DE2204377C2

DE2204377C2 - Analysengerätesystem

Info

Publication number: DE2204377C2
Application number: DE2204377A
Authority: DE
Inventors: Richard D. Glen Ellyn Ill. Condon; Harry A. Ridgefield Conn. Gill; David J. Old Greenwich Conn. Noonan; Gerard T. Weston Conn. Paul
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1971-02-01
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1982-09-02
Also published as: DE2204377A1; GB1380181A; US3721813A; JPS4849493A

Description

Die Erfindung betrifft ein Analysengerätesystem, bei dem der Ausgang eines Analysengeräts analoge, auf eine Grund^i;nie bezogene Meßsignale von auf ihre Bestandteile zu untersuchenden Proben liefert, deren Signalverlauf die einzelnen Bestandteile der Probe als aufeinanderfolgende Signalspitzen in Abhängigkeit von einer unabhängigen Variablen darstellt, mit einer Informationsübertragungsvorrichtung, die einen Analog-Digital-Wandler enthält, und einem mit der Informationsübertragungsvorrichtung in Wechselwirkung stehenden, zur Analyse der von dem Analysengerät gelieferten Signalverläufe dienenden Rechner.

Bei dem Analysengerät kann es sich beispielsweise

Dac is

Gerät zur Untersuchung von Gas- oder Dampfgemischen. Ein inerter Trägergasstrom wird durch eine Trennsäule geleitet, die eine Trennsubstanz enthält, welche mit den Bestandteilen der zu untersuchenden Probe in mehr oder weniger starke Wechselwirkung tritt Die Probe wird am Eingang der Trennsäule in den Trägergasstrom eingeleitet und von dem Trägergasstrom durch die Trennsäule transportiert Je nach dem Grad der Wechselwirkung (Löslichkeit; Absorption) zwischen der Trennsubstanz und den einzelnen Bestandteilen der Probe werden diese Bestandteile in der Trennsäule unterschiedlich verzögert, so daß die als Gemisch aufgegebenen Bestandteile zeitlich nacheinander am Ausgang der Trennsäule erscheinen. Das Erscheinen der Bestandteile wird mittels eines Detektors, z. B. eines auf Wärmeleitfähigkeit des austretenden Gasstroms ansprechenden Wärmeleitfähigkeitsdetektors, erfaßt, der ein entsprechendes elektrisches Signal liefert Der Signalverlauf, der als Chromatogramm bezeichnet wird, enthält als Funktion der Zeit eine Folge von Spitzec. von denen jede einer der Probenkomponenten zugeordnet ist

Die »unabhängige Variable« ist hier also die Zeit Die Lage einer Spitze (Retentionszeit) ist charakteristisch für die Substanz, die den betreffenden Probenbestandteil bildet, während die Fache unter der Spitze, d. h. das Zeitintegral des Detektorsignals, ein Maß für die Konzentration dieses Bestandteils in der Probe liefert Dabei wird die Retentionszeit für eine bestimmte Substanz und der Zusammenhang zwischen Zeitiniegra! und Konzentration mittels einer Eichprobe bestimmt Die Auswertung eines solchen Chromatogramms bringt verschiedene Probleme mit sich. Die elektrischen Signale müssen auf eine »Grundlinie« bezogen werden. Das ist das Signal, das sich ergeben würde, wenn der Gaschromatograph ohne Probenaufgabe betrieben würde. Diese Grundlinie kann sich in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren ändern, kann also für die Auswertung de? ^hiomatogramms nicht '/est vorgegeben werden. Sie mui5 vielmehr aus dem jeweiligen Chromatogramm bestimmt werden.

Die den einzelnen Bestandteilen der Probe zugeordneten Spitzen können sich teilweise überlappen. Das kann dazu führen, daC sich zwischen zwei Spitzen ein »Tal« bildet, ohne daß das Signal dabei auf die Grundlinie zurückgeht Es kann sich eine »Schulter« bilden, & h. eine Steigungsänderung, die sich durch die Überlagerung einer kleinen Spitze über die abfallende Flanke einer größeren Spitze ergibt Es können auch Spitzen auf lang abfallende Flanken einer breiten Signalspitze aufgesetzt sein.

Zur Auswertung des Chromatogrcunms ist es daher erforderlich, aus dem Signalverlauf d<e Grundlinie zu bestimmen und die einzelnen, sich ggf. überlappenden Spitzen rechnerisch zu trennen und zu integrieren. Anhand einer oder mehrerer Eichproben sind weiterhin die verschiedenen Retentionszeiten den jeweiligen Probensubstanzen zuzuordnen und der Zusammenhang zwischen dem Zeitintegral über die jeweilige Signa'spitze und der Konzentration des betreffenden Bestandteils in der Probe durch einen Eichfaktor zu berücksichtigen.

Ähnliche Probleme treten auf bei der Auswertung von Spektrogrammen. Das Analysengerät ist hier ein Spektrometer, welches die Absorption eines Mcßlichtbundels in einer zu untersuchenden Probe mißt und in ein Detektorsignal umsetzt Das Spektrometer tastet das Spektrum über einen Wellenlängenbereich ab, wobei als Signalspitzen Absorotionsbanden gemessen werden, die für einzelne Bestandteile der Probe charakteristisch sind. ~ ε unabhängige Variable ist hier die Wellenlänge.

Es ist bekannt Gaschromatographen mit elektronischen Integratoren sowie Schaltungen zu versehen, welche Beginn und Ende einer Signalspitze, ein »Tal« oder ein Signalmaximum feststellen oder weiche eine Nullinienkorrektur bewirken. Solche Schaltungen zur automatischen Auswertung eines Chromatogramms sind für einen einzelnen Gaschromatographen sehr

aufwendig. Trotzdem führen sie bei komplexen Chromatogrammen nur zu unbefriedigenden Ergebnissen.

Es ist weiterhin bekannt, die Daten eines aufgenommenen Chromatograimns in ein Digitalrechensystem mit hoher Datenverarbeitungsfähigkeit und Schnelligkeit einzugeben, welches die oben skizzierte Auswertung des Chromatogramms vornimmt Dazu wird das aufgenommene Chromatogramm in eine für das Digitalrechensystem »verständliche« Digitalform umgesetzt und so in das Digitalrechensystem eingegeben. Diese Art der nachträglichen Auswertung eines Chromatogramms ist aufwer"iig und zeitraubend.

Der Stand der Technik auf dem Gebiet der Auswertung γοη Chromatogrammen durc¹· Rechner ist zusammengestellt in einer VeroffentlicbuHi »O "=paier Automation of Analytical Gas Chr . -. · · in

»Journal of Chromatographie Seien' - ._·) und

Nr. 8(1870).

Durch die FR-PS 15 58 867 ist ei rtnaiyseugerätsystern für die klinische Chemie bekannt, das mit mehreren Analysengeräten in Form von Photometern und eines Flammenspektrometers arbeitet. Eine Probe wird in Teilproben aufgeteilt, die auf unterschiedliche Weise behandelt werden. Jedes Analysengerät liefert dann einen Meßwert, der die Konzentration lines bestimmten Bestandteils der Probe wiedergibt. Diese Meßwerte werden über einen MeßstellenumschaltiT auf einen Schreiber gegeben. Es wird dort nicht ein Signalverlauf analysiert, der die einzelnen Bestandteile der Probe als aufeinanderfolgende Signalspitzen in Abhängigkeit von einer unabhängigen Variablen darstellt, und es ist kein Rechner vorgesehen.

