DE2327802C3 - Steuerbarer Analogverstärker für einen photoelektrischen Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Analogverstärker für einen fotoelektrischen Wandler, an dessen Ausgang ein abgetasteten Da£en entsprechendes Signal erscheint, das an einem gegebenen, sich möglicherweise

ίο in unbekanntem Maße ändernden Vergleichssignal gemessen werden soll, welches durch Abtastung einer Bezugsmarkierung erzeugt wird, mit einer Vergleichsschaltung, die Abweichungen des verstärkten Vergleichssignals von einer Referenzspannung feststellt, und mit einer mit der Vergleichsschaltung verbundenen Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, die in Abhängigkeit von diesen Abweichungen gegebenenfalls Änderungen des Vergleichssignals entgegenwirkt.
Elektrische Einrichtungen zur Messung physikalischer Vorgänge oder Größen enthalten gewöhnlich einen Wandler, der ein den zu messenden Vorgängen oder Größen entsprechendes elektrisches Signal liefert. Gewöhnlich steht die Amplitude oder Größe des elektrischen Signals in direkter Beziehung zu dem physikalischen Vorgang oder der physikalischen Größe, die zu messen sind. Das Signal wird jedoch leider auch durch Änderungen des Verstärkungsfaktors des Wandlers beeinflußt, die z. B. auf Alterung oder Temperatureinflüssen beruhen können. Falls es sich bei dem Wandler um eine lichtempfindliche Einheit handelt und er in Verbindung mit einer Lichtquelle zur Messung der Durchlässigkeit oder des Reflexionsvermögens einer zu untersuchenden Probe verwendet wird, können auch durch die Lichtquelle Probleme auftreten. Es ist nämlich leicht möglich, daß sich die Intensität der Lichtquelle, z. B. durch Alterung, Änderung der Speisespannung und Temperaturschwankungen ändert.

Es ist bekannt, den Verstärkungsgrad eines solchen Systems (Lichtquelle und Wandler) unter Verwendung einer Eichprobe mit bekannten Eigenschaften zu eichen, durch die das Licht von der Lichtquelle auf den Wandler fällt oder reflektiert wird. Man verwendet dann eine analoge Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, um den Verstärkungsgrad des Signals vom Wandler auf einen gewünschten Wert einzustellen. Typischerweise wird in der Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung (im folgenden kurz AVR-Schaltung) ein Kondensator als Speicher verwendet, um den gewünschten Verstärkungsgrad zwischen den Eichperioden aufrechtzuerhalten. Wenn die Zeit zwischen den Eichungen lang ist (z. B. viele Minuten), lassen sich jedoch konventionelle Analogschaltungen nicht verwenden.

Ein aus der US-PS 35 68 151 bekannter Analogverstärker dient zur Verstärkung von Signalen, die von einem fotoelektrischen Wandler bei der Abtastung von gedruckten Zeichenmustern erzeugt werden und je nach den Reflektionswerten des Musters zwei verschiedene Pegel haben können. Da sich die Reflexionswerte, die Beleuchtungsstärke und auch die elektrischen Eigenschaften des fotoelektrischen Wandlers z. B. mit der Temperatur, der Feuchtigkeit und aus anderen Gründen im Laufe der Zeit ändern können, weist der bekannte Verstärker eine AVR-Schaltung auf, die von einer Vergleichsschaltung gesteuert wird, welche ein der Abweichung eines mit einem Fotoelement erzeugten Standardsignals von einer Referenzspannung entsprechendes Differenzsignal erzeugt. Die AVR-

Schaltung arbeitet analog, und das Standardsignal und die eigentlichen Inforniationssignale werden in getrennten Kanälen verstärkt Wenn bei einem solchen Verstärker das Standardsignal vorübt rgehend ausbieibt, w'e es in manchen Fällen unvermeidbar sein kann, ist während dieser Zeit keine AVR-Regelung möglich.

