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Lichtelektrische Meß-, Registrier- und Sortiereinrichtung Fiir lichtelektrische
Meb-, Registrier und Sortiereinrichtungen hat sich bisher die sog.
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Differenzmethode am besten bewährt. Bei dieser wird der Lichtstrom
einer Lichtquelle in zwei Strahlenbündel aufgeteilt, von denen das eine auf die
Probe, das andere auf das Normal fällt. Das von beiden durchgelassene bzw. reflektierte
Licht wird mit Hilfe eines optisch-mechanischen Zerlegers auf die Photozelle gegeben.
Sind die optischen Eigenschaften von Probe und Normal gleich so gelangt im abgeglichenen
Zustand der Anordnung ein von der augenblicklichen Stellung des optisch-mechanischen
Zerlegers unabhängiger, zeitlich konstanter Lichtstrom auf die Photozelle. und ein
an diese angeschlossener zur stärker spricht nicht an. Sind dagegen die optischen
Eigenschaften der Probe verschieden von denen des Normals, so gelangt ein zeitlich
veränderlicher l.ichtstrom auf die Pllotozelle, der im Verstärker eine Wechselspannung
hervorruft, die der Differenz der optischen Werte von Probe und Normal proportional
ist. Diese Wechselspannung kann nun aber noch nicht ohne weiteres in einer Meßvorrichtung
zur Anzeige. Registrierung oder Aussortierung benutzt werden, weil die Ausgangswechselspannung
dem absoluten Betrage der Difierenz der optischen Werte von Probe und Normal entspricht,
d. h. man erhält dieselbe Wechselspannung, unabhängig davon, ob der Wert der Probe
um einen bestimmten Betrag über oder unter denen des Normal liegt.
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Es sind Schaltungen bekanntgeworden, die mit einem phasenabhängigen
lichtelektrischen Hilfsverstärker oder mit einer phasenabhängigen fremden Wechselspannung
nur dann die Ausgangswechselspannung zur Anzeige, Registrierung und Aussortierung
heranziehen,
wenn je nach Verwendungszweck der Vert der Probe über
oder unter denen des Vormals liegt.
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Alle diese Anordnungen haben den Nachteil, daß sie einem erheblichen
Mehraufwand an Schaltelementen bedingen. Sie sind ausnahmslos gekennzeichnet, daß
sie eine zusätzliche, von der Phasenlage des Zerlegers abhängige Wechselspannung
erzeugen. Die bisher bekannten Anordnungen haben noch weiter den Nachteil, daß die
Ausgangswechselspannung in dem gleichen Maße schwankt wie etwa der Lichtstrom der
Lichtquelle. der Verstärkungsfaktor des Verstärkers oder die Photozellenempfindlichkeit.
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Die vorliegende Erfindung bringt nicht nur eine Beseitigung dieser
LIängel und Nachteile, sondern noch den weiteren wesentlichen Vorteil einer beträchtlichen
Empfindlichkeitssteigerung der Gesamtanordnung.
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Sie besteht darin, daß bei einer Meß-, Registrier- und Sortiereinrichtung
der genannten Gattung die bei Ungleichheit beider Lichtströme im Ausgang des Verstärkers
entstehende Wechselspannung einen zusätzlichen Lichtstrom steuert, der sich dem
vom Normal bzw. dem von der Probe ausgehenden Lichtstrom überlagert. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung geht der zusätzliche Lichtstrom durch den
Modulator für die beiden Hauptlichtströme hindurch. Eine weitere Verbesserung der
Erfindung besteht darin, daß der zusätzliche Lichtstrom zwecks Einstellung und Regelung
optisch oder elektrisch veränderbar ist.
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Abb. 1 zeigt die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung
an einem Ausführungsbeispiel: Von der Lichtquelle 1 fällt ein Teil des Lichtstromes
auf die Probe 2, ein anderer auf das Normal 3. Beide Strahlenanteile fallen gemeinsam
auf den optischmechanischen Zerleger 4, der die beiden Strahlenanteile in schneller
Folge abwechselnd auf die Photozelle 6 wirft. An die Zelle 6 ist der Verstärker
7 angeschlossen. S und g bezeichnen die Ausgangsklemmen des Verstärkers, an die
je nach Verwendungszweck Anzeigeinstrumente, Relais o. dgl. angekoppelt sind. Am
Ausgang des Verstärkers, also an S und 9, liegt nun noch ein als spalmungsabhängige
Lichtquellc wirkendes Schaltelement 10, z. B. eine Glühlampe, Glimmlampe, Braunsches
Rohr, Lichtquelle mit Kerrzelle oder veränderlicher Blende. Das Schaltelement 10
kann z. B. direkt an die Ausgangsklemmen 8 und 9 oder auch über einen Gleichrichter
oder über einen zusätzlichen Verstärker angeschlossen sein. Der vom Schaltelement
10 ausgehende Lichtstrom gelangt über den Spiegel 5 auf die Photozelle 6 und verstärkt
den über das Normal gelangenden Lichtstrom, wenn der Zerleger den von der Probe
3 ausgehenden Lichtstrom freigibt.