Es ist weiterhin ein System zur digitalen Meßwerterfassung auf elektronischem Wege bekannt (»Elektro- 3s nik« 1961 Nr. 5 Seiten 131-136). Dabei werden verschiedene Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur, Gasanalyse usw. oder Mittelwerte wie elektrische Arbeit oder Gasmenge digitalisiert und gespeichert. Die so erhaltenen Digitalinformationen werden nacheh-ander abgefragt und dann digital ausgedruckt oder in Lochkarten oder Lochstreifen zur Verarbeitung in einem ProzeL/echner o. dg,, umgesetzt Es geht dort nicht darum, die Signalverläufe von Analysengeräten auszuwerten und z. B. die Signalspitzen eines Chroma- « togramms zu trernen und zu integrieren oder eine Nulliniendrift festzustellen und zu berücksichtigen. Wenn dort Operationen wie Mittelwertbildungen mit dem Signalverlauf vorgenommen werdsn, so geschieht dies eingangsseitig vor den Speichern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Analysengerätesystem der eingangs definierten Art r.o auszubilden, daß mit tragbarem technischen Aufwand die sofortige Auswertung erfoigt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß mehrere gleichartige Analysengeräte vorgesehen sind, die jeweils eine Infcrmationsübertragungsvorrichtung mit Spannungs-Frequenz-Wandler als Analog-Digital-wandler aufweisen, und jeweils die informarionsübertragungsvorrirhtungen über zweckgebundene Digitalschaltungen an den Rechner angeschlossen sind, daß in der Digitalschaltung Zwischenspeicher vorgesehen sind, die jeweils eingangsseitig dem entsprechenden Spannungs-Frequenz-Wandler eines Analysengerätes und ausgangsseitig zur Bildung einer Folge von den analogen Meßsignalen entsprechenden Abrufsignalen dem Rechner zugeordnet sind.

Nach der Erfindung ist somit ein einziger, entsprechend programierter digitaler Rechner für eine Mehrzahl von gleichartigen Analysengeräten, z.B. Gaschromatographen, vorgesehen. Jedes der Analysengeräte enthält eine Informationsübertragungsvorrichtung mit einem Spannungs-Frequenz-Wandler als Analog-Digital-Wandler, der das analoge Ausgangssigna! des Analysengeräts in ein für den Rechner »verständliches« Digitalsignal übersetzt Die Informationsübertragungsvorrichtungen sind über zweckgebundene Digitalschaltungen an den Rechner angeschlossen. Jede dieser Digitalschaltungen enthält einen Zwischenspeicher, der die Digitalsignale für den Abruf durch den Rechner bereithält Durch die Zwischenspeicher wird die Speicherkapazität des Rechners entlastet

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben:

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Analysengerätsystems, dessen Bedienfelder getrennt dargestellt sind.

F i g. 2 ist ein elektrisches Schaltschema zur Erläuterung der Informationsübertragungs^orrjchtung von Fil

F i g. 3 ist eine schematische Rückansicht des Rechners von F i g. 1 und zeigt seinen bausteinanigen Aufbau.

F i g. 4 ist ein Chromatogramm von n-Butylacetat

Fig.5 isl ein Beispiel für das daraus gewonnene, ausgedruckte Analysenergebnis.

F i g. 6 ist ein Blockschaltbild der zweckgebundenen Digitalschaltung an dem Rechner von Fig.l, «weiche den Anschluß an das Paar von Informationsübertragungsvorrichtungen von F i g. 1 erleichtert

Fig.7 ist ein Blockschaltbild des Rechners von

F i g. 8 ist ein Schemabild der Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung des Rechners von F i g. 7.

Fig.9 ist ein logisches Blockschaltbild einer typischen Verbindung zwischen einem Geräteeinleseregister, einem Geräteausdruckregister und dem Rechner von F i g. 7.

F^ 2· ¹O zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf der Eingabe und Ausgabe des Rechners von F i g. 7.

Fig. 11 bestehend aus Fig. HA und Fig. 1IB, die zusammen F i g. 11 ergeben, ist ein Schaltbild der Logik der Informationsübertragungsvorrichtung zwischen dem Gaschromatographen und dem Rechner von Fig.l.

Fig. 12 bestehend aus Fig. 12A und Fig. 12B, die zusammen Fig. 12 ergeben, ist ein Schaltbild eines normalen Wandlers einer Informationsübertragungsvorrichtung, der für den Rechner von F i g. 7 vorgesehen ist

Fig !3 ist ein elektrisches Schaltbild, teilweise in Blockform, der Informationsübertragungsvorrichtung 14 von F ig. 1.

F! g. 14 ucaiciiciiu ä'is F ι g. 14A uüd Fig. 143, die:

zusammen F i g. 1^Λ ergeben, ist ein elektrisches Schaltschema eines Teils der Informationsübertragungsvorrichtung von F i g. L

Fig. 15 bestehend aus Fig. 15A und Fig. 15B, die zusammen Fig. 15 ergeben, ist ein elektrisches Schaltbild eines Teils der Informationsübertragungsvorrichtung von F ig. 1.

F i g. 16 ist ein Blockschaltbild und zeigt die in dem Analysengerätsystem von Fig. 1 vorgesehenen elektri-

sehen und Erdverbindungen.

Das Analysengerätesystem (Fig. 1) enthält einen oder mehrere Gaschromatographen 12, die jeweils mit einer Informationsübertragungsvorrichtung 14 versehen sind, die über ein Kabel 16 an einen Rechner 18 angeschlossen ist. Der Rechner 18 ist über ein Kabel 20 an eine Datenstation 22 angeschlossen. Der Rechner 18 ist mit einem oder mehreren gespeicherten Programmen versehen- Zusätzliche Verfahrensprogramme sind auf Streifen 24 gespeichert, die in den Rechner 18 am Streifenleser 26 eingegeben werden können.

In Fig.2 weist jede analoge Informationsübertragungsvorrichtung drei Hauptkompönenten auf. Entweder einpolige oder erdfreie Eingangssignale vom Gaschromatographen 12 werden von Eingängen 28 und 30 auf einen Vorverstärker 32 mit einem Verstärkungsgrad 1 oder 10 je nach dem verwendeten Detektor gegeben. Das Signal vom Vorverstärker 32 geht dann auf einen einstellbaren Verstärker 34. Wie nachstehend noch erläutert v/ird, wird der Verstärkungsgrad des einstellbaren Verstärkers 34 vom Rechner 18 gesteuert

Das Signal vom einstellbaren Verstärker 34 ist auf einen Spannungs-Frequenz-Wandler 36 geschaltet, der an einem Ausgang 33 ein dem Detektorausgang proportionales digitalisiertes Signal erzeugt Dieses Signal wird auf den Rechner 18 übei das Kabel 16 gegeben. Der Spannungs-Frequenz-Wandler 36 und ein am Rechner 18 angeordneter Zähler liefern eine integrierte Analog-Digitalumwandlung. Da nur digitale Signale (veränderliche Frequenzimpulse) von der Informationsübertragungsvorrichtung 14 über das Kabel 16 an den Rechner 18 gegeben werden, ist es nicht notwendig, die analogen Daten auf einem Kabel zu übertragen.