Es sind auch schon digitale AVR-Schaltungen bekannt, bei denen das Eingangssignal von zwei getrennten Vergleichsstufen einerseits mit einer relativ hohen und andererseits mit einer relativ niedrigen Referenzspannung verglichen wird und den Vergleichsstufen ein vorwärts und rückwärts zählender Binärzähler nachgeschal'et ist (»Electronics« Vol. 44, No. 18, S. 52 bis 56). ,₅

Aufgabe der Erfindung ist, einen steuerbaren Analogverstärker für einen fotoelektrischen Wandler ?.nzugeben, dessen AVR-Schaltung einen gewünschten Verstärkungsgrad insbesondere nach Abtastung einer Eichprobe über eine lange Zeitdauer speichert, und ₂q zwar auch dann, wenn nicht auszuschließen ist, daß sich ein an sich als konstant angenommenes Standardsignal im Laufe der Zeit ändert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Analogverstärker der eingangs genannten Art dadurch, daß der Verstärker einen gemeinsamen Signalkanal sowohl für das Vergleichssignal als auch für das abwechselnd mit dem Vergleichssignal au; tretende Datensignal hat, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung einen vorwärts und rückwärts zählenden Digitalzähler synchron mit der Abtastung der Bezugsmarkierung steuert, daß dem Digitalzähler ein Digital-Analog-Umsetzer nachgeschaltet ist, der den Verstärkungsgrad des gemeinsamen Signalkanals steuert, und daß zwischen die Vergleichsschaltung und den Digitalzähler ein bei Auftreten des Vergleichssignals auftastbares Sperrtorglied geschaltet ist.

Wenn sich d^;e Amplitude des verstärkten Standardsignals um mehr als einen vorgegebenen Betrag ändert, wird der Zählwert im Zähler in einem solchen Sinne geändert, daß das verstärkte Standardsignal wieder auf seinen vorherigen Wert zurückgeführt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer wesentlich besseren Langzeitstabilität der Verstärkung als bei bekannten Verstärkern mit analoger Regelung. Ein zuverlässiger ^₅ und genauer Betrieb wird vor allem dann gewährleistet, wenn der Verstärker nach einer langen Betriebspause wieder zu arbeiten beginnt.

Vorzugsweise enthält der Verstärker zur synchronen Steuerung des Zählers einen Detektor, der bei Abtastung der Bezugsmarkierung anspricht und Taktimpulse erzeugt, die das Sperrtorglied auftasten. Dadurch wird u. a. eine gesonderte Taktinpulsquelle zum Steuern des Zählers überflüssig.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist durch eine Verzögerungsschaltung gekennzeichnet, die nach jeder Änderung des Zählwertes die nächste Verstellung des Zählers um eine vorgegebene Zeitspanne verzögert. Dies hat den Vorteil, daß sich die Verstärker zwischen den jeweiligen Regelschriften jeweils stabilisieren kann. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Verzögerungsschaltung zwei Verzögerungsglieder enthält, von denen dasjenige für die Verringerung des Zählwertes eine längere Verzögerungszeit hat als dasjenige für die Erhöhung des Zählwertes. Bei einer Spannungserhöhung am Verstärkerausgang wird nämlich eine andere (längere Stabilisierungszeit benötigt).

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig.1 ein Blockschaltbild einer optischen Abtasteinrichtung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthäl! und

F i g. 2 ein Schaltbild einer digitalen Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung, die sich für die Realisierung des Erfmdungsgedankens eignet.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Identifizierung von Gegenständen dargestellt, welche eine Lichtquelle 12, z. B. einen Laser enthält, die kontinuierlich ein Lichtbündel 14 emittiert. Im Wege des Lichtbündels 14 sind ein mechanischer Verschluß 16 und ein optisches System 18 angeordnet, durch das das Lichtbündel auf eine Abtastvorrichtung 20 geworfen wird, die z. B. einen polygonförmigen Drehspiegel enthalten kann. Die ADtastvorrichtung reflektiert das Lichtbündel durch einen Spalt 30 in einer Oberfläche 32 einer Ladentheke. Kasse od. dgl., die nur zu einem kleinen Teil und geneigt dargestellt ist. Das optische System 18 fokussiert das Lichtbündel 14 in einen kleinen Fleck in der Oberfläche 32. Wie durch gestrichelte Grenzlinien 34 und 36 angedeutet ist, tastet das reflektierte Bündel die ganze Länge des Spaltes 30 sowie ein Bezugsziel 40 ab, das an der Oberfläche 32 knapp unterhalb des einen Endes des Spaltes 30 angebracht ist, und das als Bezugsmarkierung zur Erzeugung eines Vergleichssignals dient.

