DE2934560A1 - Gain control circuit for photoelectric transducer - avoids overdrive by limiting output of transducer using two feedback channels - Google Patents
Gain control circuit for photoelectric transducer - avoids overdrive by limiting output of transducer using two feedback channelsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Ubertragungsfaktors eines fotoelektrischen Wandlers und/oder eines nachfolgenden Verstärkers mit nachgeschalteter Auswertestufe, insbesondere in einer Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen einer zu prüfenden Bahn mittels eines Zeilentasters. Ferner ist die Erfindung auf eine Schaltllngsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens gerichteu.The invention relates to a method for regulating the transmission factor a photoelectric converter and / or a subsequent amplifier with a downstream Evaluation stage, in particular in a device for determining defects a web to be tested using a line sensor. Furthermore, the invention is based on a circuit arrangement for the implementation of this method courted.
Bei Vorrichtungen zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn ist es beispielsweise bekannt, mittels Lichtleitstäben, die parallel zur Bahnebene angeordnet sind, jeweils aus unterschiedlichen Richtungen einfallendes Licht aufzufangen und zur Stirnseite des Lichtleitstabes zu leiten, wo ein fotoelektrischer Wandler angeordnet ist. Durch geeignete Anordnung dieser Lichtle1tstäbe ist es in Verbindung mit einer Abtastlichtquelle möglich, Fehlstellen der Bahn aufgrund von durch diese Fehlstellen bewirkten Reflexionen zu erkennen.In the case of devices for the detection of imperfections on the reflective Surface of a web, it is known, for example, by means of light guide rods that are arranged parallel to the plane of the web, each from different directions catching incident light and directing it to the front of the light guide rod, where a photoelectric converter is located. By suitable arrangement of these In conjunction with a scanning light source, it is possible for light rods to detect imperfections the web due to reflections caused by these imperfections.
meL f-oL-eclektrische Wandler muji dabei einem nachgeschalteten Schwellwer@detektor ein für die Erkennung von Fehlern optimales Signal liefern, wozu es erforderlich ist, die Verstärkung jeweils entsprechend den vorhandenen Gegehenheiten ZU rega Problematisch bei dieser Regelung ist, daß durch auftretende @@@@@@@flexe, verursacht z.B. durch Ablenkung des Abtaststrahl an Unebenheiten des Materiales, eine Sonneneinstrahlung oder auch durch den Einschaltvorgang der Anordnung das als Regelsignal verwendete Ausgangssignal des fotoelektrischen Wandlers stark erhöht werden kann, was dazu führt, daß der fotoelektrische Wandler oder ein sich im Regelkreis befindender Verstärker übersteuert wird und damit die die Basis für die Fehlererkennung darstellenden Signaländerungen nicht mehr erfaßt werden können.MeL f-oL-electric converters must have a downstream threshold detector provide an optimal signal for the detection of errors, for which purpose it is necessary is to regulate the reinforcement according to the existing circumstances The problem with this regulation is that caused by @@@@@@@ flexe E.g. by deflecting the scanning beam on unevenness of the material, solar radiation or also the one used as the control signal by the switching on of the arrangement Output signal of the photoelectric converter can be greatly increased, leading to this leads that the photoelectric converter or an amplifier located in the control loop is overridden and thus the signal changes that form the basis for error detection can no longer be recorded.
Treten die geschilderten Gegebenheiten auf, so liefert zwar der fotoelektrische Wandler einen großen Gleichstrommittelwert, aber Signalschwankungen werden nicht mehr übertragen.If the described conditions occur, the photoelectric one delivers Converters have a large DC mean value, but signal fluctuations will not transmit more.
