DE2449718A1 - Datenverarbeitungsvorrichtung fuer mehrere stationen aufweisende photometer - Google Patents

Description

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United States Atomic Energy Commission, "Was h i η g t ο η, DC

USA

Datenverarbeitungsvorrichtung für mehrere Stationen aufweisende Photometer

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Datenverarbeitungsvorrichtung zur Anwendung zusammen mit einem miniaturisierten photometrischen. Schnellanalysator. Die Datenverarbeitungsvorrichtung ist in der Lage, GeMSAEC (vergleiche weiter unten) Übertragungswerte aufzunehmen und wandelt diese in Absorbtionswerte um und liefert sie an einen mechanischen Drucker. Die Verarbeitungsvorrichtimg ist als für einen Zweck dienendes digitales logisches System, als eine Alternative zu einem komputergesteuerten Analysator zweckmäßig.

Ein photornetrischer Sehne- llana.1 ysator der Drehbauart (GeMSAEC) ist im U.S.-Patent 3,555,284 beschrieben; eine miniaturisierte Version eines derartigen Analysators iz'c in der ü. S.-Patentanmeldung Serial No. 295,780 vom 6. Oktober 1972 (entspricht der deutschen Offenlegungsschrift 2-349 927) beschrieben, wobei diese An-.

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melduncj und das zuerstgenannte Patent für die AEC eingereicht wurden. Die vorliegende Erfindung ist entweder zusammen mit diesen Analysatoren zweckmäßig und insbesondere mit dem Miniaturancilysator, um von dort kommende Daten zu verarbeiten.

Bei vielen Anwendimgsfällen des Schnellanalysators wird zum Sammeln und Verarbeiten von Daten ein Digitalcomputer verwendet. Einrichtungen, die eine Anzahl von Analysatoren besitzen, wurden von den coraputergesteuerten automatischen Systemen besonders profitieren. Vergleiche dazu beispielsweise U.S.-Patent 3,576,441 vom 27. April 1971 und U.S.-Patent 3,656,116 vom 11. April 1972 (beide Patente lernten auf dem Namen der AEC). Bei Einrichtungen mit einem tragbaren Analysator ist jedoch ein nicht-compiaterbetriebenes System erforderlich und wäre.zweckmäßiger. Die vorliegende Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis auf eine weiter unten näher zu beschreibende Weise.

Zusammerif as sung der Erfindung. Die vorliegende Erfindung sieht ein digitciles Einzweck-Logiksystern vor, um die Daten von einem photometrischen Analysator der Drehbauart zu analysieren und in gedruckter Fon:· darzustellen.

Zur Erreichung dieses Ziels sieht die vorliegende Erfindung ein Datenverarbeitungssystem vor, in dem folgende Eingangsgrößen aufgenommen werden: Von der Photovervielfacherrohre eines Analysators empfangene Küvettendatenwerte ("Durchlässigkeitsimpulse"); individuelle Küvettenimpulse (hier als "Digitalisierungsimpulse" bezeichnet) ,' "Rotorimpulse", die für jede Umdrehung des Amilysatorrotors gegeben werden. Die Digitalisierungsimpulse werden derart vorgesehen, daß sie in der Mitte der Durchlässigkeitsimpulse auftreten. Es sei bemerkt, daß die Digitalisierungsirapulse von Schlitzen im Analysatorrotor erhalten werden (1 Impuls für jede der Rotorküvetten). Jeder Schlitz befindet sich in radialer Ausrichtung mit einer entsprechenden Küvette. Der Datenverarbeiter wandelt

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die Eingangsdurchläcrjigkeitovsrte in AbsorbtionswerLe uiu und liefert sie dann ein einen mechanischen Drucker auf eine weiter unten zu beschreibende Weise.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen .

In der Zeichnung ist ein Schematisches Schaltbild eines digitalen Einzweck-Logiksystems der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt die Photovervielfacherröhre 15, die einem photometrischen Analysator zugeordnet ist, wie er beispielsweise im obenerwähnten U.S.-Patent 3,555,284 oder der obenerwähnten U.S.-Patenaniueldung Serial No. 295,780 beschrieben ist. Die von der Photovervielfacherröhre 15 aufgenommenen Durchlässigkeitswerte werden durch den log Umwandler 16 in Absorbtionswerte umgeändert, und diese Daten werden gemein-Seim einem Analog/Digital-Umwandler (A/D) 17 und einer Vergleichsstufe 18 zugeführt. Die Vergleichsstufe 18 arbeitet als eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals infolge eines unnormalen ZustandC:S, wobei dies in einer unten zu beschreibenden Weise geschieht. Mit dem im Analysator eingebauten Photovervielfacherröhren-Spannungsregler wird das für reines Wasser geltende Signal oder Bezugssignal automatisch auf annähernd 10 Volt eingestellt und die anderen Signale sollten wünschenswerterweise kleiner als 10 Volt sein und zwar in der Art, wie dies in der U.S.-Patentanmeldung

Serial No. 289,906 vom 18. September 1972 beschrieben wurde. (Diese U.S«-Anmeldung entspricht der deutschen Offenlegungsschrift 2 346 922.) Die Vergleichsstufe 18 testet alle Datensignale auf dieses 10 Volt Maximum. Es ist möglich, daß ein Fingerabdruck oder etwas Schmutz auf der reines Wasser enthaltenden Küvette eine zu hohe Photvervielfacherausgangsspannung für die anderen Küvetten zur Folge hat. Das Auftreten eines derartigen unormalen Zustandes wird durch die VercjleichsGtufe 18 in einer unten zu beschreibenden Weise berichtet. R'^nn sich dec Analysatorrotor mit Betriebsgeschwin-

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digkeit dreht und die verschiedenen Reaktionen in den Rotor küvetten erfolgen, liefert der in dar Zeichnung dargestellte Datenverarbeiter die Datenwerte für sämtliche Küvetten jedesmal dann, wenn der Druckabsorbtionsknopf oder Schalter 19 gedrückt wird. Die Arbeitsweise ist die folgende: Das Niederdrücken des Druckabsorbtionsschalters 19 gestattet es gemeinsam, daß die Vergleichsstufe 18 ihr Signal über Gatter 21 an den Drucker 20 liefert, und daß die Flip-Flops 23 und 24 über das Flip-Flop 22 aktiviert werden. Es sei bemerkt, daß das Flip-Flop 22 eine Sekimde nach Einschalten der Leistung an die Schaltung aktiviert wurde, und zwar über die Zeitsteuerschal hung 25 und über Gatter 26. Wenn der Rotorimpuls zuerst auftritt, ljefert ihn der Impulsformer 27 gemeinsam an das Gatter 28 und als gemeinsamen Taktimpuls an die Flip-Flops 23 und 24. Es sei bemerkt.,, daß der Rotorimpuls einmal für jede vollständige Umdrehung des Photomoteranalysatorrotors auftritt. Die beiden Ausgangsgrößen 29 und 30 des Flip-Flops 23 ändern den Zustand beim Auftreten des Rotorimpulses nachdem der Schalter 19 gedruckt wurde. Die Ausgangsgröße 29 aktiviert das Flip-Flop 24 und die Ausgangsgröße 30 erzeugt eine qualifizierende Eingangsgröße für das Gatter 32 über das Gatter 31.

Die Schaltung ist nunmehr bereit, um mit der Annahme von Daten zu beginnen. Bei aktiviertem Gatter 32 triggert der als nächstes auftretende Digitalisierungsimpuls (Küvette Nr. 1) den A/D~Umwandler 17 in den "Ein-Zustand" und zwar über den Impulsformer 36 und das Gatter 32. In diesem Augenblick ist der Absorbtionswert für die erste Küvette am A/D 17Eingang vorhanden und wird in den bipolaren Zwischenspeicher 37 eingeschrieben. Durch die nachlaufende Flanke des ersten Digits

talisierungsimpvlses wird der A/D-Trigger entfernt. Ein Endeder-Umwandlung-Impuls wird an das Flip-Flop 38 dann abgegeben, wenn der A/D-Umwandler die Daten digitalisiert hat. Dieser Impuls aktiviert die Speichereinheit 37, um die Daten über das Flip-Flop 38 zu speichern, und um auch den Binärzähler 33 um ein Inkrement weiterzuschalten.

