, der aus in Reihe gebis 40 Taktsignale oder Taktimpulse während jedes 25 schalteten Widerständen 52. 54, 56 und 58 besteht. chromatographischen Höckers abgibt. Zur negativen Rückkopplung oder Gegenkopplung

Während jedes Taktimpulses schließt sich der ist über einen Widerstand 60 eine Verbindung mit Kontaktarm 32 und lädt den Ladungskondensator 30 eircr EingangsanschiuliVlemme des Verstärkers M auf den Wert der Signalspannung an dem Körnten- vorgesehen. In der dargestellten Stellung des Schal sator 16 auf oder entlädt sich über diesen. Die Zeit- 30 ters50 ist d^;e Gegenkopplung am größten. In dieser konstante des Kondensators ?0 und des Widerstands Stellung muß eine relativ große Spannung an dem 36 ist genügend klein, daß ein Strom durch den Widerstand 36 anliegen, und folglich muß eine '■e'uiiv Widerstand 36 fließen kann, der den Kondensator 30 große Änderung des Eingangssignals in der Zwischenauf den Wert des gefilterten Signals an den Konden- zeit zwischen einem Taktimpuls und dem nächsten sator 16 während jedes Taktimpulses auflädt oder 35 vorliegen, damit die Ausgangsspannung des Operadiesen entlädt. Die Kapazität dt« Kondensators 30 tionsverstärkers 44 die Durchbruchsspannung der ist klein im Verhältnis zur Kapa:dtät des Kondensa- Vierschichtendiode 46 übersteigt. Durch eine Fintors 16. Es kann vd folglich eier Kondensator 30 stellung der Schalter 26 und 40 zusammen mit dem mehr als der Kondensator 16 lüden und entladen. Schalter 50 wird die Steigungsempfindlichkeit der Zwischen den Taktimpuisen ist der Kontaktarm 32 40 Vorrichtung eingestellt. Längere Taktzwischenzeiten, geöffnet, und der Kondensator r-t nicht angeschlos- die durch den Schalter 40 eingestellt werden, und sen. Der Kondensator speicher! oder behält dann geringere Schwellwerte, die durch den Schalter 50 die Ladung des Signalspannungswerts, der an dem eingestellt werden, erhöhen die Steigungsempfindlich-Filterkondensator 16 wahrend des davorliegenden keit. Eine Unterdrückung des Rauschens läßt sich Taktimpulses vorgelegen hat. Zwischen den Impulsen 45 auf Kosten der Zeitauflösegenauigkeit für eine beerfolgt eine Aufladung des Kondensators 16 durch stimmte Steigungsempfindlichkeit verbessern, wenn die gefilterte Signaleingangsspanriung. Beim nächsten man zwischen den Taktimpulsen längere Zwischen-Taktimpuls lädt der Kondensator 30 sich auf den zeiten verwendet und die Schwellwertempfindlichkeit Wert der neuen gefilterten Sign al spannung an dem geringer macht. Damit ist gemäß der Erfindung eine Kondensator 16 auf, oder er entlädt sich bis auf die- 50 sehr flexible steigungsempfindliche Steuerung vorsen Wert. Diese Ladungsänderung wird dadurch vor- ge-ehen.

genommen, daß ein Strom durch den Widerstand 36 Der Spannungsverlauf an dem Widerstand 48 is1

fließt. Wenn der Strom in dem Widerstand 36 in einer durch einen Impuls gegeben, dessen Zeitdauer etwi

Richtung fließt, dann wird dadurch angezeigt, daß gleich der des Taktimpulses ist. Die Polarität de:

sich der Signalwert zu einem größeren Wert hin 55 Impulses an dem Widerstand 48 ist positiv, wobei ar

ändert, und wenn er in der anderen Richtung fließt, der Anschlußklemme 12 eine ansteigende Signalspan

dann wird dadurch angezeigt, daß sich der Signal- nung oder eine positive Steigung vorliegt. Der Impul:

wert zu einem kleineren Wert ten ändert Wenn sich an der Anschlußklemme 12 geht für negative Steigun

der Signalwert nicht geändert hat oder nicht beträcht- gen, d. h. für abnehmende Spannungswerte, in

lieh geändert hat, dann wird sich die durch die Span- 60 Negative.

