DE2541994C2

DE2541994C2 - Einstrahlphotometer

Info

Publication number: DE2541994C2
Application number: DE19752541994
Authority: DE
Inventors: Ernst-Peter Ing.(grad) 7031 Ehningen; Löffler Horst Dipl.-Ing 7082 Oberkochen Salfeld
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1977-11-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Einstrahlphotometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einsirahlphotometcr enthalten im allgemeinen mehrere temperaturabhängige Bauelemente. Während die elektronischen Elemente, d. h. vor allem der Verstärker, ohne großen Aufwand so ausgebildet werden können, daß ihre Tcmperaturabhängigkeit im interessierenden Temperaturbereich vernaehlässigba,· ist, ist dies vor allem mit der Lichtquelle, den zur Auswahl der Meßwcllenlänge dienenden Filtern und dem photoelektrischen Empfänger nicht der Fall. Die Lichtquelle verändert mit der Temperatur ihre Emission, beim Filter verschiebt sich der Durchlaßbereich und beim Empfänger ändert sich die Empfindlichkeit. Alle diese temperaturbedingtcn Effekte resultieren in einer mangelhaften Langzeitkonstanz des Einstrahlphotometers. So ändert sich bei r'iiotornelem ohne Temperaturkompensation die Anzeige nach dem Einschalten des Geiüies noch irn Verlauf mehrerer Stunden, wobei ausgehend von einem bestimmten Meßwert diese Änderung bis zu 10% betragen kann. Auch eine ⁶S Änderung der Umgebungstemperatur wirkt sich langsam und bis zu 1% der Anzeige pro Grad Temperaturänderung aus.

Ein aus der DT-OS 21 33 204 bekanntes Einstrahlphotometer ist bereits temperaturkompensiert. Durch eine solche Kompensation läßt sich erreichen, daß die Anzeige über Stunden um weniger als 1 % schwankt und daß vor allem dieser konstante Wert schon nach der zum Einbrennen der Lampe notwendigen Zeit von 5 bis IO Minuten erreicht ist. Die Messung mit einem solchen Gerät wird also genau und gegenüber einem Einstrahlphotometer üblicher Bauart schneller, da einmal die Kontrolle des eingestellten Wertes durch wiederholtes Messen der Vergleichslösung entfällt und da zum anderen die Messung sofort nach dem Einbrennen der Lampe beginnen kann.

Der Einfluß der Temperatur auf die erwähnten temperaturempfindlichen Bauelemente eines Einstrahlphotometers resultiert in einem etwa linear verlaufenden Abfall des Meßwertes mit zunehmender Temperatur. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, mit temperaturabhängigen Bauelementen, deren kennzeichnende Größe linear von der Temperatur abhängt und sich hinreichend schnell ändert, eine Kompensation zu erreichen.

In der DT-OS 2133 204 werden verschiedene Kompensationsschallungen angegeben, die alle mit einem temperaturabhängigen Widerstand arbeiten. Es hat sich nun herausgestellt, daß in manchen Fällen eine größere temperaturabhängige Verstärkungsänderung erwünscht ist als sie mit diesen beschriebenen Schaltungen erreicht werden kann.

Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, eine Schaltung anzugeben, die eine verbesserte Linearität der Verstärkungsänderung in Abhängigkeit von der Temperaturänderung unter gleichzeitiger Vergrößerung der positiv temperaturabhängigen Verstärkungsänderung bewirkt.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.

Die erfitidungsgemäße Anordnung weist im Vergleich zu den in der DT-OS 2133 204 beschriebenen Schaltungen einen zusätzlichen Eingangsspannungsteiler auf, dessen Teilungsverhältnis temperaturabhängig ist. Dadurch ist die dem Verstärker zugeführte Eingangsspannung temperaturabhängig; sie wird bei einem Temperaturanstieg größer. Zugleich ist im Gegenkopplungszweig des Verstärkers ein weiterer temperaturabhängiger Spannungsteiler vorgesehen, der bei Temperaturanstieg die Verstärkung erhöht. Die Kombination der temperaturabhängigen Eingangsspannung mit dem temperaturabhängige!! Verstärkungsfaktor resultiert in einer ausreichend großen Verstärkungsänderung, die über den interessierenden Bereich linear von der Temperaturänderung abhängt. Dadurch wird die Temperaiurabhängigkeit des Meßsignals mit hinreichender Schnelligkeit und Genauigkeit kompensiert.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der llnteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Einstrahlphotometers;

F i g. 2 eine Schaltung zur Temperaturkompensation.

In Fig. 1 ist mit 1 ein photoelektrischer Empfänger bezeichnet, auf welchen die Meßstrahlung des Einstrahlphotometers nach ihrem Durchtritt durch die Meß- bzw. Vergleichslösung trifft. Das vom Empfänger 1 erzeugte Meßsignal wird einem temperaturabhängigen Vorver-

stärker 2 zugeführt, dessen mit 3 bezeichnete Temperaturfühler in thermischem Kontakt zum Gehäuse des Empfängers 1 stehen, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Mit 4 ist ein regelbarer Meßverstärker, mit 5 ein linearer Gleichrichter und mit 6 die Meßwertausgabe bezeichnet, die beispielsweise uls Drucker, ah Eingang eines Rechners oder auch als Analoganzeige ausgebildet sein kann.