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Der nächste Digitalis.ierungsiinpuls (Küvehte Nr. 2) wiederholt die Λ/D'-Funktion für den zweiten Küvettenabsorbtionsv?ert und bewirkt, daß dieser in der Speichereinheit 37 gespeichert wird, während der Zähler 32 ein zweites Mal weitergeschaltet wird. Dieser Vorgang wird für jeden darauffolgenden Digitalisierungsirnpuls wiederholt, bis sämtliche Küvettenabsorbtionswcrte in der Speichereinheit 37 gespeichert sind. Es sei bemerkt, daß 17 Küvettenabsorbtionswerte in der Speicher einheit 37 gespeichert werden müssen, so daß es erforderlich war, einen aweiten Binärzähler 34 vorzusehen, da der Binärzähler 33 gefüllt ist, wenn die ersten 16 Küvettenabsorbtionswerte in der Einheit 37 gespeichert sind. Die Adresse für die Speichereinheit 37 wird durch die Ausgangsleiter 41 , der Zähler 33 und 34 geliefert. Bei Vollendung der Umdrehung des Rotors sind sämtliche 17 Küvettenwerte gespeichert,und der Rotorimpuls ist wiederum vorhanden. Dieser Rotorimpuls veranlaßt das Flip-Flop 24 seinen Zustand zu' ändern und schaltet Gatter 32 ab und stellt die Zähler 33 und 34 über Gatter 31 und 4 6 zurück.

Bis zum Auftreten des nächsten (dritten) Rotorimpulses geschieht nichts weitei- Beim Auftreten dieses Impulses läßt das Gatter 28 den Rotorimpuls zum Flip-Flop 39 durch, wodurch dieses seinen Zustand ändert und den Teile-durch-30-Zähler aktiviert. Der'Teiler 40 erzeugt eine 2 Hertz Impulsfolge, die als aufeinanderfolgende Drucksignale für den Drucker und die Zähler 33 und 34 über Gatter 35 zu deren Fortschalten benutzt v/erden. Der Zähler 33 wird zuerst sequentiell v/eitergeschaltet, bis er voll ist und sodann wird der Zähler 34 wcitcrgeschaltet. Jeder Impuls vom Teiler 40 schaltet den Zähler 33 um ein Inkrenent für 16 aufeinanderfolgende Inkrernente weiter, und schließlich wird der Zähler 34 um ein Inkrement für den letzten gespeicherten Küvettenwert weitergeschaltet. Mit jedem entsprechenden -Weiterschalten oder Fortschreiten des Zähler 3 3 und darauffolgend des Zählers 34 wird der Speicher 37 über Leiter 41 veranlaßt, aufeinanderfolgend die gespeicherten Datenwerte über einen Inverter'42 und einen Binär~zu-~P.inär— kodierten Dezimal (BCD)-Umwandler

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Drucker 20 auszulesen. Wenn sämtliche 17 KüveLLeiV" werte verarbeitet sind und durch den Drucker 20 gedruckt sind, werden die Logikvorrichtungen über ein Schlußsignal vom Zähler 34 zum Gatter 26 zurückgestellt, wobei die Logik--Schaltungen auf ihre Anfangszustände rückgeschaltet werden und der Datenverarbciter bereit ist für ein erneutes Niederdrücken des Schalters 19 und für einen darauffolgenden Datenverarbeitungsvorgang.

