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DE4119406A1 - Transmission photometer with holder for specimen cuvette - has LED illuminating cuvette, sensor photodiode and signal amplification, conversion and display system - Google Patents

Transmission photometer with holder for specimen cuvette - has LED illuminating cuvette, sensor photodiode and signal amplification, conversion and display system

Info

Publication number
DE4119406A1
DE4119406A1 DE19914119406 DE4119406A DE4119406A1 DE 4119406 A1 DE4119406 A1 DE 4119406A1 DE 19914119406 DE19914119406 DE 19914119406 DE 4119406 A DE4119406 A DE 4119406A DE 4119406 A1 DE4119406 A1 DE 4119406A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
cuvette
signal
frequency
photometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19914119406
Other languages
German (de)
Inventor
Bjoern Klocke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AUGUST GRONERT MESSINSTRUMENTE
Original Assignee
AUGUST GRONERT MESSINSTRUMENTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AUGUST GRONERT MESSINSTRUMENTE filed Critical AUGUST GRONERT MESSINSTRUMENTE
Priority to DE19914119406 priority Critical patent/DE4119406A1/en
Publication of DE4119406A1 publication Critical patent/DE4119406A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Abstract

The specimen cuvette (K) is illuminated by a LED (PL1,PL2). The light is fed to a sensor photodiode (PS) after attenuation and/or modification by the contents of the cuvette. The photodiode signal is amplified and converted for display in analogue and/or logarithmic and/or digital form. The LED is supplied with a frequency higher than a background light frequenc via a current defining resistor (R1,R2). The photosensor signal is filtered by a high pass filter (BP) with d.c. suppression whose pass band contains the supply frequency. The filtered signal is fed to a dual-path rectifier (GL) followed by a low pass filter (TP) whose output is displayed. ADVANTAGE - Simple transmitted light photometer of low wt., low current consumption. Easy to use yet sufficiently accurate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Photometer mit einer Aufnahme fur eine Probenküvette die einerseits mit dem Licht einer Leuchtdiode beaufschlagt ist, das andererseits der Probenküvette durch deren Inhalt geschwächt und/oder verändert einer Sensor-Photodiode zugeführt ist, deren Photosensorsignal verstärkt und dann analog und/oder logarithmiert und/oder digital gewandelt einer Anzeigevorrichtung zugeführt ist.The invention relates to a photometer with a receptacle for a sample cuvette with the light of one Light-emitting diode is applied, on the other hand, the Sample cell weakened by its content and / or changed a sensor photodiode is supplied, the Photosensor signal amplified and then analog and / or logarithmic and / or digitally converted one Display device is supplied.

Derartige Durchlichtphotometer sind bekannt. Sie weisen eine hohe Umgebungslichtempfindlichkeit auf, so daß sie jeweils während der Meßvorgänge sorgfältig abzuschirmen sind, falls sie nicht mit sehr hohen Lichtintensivtäten aus teuren Lichtquellen betrieben werden, wobei auch eine unerwünschte Erwärmung oder Umwandlung der Probe im Photometer auftreten kann.Such transmitted light photometers are known. You assign one high ambient light sensitivity so that they each must be carefully shielded during the measuring processes if not with very high light intensities from expensive ones Light sources are operated, which is also an undesirable Heating or conversion of the sample can occur in the photometer can.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfaches Durchlichtphotometer zu schaffen, daß geringes Gewicht, geringen Stromverbrauch, bequeme Handhabung und ausreichende Genauigkeit aufweist.It is an object of the invention, a simple one Transmitted light photometer to create that light weight, low power consumption, convenient handling and sufficient Accuracy.

Die Lösung besteht darin, daß die Leuchtdiode durch eine Speisefrequenz, die wesentlich höher als gewöhnlich eine Störlichtfrequenz liegt, über einen strombestimmenden Widerstand gespeist ist und das Photosensorsignal mittels eines Hochpasses mit einer Gleichpegelunterdrückung gefiltert ist, dessen Durchlaßfrequenzbereich die Speisefrequenz umfaßt, und danach einem Doppelweggleichrichter mit einem nachgeschalteten Tiefpaß zugeführt ist, dessen Meßwertausgangssignal zur Anzeige gebracht wird. The solution is that the LED by a Feed frequency that is much higher than usual one Interference light frequency is above a current-determining Resistor is fed and the photosensor signal by means of a high pass with a level suppression is filtered, whose pass frequency range is Includes feed frequency, and then one Full-wave rectifier with a downstream low-pass filter is supplied, the measured value output signal for display brought.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are in the subclaims specified.