Über den Spalt 30 werden Gegenstände 42, wie Büchsen (von denen eine, zum größten Teil gestrichelt, dargestellt ist) transportiert, an denen ein Etikett oder Codezeichen 44 angebracht ist, das z. B., wie ebenfalls gestrichelt dargestellt ist, aus konzentrischen Ringen mit zwei verschiedenen Reflexionsvermögen gebildet ist. Das Licht wird vom Codezeichen 44 sowie vom Bezugsziel 40 zu einem lichtempfindlichen Wandler, wie einem Fotomultiplier 50 reflektiert. Die Ausgangsklemme des Fotomuitipliers 50 ist mit einem Vorverstärker 52 gekoppelt, auf dessen Ausgangsleitung ein Datensignal und das Vergleichssignal zur Verfügung stehen. Dieses Ausgangssignal wird durch eine ni^ht dargestellte Schaltungsanordnung in verwertbare binäre Information umgesetzt. Außerdem wird das Ausgangssignal einer AVR-Schaltung 54 (Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung) zugeführt.

Die AVR-Schaltung liefert, wie gleich beschrieben werden wird, ein AVR-Ausgangssignal, das einem Potentiometer 56 zugeführt wird, das den Verstärkungsgrad von Hand einzustellen gestattet. Das Potentiometer 56 ist mit einer programmierbaren Spannungsquelle 58 verbunden, die eine Spannung entsprechend der Amplitude des Signals liefert, das ihr von der AVR-Schaltung 54 über das Potentiometer 56 zugeführt wird. Der Ausgang der Spannungsquelle 58 ist mit dem Fotomultiplier 50 gekoppelt. Bei dem Fotomultiplier 50 handelt es sich um einen Typ, dessen Verstärkung in Dezibel (dB) eine lineare Funktion der ihm zugeführten Spannung ist.

Im Wege des vom Bezugsziel 40 reflektierten Lichtes ist ein Detektor 60 angeordnet, der einen sogenannten Zielimpuls nur dann liefert, wenn der Verschluß 16 geöffnet ist, und wenn Licht vom Bezugsziel 40 reflektiert wird. Das Zielimpulssignal vom Detektor 60 wird der A VR Schaltung 54 zur S\euerung zugeführt.

r>ie Einrichtung gemäß F i g. 1 arbeitet, kurz gesagt, folgendermaßen: Das Lichtbündel 14 wird von dem als Lichtquelle 12 dienenden Laser ununterbrochen emittiert. Der Lichtweg von der Lichtquelle 12 zum optischen System 18 wird jedoch gewöhnlich durch den Verschluß 16 unterbrochen. Wenn sich iedoch ein

Gegenstand 42 über dem Spalt 30 befindet, wird der Verschluß 16 durch ein Verschlußsteuersignal von einer nicht dargestellten Einrichtung geöffnet, so daß das Lichtbündel zum optischen System 18 gelangen kann. Die Einrichtung zum Erzeugen des Steuersignals kann entweder von Hand betätigbar sein oder auf die Anwesenheit eines Gegenstandes 42 über dem Spalt 30 ansprechen.