Zusammen mit der vorliegenden Erfindung wurde ein 8-*Zeichen-Drucker verwendet, v/obei zwei Zeichen für die Küvettennummern von 5 Zeichen für die Absorbtionsdaten- verwendet wurden, während ein Zeichen leer blieb. Eine Recheneinheit (arithmetische Einheit) 44 war derart verdrahtet, daß sie zu ihrer Eingangsgröße eine Eins hinzuaddiert, so, daß der Drucker für die erste Küvette als Indentifizierungsnummer die Zahl 01 drucken würde, v/obei aufeinanderfolgende Nummern bis zu 17 den gedruckten Datenwerten entsprechen würden. Der unbenutzte Zeichenraum wird längs der Datenwerte 7er drucken und zwar in dem Fall, daß die Vergleichsstufe 18 einen unormalen Spannungspegel am Eingang des Ä/D-Umwandlers 17 abfühlt. Diese Maßnahme informiert den Benutzer über einen solchen unormalen Zustand. Die Geschwindigkeit des obenbeschriebenen Daitenverarbeiters ist im wesentlichen die Geschwindigkeit der Drucksignale, ungefähr 2 Drucke pro Sekunde oder 10 Sekunden Gesamtzeit'. Dies macht die Analyse von Ratenreaktionen möglich. Der Druckbefehl kann durch eine wiederholende Zeitsteuerschaltung gegeben werden und ein abgewandelter Drucker könnte vorgesehen sein, um die Absorbtionswerte in Kartenform vorzusehen. Da die an den Drucker gegebenen Daten in einer Form vorliegen, die ohne weiteres über Telefonleitungen übertragen werden können, besteht auch die Möglichkeit der Fernmessung der Datenverarbeitung tiergebnisse, wenn dies erwünscht ist.

Der Datenverarbeiter und der Drucker besitzen eine kleine_re körperliche Größe, als der obenerwähnte miniaturisierte photometrische Analysator, so daß eine vollständige Anlage konstruiert v/erden kann,- die die Größe eines großen Koffers haben würde. Die Anwendung als bewegliche Vorrichtung und auch neben

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dei» Bett, und/oder in einem¹. Mothi I.f cr.v.iun :ϊ .·:-': möglich.

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Claims (2)

1. A η s ρ r ü c h e

   · jPhotometrischer Analysator der Drehbauart mit einer Vielzahl im Rotor der Vorrichtung angeordneten Küvetten, von denen jede eine entsprechende zu analysierende Probe enthält, und wobei der Rotor für jede vollständige Umdrehung einen Rotorimpuls und einen Digitalisierungsimpuls für jede Küvettenposition des Rotors während seiner Drehung erzeugt, und wobei eine Photovervxelfaciierrohre zur Aufnahme von Durchlässigkeitsxtferten angeordnet ist. d.h. Werten entsprechend der durch jede der Küvetten bei Drehung des Rotors übertragenen Lichtmenge, wobsi schließlich die Photvervielfacherröhre eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Aus™ gangssignalen als Funktion der Durchlässigkeitswerte erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitales logisches System mit dem Ausgang der Photovervielfacherröhre gekoppelt ist, um die von dort empfangenen Äusgangssignale zu verarbeiten, und wobei das logische System folgende Elemente aufweist, einen log-ümwandler 16, der mit dem Ausgang ' der Photovervielf acherröhre 15 gekoppelt ist, eine bipolare Zwischenspeichereinheit 37, einen Analog/Digital-Umwandler 17, der zwischen dem Ausgang des log-ümwandlers 16 und dem Eingang der Speichereinheit 37 liegt, um Digitalsignale zur sequentiellen Speicherung in der Speichereinheit zu erzeugen, einen Druckschalter 19, ein erstes mit dem Druckschalter gekoppeltes Flip-Flop 22, eine Zeitsteuerschaltung 25, die durch ein erstes Gatter 26 mit dem ersten Flip-Flop zu dessen Aktivierung gekoppelt ist, ein zweites Flip-Flop 23 und ein drittes Flip-Flop 24, ' gekoppelt rr.it dem Ausgang des ersten Flip-Flops, einen ersten Impulsformer 27 zur Aufnahme der Rotorimpulse vom Rotor zur Erzeugung ei:aes gemeinsamen Taktimpulses für das zweite und dritte Flip-Flop, einen zweiten Impulsformer 36 zur Aufnahme der.digitalisierten Impulse von den Küvettenrotorpositionen, ein zweites Gatter 32, welches zwischen dem zweiten Impulsformer und dem Analog/

