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

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Kapitel 9
Fazit und Ausblick
Abb. 8.1 und 8.2 zeigen, daß die digitale FC-Maschine funktioniert und gleich gute
Ergebnisse wie die von Schinner et al. (2000) entwickelte Maschine in Analogtechnik liefert.
Das Ziel, die Analogtechnik weitgehend zu reduzieren, ist geglückt. Insbesondere konnten die
problematischen Teile, nämlich die Sample-and-Hold Bausteine (die doch immer wieder
etwas vergessen) und die schwingungempfindlichen Breitbandverstärker, durch Software
ersetzt werden.
Kritisch ist sicher die Ermittlung der Zeitkonstanten der verbliebenen Analogteile,
insbesondere des Photodetektors. Aber die Software zur automatischen Suche der geeigneten
Parameter nimmt einem die ganze Abgleichsarbeit ab. Man baut irgendeinen
Photodiodenverstärker, natürlich unter dem Gesichtspunkt geringen Rauschens und hoher
Geschwindigkeit. Dann braucht man aber keinen Breitbandverstärker durch RC-Netzwerke so
abgleichen, daß das Gesamtsystem einen schönen 1/f- Frequenzgang erhält, wie der
unerbittliche Satz von Bode (1964) es fordert. Stattdessen läßt man den Computer über Nacht
die beste Kombination von Zeitkonstanten selbst suchen, und am nächsten Morgen ist der
ideale Regelkreis bereits fertig.
Weiterhin ist erfreulich, daß der Regler tolerant gegenüber falschen Parametern ist. Der
Regelungsprozeß dauert dann zwar länger, aber der Endwert kann mindestens genau so
schnell erreicht werden wie beim Analogregler. Die Flexibilität von Softwarelösungen zahlt
sich besonders bei der Aufspaltung des Dunkelreglers in eine Grob- und Feinabstimmung aus,
die bei sättigendem Hintergrundlicht, einer häufigen Meßbedingung, sehr zur Schnelligkeit
des Einstellens beiträgt.
Verbesserungswünsche sind hingegen vom unersättlichen Wunsch nach Geschwindigkeit
geprägt. Hier allerdings ist wieder die Analogtechnik gefragt, denn die Einstellzeit hängt an
den Zeitkonstanten des OPs im Stromspannungswandler des Photodetektors. Das hier noch
Reserven sind, sieht man an den Patch-Clamp Verstärkern (Neher und Sakmann 1995), die
Bandbreiten von 200 kHz bei Strommessungen im pA-Bereich erreichen.