F i g. 2 zeigt die Schaltung des Verstärkers 2 und des Temperaturfühlers 3. Wie man erkennt, sind im Geger.kopplungszweig des Operationsverstärkers 2 zwei temperaturunabhängige Widerstände 10 und 11 angeordnet, von denen der Widerstand 11 einstellbar ist. Ein temperaturabhängiger Widerstand 7 ist zwischen den Gegenkopplung.seingang (-)des Verstärkers 2 und ein Bezugspotential geschaltet Weiterhin ist ein Eingangsspannungsteiler vorgesehen, welcher aus dem temperaturabhängigen Widerstand 8 und dem tempcraturunabhüngigen Widerstand 9 besteht und an dessen Abgriff 13 der Signalcingang ( + ) des Verstärkers 2 gelegt ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 2 wird einem Potentiometer 12 zugeführt, an dessen anderem Ende direkt die Eingangsspannung U₁- anliegt. Das Potentiometer 12 ist mit einem Abgriff 14 versehen, an dem die dem Verstärker 4 zuzuführende Spannung L).\ abgenommen wird.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 ist folgende. Zunächst wird die Verstärkung des Verstärkers 2 bei der Einschalnemperatur des Einstrahlphoiomeiers mittels des einstellbaren Widerstandes 11 so eingestellt, daß die Ausgangsspannung Ur gleich der Eingangsspannung /', ist. Bei der nun folgenden positiven Temperaturänderung. die durch die ErwärmungdesPholomeiersbeding! ist, wird der Widerstand 8 kleiner und demzufolge die dem Verstärker 2 /.ugefiihrie Eingangsspanniing größer. Gleichzeitig wird der Widerstand 7 kleiner und damit das Widcrstandsverhähnis. das die Verstärkung festlegt, größer. Dadurch erhöhl sich der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 2.

Bei einer Teiiiperaiuräiulerung ändert sich also sowohl die Eingangsspannung als auch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 2. Steigt die Temperatur an, so vergrößert sich die Ausg.ingsspannung Ui auf einen Wert Ui+χΙΊ, wobei \ den resultierenden positiven Temperaturkoel'fizienten der Verstärkeranordnung bezeichnet.

Die AiisgangsspaniHiMg lh u'ird einem Ende des Potentiometers 12 zugeführt, während am anderen Ende dieses Widerstandes direkt die Eingangsspannung Lh· liegt. Am Abgriff 14 kann dann eine Spannung U\ abgenommen werden, die je nach Stellung des Abgriffs einen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten und bei einer bestimmten Stellung den Temperaturkoeffizienten Null aufweist. Der Abgriff 14 ist dabei so eingestellt, daß der Betrag der Spannung U.\ gleich dem Betrag der Spannung U_c bei der Bezugstemperatur ist, bei welcher der Widerstand 11 eingestellt wurde.

Die beiden temperaturabhängigen Widerstände 7 und 8 stellen zusammen den in F i g. 1 mit 3 bezeichneten Temperaturfühler dar. Sie stehen in thermischem Kontakt mit dem Gehäuse des Empfängers 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstrahlphotometer mit einen, ihotoelektrischen Empfänger, einem an den Empfanger angeschlossenen Verstärker, zwischen dessen Ausgang und Gegenkoppliingseingang ein einstellbarer Gegenkopplungswiderstand angeordnet ist, an den zur Regelung der Gegenkopplung und damit der Verstärkung des Verstärkers in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ein temperaturabhängiger Widerstand angeschlossen ist, sowie mit einer mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenen Auswcrteschaltung. dadurch g e k e η ι, ζ e i e h net, daß der Temperaturabhängige Widerstand (7) zwischen den Gegenkopplungseingang (-) des Verstärkers (2) und ein ßezugspotential geschaltet ist, und daß der Signaleingang ( + ) des Verstärkers (2) an den Abgriff eines Spannungsteilers gelegt ist, der aus einer zwischen dem Empfängerausgang und dem Bezugspotential angeordneten Reihenschaltung aus einem weiteren temperaturabhängige!! Widerstand (8) und einem temperaturunabhängigen Widerstand (9) besteht.

2. Einstrahlphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verstärkers (2) an das eine Ende eines Potentiometers (12) angeschlossen ist, daß der Empfängerausgang an das andere Ende des Potentiometers angeschlossen ist, und daß die Auswertcschaltung (4, 5, 6) mit dem Abgriff des Potentiometers(12) verbunden ist.

3. Einstrahlphotometer nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß beide tempsraturabhängige Widerstände (7,8) einen negativen Temperaturkoeffizienten haben.

4. Einstrahlphotometer nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß beide temperaturabhängigen Widerstände (7, 8) mit dem Gehäuse des Empfängers (1) in thermischem Kontakt stehen.

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