Das Lichtbündel fällt durch das optische System 18 auf die Abtastvorrichtung 20 mit dem Drehspiegel, der es wiederholt mit einer Periode in der Größenordnung von einigen 100 Mikrosekunden über die Länge des Spaltes 30 und das Bezugsziel 40 ablenkt. Das vom Codezeichen 44 und Bezugsziel 40 reflektierte Licht fällt auf den Fotomultiplier 50 und wird dort in ein elektrisches Signal umgewandelt, das durch den Vorverstärker 52 verstärkt wird. Jedesmal wenn das Lichtbündel 14 vom Bezugsziel 40 reflektiert wird, erzeugt der Detektor 60 ein Zielimpulssignal, das die AVR-Schaltung 54 tastet, um die Amplitude des Ausgangssignals mit einer gewünschten Standardamplitude zu vergleichen. Sollte die Amplitude des Ausgangssignals oberhalb oder unterhalb der vorgegebenen Grenzen liegen, wird das AVR-Signal von der AVR-Schaltung 54 in entsprechender Weise nach oben oder unten nachgestellt, wodurch die Spannung von der Spannungsquelle 58 und damit der Verstärkungsgrad des Fotomultipliers 50 entsprechend geändert werden, bis der Verstärkungsgrad des Fotomultipliers 50 in annehmbare Grenzen nachgestellt worden ist.

Unerwünschte Änderungen des Wertes des vom Fotomultiplier 50 erzeugten Signals können durch verschiedene Faktoren verursacht werden. So können sich z. B. die Eigenschaften des als Wandlers dienenden Fotomultipliers 50 selbst durch Alterung oder Temperatureinflüssen ändern. Das Ausgangssignal vom Laser kann sich infolge von Temperaturschwankungen, Alterungseffekten und Schwankungen der Leistungsversorgung des Lasers ändern. Das optische System 18 oder die Spiegelflächen des Drehspiegel in der Abtastvorrichtung 20 können verschmutzen und dadurch die Intensität des Lichtbündels herabsetzen. Wenn kein Verschluß 16 vorhanden wäre und das Licht ununterbrochen über den Spalt 30 und das Bezugsziel 40 abgelenkt würde, könnte man eine einfache, analoge AVR-Schaltung 54 verwenden. Wegen des Vorhandenseins des Verschlusses 16 ist es jedoch bei der dargestellten Einrichtung möglich, daß die AVR-Schaltung 54 während einer unbestimmten Zeitspanne, die gegebenenfalls mehrere Minuten betragen kann, keine Bezugsinformation erhält; trotzdem muß der Verstärkungsgrad der Anordnung während dieser Intervalle konstantgehalten werden, damit sie jederzeit bereit ist, das Codezeichen 44 des nächsten Gegenstandes 42 wahrzunehmen.

Selbstverständlich könnte man auch den Verstärkungsgrad des Vorverstärkers 52 anstelle des Verstär kungsgrades des Fotomultipliers 50 durch die AVR-Schaltung regeln. Gewöhnlich ist jedoch der Dynamik- oder Regelbereich des Fotomultipliers 50 größer als der des Vorverstärkers 52, und der Fotomultiplier 50 eignet sich daher besser für die Regelung.

In F i g. 2 ist eine inkrementweise arbeitende Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung dargestellt, die zwei Vergleichsverstärker 70 und 72 enthält, deren positiver bzw. negativer Eingangsklemme das Ausgangssignal vom Vorverstärker 52 (Fig. 1) zugeführt ist. Der positiven Klemme des Vergleichsverstärkers 70 wird eine Spannung Vrc-c-i relativ kleiner Amplitude zugeführt, während die negative Klemme des Vcrgleichsverstärkers 72 mit einer Spannung V_rCf-2 relativ größerer Amplitude gespeist wird. Diese Spannungen können durch irgendeine, nicht dargestellte Spannungsquelle bekannten Typs erzeugt werden und werden auf verhältnismäßig nahe beieinander liegende Amplituden eingestellt, der Amplitudenunterschied beträgt etwa 10% ihres Wertes. Bei den Vergleichsverstärkern 70 und 72 handelt es sich um einen Typ, der ein Signal entsprechend einer binären 1 abgibt, wenn der Wert der Spannung an der positiven Klemme positiver ist als der Wert der Spannung an der negativen Klemme. Im umgekehrten Falle liefert ein

,< solcher Verstärker ein Signal entsprechend einer binären 0, Die Ausgangsklemmen der Vergleichsverstärker 70 und 72 sind mit der einen Eingangsklemme eines Verknüpfungsgliedes 74 bzw. 76 gekoppelt. Die Verknüpfungsglieder 74 und 76 liefern an ihren Ausgangsklemmen ein Ausgangssignal entsprechend einer binären 0, wenn an allen Eingangsklemmen ein Signal entsprechend dem Binärwert 1 liegt, bei allen anderen Eingangssignalkombinationen liefern sie ein Ausgangssignal des Binärwertes 1.

