Kapitel 6 Entwurf des Reglers auf endliche Einstellzeit - Christian ...

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Die verschiedenen Aspekte der Potential- oder Flußmessung sind im Appendix von Schinner
et al. (2000) ausgeführt. In den folgenden beiden Abschnitten werden Meßverfahren
vorgestellt, die die Potentialmessung oder die Flußmessung in den Vordergrund stellen; das
PAM für Potentialmessungen und die FC-Maschine für Flußmessungen.
4.2 Das Fluoreszenz-Clamp Verfahren (FC)
Das Topfmodell in Abbildung 3.2 oder Gleichung 4.2 macht die Funktionsweise des FC-
Prinzips deutlich. Der Lichtfluß (I) ist gleich der Summe der Exzitonenflüsse aus der
Antenne. Wenn nun ein Regelkreis die Fluoreszenz (speziell den Yield) und damit die Höhe
des Exzitonensees E konstant hält, sind die dazu notwendigen Änderungen des Lichtflusses
(Intensität) gleich der Summe der Änderungen der Flüsse aus dem Antennen-Pool. Die
Lichtintensität ist damit ein direktes Maß der Flüsse. Hierbei wird allerdings angenommen,
daß die Ratenkonstante der Fluoreszenz k f und der Absorptionsquerschnitt a konstant bleiben.
Für k f ist dies erfüllt. a kann sich im Bereich von 10 min ändern (Dau und Canaani, 1990).
Dies wäre bei solchen Messungen stets zu diskutieren.
Bei den traditionellen Verfahren (Light-Clamp, PAM) ist also die Meßgröße die Fluoreszenz
F. Bei der FC-Maschine hingegen ist dies die Einstrahlungsintensität I. Der Vorteil der FC-
Maschine wird bei einer Ableitung beider nach Φ p deutlich:
Aus Gleichung 4.1 folgt:
dF
k
aI
k
f
f
f
= −
dk
p
= −
Edk
p
= −
dΦ
2
p
(4.3a)
( k
t
+ k
p
+ kf
) k
t
+ k
p
+ kf
k
t
+ k
p
+ kf
Aus Gleichung 4.2 folgt:
k
1
dI = dΦ
p
(4.3b)
a
Der Zusammenhang von Meßgröße und Φ p ist daher bei Light-Clamp arbeitspunktabhängig
und ändert sich mit k t und k p .
Dagegen ist der Zusammenhang von Meßgröße und Φ p bei der FC-Maschine proportional und
arbeitspunktunabhängig, wenn sich der Absorptionsquerschnitt a der PS II-Antennen sich
nicht ändert. Dies geschieht, wenn der LHC-Regler (Dau und Canaani, 1990) die beweglichen
LHC-Antennen verschiebt.
4.3 Die FC-Maschine von Schinner
Die Vorgängerversion der hier entwickelten digitalen FC-Maschine wurde von Schinner et al.
(2000) entwickelt (Abbildung 4.1):
Sie besteht aus zwei Regelkreisen: Einen für die Hellphase, in der das Meßlicht so geregelt
wird, daß die Fluoreszensantwort des Blattes konstant ist und damit der Yield als Regel-LED-