nung bestimmte Ladung an dem Kondensator 16 Ein verstärkender und begrenzender Inverter 6i

nicht ändern, und es wird kein Strom durch den begrenzt die Impulse, die an dem Widerstand 48 ge

Widerstand 36 während der Taktimpuls fließen. bildet werden, und invertiert sie. Eine bistabile Kipp

Dies ergibt sich deshalb, weil die Ladung an dem schaltung 66 nimmt die begrenzten und invertierte:

Kondensator 30 bei Beginn der Taktimpulse die glei- 65 Impulse auf. Ein Beispiel für die Imp - 1 de

ehe ist wie an dem Kondensator 16. Die Ströme, die invertierten Impulse am Eingang der bist * . .i iöpp

dnrch den Widerstand 36 fließen, zeigen deshalb an, schaltung 66 ist in F i g. 3 dargestellt. Es -,v. ein in

daß sich der Signalwert geändert hat. Negative gehender Impuls dargestellt, der eine

7 8

Übergang von plus 5 Volt auf 0 Volt aufweist. Wegen zeugen ein positives Ausgangspotential und ein posi-

der Begrenzerwirkung des Inverters 62 und der tives Eingangspotential für das Gatter 68. Wenn

Schalterwirkung der Diode 46 hat der Impuls am keine Steigung vorliegt und wenn folglich keine

Ausgang des Inverters 62 immer die gleiche Ampli- Spannung an dem Widerstand 48 anliegt, dann ist

rude, unabhängig davon, ob die Steigung die Schwell- 5 das Ausgangssignal des verstärkenden Inverters 62

werte geringfügig oder stark überschreitet. Der Im- positiv (plus 5 Volt). Das andere Eingangssignal des

puls ist mit dem Taktimpuls des Taktgebers 38 etwa Gatters ist auch positiv. Auf diese Weise wird ein

zeitlich koinzident. Potential nahe dem Wert 0 an dem Ausgang des

Die bistabile Kippschaltung 66 wird aus zwei Gatters 68 erzeugt ebenso wie an einer Ausgangskreuzweise verbundenen Gattern 68 und 70 gebildet. io anschlußklemme 90.