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   Digitalwandler liegt, ein viertes Flip-Flop 38, welches zwischen dem Analog/Digitalwandler und der Speichereinheit liegt, einen Binärzähler 33, 34, der durch ein drittes Gatter 3 5 mit dem Ausgang des vierten Flip-Flops gekoppelt ist, wobei die Ausgänge 41 des Zählers mit der Speichereinheit gekoppelt sind, um den Adressenvorschub dafür zu erzeugen, ein viertes mit dem Ausgang des dritten Flip-Flops gekoppeltes Gatter 31, wobei der Ausgang des vierten Gatters mit dem zweiten Gatter 32 gekoppelt ist, um eine Qualifizierungs-Eingangsgröße dafür zu erzeugen, wodurch dann, wenn der Druckschalter geschlossen ist und ein erster Rotorimpuls empfangen wird, die Digitalsignale der Reihe nach in der Speichereinheit gespeichert werden und der Zähler aufeinanderfolgend fortgeschaltet wird, wobei nach Empfang eines zweiten Rotorimpulses der Zähler mittels eines fünften Gatters 46 rückgestellt wird, welches mit dem Ausgang des vierten Gatters 31 verbunden.ist, während gleichzeitig das vierte Gatter die · Abschaltung des zweiten Gatters 32 bewirkt, wobei das System · ferner noch folgende Elemente aufweist: Einen Drucker 20, einen Inverter 42, der mit dem Ausgang der Speichereinheit gekoppelt ist, einen Binär/Binär-kodierten Dezimalumwandler 43, der zwischen dem Inverter und dem Drucker liegt, ein sechstes Gatter 28, ein fünftes Flip-Flop 39, einen Teile-durchdreißig-Zähler 40, wobei das sechste Gatter mit dem Ausgang des ersten Impulsformers 27 und mit dem Ausgang des dritten Flip-Flops 24 gekoppelt ist, und wobei das fünfte Flip-Flop mit dem Ausgang des sechsten Gatters 28 und dem Ausgang des ersten Gatters 26 gekoppelt ist und wobei ferner der Ausgang des fünften Flip-Flops mit dem erwähnten Teile-durch-dreißig- ■ Zähler gekoppelt ist, und wobei der letztgenannte Zähler mittels des dritten Gatters 35 mit dem Binärzähler gekoppelt ist, um. den wiederum sequentiell weiterzuschalten, und wobei der Teile-durchdreißig-Zähler ebenfalls mit dem Drucker gekoppelt ist, um für diesen aufeinanderfolgende Drucksignale zu erzeugen, wodurch bei Aufnahme eines dritten Rotorimpulses durch "den ersten Impulsformer-die erwähnten in der Speichereinheit gespeicherten Signale aufeinanderfolgend ausgelesen und durch den Drucker

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   gedruckt werden, worauf dann das System wieder in seinen Anfangszustand gebracht wird, und zwar mittels eines Endsignals vom Binärzähler an das erste Gatter 26.
2. 2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner eine Vergleichsstufe 18 aufweist, die mit dem Ausgang des log-Umwandlers 16 gekoppelt ist, und wobei ein siebtes Gatter 21 zwischen dem Ausgang der Vergleichsstufe und dem Drucker liegt und auch mit dem Druckschalter 19 gekoppelt ist, wodurch dann, wenn irgendeines der Signale am Aiialog/Digital-Umwandler 17 einen vorbestimmten festen Spannungspegel überschreitet, der Drucker diesen unorraalen Zustand ausdruckt.

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