Die impulsmäßige Beaufschlagung der Leuchtdioden erlaubt es in Verbindung mit der frequenzselektiven Verstärkung des Photosensorsignales, mit sehr geringer Lichtleistung eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen die unabhängig von einer Umgebungsbeleuchtung ist.The pulsed loading of the LEDs allows it in connection with the frequency selective amplification of the Photosensor signals with a very low light output to achieve high measuring accuracy regardless of a Ambient lighting is.

Die Impulsfrequenz der Lichtquelle wird zweckmäßig so viel höher als die bei Wechsel- oder Drehstrombeleuchtung auftretende 50 bis 300 Hz Störfrequenz gewählt, daß ein Ausfiltern der Störfrequenzen einfach möglich ist.The pulse frequency of the light source is appropriately so much higher than that of AC or three-phase lighting occurring 50 to 300 Hz interference frequency selected that a It is easy to filter out the interference frequencies.

Das Impulssignal der Speisespannung ist vorteilhaft rechteckig und weist vorteilhaft ein Puls-Pausenverhältnis von 1:1 auf. Auch das Filter auf der Empfängerseite wird so als ein Bandpaß dimensioniert, daß die Rechteckform der empfangenen Nutzsignale im wesentlichen erhalten bleibt, störende Lichtblitze jedoch ausgefiltert werden.The pulse signal of the supply voltage is advantageous rectangular and advantageously has a pulse-pause ratio from 1: 1 to. The filter on the receiver side is also like this dimensioned as a bandpass that the rectangular shape of the received useful signals are essentially retained, annoying flashes of light are filtered out.

Die Rechteckform der Signale und das gewählte Puls-Pausenverhältnis erbringen in Verbindung mit der nachfolgenden Gleichrichtung eine treue Widergabe der Nutzsignalamplitude des Empfängers, da die Rechteckanteile oberhalb und unterhalb des Mittelwertes gleichgerichtet ein Gleichsignal ergeben, wobei eine bei der vorausgehenden Filterung noch verbliebene geringe niederfrequente Fremdlichtsignalkomponente in einem Tiefpaß praktisch völlig beseitigt wird, den nur das Gleichsignal ungehindert passiert. Die obere Tiefpaßgrenzfrequenz liegt deshalb unter der Störlichtfrequenz von 50 Hz. The rectangular shape of the signals and the selected one Pulse-pause ratio in connection with the subsequent rectification a faithful reproduction of the Useful signal amplitude of the receiver, since the rectangular portions rectified above and below the mean Result in the same signal, one in the preceding Filtering still low low frequency Extraneous light signal component in a low-pass filter practically completely is eliminated, that only the direct signal unhindered happens. The upper low-pass cutoff frequency is therefore below the stray light frequency of 50 Hz.  

Die Genauigkeit des Photometers läßt sich steigern, indem den handelsüblichen Leuchtdioden schmalbandige Interferenzfilter nachgeschaltet werden. Es ist vorgesehen, umschaltbar jeweils eine mehrerer Leuchtdioden verschiedener Lichtfequenzen mit der Rechteckspannung zu speisen, wobei der die Lichtstärke bestimmende Strom jeweils durch einen zugehörigen Vorwiderstand so vorgegeben ist, daß alle Leuchtdioden bei Verwendung einer neutralen Blindprobe das gleiche Nutzsignal am Empfänger erzeugen. Die Leuchtdioden sind alle eng benachbart zueinander im Empfangsbereich der Sensordiode angeordnet.The accuracy of the photometer can be increased by the standard light-emitting diodes narrow-band interference filter downstream. It is intended to be switchable one of several LEDs each different To feed light frequencies with the square wave voltage, whereby the current determining the light intensity through one associated series resistor is specified so that all LEDs when using a neutral blank generate the same useful signal at the receiver. The light emitting diodes are all closely adjacent to each other in the reception area of the Sensor diode arranged.

Die Einfachheit der Bedienung ist dadurch erreicht, daß eine Steuervorrichtung sicherstellt, daß jeweils nach einer Umschaltung auf eine andere Leuchtdiode eine Anzeige der Umschaltung erfolgt, und eine neue Referenzprobenmessung eingeleitet wird. Weiterhin wird bei jedem Probenwechsel ein Küvettenkontaktsignal an die Steuervorrichtung geleitet, die dadurch steuert, daß jeweils die erste Messung nach einer Umschaltung zur Erzeugung eines Referenzwertes ausgewertet wird, indem eine Analog-Digitalwandlung und eine digitale Speicherung des Meßwertes erfolgt. Dieser gespeicherte Meßwert wird als Bezugswert wieder analoggewandelt und bei der Analog-Digitalwandlung der folgenden Meßwerte dem Wandler zugeführt, so daß unmittelbar eine Verhältnisbildung des Bezugswertes zum jeweiligen Meßwert bei der Wandlung erfolgt.The simplicity of operation is achieved in that a Control device ensures that one after each Switching to another light emitting diode is an indication of Switchover takes place, and a new reference sample measurement is initiated. Furthermore, each time a sample is changed Cell contact signal sent to the control device, the controls that the first measurement after a Switchover to generate a reference value evaluated is done by an analog-to-digital conversion and a digital one The measured value is saved. This saved The measured value is converted as a reference value again and at the analog-digital conversion of the following measured values Transducer fed so that a relationship is formed immediately the reference value for the respective measured value during conversion he follows.