Die Frontplatte 40 der Informationsübertragungsvorrichtung 14 (Fig. 1) ist mit Drucktastenschaltern und Anzeigelampen versehen. Die Schalter dienen dazu, dem Rechnerden Beginn oder das Ende zu signalisieren. Die Anzeigelampen an der Frontplatte 40 der Informationsübertragungsvorrichtung 14 werden vorn Rechner 18 und seinem Programm abwechselnd zur Anzeige des jeweiligen Rechenstandes betätigt

Das Herz der Anlage ist der Rechner 18, dessen Rückseite schematisch in Fig.3 gezeigt ist Wie in F i g. 3 zu sehen ist, kann er bis zu drei Speichereinheiten von 4096(4K) Worten jeweils in Speicherschlitzen 42,44 bzw. 46 und fünf Eingabe/Ausgabe-(I/0)-Leiterplatten in Eingabe/Ausgabe-Schlitzen 48, 50, 52, 54 bzw. 56 aufnehmen. Die mindest erforderliche Grundausrüstung der Anlage arbeitet mit einer einzigen Speichereinheit von 4K Worten in einem der Schlitze 42, 44 oder 46. Zusätzliche Speicherkapazität kann in 4K-Einheite»i bis zu insgesamt 12K Worten in den übrigen Schlitzen aufgenommen werden.

Die Eingabe/Ausgabe Leiterplatten sind dem Analysengerät zugeordnet Eine Leiterplatte kann entweder ein oder zwei Gaschromatographenkabel 16 oder eine Datenstation 22 handhaben.

Um die Anlage zu erweitern, erfordert ein zusätzlicher Gaschromatographenkanai nur eine zusätzliche Informationsübertragungsvorrichtung 14 am Gaschromatographen 12 (Fig. 1) und eine zusätzliche Eingabe/ Ausgabe-Leiterplatte in einem Paar von Schlitzen 48 bis 56 für jeweils zwei Kanäle. Um die Speicherkapazität oder analytischen Merkmale zu vergrößern, können zusätzliche Speichereinheiten von 4K Worten jeweils in einem Paar von Schlitzen 60, die Stromversorgung im Schlitz 62 und ein Bedienfeld im Schlitz 64 untergebracht werden. Zusätzliche Stromversorgungsbauteile sind ebenfalls angebracht.

Die Frontplatten-Steuerelemente zur Kommunikation mit dem Rechner 18 sind weggelassen, mit Ausnahme von Ein- und Aus-Knöpfen 68, 70, eines Lauf-Knopfes 72 und einer EINGABE 74 zur Eingabe der bestimmten Verfahrensprogramme über den Streifenleser 26 an der Datenstation 22.

Die Datenstation 22 kann ein mit einem Lochstreifen-Leser/Locher 26 ausgerüstet sein. Die Datenstation 22 dient dazu, die verarbeiteten Daten in Form eines Ausdrucks auszugeben und zur Kommunikation mit dem Rechner 18 zur Durchführung des Analysenverfahrens. Das typische Chromatogramm 78 von n-Butylacetat (Fig.4) zeigt die getrennten Komponenten eines Gemisches, dargestellt durch die acht Signalspitzen 1 —8, die in bekannter Weise auf einem Schreibstreifen aufgezeichnet sind. Diese Rohdaten werden von dem Rechner 18 in sinnvolle Ergebnisse, nämlich Komponentenidentifizierung und Komponentenkonzentration in Form eines Ausdrucks 76 nach F i g. 5 umgesetzt

Die Programme sind im Kern (Hauptspeicher) des Rechners 18 gespeichert Sie liefern die Programmschritte für die Feststellung der Signalspitzen, Grundlinienkorrektur, Eichung, Normierung, Berechnungen eines inneren Standards, Berechnungen der relativen Retentionszeit, Signalglättung und Unterdrückung von Rauchen und automatische Bestimmung und Einstellung dieser Parameter.

Diese Programme werden mit der Anlage geliefert Der Analyuker braucht daher keine Programmierung des Rechners 18 vorzunehmen und kann trotzdem das Programm durch sehr einfache Eingriffsbefehle steuern.

Der Benutzer beginnt eine Analyse, indem er dem Rechner 18 mitteilt, daß er eine Analyse einleiten will, und welcher Gaschromatograph 12 zu verwenden ist, mittels der START-Taste 80 an der Informaiionsübertragungsvorrichtung 14 (Fig. 1). Dabei erfolgt keine weitere Eingabe; es werden sogenannte Fehlwerte (»default valves«) im Programm verwendet, die im

Rechner 18 gespeichert werden. Stattdessen kann der Benutzer nach Drücken der START-Taste die Anfangs Parameter eingeben.

Entweder verlangt das Programm die Parameter und der Benutzer gibt die gewünschten Werte oder Fehlwerte an der Datenstation 22 ein, oder die Parameter werden automatisch in einem vorbereiteten Vei-fahren eingegeben.

Gewisse Steuerparameter können vom Benutzer entweder von Hand oder über das Verfahren eingegeben werden,und zwar folgende:

Gesamtzeit (in Minuten)=Zeit von der ProLeaufgabe bis zum Ende der Datenaursahme. Der

Fehlwert ist vorzugsweise 327 Minuten.

Ausgangspunkt-Zeiten=Zeiten von der Probeaufgabe bis zum Ende der Signalspitze nach jeder der genannten Zeiten zur Festlegung der Grundlinie. Der Benutzer kann eine derartige Zeit eingeben.

Der Fehlwert ist kein festgelegter Ausgangspunkt und

TaI=ein Wert, der einen Schwellwert angibt, um zu bestimmen, ob die Fliehen von zwei oder mehr nicht aufgelösten Signalspitzen einzeln ausgegeben werden, indem man sie mit einer am Talpunkt nach unten gezogenen Senkrechten trennt, oder addiert werden. Im Fehlfalle werden Senkrechte von allen Talpunkten nach unten gezogen.

Nach Aufforderung zur Durchführung der Analyse, aber vor der Probeaufgabe analysiert der Rechner 18 das Signal vom Gaschromatographen 12 bei maximaler Empfindlichkeit, um die Höhe des Signal-»Rauchens« festzustellen und Empfindlichkeitswerte zu errechnen. Dies wird an der Frontplatte 40 der Informationsübertragungsvorrichtung 14 ö irch Aufleuchten einer VOR-BERECHNUNGS-Anzeigefampe angezeigt Diese Ab-· fragezeit wird neu eir gestellt und überschreitet normalerweise eine Mir ute nicht, muß aber eine definierte Gesamtzeit haben, um an automatische Probeaufgabesysteme anpaßbar zu sein. Die Anlage zeigt das Ende dieser Zeit durch Aufleuchten einer BERE1TSTELLUNGS-Anzeigelampe an der Frcntplatte 40 an. Der Benutzer kann dann die Probe aufgeben und dies der Anlage melden durch Betätigung einer AUFGABE-Taste 82 an der Frontplatte 40.

Beim Niederdrücken der AUFGABE-Taste 82, geht die BEREITSTELLUNGS-Anzeigelampe aus, und eine VORBERECHNUNGS-Anzeigelampe an der Frontplatte 40 leuchtet auf. Beim Auftreten einer Signalspiize während der Analyse leuchtet eine Signalspitze-Anzeigelampe an der Frontplatte 40 während des Durchgangs der Signalspitze beim Austritt der Probe auf, und der Rechner IS führt die Grundberechnungen anhand der auf dem Kabel 16 ankommenden Daten durch. Er stellt den Verstärkungsgrad des einstellbaren Verstärkers 34 (F i g. 2) ein und speichert die für die Analysenberechnung erforderlichen berechneten Datenergebnisse.