Die Gatter 68 und 70 und auch entsprechend ge- Das negative Potential am Ausgang des Gatters 68 leichnete andere Gatter sind bekannte Verknüpfungs- wird auch dem anderen Eingang des Gatters 70 zuglieder, die gewöhnlich in integrierten Verknüpfungs- geleitet. Eine Rückkehr des unteren Eingangs des einrichtungen, beispielsweise sogenannten NAND- Gatters 70 zu einem positiven Potential ändert nun Gattern verwendet werden. Sie können auf irgend- 15 nicht mehr den stabilen Zustand der bistabilen Kippeine bekannt'- Weist· ausgeführt sein, beispielsweise schaltung, weil der obere negative Eingang des Gatfci Dioden-Transistor-Logik (DTL)-Schaltungen oder ters 70 seinen Ausgang auf einem positiven Wert hält, in Transistor-Transistor-Logik (TTL)-Schaltungen. Die bistabile Kippschaltung 66 ist damit durch den Jedes NAND-Gatter bildet ein positives Ausgangs- Einstellimpuls eingestellt worden. Das Ausgangspotential, wenn mindestens ein negatives Signal ao signal an der Anschlußklemme 90 ist nahezu 0.
an seinen Eingängen anliegt. Wenn positive Poten- Wenn ein negativer Impuls von dem Inverter 62 tiale an beiden Ergangen anliegen, dann bildet abgegeben wird, dann wird dadurch angezeigt, daß das NAND-Gatter ein negatives Ausgangspotential. eine positive Änderung des Signalwerts über den vor-Im Sinne der hier beschriebenen logischen Einrich- eingestellten Schwellvcrt vorliegt. Der negative Imtimgen Ivzieht sich der Ausdruck positiv auf ein as puls, der dem Start des EinstellimpuKcs am WiderPotential von plus 5,0 Volt und der Ausdruck nega- stand 82 voreilt, schaltet die bistabile Kippschaltung tiv auf ein Potential von 0 oder nahezu 0 Volt. Da- um, indem der Ausgang des Gatters 68 positiv gemit beginnt ein ins Negative gehender Impuls bei macht wird. Der negative Impuls des Inverters 62 einer Spannung von plus 5,0 Volt, er fällt auf eine hält den Ausgang des Gatters 68 und die Anschluß-Spannung von 0 oder nahezu 0 Volt ab und steigt 30 klemme 90 selbst während des Einstellimpulses auf wieder auf eine Spannung von plus 5,0 Volt an. Ein einem positiven Wert. Nach Abschluß des Einstell- »negatives« logisches Signal oder Potential oder ein impulses sind während des negativen logischen Imsolcher Wert ist 0 oer nahezu 0 Volt. In ähnlicher pulses an dem Inverter 62 die Eingänge für das Gat-Weise ist ein positiver Impuls ein Impuls, der von 0 ter 70 beide positiv. Die Eingänge für das Gatter 68 oder nahezu 0 Volt auf plus 5 Volt anwächst und 35 sind beide negativ. Damit verbleibt nach Ende eines dann wieder auf 0 oder nahezu 0 Volt abnimmt. Ein negativen logischen Impulses an dem Ausgang des positives logisches Sieml oder Potential oder ein Gatters 68 ein positives Potential. Dieses Potential solcher Wert beträgt plus 5,0 Volt. liegt auch an der Ausgangsanschlußklemme 90 an.

Die bistabile Kipp .chaltung 66 wird durch einen Es wird also durch ein positives Potential (p'.js

ins Negative gehenden rlinstellimpuls, der bei jedem 40 5 Volt) an der Ausgangsanschlußklcmme 90 eine

Taktimpuls auftritt, in einen ihrer beiden stabilen positive Steigung des gefilterten Signals, welches

Zustände eingestellt. Solch ein Einstellimpuls ist in untersucht wird, angezeigt.

Fig. 2 dargestellt. Die^r Fins; ^"impuls wird durch Wenn die Steigung wieder 0 oder negativ wird, den Schalter 40 von einen· positiven Taktimpuls ab- dann wird durch den positiven Wert am oberen Angeleitet, der 7U einer 7eit beginnt, wie es in den 45 schluß des Gatters 68 und den negativen Einstell-Fig. 2 und 3 dargestellt isi. D'c Basis eines in impuls die bistabile Kippschaltung umgeschaltet, und Grundschaltung geschalteten NPN-Transistors 74 sie kehrt zu einem Ausgangssignal an der Anschlußwird durch einen mit einem negativen Potential ver- klemme 90 zurück, welches nahezu 0 ist.
bundcnen Widerstand 72 normalerweise in den nicht- Wenn eine negative Steigung vorliegt, dann beleitendcn Zustand vorgespannt. Der positive Takt- 50 grenzen und invertieren die beiden in Kaskade geimpuls ladt langMim einen zwischen Masse und die schalteten verstärkenden und begrenzenden Invertei Basis des Trnnsmlnrti geschalteten Kondensator 76 92 und 94 einen negativen Impuls an dem Widerübcr einen Widerstund 78 nuf Zu der Zeit f, erreicht stand 48 zweimal. Damit erscheint ein negativer Imdic l.ailung auf tlrm Kondensator 76 einen bestimm- puls an der bistabilen Kippschaltung, die aus der ten Wet 1, tinti drt !'lumistor 74 beginnt über einen 55 Gattern 96 und 98 gebildet ist. Diese bistabile Kipp-KollcktoiWulffstniul 80 m leiten. Auf diese Weise schaltung bildet ein positives Ausgangssignal an einei wird <1ic Spannung an drin Kollektor des Transistors Ausgangsanschlußklemme 100. wenn eine negativ« 74 c1tcii<»i wir η« emem Widerstand 82 sowie an dem Steigung bei dem gefilterten Eingangssignal an den unteren l'.ingnng ilr« (!«tiers 70 vermindert. Auf Kondensator 16 vorliegt. Wenn eine Rückkehr zi diese Wciap mufrht ein Einstellimpuls, c'cssen Be- 60 einem Wert ohne Steigung oder mit positiver Stei finn vri/üjiijri i*i Der Einstcilimpuls end-it früher gung erfolgt, damn bildet die bistabile Kippschaltung uk da I «M'HJpul* !»ei der Zeit /_a, da ein Kopplungs- die aus den Gattern 96 und 98 zusammengesetzt ist kontknenior (14 (iber den Widerstand 82 jenseits eines an der Ausgangsanschlußklemme 100 ein Potentia vorrwütlmrttieit Werts aufgeladen wird. nahe dem Wert 0. Wenn die Potentiale an den Aus