Weiterhin ist es vorteilhaft vorgesehen, bei der Digitalwandlung des Verhältniswertes die suczessive Integration der Teilwerte unter Ausnutzung eines Exponentialfunktionsgliedes vorzunehmen. Dazu ist dem Integrationskondensator ein Entladewiderstand parallel geschaltet, so daß während des Wandlungvorganges eine exponentiell abklingende Entladungsspannung entsteht. Dadurch wird als digitales Ergebnis der Folgemessungen jeweils das logarithmische Verhältnis vom gespeicherten Referenzwert und dem jeweiligen Meßwert angezeigt.Furthermore, it is advantageously provided in the Digital conversion of the ratio value the successive Integration of the partial values using one To make exponential function element. This is what Integration capacitor a discharge resistor in parallel switched so that a during the conversion process  exponentially decaying discharge voltage arises. This is the digital result of the follow-up measurements each the logarithmic ratio of the stored Reference value and the respective measured value are displayed.

Weiterhin ist ein linear-logarithmischer Wandler für das anlaoge Meßsignal vorgesehen, so daß auch unmittelbar dieses angezeigt und ausgegeben werden kann. Hierbei ist aus Aufwandsgründen eine einfache Schaltung begrenzter Genauigkeit vorgesehen.Furthermore, a linear-logarithmic converter for the Anlaoge measurement signal provided so that this immediately can be displayed and output. This is off A simple circuit limited due to effort Accuracy provided.

Die Vorrichtung ist so klein und leicht, daß sie als Koffergerät mit Batteriespeisung ausgestaltet ist und wegen des geringen Stromverbrauchs eine lange Batterielebensdauer erbringt.The device is so small and light that it can be used as a Suitcase device is designed with battery power and because the low power consumption means a long battery life he brings.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist anhand der Fig. 1 bis 3 dargestellt.An advantageous embodiment is shown with reference to FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild; Fig. 1 shows an overview block diagram;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Beleuchtungs- und Sensorelektronik mit der Meßsignalverarbeitung; Fig. 2 shows a block diagram of the lighting and sensor electronics with the measurement signal processing;

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Meßwertwandlung und -verarbeitung. Fig. 3 shows a block diagram of the Meßwertwandlung and processing.

Bild 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild des Photometers. In dem Rechteckimpulsgenerator (RG) werden mit einer Speisefrequenz (SF) von z. B. 440 Hz Spannungsimpulse eines Tastverhältnisses 1 : 1 erzeugt, die auf einen Wahlschalter (WS) geführt sind. Durch den jeweils gewählten Schalterkontakt wird über einen strombestimmenden Widerstand (R1, R2) jeweils eine Leuchtdiode (PL1, PL2) gespeist. Diese Leuchtdioden sind einerseits einer Aufnahme für eine Probenküvette (K) angeordnet, andererseits von welcher eine Photosensordiode (PS) angeordnet ist. Deren Signal ist einem Verstärker (V) und danach einem Bandpaß (BP) zugeführt, der bevorzugt die Rechtecksignale der Speisefrequenz durchläßt und die Störlichtfrequenzen und einen Gleichpegel, die durch Fremdlicht und Verstärkerdrift entstehen, ausfiltert. Das gefilterte Signal wird in einer Gleichrichterschaltung (GL), die so gestaltet ist, daß sie eine geringe Drift aufweist, gleichgerichtet und in einem Tiefpaß (TP) nachgefiltert, so daß die Rechtecksignale durch ihr Tastverhältnsi 1 : 1 ein gleichstrommäßiges, lückenloses Analog-Meßsignal ergeben, das von restlichen Fremdlichtsignalen Frequenz weitgehend gereinigt ist. Figure 1 shows an overview circuit diagram of the photometer. In the rectangular pulse generator (RG) with a supply frequency (SF) of z. B. 440 Hz voltage pulses of a 1: 1 duty cycle, which are guided to a selector switch (WS). The respectively selected switch contact supplies a light-emitting diode (PL 1 , PL 2 ) via a current-determining resistor (R 1 , R 2 ). These light-emitting diodes are arranged on the one hand of a holder for a sample cuvette (K) and on the other hand a photosensor diode (PS) is arranged. Their signal is fed to an amplifier (V) and then to a bandpass filter (BP), which preferably passes the square-wave signals of the feed frequency and filters out the stray light frequencies and a DC level that are caused by extraneous light and amplifier drift. The filtered signal is rectified in a rectifier circuit (GL), which is designed so that it has a low drift, and subsequently filtered in a low-pass filter (TP), so that the square-wave signals with their duty cycle 1: 1 are a DC, seamless analog measurement signal result that the frequency is largely cleaned of residual extraneous light signals.