,j Die Ausgangsklemme des Verknüpfungsgliedes 74 ist mit einem Monovibrator 80 sowie einem Vorwärtszähleingang eines Digital-Zählers 84 gekoppelt, der vorwärts und rückwärts zu zählen vermag. In entsprechender Weise ist die Ausgangsklemme des Verknüpfe fungsgliedes 76 mit einem Monovibrator 82 und der Rückwärtszählklemme des Zählers 84 gekoppelt. Die Monovibratoren 80 und 82 sprechen an, wenn sich ihr Eingangssignal vom Binärwert 1 auf den Binärwert 0 ändert und liefert dann einen dem Binärwert 1 entsprechenden Ausgangsimpuls mit einer Dauer von mehreren Millisekunden. Der im Zähler 84 gespeicherte Zählwert wird um 1 erhöht, wenn sich das Signal an seinem Vorwärtszähleingang V vom Wert 0 auf den Wert 1 ändert. Ein entsprechendes Signal am Rückwärtszähleingang R verringert den gespeicherten Zählwert um eine Einheit. Der Zähler 84 ist beispielsweise als sechsstufiger Zähler dargestellt, die Anzahl der jeweils verwendeten Stufen hängt jedoch davon ab, welche Größenänderung und welcher Dynamikbereich für die Spannungsquelle 58 für eine Änderung des Zählwerts des Zählers um eine Einheit gewünscht wird Wenn also die Spannung der Spannungsquelle 58 in seht kleinen Schritten über einen großen Dynamik- oder Aussteuerbereich geändert werden soll, muß der Zähler 84 eine große Anzahl von Stufen aufweisen, während im Falle, daß die Spannung der Spannungsquelle ir verhältnismäßig großen Schlitten geändert werden kann, nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Stufer im Zähler 84 benötigt wird.

Der Zähler 84 ist mit zwei Decodierern 85a und 85i verbunden. Der Decodierer 85a erzeugt ein Signa! entsprechend dem Binärwert 1 immer dann, wenn dei Zähler 84 auf 0 steht, während der Decodierer 85f> eir Signal entsprechend dem Binärwert 1 immer danr liefert, wenn der Zähler auf dem größtmöglicher Zählwert steht (also auf Dezimal 63 bei den dargestellten Zähler). Die Decodierer 85a und 856 sine über ein ODER-Glied 87 mit einer Alarmeinrichtung 8* gekoppelt Die Alarmeinrichtung 89 kann einer akustischen, optischen oder elektronischen Alarn erzeugen. Das Auftreten eines Alarmsignals zeigt an daß die AVR-Schaltung 54 an einer Grenze ihre; Verstellbereiches angelangt ist und daß aller Wahr

scheinlichkeit nach eine oder mehrere Komponenten des Abtasisystems ausgefallen sind.

Die verschiedenen Stufen des Zählers 84 sind mit einem Digital/Analog-Umsetzer 86 gekoppelt, der ein dem Zählwert entsprechendes AVR-Ausgangssignal erzeugt. Das AVR-Ausgangssignal wird der steuerbaren Spannungsquelle 58 (Fig. 1) einstellbar oder justierbar zugeführt. Die Monovibratoren 80 und 82 sind mit zwei Sperrklemmen eines UND-Gliedes 88 gekoppelt. Das Zielimpulssignal vom Detektor 60 (Fig. 1) wird einer dritten, normalen Eingangsklemme des UND-Gliedes 88 zugeführt, und die Ausgangsklemme dieses UND-Gliedes ist mit den anderen Eingangsklemmen der Verknüpfungsglieder 74 und 76 gekoppelt.

