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DE10135278A1 - Sensor zur Erfassung der Bestrahlungsstärke und der Strahldichten mit digitaler Signalverarbeitung und digitaler Schnittstelle - Google Patents

Sensor zur Erfassung der Bestrahlungsstärke und der Strahldichten mit digitaler Signalverarbeitung und digitaler Schnittstelle

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Publication number
DE10135278A1
DE10135278A1 DE10135278A DE10135278A DE10135278A1 DE 10135278 A1 DE10135278 A1 DE 10135278A1 DE 10135278 A DE10135278 A DE 10135278A DE 10135278 A DE10135278 A DE 10135278A DE 10135278 A1 DE10135278 A1 DE 10135278A1
Authority
DE
Germany
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converter
sensor
data
microprocessor
arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10135278A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Ziegler
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE10135278A1 publication Critical patent/DE10135278A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/429—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to measurement of ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein großer Arbeitsbereich des Sensors mit hoher Genauigkeit erfasst wird und das nur einen geringen Aufwand erfordert. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass das Signal im Sensor mittels eines I/U-Wandlers mit variabler Verstärkung verstärkt und gewandelt wird, danach durch einen AD-Wandler in die digitale Ebene überführt und hier entsprechend der Kalibrierung sowie der eingestellten Verstärkung verarbeitet und in eine entsprechende Protokollform gebracht wird und dass der Sensor eine Fotodiode enthält, die über einen I/U-Wandler und einen Analog-Digital-Wandler an einem Mikroprozessor angeschlossen ist, an dem an einer Schnittstelle ein Gerät zur Anforderung der Daten angeschlossen werden kann. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten in der UV-Messtechnik, bei dem mit einem Sensor ein elektrisches Signal erzeugt und in einer Auswerteinheit verarbeitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten in der UV-Messtechnik, bei dem mit einem Sensor ein elektrisches Signal erzeugt und in einer Auswerteeinheit verarbeitet wird.
In der UV-Messtechnik ist es bekannt, zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten Sensoren mit einer Spannungs- oder Stromschnittstelle zu verwenden.
Nach DE 196 22 074 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von UV-Strahlung in Bräunungsgeräten bekannt, bei dem ein relatives Spektrum der Lichtquelle aufgezeichnet wird, wobei mit einem Sensor eine örtliche Intensitätsverteilung der UV-Strahlung auf dem Bräunungsgerät gemessen wird, ein ortsunabhängiges, absolutes Spektrum aus dem relativen Spektrum und der örtlichen Intensitätsverteilung berechnet wird und das berechnete, ortsunabhängige absolute Spektrum rechnerisch mit einer Erythem-Funktion gewichtet wird.
Um absolute Messungen in mW/cm2 durchführen zu können, ist es erforderlich, den Sensor auf den Endwert der zugehörigen Schnittstelle zu kalibrieren. Hierzu sind je nach Anwendung eine Vielzahl verschieden geeichter Sensoren bzw. Strom- und Spannungsschnittstellen erforderlich. Dabei ist besonders nachteilig, dass diese Standardschnittstellen es nicht erlauben, den gesamten linearen Bereich des Sensors zu übertragen. Als Sensoren werden hierfür Si- oder SiC-Fotodioden verwendet.
Die im Stand der Technik bekannten Methoden zur Erfassung von UV-Bestrahlungsstärken und -Strahldichten weisen insbesondere folgende Nachteile auf
  • 1. Es kann nur ein Teil des linearen Arbeitsbereiches der Empfängerdiode ausgenutzt werden.
  • 2. Es lassen sich bei der Endwertkalibrierung nur feste Endwerte realisieren.
  • 3. Für jeden ständige Anwendungsfall ist eine gesonderte Kalibrierung von Sensoren erforderlich, so dass ein hoher Material- und Kostenaufwand für die Lagerhaltung entsteht.
  • 4. Das angeschlossene Auswerte- und Anzeigesystem muss an die Sensorendwerte angepasst werden.
  • 5. Das System weist eine hohe Störanfälligkeit auf.
  • 6. Es lassen sich nur kurze Kabellängen realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein großer Arbeitsbereich des Sensors mit hoher Genauigkeit erfasst wird und das nur einen geringen Aufwand erfordert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 und mit einer Anordnung, welche die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale enthält, gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu zählen insbesondere:
  • - Es erfolgt eine digitale Übertragung der Signale,
  • - Der Messverstärker kann in den Sensor oder direkt am Sensor integriert werden,
  • - der Messverstärker kann umschaltbar ausgeführt werden, so dass der gesamte lineare Arbeitsbereich der Fotodiode überdeckt werden kann.
  • - Zur Signalwandlung und Aufbereitung können AD-Wandler und Mikroprozessor integriert werden.
  • - Es kann eine Standardschnittstelle verwendet werden, z. B. RS 485, RS 232, RS 422 oder Feldbussysteme.
  • - Es ist möglich, nicht flüchtige Speicher zum Speichern von Kalibrierwerten zu integrieren.
  • - Zum Betrieb der Anordnung kann eine geeignete Software erstellt werden.
  • - Die gemessenen Bestrahlungswerte können in geeigneten Protokollen (z. B. ASCII) ausgegeben werden.
  • - Es ist nur eine Kalibrierung für alle Sensoren erforderlich.
  • - Eine größere Anzahl von Sensoren lassen sich parallel schalten.
  • - Die Digitalschnittstelle gewährleistet ein hohe Störfestigkeit.
  • - Es ist möglich einen Sensor für alle Anwendungsfälle zu verwenden, so dass keine Sensorvariationen erforderlich sind.
  • - Da kein zu störendes Signal das Sensorgehäuse verlässt, besteht eine hohe Analogstörfestigkeit.
  • - Es wird keinerlei Anpassung für Nachfolgesysteme benötigt.
  • - Der Abgleich des Sensors ist in einfacher Weise mittels Computer möglich und kann gegebenenfalls auch automatisiert erfolgen.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Schaltungsanordnung des Sensors und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit mehreren Sensoren.
Wie aus den Fig. 1 ersichtlich ist, wird im Sensor ein von der Fotodiode FD erzeugtes Signal mittels eines I/U-Wandlers I/U mit variabler Verstärkung verstärkt und gewandelt. Durch einen Analog-Digital-Wandler ADW wird das Signal in die digitale Ebene überführt und hier entsprechend der Kalibrierung sowie der eingestellten Verstärkung im Mikroprozessor µPC verarbeitet und schließlich in die entsprechende Protokollform gebracht. Der Sensor ist mit einem Bussystem verbunden, an dem ein angeschlossenes Gerät über die Schnittstelle SS (z. B. RS 485) die ermittelten Daten anfordern kann. Die variable Verstärkung des I/U-Wandlers sichert einen Betrieb des Analog-Didital-Wandlers ADW immer im optimalen Arbeitsbereich, was höchste Genauigkeit gewährleistet. Der angeschlossene EEPROM dient der Speicherung von Kalibrierdaten, Seriennummern, Produktionsdaten, Qualitätsdaten, Adresse etc.
Fig. 2 erläutert ein Beispiel für eine Komplettanlage, bei der eine Vielzahl von Sensoren S1 . . . Sn parallel geschaltet sind, wobei für jeden Sensor eine Adresse einstellbar ist. Die Sensoren S1 . . . Sn überwachen im dargestellten Beispiel eine Anlage, bei der die Durchflussmenge einer strömenden Flüssigkeit mit einem inkrementalen Durchflussmesser IDM erfasst und ihr Zustand mit Hilfe der Sensoren S1 . . . Sn erfasst und ausgewertet wird. Hierzu wirken diese mit einer Überwachungseinheit ÜE zusammen. Die einzelnen Elemente sind über die Datenleitungen A und B bzw. RXD, TXD sowie die Stromversorgungsleitungen Un und M miteinder gekoppelt und können mit einer Anzeigeeinrichtung A einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS, dem Personalcomputer PC und der Steuerung St verbunden werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
FD Fotodiode
I/U I/U-Wandler
ADW Analog-Digital-Wandler
µPC Mikroprozessor
SS Schnittstelle
V Verstärker
IDM inkrementaler Durchflussmesser
SPS Speicherprogrammsystem
PC Personalcomputer
TXD Sendeleitung
RXD Empfangsleitung
Un
Betriebsspannungsleitung
M Masseleitung
ÜE Überwachungseinheit
A Anzeige
St Steuerung
S1
. . . Sn
Sensoren