Einer Steuervorrichtung (ST) sind die Signale des Wahlschalters (WS) zugeführt, die aus den jeweils bei einer Umschaltung entstehenden Signalen jeweils ein Steuersignal (ST1) erzeugt, womit eine erste Meßauswertung einer Referenzprobe durch eine Symbolanzeige auf der Anzeigevorrichtung (LCD) angefordert wird und die Auswertung des Referenzprobenmeßsignales vorbereitet wird. Weiterhin ist von einem Taster (T) an der Küvettenaufnahme eine Signalleitung zur Steuervorrichtung (ST) geführt, die aufgrund der Tastersignale, die bei einem Küvettenwechsel im Anschluß an ein Auftreten des ersten Steuersignales entstehen, jeweils eine besondere Referenz-Meßwertauswertung mit einem zweiten Steuersignal (ST2) steuert.A control device (ST) are the signals of the Selector switch (WS) supplied, each of which at a Switching arising signals each a control signal (ST1) generated, with which a first measurement evaluation of a Reference sample through a symbol display on the Display device (LCD) is requested and the evaluation of the reference sample measurement signal is prepared. Farther is one of a button (T) on the cell holder Signal line led to the control device (ST), the due to the button signals that change when changing the cuvette Connection to an occurrence of the first control signal arise, each a special reference measurement evaluation controls with a second control signal (ST2).

Bei der Referenzmessungs-Signalauswertung wird eine Digitalwandlung und eine digitale Speicherung des Meßsignales in einem Speicher (SP) vorgenommen. In the reference measurement signal evaluation, a Digital conversion and digital storage of the Measurement signals made in a memory (SP).  

Bei den folgenden Meßsignalauswertungen wird der Speicherinhalt als ein Bezugswert (REF) dem Analog-Digitalwandler (ADV) zugeführt, dessen Eingang mit dem gefilterten und gleichgerichteten Meßsignal gespeist ist und dessen Ausgang auf die Digitalanzeige (LCD) geschaltet ist.In the following measurement signal evaluations, the Memory content as a reference value (REF) Analog-digital converter (ADV) supplied, the input of which the filtered and rectified measurement signal is fed and its output switched to the digital display (LCD) is.

Weiterhin ist das analoge, aufbereitete Meßsignal über einen Logarithmierer (LOG) an einen Ausgang geführt.Furthermore, the analog, processed measurement signal is via a Logarithmizer (LOG) led to an output.

Im Strahlengang der leuchtdioden (PL1, PL2) sind Interferenzfilter (I1, I2) angeordnet, die der Meßgenauigkeit förderlich sind.Interference filters (I 1 , I 2 ) are arranged in the beam path of the light-emitting diodes (PL 1 , PL 2 ) and promote the measuring accuracy.

Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten der Schaltungsanordnung. Zur Speisung ist ein mit einer ersten Zenerdiode (Z1) stabilisiertes Batterienetzteil vorgesehen, das sämtliche Schaltkreise und den Rechteck-Spannungsgeber (RG) speist, der den Leuchtdioden-Wahlschalter (WS) speist. Fig. 2 shows further details of the circuit arrangement. For the supply, a battery power supply is provided which is stabilized with a first Zener diode (Z 1 ) and which feeds all the circuits and the square-wave voltage generator (RG) which feeds the light-emitting diode selector switch (WS).