Damit liefert aber auch der Regelkanal, der die Signalschwankungen auswertet, kein Ausgangssignal mehr. Die Folge davon ist, daß die Verstärkung weiter erhöht und damit der fotoelektrische Wandler oder ein Verstärker noch weiter in den übersteuerten Zustand gebracht wird. Selbst wenn dann das Licht vollkommen abgedunkelt wird, kommt die Anordnung aus dem mit einem bistabilen Zustand vergleichbaren übersteuerten Zustand nicht mehr zurück.However, this also provides the control channel that controls the signal fluctuations evaluates, no more output signal. The consequence of this is that the gain continues increased and thus the photoelectric converter or an amplifier even further in the overdriven state is brought. Even if then the light is completely darkened is, the arrangement comes from the overdriven comparable to a bistable state State no longer back.
Die Folge davon ist, daß die Vorrichtung zur Fehlstellenermittlung zumindest kurzzeitig blind wird und auftretende Fehler nicht mehr signalisieren kann. Dieser Effekt ist vor allem auch deshalb außerordentlich störend, weil infolge der heute üblichen hohen Laufgeschwindigkeiten der zu prüfenden Bahnen auch ein kurzzeitiges Blindwerden der Vorrichtung schon dazu führen kann, daß längere Abschnitte der Bahn ungeprüft bleiben und damit evtl. als Ausschußmaterial unerkannt bleiben.The consequence of this is that the device for detecting defects becomes blind at least for a short time and no longer signal errors that occur can. This effect is extremely disruptive above all because as a result the high running speeds of the webs to be tested that are customary today Short-term blindness of the device can lead to longer sections of the web remain unchecked and thus possibly remain undetected as reject material.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Verstärkungsregelung zu schaffen, die es auf besonders einfache Weise ermöglichen, schädliche Störeinflüsse auszuschalten und sicherzustellen, daß der zur Fehlererkennung vorgesehenen Auswertestufe praktisch ständig ein optimales Signal angeboten wird.The object of the present invention is to provide a method and a To create circuit arrangement for gain control that makes it particularly simple Enable way to eliminate harmful interference and ensure that the evaluation level provided for error detection practically always an optimal one Signal is offered.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der in Abhängigkeit von Änderungen des auf den fotoelektrischen Wandler auftreffenden Lichtes erfolgenden Regelung des Übertragungsfaktors immer dann eine im Sinne einer Verringerung des übertragungsfaktors wirksam werdende Regelgröße überlagert wird, wenn der Regelkreis aufgrund erhöhten Lichteinfalls in den Bereich der Übersteuerung gerät.According to the invention, this object is achieved in that the in Dependence on changes in the light incident on the photoelectric converter taking place regulation of the transfer factor always in the sense of a reduction of the transfer factor becoming effective controlled variable is superimposed when the control loop due to the increased incidence of light in the area of the overload.
Dadurch, daß einer auftretenden Ubersteuerung des Regelkreises stets sofort entgegengewirkt wird und der Regelkreis wieder in den normalen Arbeitsbereich zurückgezogen wird, kann eine die Fehlererkennung störende, länger dauernde Übersteuerung des Regelkreises generell verhindert werden.Because an overriding of the control loop always occurs is counteracted immediately and the control loop returns to the normal working range is withdrawn, the error detection disturbing, long-term overload of the control loop can generally be prevented.
Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt zumindest einen fotoelektrischen Wandler und ein in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des fotoelektrischen Wandlers gesteuertes elektronisches Stellglied zur Einstellung des Übertragungsfaktors und zeichnet sich dadurch aus, daß im Rückkopplungsweg wenigstens zwei Kanäle vorgesehen sind, von denen der eine auf Änderungen und der andere auf den Absolutwert des Ausgangssignals des fotoelektrischen Wandlers anspricht, daß die beiden Kanäle über nichtlineare Glieder derart verknüpft sind, daß im störungsfreien Betrieb der auf Signaländerungen ansprechende Kanal und im Störfall bei zu großem Signalpegel der auf den Absolutwert ansprechende Kanal die Regelwirkung zumindest überwiegend bestimmt.A preferred circuit arrangement for implementing the invention Method comprises at least one photoelectric converter and one dependent Electronic actuator controlled by the output signal of the photoelectric converter for setting the transfer factor and is characterized by the fact that in the feedback path at least two channels are provided, one of which for changes and the other responds to the absolute value of the output signal of the photoelectric converter, that the two channels are linked via non-linear elements in such a way that the interference-free Operation of the channel that responds to signal changes and, in the event of a fault, if it is too large Signal level of the channel responding to the absolute value has at least the control effect predominantly determined.