Claims (4)

1. Verfahren zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten in der UV-Messtechnik, bei dem mit einem UV-Sensor ein elektrisches Signal erzeugt und verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal im Sensor mittels eines I/U-Wandlers (I/U) mit variabler Verstärkung verstärkt und gewandelt wird, danach durch einen AD-Wandler (ADW) in die digitale Ebene überführt und hier entsprechend der Kalibrierung sowie der eingestellten Verstärkung verarbeitet und in eine entsprechende Protokollform gebracht wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor eine Fotodiode (FD) enthält, die über einen I/U-Wandler (I/U) und einen Analog-Digital-Wandler (ADW) an einem Mikroprozessor (µPC) angeschlossen ist, an dem an einer Schnittstelle (SS) ein Gerät zur Anforderung der Daten angeschlossen werden kann.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Mikroprozessor (µPC) ein EEPROM zur Speicherung von Kalibrierdaten, Seriennummern, Produktionsdaten, Qualitätsdaten, Adresse etc. angeordnet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensoren parallel angeordnet sind.
DE10135278A 2001-03-29 2001-07-19 Sensor zur Erfassung der Bestrahlungsstärke und der Strahldichten mit digitaler Signalverarbeitung und digitaler Schnittstelle Withdrawn DE10135278A1 (de)

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