Der Rechner 18 geht in den Berechnungsbetrieb (»Analyse«) über, wenn die Gesamtzeit erreicht ist, der Benutzer die Gesamtzeit von Hand einleitet, oder der Datenspeicher übergelaufen ist Falls bei der Rechnung eine Flachennormierung erwünscht ist, wird von dem Rechner 18 eine normierte Auswertung der Analyse geliefert Falls die Rechnung Ansprechfaktoren oder eine innere Standardisierung enthält, liefert der Benutzer oder das Verfahrensprogramm diese Information.

Wenn eine Luft-Signalspitze als erste Signalspitze bezeichnet wird, wird sie in der Analyse nicht quantitativ berücksichtigt Der Fehlwert gibt nicht - korrigierte Retentionszeiten.

Der Benutzer wählt die Grenzwerte (Bereich) in reeller Zeit (Minuten) der Erwartungszeit der Referenzsignalspitze. Wenn andere Signalspitzen in diesen Zeitbereich fallen, so wird als Referenzsignalspitze die Signalspitze ausgesucht, welche die größte Fläche in dissem Bereich aufweist Die relative Retentionszeit (BRT) der Referenzsignalspitze ist 1. Die Fehleranzeige, die nur bei dem normierten Verfahren angewendet wird, zeigt an, daß die relative Retentionszeit nicht umgewandelt wird, und daß die Zuordnung zwischen Komponente und Signalspitze über die absolute oder verschobene Retentionszeit erfoJgt

Der Benutzer wählt die Toleranzen für die Zuordnung der Signalspitzen, Das ist ein prozentuales Verhältnis, welches die Abweichung der relativen Retentionszeit einer Signalspitze von der relativen Retentionszeit in der Komponentenliste angibt, bei der trotzdem deren Zuordnung zu der Komponente erfolgt

Bei der Analyse von Proben kann der Benutzer die Düseiäiühiung quasiiiativer AssiyseH verfangen, and zwar:

L Nur durch Flächennormierung ohne Komponenten-Dateneingabe.
2. Normierung nach Verwendung von Ansprechfak-

toren, wenn Ansprechfaktoren durch Fernschreibereingabe oder gespeichertes Verfahren eingegeben werden.

3. Verhältnis eines inneren Standards mit oder ohne zugeführte Ansprechfaktoren zu den interessierenden Signalspitzen. Wenn Ansprechfak ^<ren erforderlich sind, werden sie durch Fernschreibereingabe oder das 'gespeicherte Rechenverfahren eingegeben.

Die folgende Eingabe ist für (2) und (3) erforderlich.

t. Ansprechfaktoren sind auf Signalspitzen anzuwenden, die nicht in der Komponentenliste aufgeführt sind (unbekannt). Von 0,0 bis 3,2767 können eingegeben werdea

2. Für die Analyse durch innere Standards ist das Standardgewicht (Volumen) und das Probegewicht (vor Einführung des Standards) erforderlich.

3. Die Komponentenliste = die relative Retentionszeit und der zugeordnete Ansprechfaktor für jede Komponente in der Analyse. Die Zeit von Referenzsignalspitze und Signalspitze des inneren Standards sind gleich.

(Beim Eichbetrieb wird die Komponentenkonzentration eingegeben und der Ansprechfaktor v/ird berechnet)

Der Benutzer zeigt dann an der Datenstation 22 an,

ob die Auswertungsdaten nadi Abschluß der Rechnung ausgedruckt und Hann gelöscht werden sollen oder ob die Daten zuglei ausgedruckt und gespeichert werden sollen.

Bei Eichbetrieb werden Daten von einer »Eich-«Probe verwendet, um Detektoransprechfaktoren zu berechnen, die bei Anwendung auf die Flächen von Signalspitzen, die als den einzelnen Faktoren zugeordnet bezeichnet sind, und nach korrigierter Flächennormierung den Prozentgehalt der gesamten Probe liefern, der dem Prozentgehalt der Mischung entspricht
Die Komponentenidentifizierung bei der Berechnung von Ansprech-Faktoren geschieht durch die relative Retentionszeit (RRT).

Die Komponenienkonzen» ration in ganzzahligen Werten soll durch Fernschreibereingabe eingegeben werden.

Komponenten, die als solche nicht in der Eichprobe vorhanden sind aber in der Analyse von Interesse sind, können in das Verfahren durch Angabe des verwendeten Ansprechfaktors eingegeben werden,
so Nach Errechnung der Ansprechfaktoren werden diese zur Verwendung bei der Anwendung der Faktoren im Analysebetrieb gespeichert

Die Informationsübertragungsvorrichtung 14 ist zum Anschluß an die zweckgebundene Digitalschaltung 81 am Rechner 18 bestimmt, die ihrerseits an die Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung eines kleinen Digitalrechners für allgemeine Zwecke angeschlossen ist

Die Wege des Eingangs/Ausgangssignals des hier offenbarten Rechners 18 sind im einzelnen in Fig.8 dargestellt Weiterhin sind vorgesehen ein Zeitgeber von 1,76 kHz, eine Freileitung, eine 12 V-Lehung für die Lampen und eine Erdleitung. Bits 0 bis 15 stellen eine Dstensebiene dar, von denen nur die Bks 8 bis 15 zsr Datenstation 22 gehen.

Die zweckgebundene Digitalschaltung 81 am Rechner 18, die eine einsteckbare Leiterplatte mit gedruckter logischer Schaltung zum Einstecken in ein Paar von Eingabe/Ausgabe-Schlitzen 48 bis 56 in Verbindung mit

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einem oder zwei Gaschromatographen 12 aufweist, ist in Blockform in F i g. 6 gezeigt

Zwischenspeicher 83 und 84 werden jeweils mit den spannungsproportionalen Frequenzinipulsen von der Ausgangsklemme 38 des Spannungs-Frequenz-Wandlers 36 der Informationsübertragungsvorrichtung 14 gespeist Die Impulse von der Informationsübertragungsvorrichtung Nr. 1 werden also auf den Zwischenspeicher Nr. 1 end die Impulse von der Informationsübertragungsvorrichtung Nr. 2 auf den Zwischenspeicher Nr. 2 gegeben. Diese Zwischenspeicher können bis zu 215 Impulse von ihren jeweiligen Informationsübertragungsvorrichtungen 14 zählen. Wenn sie soll sind, werden Überlaufbtts auf entsprechenden Überlaufbit-Leitungen 86 und 88 auf eine logische Kennzeichnungseinheit 90 gegeben. Die Zwischenspeicher 83 und 84 werden wiederholt vom zentralen Rechner 18 durch Angabe ihrer Adresse an einer Geräteadressenschiene 92 abgefragt Die Geräteadresse wird von einer Geräteadressen-Leiterplatte 94 auf eine Geräteadressendecodier-Eingabe/Ausgabe-Befehlsdecodiereinheit 96 gegeben, weiche die übertragung der Zählung in dem jeweiligen Zwischenspeicher 83 oder 84 auf eine Datenschiene 98 bewirkt Registerbefehle werden auf Registerbefehlsleitungen 100 oder 102 übertragen. Der zeitliche Ablauf wird von einer Eingabe/Ausgabe-Befehlsschiene 104 gesteuert Wenn vor der normalen, sich wiederholenden Abfragung ein Zwischenspeicher 83,84 überläuft, zeigt dies die logische Kennzeichnungseinheit 90 dem Rechner 18 über Unterbrecher- und Sprungschienen 106 bzw. 108 an.