Bevorzugt werden als nichtlineare Glieder Dioden verwendet, da mit diesen preiswerten Elementen die erforderliche Funktion besonders einfach erreicht werden kann.Diodes are preferably used as non-linear elements, since with these inexpensive elements achieved the required function particularly easily can be.
Der auf Signaländerungen ansprechende Kanal bildet vorzugsweise als Regel-Istwert den zeitlichen arithmetischen Mittelwert des Rauschens, während der auf den Absolutwert ansprechende Kanal als Regel-Istwert den Gleichstrom-Mittelwert des Multiplier-Ausgangssignals bildet.The channel responsive to signal changes preferably forms as Control actual value is the arithmetic mean value of the noise during the the channel that responds to the absolute value is the DC mean value as the actual control value of the multiplier output signal.
Der den zeitlichen arithmetischen Mittelwert des Rauschens bildende Kanal wird vor allem im Zusammenhang mit optischen Streulichtkanälen einer Abtastvorrichtung, bzw. eines Scanners verwendet, wenn das Materialrauschen die Nachweisgrenze begrenzt.The arithmetic mean of the noise over time Channel is mainly used in connection with optical scattered light channels of a scanning device, or a scanner if the material noise limits the detection limit.
Der auf den Absolutwert ansprechende Kanal, der den Gleichstrom-Mittelwert des Nuitiplier-Ausgangssignals bildet, kann neben der erfindungsgemäß vorgesenenen Funktion auch nocht für optische Zentralkanäle verwendet werden, die das direkte Licht nach dem Durchstrahlen eines transparenten Mediums oder nach Reflexion an einem spiegelnden Objekt erhalten.The channel that responds to the absolute value, which is the mean DC value of the nuitiplier output signal, can in addition to the inventively provided Function can also be used for optical central channels that direct the Light comes on after shining through a transparent medium or after reflection a reflective object.
Gemäß einer weiteren Variante kann noch ein zusätzlicher, auf Signaländerungen ansprechender Kanal vorgesehen sein, der Jeweils den größten Signal-Spitzenwert erfaßt und speichert. Ein solcher Regler-Kanal wird dann elngesetzt erden; enn auf störungsarmem Untergrund vereinzelt re-@ati@ große Störspitzen auftreten, sowie dann, wenn außeralb er zu inspizierenden Flache ein optisches Referenzignal eingeblendet wird.According to a further variant, an additional one can respond to signal changes An appealing channel can be provided, each of which has the largest signal peak value captures and stores. Such a controller channel is then connected to earth; enn on low-interference subsoil occasionally rea @ ati @ large interference peaks occur, as well as when an optical reference signal is displayed outside of the area to be inspected will.
iC Erfindung wird nachfolgend anhand eines usführungseispiels unter Bezugnahme auf dte Zeichnung erläutert; @ der Zeichnung ze-t: j. ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Regelung der Verstärkung eines Multipliers, und Fig 2 ein mehr Einzelheiten zeigendes Schaltbild einer konkreten Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1.iC invention is explained below using an exemplary embodiment Explained with reference to the drawing; @ the drawing ze-t: j. a schematic Block diagram of a circuit arrangement for regulating the gain of a multiplier, and FIG. 2 is a more detailed circuit diagram of a specific embodiment the arrangement according to FIG. 1.