Der Photosensor (PS) speist den Verstärker (V), dessen Signal den in der Charakteristik einstellbaren Bandpaß (BP) speist, an dessen Ausgang eine Gleichstromabtrennung vorgenommen wird. Das Wechselstrommeßsignal wird in dem offsetarmen Gleichrichter (GL) gleichgerichtet und durch einen Tiefpaß (TP) geglättet, dessen Grenzfrequenz unter 50 Hz liegt.The photosensor (PS) feeds the amplifier (V), whose Signal the adjustable bandpass (BP) feeds at its output a DC disconnection is made. The AC measurement signal is in the low offset rectifier (GL) rectified and by a low-pass filter (TP) smoothed, whose cut-off frequency is below 50 Hz.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Signalwandlers und des Speichers (SP). Letzterer besteht aus einem Binärzähler (BZ), der in Verbindung mit dem Digital- Analogwandler (DAU) den Referenzmeßwert gesteuert von dem zweiten Steuersignal (ST2) aufnimmt. Bei weiteren Messungen steht der gespeicherte Referenzwert dann analoggewandelt am Referenzeingang (REF) des Analog-Digitalwandlers (ADU) an, dessen Ausgangssignale auf der Anzeige (LCD) sichtbar gemacht wird. Fig. 3 shows details of the signal converter and the memory (SP). The latter consists of a binary counter (BZ) which, in conjunction with the digital-to-analog converter (DAU), records the reference measured value controlled by the second control signal (ST2). For further measurements, the stored reference value is then converted to analog at the reference input (REF) of the analog-digital converter (ADC), the output signals of which are made visible on the display (LCD).

Das erste Steuersignal (ST1) steuert auf der Anzeigevorrichtung (LCD) ein Symbol an, durch das der Bediener darauf aufmerksam gemacht wird, daß die nächste Messung mit einer Referenzprobe vorzunehmen ist.The first control signal (ST1) controls on the Display device (LCD) an icon by which the Operator is alerted that the next one Measurement with a reference sample.

Der Integrationskondensator (CI) des Wandlers (ADU) ist mit einem Entladewiderstand (RE) gebrückt, so daß eine logarathmische Signalumsetzung erfolgt. Der Digital-Analogwandler (DAU) ist von einer Nachstabilisierungsschaltung mit einer zweiten Zenerdiode (Z2) gespeist. Dieser ist ein Spannungsregler (P) mit einem Impedenzwandler nachgeschaltet. Die nachstabilisierte Spannung dient als genaue Referenzspannung bei der Digitalwandlung des Referenzmeßwertes. Eine temperaturstabilisierte Ausführung der Zenerdiode ist zweckmäßig eingesetzt.The integration capacitor (CI) of the converter (ADU) is bridged with a discharge resistor (RE), so that a logarithmic signal conversion takes place. The digital-to-analog converter (DAU) is fed by a post-stabilization circuit with a second Zener diode (Z 2 ). This is followed by a voltage regulator (P) with an impedance converter. The post-stabilized voltage serves as an accurate reference voltage for the digital conversion of the reference measured value. A temperature-stabilized version of the Zener diode is expediently used.

Es liegt im fachmännischen Können, die Funktionen der Filterung, Gleichrichtung und Signalverarbeitung in einem Mikroprozessor vorzunehmen, oder mit handelsüblichen Filterbausteinen zu realisieren. Dazu wird das analoge Meßsignal unmittelbar hinter dem Verstärker (V) über einen Digitalwandler geführt und von dem Prozessor zur Weiterverarbeitung aufgenommen. Durch entsprechende Verrechnung des Referenzmeßwertes mit den nachfolgenden Meßwerten läßt sich das Verhältnis zum Referenzmeßsignal daraus bilden. Eine folgende Umrechnung des Verhältniswertes in einen logarithmischen Wert erbringt das gleiche benutzerfreundliche Anzeigeresultat wie die dargestellte Vorrichtung. It is in the skill, the functions of the Filtering, rectification and signal processing in one Microprocessor, or with commercially available Realize filter modules. To do this, the analog Measuring signal directly behind the amplifier (V) via a Digital converter led and from the processor to Further processing added. By appropriate Offsetting the reference measurement value with the following ones The relationship to the reference measurement signal can be measured form from it. A subsequent conversion of the ratio in a logarithmic value does the same user-friendly display result like the one shown Contraption.  

Die Vorteile der Vorrichtung sind hier nochmals zusammengestellt:The advantages of the device are again here compiled:

  • - geringe Größe, somit Portabilität,- small size, thus portability,
  • - keine Glasoptik, somit Stoßunempfindlichkeit,- no glass optics, therefore shock resistance,
  • - geringer Stromverbrauch, somit mittels einer einzigen 9 V Batterie mögliche Spannungsversorgung für mehr als 20 Stunden,- low power consumption, thus by means of a single one 9 V battery possible power supply for more than 20 hours,
  • - hohe Präzision der Meßergebnisse,- high precision of the measurement results,
  • - digitale Anzeige der Extinktion, somit Vermeidung von Ablesefehlern,- Digital display of extinction, thus avoiding Reading errors,
  • - Unempfindlichkeit gegenüber Störlicht, somit Entfallen einer Abdeckklappe über dem Küvettenschacht, dadurch einfache und schnelle Handhabung,- Insensitivity to stray light, thus eliminated a cover flap over the cuvette shaft, thereby simple and quick handling,
  • - automatischer Abgleich auf Referenzprobe, somit Fehlbedienungssicherheit,- automatic comparison to reference sample, thus Operator safety,
  • - nur zwei Bedienelemente (Wahlschalter für Meßwellenlänge und Einschalter), somit Bedienungsfreundlichkeit.- only two controls (selector switch for measuring wavelength and switch), thus ease of use.

Im praktischen Betrieb haben sich folgende Dimensionierungen als vorteilhaft erwiesen: Der Rechteckgenerator pulst den Leuchtdiodenstrom mit einem 50% Tastverhältnis bei ungefähr 440 Hz. Die Ströme der Leuchtdioden, die wegen der Verwendung von solchen Typen mit einem hohem Wirkungsgrad bei nur 0,4 bis 2 mA liegen, sind über Vorwiderstände so eingestellt, daß ohne eine Schwächung des jeweiligen Strahls die Amplituden der Singalspannung der verschiedenen Leuchtdioden hinter dem Verstärker in etwa gleich sind.The following dimensions are used in practical operation proven to be advantageous: the rectangular generator pulses the LED current with a 50% duty cycle at approximately 440 Hz. The currents of the light emitting diodes because of the Use of such types with high efficiency are only 0.4 to 2 mA, so are series resistors set that without weakening the respective beam the amplitudes of the signal voltage of the different LEDs behind the amplifier are approximately the same.

Die blaue Leuchtdiode, ein Siliziumcarbid-Spezialelement, nimmt mit einem Strom von 20 mA ohne Erreichen derselben Signalspannungsamplitude und mit der ungünstig großen spektralen Halbwertsbandbreite von 90 nm gegenüber den anderen Leuchdioden die 25 bis 50 nm Peakbreite aufweisen, eine Sonderstellung ein. The blue light-emitting diode, a special silicon carbide element, takes with a current of 20 mA without reaching it Signal voltage amplitude and with the unfavorably large spectral half-value bandwidth of 90 nm compared to the other light emitting diodes with a peak width of 25 to 50 nm, a special position.  

Das Licht der jeweils gewählten Leuchtdiode fällt zusammen mit mehrfach reflektiertem Störlicht auf die verdeckt angebrachte vorzugsweise blauempfindliche PIN-Fotodiode, deren Kurzschlußstrom proportional zur Lichtintensität ist.The light of the selected LED coincides covered with multiple reflected interference light attached preferably blue-sensitive PIN photodiode, whose short-circuit current is proportional to the light intensity.

In einem 10-bit-Digitalspeicher wird die Referenzspannung ohne Drifterscheinungen abgelegt. Der Speicherfehler +2,5 mV ist gegenüber den hohen Signalspannungen für den Leerwert gering und bedingt nur bei Verwendung einer blauen Leuchtdiode einen falschen Nullpunktabgleich (etwa +0,005 EE). Doch dieser Fehler ist bei Messungen meist vernachlässigbar und zu korrigieren indem man als tatsächlichen Meßwert jeweils die Differenz des Leermeßwertes zu dem jeweiligen Meßwert annimmt.The reference voltage is stored in a 10-bit digital memory filed without drift. The memory error +2.5 mV is compared to the high signal voltages for the blank value low and conditional only when using a blue one LED a wrong zero point adjustment (approx +0.005 EE). But this error is most common in measurements negligible and correct by using as actual measured value the difference of the Assumes empty measured values for the respective measured value.

Die Analog-Digital-Wandlung wird mit einem integrierten Standard-Baustein durchgeführt, wobei die kontinuierliche Entladung des Integrierkondensators über einen Widerstand eine logarithmische Wandlung und somit Anzeige verursacht. Außerdem stammt, anders als üblich, die Referenzspannung bei der Wandlung nicht von einer Normspannungsquelle, sondern von dem im Digitalspeicher gespeicherten Wert, so daß nach einem Abgleich dieses Schaltungsteils auf der Anzeige der Wert 1g(Uo/U) erscheint. Dessen Abweichung von dem wahren Wert beträgt über den gesamten Meßbereich nur +/-0,001 EE.The analog-digital conversion is integrated with an Standard building block performed, the continuous Discharge of the integrating capacitor through a resistor causes a logarithmic conversion and thus display. In addition, unlike usual, the reference voltage comes from the conversion not from a standard voltage source, but of the value stored in the digital memory, so that after a comparison of this circuit part on the display of Value 1g (Uo / U) appears. Its deviation from the real Value is only +/- 0.001 EE over the entire measuring range.