Wie nachstehend noch ausführlich erläutert wird, zeigen bei 110 angedeutete Datenschienenbits 14 bis 15 zusammen mit einer Geräteadressendecodier-Eingabe/ Ausgabe-Befehlsdecodiereüiheit 114 den Verstärkungsgrad an, bei welchem ein einstellbarer Verstärker 34 der Informationsübertragungsvorrichtung 14 (F i g. 2) arbeiten sollte.

Der Verstärkungsgrad des einstellbaren Verstärkers 34 ist hoch, wenn niedrige Signalspannungen vom Gaschromatographen 12 erhalten werden, und niedrig, wenn große Signalspannungen erhalten werden, so daß der gesamte Bereich des Spannungs-Frequenz-Wandfers 36 über Teile eines kleineren Bereichs von Signalspannungen, verwendet werden kann, die von den Gaschromatographen 12 erhalten wurden. Bei zu häufigem Auffüllen des Zwischenspeichers 83 oder 84 verringert sieb der Verstärkungsgrad, und bei zu langsamen Auffüllen erhöht sich der Verstärkungsgrad. Die Verstärkungsgradbits werden auf Verstärkerbitleitern 116 und 118 des gemeinsamen Kabels 16 (Fig. 1) signalisiert Wie vorstehend erwähnt, ist jede Informationsübertragungsvorrichtung 14 mit einer Mehrzahl von Schaltern und Lampen versehen, weiche von einer Schalter- und Lampensteuerungseinheit 120 gesteuert werden. Befehle werden auf die Informationsübertragungsvorrichtung 14 und von dieser über Schalter und Lampenleiter 122 gegeben.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des Rechners 18 und zeigt die Ä-Register, die Recheneinheit und die Eingabe/Ausgabesteuerungen. Dar gezeigte Kernspeicher mit direktem Zugriff ist eine magnetische Speichereinheit, die in jeder Untereinheit 4096 Worte von je 16 Bits enthält Daten vom Kernspeicher werden auf und vom Rechner 18 Ober das M-Register übertragen. Die Funktionseinheiten des Rechners 18 unterteilen sich in zwei Kategorien, nämlich adressierbare und nichtadressierbare. Die adressierbaren Einheiten stehen ;m Programmierer durch Ausführung von einem oda mehreren der verschiedenen Befehlen im Befehlssatz zur Verfügung. Alle anderen Einheiten sind nicht-adressierbar und werden vom Rechner 18 verwendet, um Daten und Befehle zu handhaben, sind aber für den Programmierer nicht direkt verfügbar. Die adressierbaren Einheiten umfassen:

Die Λ-Register (Rj), d. h. vier 16-Bit-Register, die als

to primäre arithmetische Summierer und Logikregister im Rechner 18 verwendet werden (Zv/ei der Register, Rt und Ri erfüllen eine doppelte Aufgabe als Indexregister. Die Ä-Register werden mittels des tiefgestellten Index' / gekennzeichnet, der

ι s gleich 0.1,2,3 sein kann.),

den P-Zähler (P), d.h. ein 16-Bit-Kegister (auch Programmzähler genannt), das den Speicherplatz des nächsten auszuführenden Programmbefehls enthält,

das CRegister (C), d. h. einen 1 - Bit-Anzeiger, der dem Summierer und Addierer zugeordnet ist und den sich aus der Durchführung von arithmetischen Befehlen und gewissen Kommaverschiebungen ergebenden Überlaufzustand speichert, das V-Register (V), d.h. einen 1-Bit-Anzeiger der den Summierern und dem Addierer zugeordnet ist und der den sich aus der Durchführung von arithmetischen Befehlen und gewissen Kommaverschiebungen ergebenden Überlaufzustand speichert,

einen 1-Bit-Anzeiger, der dem externen Unterbrechungssystem zugeordnet ist wobei der Rechner 18 bei »Einschaltung« auf externe Unterbrechung zwischen Befehlen anspricht und bei »Ausschaltting« externe Unterbrechungen ignoriert, eine Eingabe/Ausgabe-Schiene, d. h. eine zweiwegige 16-Bit-Gruppe von Leitungen, weiche Daten zum oder vom Rechner und den angeschlossenen externen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen führt, eine Eingabe/Ausgabe-Befehlsschiene, d.h. 3 zur Eingabe/Ausgabe-Steuerung verwendete Leitungen, und

eine Geräteadressenschiene in Form von 8 zum Adressieren einer Eingabe/Ausgabe Vorrichtung verwendete Leitungea

Die nichtadressierbaren Einheiten umfassen:

einen Addierer, der die maßgebenden Rechenverfahren von Addition und Subtraktion ausführt, ein Af-Regisier (M), d. h. ein zur Übertragung von Informationen zum und vom magnetischen Kernspeicher verwendetes 16-Bit-Register, ein /i-Register (A), d.h. ein zur Aufnahme der Adresse während des Kernspeicherzyklus' verwendetes 16-Bit-Register, und

ein ©-Register (O), d.h. ein zur Aufnahme des Betriebscodes während eines Befehls verwendetes 16-Bit-Register.

Ein wesentliches Merkmal des Rechners 18 ist die Einfachheit und Anpaßbarkeit der Eingabe/Ausgabe-Operationen. Die Möglichkeit, Daten zwischen dem Rechner 18 und einem weiten Bereich von externen Geräten zu steuern und zu übertragen, ist ein wichtiger Faktor in der erfolgreichen Anwendung des Rechners auf die Steuerung von Geräten.

Zwei Arten von Eingabe/Ausgabe-Übertrafeungen

sind vorgesehen, nämlich die programmierten Datenübertragung und die unabhängige Datenübertragung. .Die programmierte Datenübertragung ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß für jeden Betrieb eines externe« Gerätes ein Rechner-Eingabe/Ausgabe-Befehl erforderlich ist.

Die Übertragung von 16-Datenbits zu dem bestimmte . Register vom externen Gerät erfordert einen »Einlesett-Befehl, die Übertragung von 16-Daten.bits von dem bestimmten Register auf das externe Gerät erfordert einen »Ausdrucka-Befehl. Verschiedene Zustände des externen Gerätes werden durch Kennzeichen abgetastet und durch »Zustands«~Befehle gelöscht. Manchmal werden Datenübertragung und Zustandsbefehl zweckmäßig zu einem Befehl kombiniert Die programmierte Eingabe/Ausgabetechnik führt allgemein zu einem vereinfachten Aufbau des externen Gerätes, ist aber hinsichtlich der Geschwindigkeit begrenzt wegen der zur Versorgung der abhängigen Unterbrecher erforderlichen zusätzlichen Software.