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Sind z. B. Probe und Normal gleich, so erhält die Zelle 6 ein Gleichlicht,
und an den Ausgangsklemmen S ulld 9 des Verstärkers 7 liegt keine \Vechselspannung.
Dann ist auch der vom Schaltelement 10 ausgehende Lichtstrom Null. Es wird also
in diesem Falle durch das Schaltelement 10 keine Beeinflussung der Photozelle 6
bewirkt. Liegt aber z. B. der optische Wert der Probe unter dem des Normals. so
entsteht an den Klemmen 8 und 9 eine Wechselspannung, die zur Folge hat, daß vom
Schaltelement 10 ein entsprechender Lichtstrom freigegeben wird. der sich zu dem
vom Normal kommenden Lichtstrom addiert, d. h. das Wechsellicht. das auf die Photozelle
6 fällt, wird größer und damit auch die Ausgangswechselspannung an S und 9.
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Das bedingt aber wieder eine Erhöhung des Liclltstromes am Schaltelement
10. Auf diese Art und Weise schaukelt sich die Ausgangswechselspannung so lange
auf. bis der durch den Verstärker bedingte Niaximaiwert erreicht ist. Bei einer
geringen Abweichung der Probe vom Normal in Richtung kleinerer Werte wird also schon
eine Übersteuerung des Verstärkers, d. h. die maximal erzielbare Steuerleistung,
für die am Verstärker angeschlossenenAIlzeige- oder Relaiskreise bewirkt. Liegt
der Wert der Probe über dem des Normals, so würde zunächst eine dieser Differenz
proportionale Wechselspannung an S und 9 entstehen. Diese Wechselspannung gibt nun
aber wieder einen entsprechenden Lichtstrom am Schaltelement 10 frei. der sich dem
vom Normal ausgehenden Lichtstrom addiert. Dadurch wird das auf die Photozelle 6
fallende Wechsellicht nahezu kompensiert, und es bleibt daher auch im Ausgang des
Verstärkers 7 nur eine minimale Wechselspannung übrig, die nicht ausreicht, um den
angeschlossenen Steuerkreis zu betätigen. Die Anordnung liefert also folgendes:
Liegt der optische Wert der Probe über der des Normals, so resultiert eine minimale
Wechselspannung am Ausgang des Verstärkers. Liegt dagegen der Wert der Probe unter
dem des Normals, so resultiert eine vom Aussteuerungsbereich des Verstärkers 7 abhängige
maximale Wechselspannung.
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Die minimale Ausgangsspani0ung, die also entsteht, wenn der optische
Wert der Probe über dem des Nonnals liegt, ist der Differenz dicscr beiden Werte
proportional. Doch ist diese Spannung stets kleiner, als wenn das Schaltelement
10 nicht vorhanden wäre.
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Es ist weiterhin auch möglich, mit der Anordnung eine Aussortierung
innerhalb eines bestimmten Bereiches vorzunehmen, und zwar derart, daß bei der geringsten
Unterschreitung
des Normalwertes ein Steuerkreis betätigt wird
und bei Überschreitung des Normal wertes um einen bestimmten Betrag ein anderer
Steuerkreis.
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Der zusätzliche Lichtstrom wird zweckmäßig durch den Modulator für
die beiden Haupt lichtströme hindurchgeleitet, er ist ferner elektrisch oder optisch
veränderlich, so daß sich eine bequeme Einstellung oder Regelung ergibt.
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Abb. 2 zeigt den ungefähren Verlauf der am Verstärkerausgang 8 und
9 liegenden Spannungen als Funktion von n und p. wobei in den Wert der optischen
Eigenschaften des Normal, p den der Probe bedeutet. U bedeutet die Ausgangswechselspannung.
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Abb. 3 zeigt in einem Beispiel eine Relaisanordnung, mit der eine
Aussortierung innerhalb cincs bestimmten Bereiches möglich ist.
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Ier Eingang des Relaiskreises also die Klemmen 7 und 1S, liegt am
Ausgang des Verstärkers S und g (Abb. 1). Das Relais 1 1 spricht bei einer niedrigeren
Spannung an als das Relais 12. Liegt der Wert der Probe zwischen dem Normalwert
und einem um einen bestimmten Betrag größeren Wert, so reicht die entstehende Minimalspannung
nicht aus. die Relais ii und 12 zu schließen. Überschreitet der Wert der Probe aber
den Normalwert um mehr als diesen bestimmten Betrag, so reicht die Minimalspannung
aus, um das Relais 1 1 zu betätigen, nicht aber, um auch das Relais 12 zu schließen.
Es sind daher nur die Punkte 13 und 14 kurzgeschlossen, wodurch ein Steuerkreis
betätigt wcrden kann, der die Aussortierung derjenigen Proben vornimmt, welche in
ihren Werten um mehr als den betrachteten bestimmten Betrag den Normalwert überschreiten.
Liegt der Wert der Probe unter dem Normalwert, so entsteht die Maximalausgangsspannung,
die beide Relais 1 1 und 12 betätigt, wodurch dann die Punkte 13 und 15 kurzgeschlossen
sind.
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Es kann dann über 13 und 15 ein weiterer Steuerkreis in Tätigkeit
treten, der die Aussortierung aller Proben vornimmt, deren Wert unter dem Normalwert
liegt.