Interferenzfilter, die wegen der einfarbigen Leuchtdioden ohne eine sogenannte Blockung d. h. ohne einen zusätzlichen Farbfilter, auskommen und die Halbwertsbandbreite auf mindestens 10 nm verringern, sind klein und problemlos vor jede Leuchtdiode montierbar.Interference filter because of the single-color light-emitting diodes without a so-called blocking d. H. without an additional Color filters, get by and the half-value range decrease at least 10 nm, are small and easy to face each LED can be mounted.

Für das Tiefpaßfilter genügt als Grenzfrequenz 100 Hz, da durch die Doppelweggleichrichtung die Störlichtfrequenz von netzgespeisten Lampen verdoppelt wird. Eine Grenzfrequenz von weniger als 50 Hz ist wegen der höheren Dämpfung jedoch bevorzugt.For the low-pass filter, 100 Hz is sufficient as the cut-off frequency, since due to the full wave rectification the stray light frequency of  mains-powered lamps is doubled. A cut-off frequency of less than 50 Hz is however due to the higher damping prefers.

Durch die genannten besonderen Eigenschaften, insbesondere die einfache Bedienung und die Batterieversorgung, ist das Photometer vielfältig einsetzbar. Potentielle Anwendergruppen finden sich im Bereich der Schulen und der privaten Analyse (Umweltschutz, Fischzucht, Brunnenkontrolle), wobei inbesonders Vor-Ort-Analysen durchzuführen sind.Due to the special properties mentioned, in particular simple operation and battery supply is that Photometer can be used in a variety of ways. Potential User groups can be found in the area of schools and the private analysis (environmental protection, fish farming, Well control), especially on-site analyzes are to be carried out.

Claims (8)