Die unabhängige Datenübertragung unterscheidet sich von der programmierten Datenübertragung dadurch, daß das externe Gerät an der Übertragung von Datenblöcken direkz zum oder vom Kernspeicher unter Steuerung des Pschners 13 beteiligt ist, statt daß ein einzelner Befehl für jedes Wort übertragen wird. Im allgemeinen wird eine Startadresse gegeben und ein die Blocklänge identifizierender Zählimpuls. Datenübertragung zum oder vom externen Gerät erfolgen denn

-, unabhängig vom einmal eingeleiteten Hauptprogramm. Der einzige Nachteil besteht in einer etwas verminderten Verarbeitungsgeschwindigkeit aufgrund der NichtVerfügbarkeit dieser von der unabhängigen Datenvorrichtung gesteuerten Speicherzyklen. Der Aoschluß der

ίο Biockübertragung führt zu der entsprechenden Einstellung der Kennzeichen der unabhängigen Datenvorrichtung und Rechnerunterbrechung. Die unabhängige Datenübertragung ist verbunden mit mit relativ hoher Geschwindigkeit arbeitenden Datenübertragungsgerä-

i> ten, beispielsweise einer Platte, Band oder möglicherweise einem Massenspektrometer.

Das Eingabe/Ausgabe-Schienensystem von der Rechneranlage her gesehen ist in F i g. 8 gezeigt Daien und Steuerung werden mittels des Eingabe/Ausgabe-Sch'enensystems zu und von externen Geräten übertragen. Aufgrund der Forderung nach paralleler »ODER-Verknüpfung« auf den Datenschienen, ist eine logische Eins auf der Schiene negativ (0 Volt) und eine logische Null positiv ( + 5 Volt). Im folgenden ist eine Zusammenstellung der Unterabschnitte des Schienensystems gegeben:

Bezeichnung

Anzahl

von

Leitungen Beschreibung der Richtungen

Geräteadressenschiene 8

Eingabe/Ausgabe-Datenschienc 16

Eingabe/Ausgabe-Befeh! *

Taktimpulse 2

Unterbrechungsschiene I

Sprungschiene 1

Rückstellung \

GerätewahL Nur Ausgabe.
Daten-Eingabe/ Ausgabe. Zweiwegig.

Durch das gewählte Gerät auszuführender Vorgang. Nur Ausgabe. Gibt Zeittakte auf die Gerätf. Nur Ausgabe. Eine Anzeige des Gerätezustands. der die Aufmerksamkeit des Rechners erfordert. Nur Fingabe.

Eine Anzeige des Geräte- ustands. der unter Ansteuerung eines der Kennzeichen-Befehle ausgesucht wird. Nur Eingabe. Ein Signal vom Rechnei. weiches die Auslösung des externen Gerätes oder Einschaltung des Rechners bewirkt. Nur Ausgabe.

Mehrfache Geräte werden auf dem Eingabe/Ausgabe-Schienensystem dadurch untergebracht, daß alle Unterabschnitte parallel zu dem verschiedenen Geräten längs des Schienensystems angeschlossen sind. Auf diese Weise kann jedes der Geräte den Zustand jeder der Ausgabeleitungen des Rechners 18 abtasten und bei Unterbrechung oder Programmsteuerung den Zustand so der Eingabeleitung des Rechners 18 beeinflussen.

Daten werden zwischen dem Rechner 18 und den externen Geräten auf einer ίδ-Bii-Zweiwegschiene übertragen. Das Befehlsfeld (Bit 3 davon) zeigt an, ob eine Datenschiene auf Übertragung (Bit 3= 1) oder auf Empfang (Bit 3=0) geschaltet ist Es versteht sich, daß die Datenschiene niemals zu einem Gerät direkt körperlich führt Statt dessen ist der Rechner 18 an das Gerät über einen zwischengeschalteten Zwischenspeicher 83, 84 geschaltet Allgemein gibt das Gerät Daten in ein odsr mehrere dieser Zwischenspeicher 83,84 ein oder empfängt sie von diesen. Der zeitliche Verlauf der Übertragung von Daten zwischen einem Gerät und einem dieser Zwischenspeicher 83, 84 wird von den Eigenschaften des Gerätes bestimmt und allgemein vom Gerät selbst gesteuert Gleichermaßen werden Zustandskennzeichen in Bezug sowohl auf Übertragungen von Daten und Gerätezustand zwischen dem Gerät und

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65 dem externen Zubehör unter Steuerung durch das Gerät eingegeben. Andererseits werden Übertragungen zwischen dem Rechner 58 und dem Zwischenspeicher 83, 84 des externen Zubehörs vom Rechner 18 mittels Eingabe/Ausgabe-Befehlen und Gerätewähhnecrunismus gesteuert Ebenso wird die Synchronisierung der Übertragung zwischen den gerätseitigen Zwischenspeichern 83, 84 und dem Rechner 18 wie auch die Abfragung und Löschung von Kennzeichen durch den Rechner 18 durch die Verwendung der Taktimpulse 1 und 2 durchgeführt

Fig.9 zeigt eine typische Verbindung zwischen . einem Geräteeinleseregister, einem Geräieausdruckregister und dem Rechner 18. Man beachte, daß jedes Bit der mit einer ODER-Verknüpfung versehenen Schiene über Torschaltungen von dem Einleseregister gesetzt wird. Andere, anderen Geräten zugeordnete Einleseregisfrr teilen diese Schiene ebenfalls.

Daten vom Rechner Ϊ8 zum Gerät können in das Ausdruckregister unter Programmsteuerung eingegeben werden.

Die Zustandskennzeichen und der Zwischenspeicher 83, 84 dienen dann als Zwischenglied zwischen der

Eingabe/Ausgabe-Informationsübertragungsvorrichtung des Rechners 18 und dem jeweiligen Gerät, dem es

zugeordnet ist Im allgemeinen ist das Gerät so ausgebildet, daß es mit einer Vorrichtung zur Anpassung seiner Eingangs/Ausgangs-Verhältnisse und seines Zeitverhälmisses an den Rechner 18 versehen ist.

F i g. 10 zeigt den Zeitverlauf des Informationsflusses 5 zwischen dem Rechner 18 und den externen Geräten. Es wird vorher ein Eingabe/Ausgabe-Befehl abgerufen, gegebenenfalls der Zeitverlauf festgelegt, und im Falle des Ausdruckbefehls entweder Rg &der Ri auf das Λί-Register und von dort auf die Eingabe/Ausgabe-Leitungen übertragen. 200 nsec nach dem Zeitbezugspunkt wird ein Taktimpuls »1« von 1, 2, nsec Dauer erzeugt und auf alle Geräte gegeben. 400 nsec nach Ende des Taktimpulses »1« wird ein zweiter Taktimpuls»2« von 1, 2, nsec Dauer auf alle Geräte gegeben. Diese Impulse treten auf getrennten Leitungen und nur während eines Eingabe/Ausgabe-Befehls auf. Der Einleseimpuls und der Kennzeichen-Prüfimpuls des Rechners 18 sind in ihrem zeitlichen Verlauf dem Taktimpuls »1« zugeordnet und daher irüssen diese Befehle in der Steuerung des externen Gerätes in der Weise wirksam werden, daß sie zusammen mit einem Taktimpuls »1« auf die Eingabeschiene oder Sprungschiene gegeben werden. Je nach Art der Geräteausführung können Register-Ausdruckbefehle oder Kennzeichenlöschbefehle mit dem Taktimpuls »1« oder »2« ausgetastet werden.