Die Schaltungsanordnung gernäß F i g. 2 arbeitet folgendermaßen: Der Zähler 84 wird zu Beginn auf einen vorgegebenen Zählwerl eingestellt, z. B. auf die Hälfte des maximal möglichen Zählwertes. Diese anfängliche Einstellung kann von Hand erfolgen und ist in Fig. 2 durch den Eingang »Anfangseinstellung« angedeutet. Während dieses anfänglichen Einstellintervalls wird verhindert, daß sich der Zählwert ändert, z. B. indem man die Flips-Flops eines Flip-Flop-Zählers zwangsweise in die entsprechenden Zustände schaltet. Anschließend wird das Potentiometer 56 auf eine Einstellung eingestellt, bei der sich der Wert des Ausgangssignals, das der Vorverstärker 52 abgibt, während Licht vom Bezugsziel 40 reflektiert wird, in der Mitte zwischen V„.r-i und V_rci-i befindet. Während dieser Einstellungen beeinflussen die Verknüpfungsglieder 74 und 76 den Zähler 84 nicht.

Nachdem diese Einstellungen durchgeführt worden sind, kann die Schaltungsanordnung in den normalen Betriebszustand gebracht und der Drehspiegel der Abtastvorrichtung 20 in dauernde Rotation versetzt werden. Der Anfangszählwert ist dabei im Zähler 84 geblieben, er kann sich jedoch nun ändern. Das Ausgangssignal vom Vorverstärker 52 (Fig. 1) wird durch die Vergleichsverstärker 70 und 72 dauernd überwacht. Wenn das Signal unter den vorgegebenen Wert Vrct-1 fällt, liefert der Vergleichsverstärker 70 ein Ausgangssignal entsprechend der Binärziffer 1, während der Vergleichsverstärker 72 ein Ausgangssignal entsprechend der Binärziffer 1 erzeugt, wenn das Ausgangssignal unter V_rE/-2 absinkt. Das Signal 1 von den Verstärkern 70 oder 72 macht das Verknüpfungsglied 74 bzw. 76 ansprechbereit. Immer wenn dann das Bündel 14 über das Bezugsziel 40 (Fi g. 1) streicht, läßt das resultierende Impulssignal das UND-Glied 88 ansprechen (die Aus^angssignale der Monovibratoren 80 und 82 haben ja normalerweise den Wert »0«). Wenn an der normalen Eingangsklemme des UND-Gliedes ein Signal des Wertes 1 eintrifft und an seinen Sperreingangsklemmen Signale des Wertes 0 liegen, liefert das UND-Glied das Ausgangssignal I. Dasjenige Verknüpfungsglied 74 oder 76, das durch den zugehörigen Vergleichsverstärker 70 bzw. 72 ansprechbereit gemacht worden war, wird dann aufgetastet und liefert ein Signal des Binärwerts 0.

Wenn also z. B. das Ausgangssignal unter V_rcf-1 absinkt, spricht das Verknüpfungsglied 74 beim Auftreten eines Zielimpulssignals an. Das resultierende Ausgangssignal des Binärwerts 0 löst den Monovibrator 80 aus, und der von diesem erzeugte Ausgangsimpuls des Binärwerts 1 sperrt dann das UND-Glied 88 und damit das Verknüpfungsglied 74. Das Verknüpfungsglied 74 liefert daher einen verhältnismäßig kurzen, in negativer Richtung verlaufenden Impuls. Die Rückflanke dieses Impulses stellt eine Änderung entsprechend einem Übergang vom Binärwert 0 auf den Binärwert 1 dar und bewirkt, da sie an der Vorwärtsklemme V des Zählers 84 liegt, daß der gespeicherte Zählwert um eine Einheit erhöht wird. Als Ergebnis davon wird die Amplitude des vom Digital/Analog-Umsetzers 86 erzeugten analogen AVR-Ausgangssignals vergrößert. Dies bewirkt wiederum, daß die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 58 (Fig. 1) ansteigt, wodurch wiederum der Verstärkungsgrad des Fotomultipliers 50 und entsprechend der Wert des Ausgangssignals erhöht werden.