De» !!JflüUsHlmPUl» ist unabhängig von deT Stei- 65 gangsanschlußklemmen 90 und 100 beio> ~'·αζιι<

gufl& ah ÖHfeti flöfl Widerstand 48 festgestellt wird, sind, wird dadurch angezeigt, daß die Su- cW^Ü

voMfldiB. ©fli negative Potential, d.h. die 0 Volt, positiv und nicht negativ, sondernng|gzu,0*st.,«3

lil im Eingang des Gatters 70 er- Inverter 102 und 104 i

ίο

den Ausgangsanschlußklemmen 90 und 100. Damit wird durch positive Signale (plus 5 Volt) an einer Ausgangsanschlußklemme 106 angezeigt, daß keine positive Steigung in dem chromatographischen Signal, welches untersucht wird, vorhanden ist. Ein positives Signal an einer Ausgangsanschlußklemme 108, die mit dem Ausgang eines Inverters 104 verbunden ist, zeigt an, daß in dem chromatographischen Signal keine negative Steigung vorliegt.

Eine bistabile Kippschaltung 110, die aus Gattern 112 und 114 gebildet ist, nimmt Eingangssignale von den Anschlußklemmen 106 und 108 auf. Eine negative Spannung (d. h. eine Spannung eines Werts, der nahezu 0 ist) an den Ausgangsanschlußklemmen 106 oder 108 führt dazu, daß die bistabile Kippschaltung 110 in einen Zustand geschaltet wird, der dieser Spannung entspricht. Wenn also die Ausgangsanschlußklemme 106 negativ wird, d. h. wenn sie auf einen Wert, der nahezu 0 ist, abfällt, wodurch eine positive Steigung an dem Kondensator 16 angezeigt so wird, dann sind die Eingangssignale für das Gatter 112 beide negativ und die Eingangssignale für das Gatter 114 beide positiv, wodurch eine Ausgangsklemme 116 positiv und eine Ausgangsanschlußklemme 118 negativ (d. h. nahezu 0) wird. Die Ausgangsanschlußklemmen 116 und 118 bleiben auf diesem Wert, selbst wenn die Eingangssteigung 0 wird. Dies ergibt sich daraus, weil dann die Spannungen an den Ausgangsanschlußklemmen 106 oder 108 beide positiv sind. Ein Eingang des Gatters 112 ist dann negativ, und beide Eingänge des Gatters 114 sind positiv. Aui diese Weise wird keine Änderung am Ausgang hc, vorgerufen. Wenn die Steigung an dem Kop-'.nsator 16 negativ wird, dann fällt die Span-■;aug an der Ausgangsanschlußklemme 108 auf einen Wert von nahezu 0 Volt ab. Auf diese Weise wird die bistabile Kippschaltung 110 so umgeschaltet, daß die Ausgangsanschlußkremme 118 positiv ist und die Ausgangsanschlußklemme 116 negativ (d. h. nahezu 0) ist. Die Steigung an dem Kondensator 16 kann also auch 0 werden, und dennoch bleiben die Anschlußklemmen 116 und 118 auf den Potentialen, die durch die letzte positive oder negative Steigung eingestellt worden sind. Damit wird an den Anschlußklemmen 116 und 118 eine Speicherwirkung ausgeübt, durch die angezeigt wird, ob die Steigung an dem Kondensator 16 entweder positiv oder negativ war, bevor sie 0 wird.