Gewöhnlich werden Register-Ausdrucksbefehle zusammen mit dem Taktimpuls »1« und Kennzeichen-Löschbefehle mit dem Taktimpuls »2« ausgeführt Bedingt durch die Verzögerung in der Übertragung kommen Eingabedaten an den Datenschienen-Endanschlüssen des Rechners 18 je nach Entfernung der Geräte vom Rechner 18 und insbesondere der Übermittlungsverzögerung in den Schaltstufen der externen Logikschaltung der Informationsübertragungsvorrichtung 14 selbst gegenüber der Zeit ihres Entstehens mit Verzögerung an. Der genannte Zeitablauf ist auf das gegebene Ausführungsbeispie! zugeschnitten und hängt von der Rechnergeschwindigkeit und einer Vielzahl von Schaltungsbedingungen ab. Der 50 nsec-Impuls im Rechner 18 tritt am Ende des Taktimpulses »1« auf und erlaubt daher einen entsprechend großen Spielraum in der Synchronisierung.

Die Einrichtung zur Programmunterbrechung ist für eine wirksame Wechselwirkung zwischen dem Rechnerprogramm und den verschiedenen im Direktbetrieb angeschlossenen externen Geräten wesentlich. Die verschiedenen Kennzeichen-Register in den externen Geräten sind ohne Austastung über offene Sammieran 5t; Steuerungen in der ODER-Verknüpfung an die gemeinsame »Unterbrechungs«-Schiene angeschlossen. Wenn also ein oder mehrere der Gerätekennzeichen geräteabhängig (im allgemeinen asynchron) eingeschaltet werden, ist der Unterbrechungszustand auf der Schiene eine logische eines (0 V). Wenn der Unterbrechungszustand angezeigt wird, wird die Unterbrechungsursache zwischen Rechnerbefehlen festgestellt Anderenfalls wird die unterorecnungsursache ment festgestellt tine Programmunterbrechung führt zum Ausschalten des Unterbrechungszustands im Rechner 18 und einem automatischen Sprung in das Unterprogramm im Speicherplatz 0. Der Inhalt des Programmzählers wird im Speicherplatz 0 gespeichert, und das im Speicherplatz 0 beginnende Wiederaufnahmeprogramm muß es das Gerätekennzeichen identifizieren, das die Unterbrechung bewirkte, diese Unterbrechungsursache beseitigen, den Unterbreehungszustand wieder einschalten und zum Hauptprogramm zurückkehren

Das Eingabe/Ausgabe-SpningF/stein dient der Prüfung der KennzeichenzustäpJe ^;n den externen Geräten. Durch Eingabe sunes Wortes auf eine gemeinsame ODER-Verknüpfungsschiene wird das Kennzeichen abgefragt Diese Funktion wird beim Eintreffen eines der an das Gerät adressierbaren Kennzeichenbefehls im Gerät ausgelöst Wenn die Sprungschiene vom Rechner 18 beim Abfragen als logische Eins abgetastet wird (0 V), nimmt der Wert des Programmzählers schrittweise um eins zu, und der nächste Folgebefehl wird übersprungen. Andernfalls wird der nächste Folgebefehl ausgeführt Der Sprungzustand wird vom Taktimpuls »1« auf die Sprungschiene gegeben, damit er vom Sprungimpuls geprüft werden kann. Wenn bei der Prüfung kein Sprungzustand vorhanden ist wird der Übertragung des Taktimpulses »2« vom Rechner unterdrückt Es kann ein Prüf- und Rückstellbefehl gegeben werden, wobei die Rückstellung mit dem Taktimpuls »2« erfolgt ohne daß ein gleichlaufendes Stellen und Rückstellen des geprüften Zustands zu befürchten ist Dadurch kann jedes der verschiedenen, die Unterbrechung hervorrufenden Gerätekennzeichen einzeln geprüft und das Programm auf den jeweiligen Zustand wieder zurückgeführt werden.

Das verwendete Eingabe/Ausgabe-Schienensystem erfordert gewisse Schaltungen von Signalübertragungsvorrichtungen mit jedem externen Gerät die nachstehend beschrieben werden:

1. Gerätewahl

Jedes extern; Gerät hat eine oder mehrere Geräteadressen, öeren Decodierung von Schaltungen im externen Geri.t durchgeführt wird.

2.Eingabe/Ausgabe-Befehlsdecodierung

h* siü-i Austaster erforderlich, um die zur Steuerung des externen Gerätes notwendigen verschiedenen Befehlszustände zu decodieren.

3.Taktimpuke

Die beiden Taktimpulse »1« und »2« sind zur Synchronisierung des externen GeräU mit dem Rechner 18 erforderlich. Im allgemeinen wird der Taktimpuls »1« zur i'/üiung von Einlese- und Kennzeichen-Befehlen oder ffr Aus4Jruck-B«fehle verwendet während der Takump Ss >2> für Kennzeichen-Löschbefehle verwende? *ird, obgleich such andere Anordnungen möglich sina. ' ·

4. Kennzeichen

Jedes Gerät enthäli wenigstens ein Kennzeichen-Register welches den Gerätezustand anzeigt Im allgemeinen wird der Zustand dieser Kennzeichen vom Ablauf im externen Gerät bestimmt wenn beispielsweise ein Kennzeichen »gesetzt« ist stehen Daten »bereit«.

I?! jedem Gerät sind Austaster erforderlich, um Daten von den Eintese-Registern im Gerät zur Datenschiene zu übertragen, oder um Daten von der Datenschiene zu der? Ausdruck Registern zu übertragen, Diese Austaster werden wahlweise von entsprechenden Eingabe/Ausgabe-Befehlen und Geräteadressen angesteuert und gemeinsam mit dem jeweiligen Taktimpuls bei Bedarf geöffnet

Die Anlage zur Erfassung gaschromatographischer

Daten besteht aus einer Leiterplatte mit gedruckter Schaltung für die Fernschreiberlogik der Informationsübertragungsvorrichtung 14 im Rechnergehäuse und einer Verkleidung für einen Verstärker 34 und Spannungs-Frequenz Wandler 36. Der Regelteil der Energieversorgung ist ebenfalls in der Verstärker/ Wandler-Verkleidung untergebracht Der gefilterte Gleichstrom wird vom Rechner 18 geliefert En Blockschaltbild dieser Inforaidtionsübertragungsvorrichtung 14 ist in F i g. 11 gezeigt

Die Ausführung ist dadurch vereinfacnt worden, daß in der Rchnerverkleidung Raum für die Leiterplatte mit gedruckter Schaltung für die Fernschreiberlogik vorgesehen ist und die Stromversorgung für den Rechner 18 gleichzeitig für die anderen Geräte mitbenutzt wird. Um die Aufnahme von Rauschen auf ein Minimum herabzusetzten und einen leichten Zugang zu den Steuerungen zu ermöglichen, ist der analoge Teil (Verstärker 34 und Spannungs-Frequenz-Wandler 36} dicht am Gaschromatographen 12 angebracht Äußere Kabel führen Versorgungs- und Steuerspannangen und übertragen das Signal vom Gaschromatographen 12 zur Jnfonnationsübertragungsvorricbtung 14 als digitale Impulse.

Um die kritischen Versorgungsspannungen des Verstärkers 34 und Wandlers 36 frei von Rauschen und kurzzeitigen Störsignalen zu halten, erfolgt die endgültige Regelung der Versorgungs&pannungen in der Verstärker/Wandler-Grupp?.