Die Spannungsquelle 58 benötigt nach jeder Änderung des Wertes des AVR-Steuersignals eine gewisse Zeit (Millisekunden) zur Stabilisierung. Diese Zeitspanne wird durch die Monovibratoren 80 und 82 gewährleistet. Jedesmal wenn einer dieser Monovibratoren ausgelöst wird, sperrt der von ihm erzeugte, relativ lange (mehrere Millisekunden) dauernde, in positiver Richtung verlaufende Impuls das UND-Glied 88. Hierdurch werden weitere Änderungen des Zählwerts im Zähler 84 (und Änderungen des AVR-Ausgangssignals) für die Dauer des positiven Impulses verhindert.

Wenn das Ausgangssignal über VVe/-2 ansteigt, arbeitet die Schaltungsanordnung ähnlich, wie es oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß das Verknüpfungsglied 76 anspricht, der Zähler 84 dadurch zurückgeschaltet wird und der Monovibrator 82 ausgelöst wird, um das UND-Glied 88 zu sperren. Wenn der Zählwert im Zähler 84 einen seiner Grenzwerte (0 oder 63) erreicht, wird die Alarmeinrichtung 89 über das ODER-Glied 87 ausgelöst. Bei manchen Anwendungen kann es zweckmäßig sein, den Alarm auszulösen, bevor die Grenzen des Zählbereiches erreicht sind (z. B. beim Zählwert 3 und beim Zählwert 60) In diesem Falle wird man dann für die Decodierer 85a und 85b Decodierer für diese Werte verwenden.

Man könnte an sich mit den Ausgangssignalen beider Verknüpfungsglieder 74 und 76 über ein ODER-Glied einen einzigen Monovibrator 80 oder 82 steuern; es hat sich jedoch gezeigt, daß die Einschwing- oder Stabilisierungszeit der Spannungsquelle bei einer Spannungserhöhung anders ist als bei einer Spannungserniedrigung. Da es wünschenswert ist, den Verstärkungsgrad des Fotomultipliers 50 so rasch wie möglich zu regeln, verwendet man vorzugsweise zwei Monovibratoren, wie es bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 dargestellt ist. Bei der praktischen Ausführungsform lieferte der Monovibrator 80 einen Ausgangsimpuls von 20 Millisekunden und der Monovibrator 82 einen Ausgangsimpuls in einer Dauer von 2 000 Millisekunden.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 kann dadurch abgewandelt werden, daß man nur einen einzigen Vergleichsverstärker, z. B. den Vergleichsverstärker 70, verwendet Die Ausgangsklemme dieses einzigen Vergleichsverstärkers wird dann, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2, mit dem Verknüpfungsglied 74 und außerdem noch mit einem Inverter gekoppelt. Die Ausgangsklemme des Inverters wird dann anstelle der des Vergleichsverstärkers 72 mit der betreffenden Eingangsklemme des Verknüpfungsgliedes 76 gekoppelt V_rcl-1 wird dann gleich dem Wert des Ausgangssignals gewählt den dieses haben soll, wenn auf den Fotomultipüer 50 (F i g. 1) Licht vom Bezugsziel 40 fällt. Im übrigen entspricht die Schaltung der gemäß Fig.2. Wenn das Ausgangssignal unter V_Kt-\ fällt

macht das vom Vergleichsverstärker 70 erzeugte Ausgangssignal des Binärwerts 1 das Verknüpfungsglied 74 ansprechbereit. Im umgekehrten Falle wird das Verknüpfungsglied 76 durch das vom Inverter erzeugte Ausgangssignal des Binärwerts 1 ansprechbereit gemacht. Im übrigen arbeitet die Schaltungsanordnung wie die gemäß Fig. 2.