Ein Gatter 120 nimmt Eingangssignale von den Anschlußklemmen 106 und 108 auf. Es erzeugt ein positives Ausgangssignal an einer Ausgangsanschlußklemme 120, wenn die Steigung des Eingangssignals entweder positiv oder negativ ist. Es bildet ein negatives Ausgangssignal (d. h. ein Aui.gangssignal nahe des Werts 0), wenn die Steigung nahezu 0 ist.

Zwei Dioden bilden ein Gatter, welches die Ausgangsanschlußklemmen 108 und 90 miteinander verbinden. Ein positiver Impuls an einer Ausgangsanschlußklernme 126 zeigt an, daß die Steigung entweder mi* einem positiven Wert beginnt ^der mit einem negativen Wert aufhört, wodurch en chromatographischer Hocker bestimmt ist Über die AusgangsanschlußMemme 126 wird em Impulsformer 128 betätigt, der wiederum emen Komponenten-Sammler 130 betätigt, derart, dÄÄscMedene von- «5 einander getrennte, chromatograSnäSche Hockersignale in Sammelrohreä gespejci^^^den, alinlieh wie es ΐίΐ der ?JSA."PätentsclifiK^j£021358 oeschrieben ist. Dieses Ausgangssignal könnte auch dazu verwendet werden, ein Steuersignal für eine Ladungsbewertung für einen digitalen Integrator abzugeben, um verschiedene Bewertungsfaktoren verschiedenen aufeinanderfolgenden Höckern zuführen zu können.

Die Ausgangsanschlußklemmen 90, 106, 116, 120, 118, 108 und 100 können dazu verwendet werden, einen digitalen Integrator zu steuern.

Die Funktionen für die Integratorsteuerung, die von diesen Ausgangsanschlußklemmen abgeleitet werden, bestehen im Starten und Anhalten der Schaltung, um die driftende elektrische Grundlinie aufzufinden, wenn das Eingangssignal des Integrals gedruckt oder aufgezeichnet wird; solch eine Anwendung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2150174 und der deutschen Offenlegungsschrift 2150 153 beschrieben. Bei Betrieb wird ein gefiltertes Eingangssignal von dem Chromatographen 10 über das Filter 14 dem Kondensator 16 zugeführt. Das Filter 14 hilft elektrische Rauschsignale zu unterdrücken. Das Unterbrecherrelais 34 führt die gefilterte Signalspannung dem Kondensator 30 : it Unterbrechungen zu. Der Kondensator 30 speichert die Signalspannung zwischen den Seiten, zu denen ihm ein Signal zugeführt wird. Jedesmal, wenn eine Signalspannung zugeführt wird und wenn sich dann das Signalpotential an dem Kondensator 16 geändert hat. fließt ein Ladestrom durch den Widerstand 36. Der Verstärker verstärkt die Spannungen, die durch diese Ladeströme gebildet werden.