Nach Fig. 1 ist der Ausgang eines Fotomultipliers 1 über einen vorzugsweisen regelbar ausgebildeten Verstärker 3 mit einer Schwellwertstufe 4 verbunden, auf die nicht dargestellte Auswerteschaltungen folgen. Um eine Fehlererkennung zu ermöglichen, muß dem Schwellwertdetektor ein optimales Signal angeboten werden, d.h. es muß in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten die Verstärkung so geregelt werden, laß ein einem Fehler entsprechendes Signal mittels der ;chwellwertstufe 4 diskriminiert werden kann.According to Fig. 1, the output of a photomultiplier 1 is preferably via a controllably trained amplifier 3 connected to a threshold level 4 on the evaluation circuits (not shown) follow. To enable error detection, an optimal signal must be offered to the threshold value detector, i.e. it must be in Depending on the respective conditions, the gain can be regulated in such a way that let a signal corresponding to an error is discriminated by means of threshold level 4 can be.
)ie Verstärkungsregelung erfolgt über einen Rückkopplungsreis, der im dargestellten Beispiel drei Kanäle 5, 6, 7 aufleist und das jeweilige Regelsignal für einen Gleichspannungswandler 2 liefert, der die Hochspannung für den Multiplier erzeugt.) The gain control takes place via a feedback circuit, the in the example shown, three channels 5, 6, 7 and the respective control signal for a DC voltage converter 2, which supplies the high voltage for the multiplier generated.
)er Kanal 5 mit dem Verstärker 8 liefert nur bei Lichtinderungen ein Signal. Daß der Absolutwert des dem Lichtunfall am Fotomultipliert 1 entsprechenden Signals nicht !rfaßt wird, ist durch den Kondensator C5 angedeutet. Dieser ;anal 5 soll im dargestellten Ausführungsbeispiel eine positive Spannung proportional zu dem zeitlichen arithmewischen Mittelwert des Rauschens liefern.) he channel 5 with the amplifier 8 only delivers when there is a reduction in light Signal. That the absolute value of the one corresponding to the light accident on the photomultiplier 1 Signal is not detected is indicated by the capacitor C5. This; anal 5 is intended to be proportional to a positive voltage in the illustrated embodiment to the temporal arithmetic mean of the noise.
)er Kanal 6 spricht ebenfalls nur auf Signal- bzw. Lichtinderungen an und erfaßt - wie durch den Kondensator C6 angedeutet - den Absolutwert des Signales nicht. Dieser Kanal i soll im dargestellten Ausführungsbeispiel den größten ;pitzenwert des jeweiligen Signales erfassen, speichern und m Ausgang eine dazu proportionale positive Spannung liefern.) he channel 6 also only speaks to signal or light reductions and detects - as indicated by the capacitor C6 - the absolute value of the signal not. In the exemplary embodiment shown, this channel i should have the greatest peak value of the respective signal record, save and m output a proportional one supply positive voltage.
En der Regel wird nur der Kanal 5 oder der Kanal 6 in Betrieb ;ein.As a rule, only channel 5 or channel 6 is in operation; on.
Jnterschiedlich im Vergleich zu den Kanälen 5 und 6 ist der iritte Kanal 7 mit dem Verstärker 10 ausgebildet, da dieser (anal nicht auf Signaländerungen, sondern vor allem auf den vbsolutwert des Signals anspricht.The middle is different from channels 5 and 6 Channel 7 is formed with amplifier 10, as this (anally does not respond to signal changes, but primarily responds to the absolute value of the signal.
usgangsseitig sind die Kanäle 5, 6, 7 über Dioden D5, D6 und miteinander verknüpft. Die durch die Verstärker 8, 9, 10 vorgebbare Verstärkung in den einzelnen Kanälen ist so festjelegt, daß unter normalen Signalbedingungen die Ausgangs-Spannung der Verstärker 8, 9 größer ist als die des Verstärkers 10. Dadurch ist in diesem Falle die Diode D5 bzw.On the output side, channels 5, 6, 7 are via diodes D5, D6 and with each other connected. The amplification that can be predetermined by the amplifiers 8, 9, 10 in the individual Channels is determined so that under normal signal conditions the output voltage the amplifier 8, 9 is larger than that of the amplifier 10. This is in this If the diode D5 resp.
