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

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7.3.4 Ausgleich von starken Hintergrundlichtänderungen (Blitz, aktin. Licht):
spezieller Dunkelregler
Das Blitzlicht ist mit ca. 800 Wm -2 rund 400-mal heller als das Meßlicht mit rund
I ML = 2 Wm -2 und ruft eine entsprechend stärkere Fluoreszenz hervor. Mit dieser Aufgabe
könnte der normale Dunkelregler aus Abschnitt 7.3.2 überfordert sein. Insbesondere kann es
auftreten, daß während des Regelprozessen die zweite Detektorstufe (Abbildung 5.2 und 5.3)
stark übersteuert wird. Dann ist der Regleralgorithmus sehr stark gestört und der normale
Dunkelregler aus Abschnitt 7.3.2 braucht sehr lange, um den Photodetektor wieder in die
Mitte des Ausgangsbereiches zu bringen.
Daher wird im Fall von starken Hintergrundlichtänderungen (Blitze oder aktinisches Licht
an/aus) ein zweistufiger Dunkelregler mit Vorkompensation verwendet. Zweistufig bedeutet,
daß ein Regelkreis die Grobabstimmung und ein zweiter die Feinabstimmung übernimmt.
Eine solche Aufgabenteilung läßt sich besonders gut bei einem digitalen System durchführen.
Das Blitzlicht in der Version von Schinner et al. (2000) ist eine Halogenlampe, deren Licht
von einem Shutter an und aus geschaltet wird. In der neuen Version dagegen wird das
Blitzlicht von 65 LEDs erzeugt. Dies ermöglicht ein schnelleres Schalten des Blitzlichtes.
Bei der FC-Maschine nach Schinner dauert es ungefähr 10 - 20 ms bis sich der Shutter
geöffnet hat und die Dunkelregelung muß ca. 30 ms durchgehend aktiv bleiben, um den Blitz
zu kompensieren.
Bei der neuen Version wäre es denkbar, daß die Kompensation des Blitzes nur durch einen
genauen Gegensprung aus dem Dunkelkreis erfolgt, was 3 µs dauern würde (Zeit für DA-
Wandler), da beide Signale über eine Transistoransteuerung erfolgen. Dann wäre die
Kompensation nach einer Abtastzeit fertig. Aber die erforderliche Höhe dieses Sprungs ist
veränderlich, da sie vom Zustand des Blattes abhängt.
Daher wird ein lernfähiges System verwendet, das sich merkt, wieviel zur Kompensation
beim letzten Blitz nötig war, und diesen Wert als Gegenpuls beim nächsten Blitz verwendet.
Wenn sich der Zustand des Blattes zwischen zwei Blitzen nicht ändert, liefert diese Methode
gute Ergebnisse.
Zu den Zeiten, an denen sich das aktinische Licht ändert, wird aufgrund von
Erfahrungswerten die Gegenpulshöhe eingestellt. Bei diesem Verfahren liegt der Gegenpuls
durchschnittlich 5% daneben und die Ausregelungszeit liegt durchschnittlich bei 400 µs. Daß
aber auch ein viel zu schwacher Gegenpuls nur eine Blitzkompensationszeit von ca. 1 ms zur
folge hat, wird im folgenden gezeigt:
7.3.4.1 Ablauf der Kompensation starker Hintergrundlichtänderungen
(2-stufige-Dunkelregelung)
Wenn der aufgrund schlechter Information über den Blattzustand ungünstig geratene
Gegenpuls des Dunkelreglers erheblich von dem abweicht, was nötig ist, sind die zweite
Photodetektorstufe (2. FD-Stufe) und evtl. auch die erste FD-Stufe übersteuert.
Der Ablauf der zweistufigen Dunkelregelung nach diesem Gegenpuls, der mehr oder weniger
gut das Blitzlicht kompensiert, läuft folgendermaßen ab:
Wenn trotz des Gegenpulses auf die Dunkelansteuerung (DA) die zweite Photodetektorstufe
(2. FD-Stufe) übersteuert ist, erfolgt die Signalabnahme von der ersten FD-Stufe (ADW 2 )