Wenn die auf diese Weise verstärkten Spannungen, die den Ladeströmen entsprechen, genügend groß sind, daß sie die Schwellwerte, die von der Vierschichtendiode 46 vorgesehen sind, überschreiten, dann werden durch die Diode die Spannungen, die einen minimalen Steigungswert wiedergeben, einer logischen Einrichtung 62 bis 126 zugeführt. Die logische Einrichtung bildet positive Signale, durch die eine positive Steigung, eine nicht positive Steigung, die Tatsache, daß die zuletzt gemessene Steigung, die nicht 0 ist, negativ ist, die Tatsache, daß die Steigung positiv oder negativ ist, die Tatsache, daß die zuletzt gemessene Steigung, die nicht 0 ist, positiv ist, eine nicht negative Steigung, eine negative Steigung und eine positive oder nicht negative Steigung angezeigt werden. Durch die Anordnung ist ein fester, augenblicklich einstellbarer Wert gegeben, der die Eingangsspannung übersteigen muß. Ein sehr geringes, jedoch sehr schnelles Ausschwingen der Eingangsspannung hat auf diese Vorrichtung keine Wirkung, wenn auch die augenblickliche Steigung oder die Spannungsänderung bei einem solchen Ausschwinger sehr groß sein kann. Auf diese Weise werden entsprechende elektrische Rauschsignale auch zurück gewiesen.

Durch die Einrichtung läßt sich die Steigung eine: elektrischen Signals einfach und anpassungsfähig unc auch wiederholbar bestimmen. Die Einrichtung weis einen einstellbaren Schwellwert auf, um unbedeu tende Signalspannungsschwingungen zu unterdrük ken. Auf diese Weise wird die Wirkung des elek Irischen Rauschens vermindert. Die Einrichtung kam ohne weiteres nut Betriebsabläufen synchronisiei werden, die in anderen Teilen einer Digitalvorrich Tung stattfinden, da die elektronische Differenzieren! -richtung synchron mit dieser Vorrichtung " fai laufen kann.
" 13SeSchalttrag nach Fig. 1 kann geändert werdei

mm eine zusätzliche Filterung, Kopplung oder Entkopplung der Schaltung zu erreichen, um ungewolltes Ansprechen zu verhifiäern. Es können verschiedene Verfahren zum Anschließen geeigneter logischer Spannungswerte vorgesehen sein.

Natürlich kann die Einrichtung auch abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit auf negative Steigungen größer gemacht werden als die Empfindlichkeit auf positive Steigungen dadurch, daß eine Diode 150 und ein Widerstand 152 vorgesehen

werden. Die negative Rückkopplung des Verstärkers 44 ist dann für negative Impulse geringer, da die Diode 150 dann nicht leitet. Es kann ferner die Steigungsempfindlichkeit erhöht werden, nachdem eine Steigung festgestellt worden ist, um die Unterdrükkung des Rauschens zu erhöhen und um Instabilitäten zu unterdrücken. Wenn eine Steigung vorhanden ist, schließen sich die Kontakte des Relais 153, wodurch die Gegenkopplung vermindert wird, da das Signal ίο über einen Widerstand 151 abgeleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Steigung eines Signals mit einer Vorrichtung zum Vergleich des zu einer ersten Zeit erhaltenen Signalwerts mit dem zu einer zweiten Zeit erhaltenen Signalwert, die eine Speichereinrichtung aufweist, und mit einem periodisch durch einen Taktgeber betätigten Schalter, durch den die Speichereinrichtung periodisch mit der Eingangsklemnie verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schalter (32) und der Speichereinrichtung (30) ein Widerstand (36) verbunden ist und daß eine den durch den Widerstand (36) fließenden Strom nach Richtung unJ Größe bestimmende Abtastschaltung (44, 46, 48) mit dem Widerstand verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (44, 46, 60, SO, 52, 48) eine in zwei Richtungen wirksame Schwellwerteinrichtung (46) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (44, 46, 52,48) eine Einrichtung (52,150, 50,60,44) zur Einstellung des Schwellwerts der Schwellwerteinrichtung (46) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (44, 46, 50, 150, 52) einen polarisierten Verstärker (44) mit veränderlicher Rückkopplung (52, 150, 50, 60) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Speichereinrichtung (16) mit größerer Speicherkapazität als der der ersten Speichereinrichtung (30) vorgesehen ist, deren einer Anschluß mit der Eingangsklemme, der das auszuwertende Signal zugeführt wird, verbunden ist. und deren anderer Anschluß geerdet ist.