D6 leitend und die Diode D7 gesperrt, d.h. der auf den Absolutwert des Signals ansprechende Kanal 7 ist unwirksam.D6 conducting and the diode D7 blocked, i.e. the one on the absolute value channel 7 that responds to the signal is ineffective.
Tritt jetzt aufgrund irgendwelcher Einflüsse eine Übersteuerung auf, dann steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers 10 relativ zu den Verstärkern 8, 9 an, wodurch schließlich die Diode D7 leitend wird und die beiden anderen Dioden D5 und D6 gesperrt werden. Der Kanal 7 verhindert auf diese Weise eine Fortdauer der übersteuerung des Regelkreises und sorgt dafür, daß nach Beendigung der Eingangsübersteuerung der Regelkreis wieder in den normalen Arbeitspuntk zurückgezogen wird, wo die anderen Regelkanäle dominieren.If an overload occurs due to some influences, then the output voltage of the amplifier 10 increases relative to the amplifiers 8, 9, which finally makes diode D7 conductive and the other two diodes D5 and D6 are blocked. In this way, the channel 7 prevents continuation the override of the control loop and ensures that after the input override has ended the control loop is withdrawn back to the normal operating point, where the others Control channels dominate.
Gemäß einer möglichen Ausführungsvariante kann der übertragungsfaktor des zwischen Multiplier 1 und Schwellwertstufe 4 angeordneten Verstärkers 3 mittels des am Ausgang des Verstärkers 11 erhaltenen Signals gesteuert werden. Weiterhin kann statt des Multipliers ein anderer fotoelektrischer Wandler, z.B. eine Fotodiode verwendet werden. In diesem Fall übernimmt der Verstärker 3 allein die Verstärkungsregelung.According to a possible embodiment variant, the transmission factor of the amplifier 3 arranged between the multiplier 1 and the threshold value stage 4 by means of of the signal obtained at the output of the amplifier 11 can be controlled. Farther Instead of the multiplier, another photoelectric converter, e.g. a photodiode, can be used be used. In this case, the amplifier 3 alone takes over the gain control.
Gemäß dem detaillierteren Schaltbild nach Fig. 2 verstärkt ein wechselspannungsgekoppelter Verstärker 13 die auftretenden und an diese Schaltung angelegten Signalschwankungen auf Spannungen, die mit Dioden gleichgerichtet werden können.According to the more detailed circuit diagram of FIG. 2, an alternating voltage-coupled device is amplified Amplifier 13 shows the signal fluctuations that occur and are applied to this circuit on voltages that can be rectified with diodes.
Die Bandbreite des Verstärkers beträgt 30 mHz. Nach einem Spannungsfolger 14 ist ein Gleichrichterkreis mit einer Diode D8 und dem Widerstand 15 angeordnet. Ein elektronischer Schalter 16 ist nur geschlossen, wenn ein Abtaststrahl das Objekt abtastet. Mittels des Integrators 8, C8 wird der Mittelwert des gleichgerichteten Signals gebildet. Dieser Integrator ist das dominierende Zeitglied des Regelkreises.The bandwidth of the amplifier is 30 mHz. According to a tension follower 14, a rectifier circuit with a diode D8 and the resistor 15 is arranged. An electronic switch 16 is only closed when a scanning beam hits the object scans. By means of the integrator 8, C8, the mean value of the rectified Signal formed. This integrator is the dominant timing element in the control loop.
