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

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24 Intensität gemessen wird. Und einen Regelkreis für die Dunkelphase, in der die Ausgangsspannung des Photodetektors auf Null geregelt wird, damit die Veränderungen des Hintergrundlichtes in der Hellphase nicht mit gemessen werden. Diese beiden Regelkreise werden abwechselnd mit einer festen Zeitdauer (Hellregelkreis 1.5 ms, Dunkelregelkreis 3.5 ms) benutzt. Der Hellregelkreis besteht aus OP1 (Photodetektor (FD)), OP2, OP3 (Vergleichsstufe (VS)) und der LED-Ansteuerung (HA). Bei OP3 wird Soll- und Istwert der Hellregelung miteinander verglichen. Der Istwert wird vom Photodetektor erzeugt und ist eine zur Fluoreszenz des Blattes proportionale Spannung und der Sollwert eine vom Computer erzeugte Spannung. Der Regler OP3 ist als Addierer geschaltet und verstärkt die Differenz von Soll- und Istwert. Das Ausgangssignal von OP3 verändert die Intensität der LED, bis der Istwert den Sollwert kompensiert. Der Istwert wird in S&H1 gespeichert, so daß OP3 während der Dunkelphase nicht übersteuert, obwohl während der Dunkelphase der Sollwert immer noch anliegt und der Photodetektorausgang auf Null geregelt wird. Die Lichtintensität speichert als dazu proportionale Spannung S&H3, wo sie mittels AD-Wandler gespeichert werden kann. In der Dunkelphase wird die Regel-LED durch FET1 ausgeschaltet. Abbildung 4.1: Zusammenfassende Darstellung der FC-Maschine nach Schinner et al. (2000)
25 Der Dunkelregelkreis besteht aus OP1 (Photodetektor (FD)), OP4 und dem Transistor T 1 (Dunkelregelung (DR)). Dieser kompensiert den durch das Hintergrundlicht verursachten Photodiodenstrom, das bis zu 1000 mal heller als das Meßlicht ist, indem es durch T1 einen Strom einspeist, der den Photodiodenstrom kompensiert und so den Ausgang des Photodetektors auf null regelt. In S&H6 wird am Ende der Dunkelphase die dafür nötige Spannung festgehalten und wird so in der Hellphase gehalten. In S&H2 wird das Signal des Photodetektors am Ende der Dunkelphase gespeichert und in der Hellphase vom Photodetektorsignal abgezogen, um zu gewährleisten, daß das die Hellphase nicht dadurch gestört wird, daß der Dunkelregler es nicht ganz geschafft hat, das Hintergrundlicht zu kompensieren. Sämtliche Vorgänge werden über die Eingänge V 1 bis V 3 mit fest vorgegebener Taktung an und aus geschaltet. Ungenauigkeiten entstehen bei der FC-Maschine nach Schinner durch Fehler der S&H- Bausteine. 4.4 Messungen mit der FC-Maschine Mit der FC-Maschine können die zu F M und F 0 (Abschnitt 3.4) äquivalenten Exzitonenflüsse Φ M und Φ 0 gemessen werden. Der Zusammenhang zwischen ihnen ist invers (Schinner et al., 2000): • maximale Fluoreszenz F M bei minimalem Exzitonenfluß Φ M • minimale Fluoreszenz F 0 bei maximaler Exzitonenfluß Φ 0 Für den Exzitonenfluß Φ werden wieder die gleichen Indizes wie für die Fluoreszenz F verwendet und bezeichnen wieder den Zustand von Q A . Es ist Q A bei Φ M maximal und bei Φ 0 minimal reduziert. Bei den Messungen mit der FC-Maschine werden die Änderungen der Ratenkonstanten k p und k t betrachtet. Das nichtphotochemische Quenching q N wirkt über die Ratenkonstante k t , das photochemische Quenching q P über die Ratenkonstante k p . Für die FC-Maschine spielen die Quenching-Parameter eine geringe Rolle. Diese können zwar auch berechnet werden (Schinner et al., 2000), aber die FC-Maschine liefert die Flüsse in Thermik und Photochemie direkt. Die Quenching-Parameter (Gleichungen 3.6, 4.3a) enthalten daher noch Anteile des anderen Prozesses (Havaux et al., 1991). Sie sind nicht „rein“, sondern gekoppelt. Es wird wie beim PAM die Sättigungsblitzmethode nach (Schreiber et al., 1986) mit dem gleichen Lichtprotokoll verwendet. Durch die Sättigungsblitzmethode kann man bei der FC-Maschine die Flüsse direkt ablesen. Die Thermik ergibt sich aus den Spitzen der Peaks, die während des sättigenden Blitzes gemessen werden. Die Höhe der Blitzpeaks ergibt den Elektronenfluß in die ETC. In Abbildung 4.2 ist eine Messung nach der Sättigungsblitzmethode mit der FC-Maschine von Schinner dargestellt.
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