Die Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung wurde oben in Anwendung auf eine Einrichtung zur Abtastung von Gegenständen beschrieben, wie sie häufig gebraucht wird. Selbstverständlich läßt sich die vorliegende Schaltungsanordnung auch für andere Anwendungen modifizieren. Wenn z. B. die Einrichtung zur Nachstellung des Verstärkungsgrades des Wandlers schnell verstellt werden kann, sind die Mono vibratoren 80 und 82 nicht erforderlich. Wenn die

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Anordnung zur Steuerung des Verstärkungsgrades mehrere Impulse aufnehmen kann, während das abtastende Bündel 14 über das Bezugsziel 40 streicht, kann man sogar anstelle der Monovibratoren einen Multivibrator verwenden, um eine schnelle Vorwärtsoder Rückwärtszählung des Zählers 84 zu bewirken. Wenn nur der Verstärkungsgrad eines Fol:omuliipliers geregelt werden soll, ist es unter Umständen auch möglich, direkt von einer Lichtquelle periodisch ein bekanntes Bezugssignal auf den Fotomultiplier fallen zu lassen. Anstatt auf reflektiertes Licht anzusprechen, wie es beschrieben worden ist, könnte der Fotomultiplier alternativ auch auf Licht ansprechen, das durch einen zu messenden Gegenstand und ferner durch das Bezugsziel gefallen ist anstatt von diesem reflektiert worden zu sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Steuerbarer Analogverstärker für einen fotoelektrischen Wandler, an dessen Ausgang ein abgetasteten Daten entsprechendes Signal erscheint, das an einem gegebenen, sich möglicherweise in unbekanntem Maße ändernden Vergleichssignal gemessen werden soll, welches durch Abtastung einer Bezugsmarkierung erzeugt wird, mit einer Vergleichsschaltung, die Abweichungen des verstärkten Vergleichssignals von einer Reierenzspannung feststellt, und mit einer mit der Vergleichsschaltung verbundenen Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, die in Abhängigkeit von diesen Abweichungen gegebenenfalls Änderungen des Vergleichssignals entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen gemeinsamen Signalkanal (50, 52) sowohl für das Vergleichssignal als auch für das abwechselnd mit dem Vergleichssignal auftretende Datensignal hat, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung (70, 72) einen vorwärts und rückwärts zählenden Digitalzähler (84) synchron mit der Abtastung der Bezugsmarkierung steuert, daß dem Digitalzähler (84) ein Digital-Analog-Umsetzer (86) nachgeschaltet ist, der den Verstärkungsgrad des gemeinsamen Signalkanals (50, 52) steuert, und daß zwischen die Vergleichsschaltung (70, 72) und den Digitalzähler (84) ein bei Auftreten des Vergleichssignals auftastbares Sperrtorglied (88) geschaltet ist.

2. Analogverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur synchronen Steuerung des Zählers (84) einen Detektor (60) enthält, der bei Abtastung der Bezugsmarkierung anspricht und Taktimpulse erzeugt, die das Sperrtorglied (88) auftasten.

3. Analogverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung aus zwei Vergleichsverstärkern (70,72) besteht, denen je eine Referenzspannung (Vrefi, Vrek) zugeführt ist, und daß die Vergleichsverstärker (70, 72) den Zählwert ändern, wenn das Ausgangssignal des gemeinsamen Signalkanals (50, 52) außerhalb des Bereiches zwischen den beiden Referenzspannungen liegt.

4. Analogverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Potentiometer (56) enthält, mil welchem ein Anfangszustand einstellbar ist, bei dem das Verstärkerausgangssignal in der Mitte zwischen den beiden Referenzspannungen (Vrefi, Vref$ Hegt.

5. Analogverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Digitalzählers (84) eine Alarmschaltung (89) angeschlossen ist, die ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Zählwert einen oberen oder einen unteren Grenzwert erreicht.

6. Analogverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltung (80, 82), die nach jeder Änderung des Zählwertes die nächste Verstellung des Zählers (84) um eine vorgegebene Zeitspanne verzögert.

7. Analogverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung zwei Verzögerungsglieder (80, 82) enthält, von denen dasjenige für die Verringerung des Zählwertes eine längere Verzögerungszeit hat als dasjenige für die Erhöhung des Zählwertes.