Bei geöffnetem Schalter 16 ist auch bei der höchsten Arbeitstemperatur die Speicherzeit des Integrators größer als 84 s.When the switch 16 is open, it is also at the highest working temperature the storage time of the integrator is greater than 84 s.
Diese Speicherzeit ist bei diskontinuierlichem Materialfluß von Bedeutung.This storage time is important in the case of discontinuous material flow.
Zusätzlich zu dem soeben beschriebenen Regelkanal 5 ist ein weiterer Regelkanal 6 vorgesehen, in dem ein Spitzenwertgleichrichter Cg, Dg, D10 und Cg angeordnet ist. Der damit gewonnene Spitzenwert wird in einem Verstärker 17 verstärkt und mittels eines zweiten Spitzenwertgleichrichters D11, C im Kondensator C11 gespeichert. Über den Spannungsfolger 18 gelangt das Signal zum elektronischen Schalter 19 und dem Integrator 9, C12, deren Wirkungsweise bereits anhand des Regelkanals 5 beschrieben wurde.In addition to the control channel 5 just described, there is another Control channel 6 is provided in which a peak value rectifier Cg, Dg, D10 and Cg is arranged. The peak value thus obtained is amplified in an amplifier 17 and stored in capacitor C11 by means of a second peak value rectifier D11, C. The signal reaches the electronic switch 19 and via the voltage follower 18 the integrator 9, C12, the mode of operation of which has already been described with reference to the control channel 5 became.
Der Gleichstrommittelwert des Eingangssignals gelangt direkt zu einem elektronischen Schalter 20 und dem Integrator 10, C13. Mittels der in diesem Kanal vorgesehenen Drossel L1 wird der Hochfrequenzweg vom kapazitätsbehafteten Gleichstromweg entkoppelt.The DC mean value of the input signal goes straight to a electronic switch 20 and the integrator 10, C13. By means of the in this channel The intended choke L1 becomes the high frequency path from the capacitive direct current path decoupled.
Die einzelnen Regelsignale können durch Einlöten von Brücken Br1, Br2 und Br3 beliebig kombiniert werden.The individual control signals can be generated by soldering bridges Br1, Br2 and Br3 can be combined as desired.
Uber den Verstärker 21 gelangt das Regelsignal dann zum elektronischen Schalter 22. Mit diesem Schalter 22 kann durch Handbetätigung (Schalter S1) oder automatisch der Regelkreis unterbrochen werden. In diesem Falle bestimmt die Spannung am Potentiometer 23 den Arbeitspunkt des zugeordneten Multipliers.The control signal then reaches the electronic signal via the amplifier 21 Switch 22. With this switch 22 can be manually operated (switch S1) or the control loop will be automatically interrupted. In this case, the voltage determines the operating point of the assigned multiplier on the potentiometer 23.
Der Verstärker 26 bildet zusammen mit dem Transistor 24 die Endstufe des Reglers. Diese Endstufe liefert über den Stecker 25 die Spannung für den Gleichspannungswandler, der die Hochspannung für den Multiplier liefert. Die Diode D12 macht dabei die Endstufe kurzschlußfest.The amplifier 26 together with the transistor 24 forms the output stage of the controller. This output stage supplies the voltage for the DC voltage converter via connector 25, which supplies the high voltage for the multiplier. The diode D12 makes the output stage short-circuit proof.
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Claims (9)
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|---|---|---|---|
| DE19792934560 DE2934560C2 (en) | 1979-08-27 | 1979-08-27 | Circuit arrangement for regulating the transfer factor of a photoelectric converter |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19792934560 DE2934560C2 (en) | 1979-08-27 | 1979-08-27 | Circuit arrangement for regulating the transfer factor of a photoelectric converter |
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| DE2934560C2 DE2934560C2 (en) | 1982-03-25 |
Family
ID=6079381
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2934560C2 (en) |
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1979
- 1979-08-27 DE DE19792934560 patent/DE2934560C2/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2934560C2 (en) | 1982-03-25 |
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