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

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7.3.2.1 Ungenauigkeiten des Dunkelreglers
7.3.2.1.1 Genauigkeit der Dunkelregleransteuerung (DA)
Eine genaue Kompensation ist mit dem neuen Dunkelregler gar nicht zu erreichen, da er über
einen 11-bit-DA-Wandler (2 11 = 2048 Werte) angesprochen wird und über einen
Ausgangsspannungsbereich des Photodetektors von ca. 150 V arbeiten muß, um das Blitzlicht
zu kompensieren, so daß die Genauigkeit bei ca.
150V
∆V = = 72 mV
2048
liegt.
Da bei der Umrechnung zur Linearisierung des Zusammenhangs von Regelgröße x und
Stellfunktion u (Abschnitt 6.7.2.1) die Umrechnung über quantisierte Werte vorgenommen
wird, steigt die Ungenauigkeit des Dunkelreglers auf ca. 130 mV.
7.3.2.1.2 Kapazitive Störungen
Die Dunkelregleransteuerung erzeugt durch große Spannungen (im Volt-Bereich) an der
Basis des Transistors der Dunkelregleransteuerung (Abbildung 5.2) kleine Ströme (im
Bereich einiger 100 µA). Dadurch ändert sich über der Basis-Kollektor-Kapazität C BC des
Transistors plötzlich die Spannung und ein großer Strompuls entsteht
dU
i = C ,
dt
der am Photodetektorausgang einen Peak erzeugt, der ungefähr so groß wie die
Spannungsänderung an der Basis ist und ca. 2 µs dauert. Diese Störungen sind allerdings nur
am Anfang des Regelvorgangs wirklich von bedeutender Größe, da dort die Stellgröße u
wesentlich geändert wird. Aufgrund der kurzen Zeitdauer übersteuert der Detektor nicht. Da
x (k+1) im selben Moment gemessen wird, wie u k ausgegeben wird, würde der Peak genau in
die Kondensator-Aufladezeit des AD-Wandlers fallen, die 1.5 µs dauert.
Nun ist aber x (k+1) das Signal aus dem System, das noch auf den vorangegangenen Stellwert u k
zurückgeht. Deshalb kann die Messung von x k+1 ohne großen Fehler um 2 µs vorgezogen
werden.
Die ideale Lösung wäre gewesen, den Peak abzuschwächen, indem ein Transistor mit einer
geringeren Basis-Kollektor-Kapazität. Nur leider hatte der verwendete 2N 3904 mit
C BC = 5pF schon eine relativ geringe C BC , und Transistoren mit geringer Kapazität waren
leider nicht zu bekommen. Die andere Möglichkeit wäre, einen Tiefpaß vor die Basis zu
schalten, was den Peak zwar nicht mehr so groß, aber leider auch breiter macht, so daß er
noch mehr als nur einen Abtastpunkt stört.