1. Photometer mit einer Aufnahme für eine Probenküvette (K), die einerseits mit dem Licht einer Leuchtdiode (PL1, PL2 . . .) beaufschlagt ist, das andererseits der Probenküvette (K) durch deren Inhalt geschwächt und/oder verändert einer Sensor-Photodiode (PS) zugeführt ist, deren Photosensorsignal verstärkt und dann analog und/oder logarithmiert und/oder digital gewandelt einer Anzeigevorrichtung (LCD) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (PL1, PL2) durch eine Speisefrequenz (FS), die wesentlich höher als gewöhnlich eine Störlichtfrequenz liegt, über einen strombestimmenden Widerstand (R1, R2) gespeist ist und das Photosensorsignal mittels eines Hochpasses (BP) mit einer Gleichpegelunterdrückung gefiltert ist, dessen Durchlaßfrequenzbereich den Speisefrequenz (FS) umfaßt, und danach einem Doppelweggleichrichter (GL) mit einem nachgeschalteten Tiefpaß (TP) zugeführt ist, dessen Meßwertausgangssignal (x) zur Anzeige gebracht wird.1. Photometer with a receptacle for a sample cuvette (K), which on the one hand is exposed to the light of a light-emitting diode (PL 1 , PL 2 ...), Which on the other hand weakens the sample cuvette (K) and / or changes its sensor content -Pododiode (PS) is supplied, the photosensor signal is amplified and then supplied analog and / or logarithmic and / or digitally converted to a display device (LCD), characterized in that the light-emitting diode (PL 1 , PL 2 ) by a supply frequency (FS) , which is much higher than usual a stray light frequency, is fed via a current-determining resistor (R 1 , R 2 ) and the photosensor signal is filtered by means of a high-pass filter (BP) with a DC level suppression whose pass frequency range includes the feed frequency (FS), and then one Full-wave rectifier (GL) is supplied with a downstream low-pass filter (TP), whose measured value output signal (x) is displayed. 2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (PL1, PL2) entsprechend der Speisefrequenz (FS) durch einen Rechteckstrom mit einem Puls/Pausenverhältnis von 1 : 1 gespeist ist und der Hochpaß (BP) ein Bandpaß ist, dessen Durchlaßbereich die Speisefrequenz (FS) und mehrere Oberwellen davon umfaßt.2. Photometer according to claim 1, characterized in that the light-emitting diode (PL 1 , PL 2 ) is fed according to the feed frequency (FS) by a square wave current with a pulse / pause ratio of 1: 1 and the high-pass filter (BP) is a bandpass filter, whose pass band includes the feed frequency (FS) and several harmonics thereof. 3. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leuchtdioden (PL1, PL2), die einzeln bestromt jeweils Licht verschiedener Wellenlänge aussenden, an der Probenküvette (K) angeordnet sind, und deren zugehöriger strombestimmender Widerstand (R1, R2) so groß ist, daß das Meßwert-Ausgangssignal (MS) bei einer Leerprobe in der Küvette (K) für jede gleich groß ist, wenn sie bestromt ist. 3. Photometer according to claim 1, characterized in that a plurality of light-emitting diodes (PL 1 , PL 2 ), each of which emits light of different wavelength when energized, are arranged on the sample cell (K), and their associated current-determining resistor (R 1 , R 2 ) is so large that the measured value output signal (MS) is the same for each of an empty sample in the cuvette (K) when it is energized. 4. Photometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang der Leuchtdioden (PL1, PL2) jeweils ein schmalbandiges Interferenzfilter (I1, I2) eingesetzt ist.4. Photometer according to claim 3, characterized in that in the beam path of the light emitting diodes (PL 1 , PL 2 ) a narrow-band interference filter (I 1 , I 2 ) is used. 5. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisefrequenz (SF) zwischen 400 und 1000 Hz liegt und die Grenzfrequenz des Tiefpasses unter 100 Hz oder unter 50 Hz liegt.5. Photometer according to claim 1, characterized in that the supply frequency (SF) is between 400 and 1000 Hz and the cut-off frequency of the low pass below 100 Hz or below 50 Hz. 6. Photometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer im Strahlengang angeordneten Eichprobe das Meßwertausgangssignal einer digitalen Speichervorrichtung (SP) gesteuert zuzuführen ist und der so gespeicherte Referenzmeßwert analog gewandelt dem Referenzeingang (REF) eines Analog-Digital- Wandlers (ADU) zugeführt ist, dessen Integrierkondensator (CI) über einen Entladewiderstand (RE) während eines Wandlungsvorganges jeweils exponential entladend belastet ist, wodurch der jeweils gewandelte Wert dem Logarithmus des Verhältnisses des Referenzmeßwertes zum jeweiligen Meßausgangssignal entspricht.6. Photometer according to one of the preceding claims, characterized in that at one in the beam path arranged calibration sample the measured value output signal of a digital storage device (SP) is fed controlled and the reference measurement value stored in this way is converted analogously to the Reference input (REF) of an analog-digital converter (ADC) is supplied, the integrating capacitor (CI) via a Discharge resistance (RE) during a conversion process is exponentially discharged, whereby the each converted value is the logarithm of the ratio the reference measurement value for the respective measurement output signal corresponds. 7. Photometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuervorrichtung (ST) enthält, der von einem Wahlschalter (WS) zur Bestromung der Leuchtdioden (LS1, LS2) Steuersignale zugeführt sind, die jeweils eine Umschaltung signalisieren und in der Steuervorrichtung (ST) gespeichert werden und als ein Merkeranzeigesignal auf die Anzeigevorrichtung (LCD) ausgegeben werden bis ein Küvettenwechsel durch einen Küvettensensorkontakt (T) an die Steuervorrichtung (ST) gemeldet ist, worauf der dann gewonnene Meßwert bezüglich einer festen Referenzspannung digitalgewandelt und als der Referenzwert gespeichert sowie angezeigt wird und daß bei einem erneuten Betätigen des Küvettensensorkontaktes (T), gesteuert durch die Steuervorrichtung (ST), der Referenzmeßwert analoggewandelt dem Wandler (ADU) am Referenzeingang (REF) zugeführt ist.7. Photometer according to one of the preceding claims, characterized in that it contains a control device (ST), which are supplied by a selector switch (WS) for energizing the light-emitting diodes (LS 1 , LS 2 ) control signals which each signal a switchover and in the control device (ST) are stored and output as a flag display signal on the display device (LCD) until a cuvette change is reported by a cuvette sensor contact (T) to the control device (ST), whereupon the measurement value then obtained is digitally converted with respect to a fixed reference voltage and as that Reference value is stored and displayed and that when the cuvette sensor contact (T) is operated again, controlled by the control device (ST), the reference measurement value is converted to the converter (ADC) at the reference input (REF). 8. Photometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es batteriegespeist ist, eine Zenerdiodenstabilisierung (Z1) aufweist und die Referenzspannung des Digital-Analogwandlers (DAU) durch eine weitere Stabilisierung (Z2) gewonnen ist.8. Photometer according to one of the preceding claims, characterized in that it is battery-powered, has a Zener diode stabilization (Z 1 ) and the reference voltage of the digital-to-analog converter (DAC) is obtained by a further stabilization (Z 2 ).
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