Die Femschreiber-Leiterplatte der Informationsübertragungsvorrichtung 14 enthält einen 16-Bit Zwischenspeicher, um Zählimpulse während jeder Einleseperioäe zu summieren, ein Oberlaufbit um anzuzeigen, wenn der Zwischenspeicher 83,84 voll ist, Austaster, um den Zwischenspeicher 83, 84 vom Rechner 18 zu isolieren und um die Übertragung von Speicherbits auf den Rechner 18 zu gestatten. Steuerregister und Gerätewähler decodieren Rechnerbefehle. Ein Impulsgenerator mit einer Frequenz von IO Impulsen/sec ist auf der Leiterplatte ebenfalls als Bezug für die Aufnahme der Retentionszeit von Signalspitzen und als Zeitbasis für die Summierung von Zählimpulsen angebracht

Im Rechner 18 ist eine Anschlußdose für zwei Fernschreiber-Leitplatten der Informationsübertragungsvorrichtung 14 und hinreichend Kapazität der Stromversorgung vorgesehen, um den Betrieb von zwei vollständigen Gaschromatographen 12 mit einem Rechner 18 zu gestatten. Die größere Stromversorgung um die Schaltung für den zweiten Satz von Endanschlüssen führt gegenüber nur einem Gaschromatographen 12 zu zusätzlichen Kosten. Die Kosten sind jedoch verhältnismäßig niedrig, und die Einsparungen durch den Anschluß eines zweiten Gaschromatographen 12 ist wesentlich.

jede Informationsübertragungsvorrichtung 14 hat zwei Gerätewähler, die es ihr gestatten, den auf das bestimmte Gerät gegebenen Rechnerbefehl herauszusuchen. Alle Leiterplatten sind genau gleich, aber die Befehle werden durch Anschluß der Befehlsleitungen an verschiedene Kombinationen von Empfangs-Endanschlüssen auf jeder Leiterplatte decodiert

Die Funktion des in Fig. 12 gezeigten Wandlers der Informationsübertragungsvorrichtung 14 besteht in seinem Wirken als Zwischenglied zwischen dem Eingabe/Ausgabe-Schienensystem des Rechners 18 und einen-, mit der Informalionsübertragungsvorrichtung 14 betriebenen Gerät Durch Verwendung von getrennten Leitungsansteuerungen und Leitungsempfängern im Wandler ist die Fernübertragung von Daten in größerer Entfernung vom Rechner 18 als über das Eingabe/Ausgabe-Schienensystem möglich.

Der Wandler hat zwei Teile. Der eine Teil unterbricht den Rechner und bewirkt die Übertragung der Eingabedaten vom Gerät zum Rechner 18. In diesem Teil sind »Eingabe-Einlese«-Austaster vorgesehen, um Daten vom Gerät zu der Eingabe/Ausgabe-Datenschiene zu übertragen. Ein »Einlesee-Kennzeichen wird vom »Bereit«-Signal des Gerätes gesetzt welches eine Unterbrechung des Rechners 18 bewirkt Der Rechner 18 löscht dann das »Einlesew-Kennzeichen und überträgt programmgesteuert die Eingebedaten vom Gerät

!5 auf die Eingabe/Ausgabe-Datenschiene und setzt gleichzeitig das »Aufnahme«-Flip-Flop und gibt ein Wandler-Aufnahme-Signal zurück auf das Gerät Das »Aufnahme«-Flip-Flop wird durch Verschwinden des »Bereit«-Signals des Gerätes neu gesetzt

Der zweite Teil des Wandiers ist für Übertragungen vom Rechner 18 zu einem Gerät verantwortlich. Wenn das Gerät Daten aufnehmen kann, verschwindet das »Aufnahme«-Signal des Gerätes. Dadurch wird das »Ausdrucke-Kennzeichen gesetzt und der Rechner 18 unterbrochen. Der Rechner 18 löscht das »Ausdrucke-Kennzeichen, und wenn er Daten auf das Gerät zu geben hat werden die Daten vom Rechner 18 auf das Ausdruck-Register durch einen weiteren Befehl übertragen. Gleichzeitig wird das »Bereit«-Kennzeichen gesetzt welches ein »Wandler Bereitc-Signal auf das Gerät gibt Das Gerät kann dann die Daten auinehmen, und das »Aufnahme«-Signal wird gegeben, welches das »Bereita-Kennzeichen und das Ausdruck-Register neu setzt

Die »Betrieb«-Anzeige des Wandiers erfolgt durch Setzen eines »Betrieb«-Kennzeichens durch einen Eingabe/Ausgabe-Befehl. Dies betätigt ein Relais, welches einen Kontaktschluß bewirkt irnd die »Betrieb«-Anzeige in üblicher Weise gibt

Die analoge Signalübertragungsvorrichtung für jeden Gaschromatographen ist in Fig. 13 in Blockform gezeigt

Diese Einheit besteht aus einem Operationsverstärker mit Gegenkopplungsgliedern, die mittels Feldeffekttransistoren geschaltet werden, um Verstärkungsbereiche von χ 1. χ 8 und χ 64 zu erzielen.

Die Schaltung ist eine einfache Abwandlung eines konventionellen Operationsverstärkers für anzeigende Geräte.

In der schematischen Darstellung von Fig. 14 stellt der obere Teil die Vorverstärkerschaltung d?^r. während der untere Teil die zu Verstärkungsänderung erforderliche Schaltung darstellt

Der Verstärkungsfaktor des unbelasteten Verstärkers ist annähernd 2,5 χ 10^s und kann Ausgangsspannungen von -1 bis +12 V bei einer Belastung mit 12 VQ. liefern. Mit dem einstellbaren Widerstand R AA kann Hj? Ausgangsspannung auf 0 eingestellt werden.

Der Verstärkungsgrad des Verstärkers wird durch 100% Gegenkopplung der Aasgangsspannung zur Erzielung des χ !-Bereichs, 1/8 Gegenkopplung der Ausgangsspannung für χ 16 und 1/64 Gegenkopplung für χ 64 verändert R 83 A, R 83 B und R 83 Csind genau ins Verhältnis gesetzt, um die richtigen Bruchteile der Ausgangsspannung zu liefern.

Die Feldeffekttransistoren QiB, <?20 und Q2i schalten die erforderlichen Gegenkopplungsverhältnisse. <?!9 ist ein n-kanatiger J-Feldcffekttransistor,

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während Q 20 und Q 21 MOS-Feideffekttransistoren sind. Die letzteren werden von als Zener-Dioden geschalteten Bauteilen CA 28 und CR 29, und Q17, Q18 geschützt

IC3 und /C4 sind integrierte Vergleichsschaltungen Λ 710, die als Differentialtreiber verwendet werden. Diese stellen eine Isolierung zwischen dem Digitalteil im Rechner 18 und der Informationsübertragungsvorrichtung 14 (Fig. 1) gegen Erde her. Ä60 und Ä62 sind Endwiderstände für die abgeschirmten verdrallten zweiadrigen Leitungen 16 vom Rechner 18. R 57, Ä58. Ä63 und R65, CR20, CA21, CA22 und CR24 schützten den Eingang des Verstärkers gegen Überspannungen. R 59 und R 64 bewirken eine Regeneration zur Beschleunigung des Obergangs von einem Zustand zum anderen.

Fig. 15 zeigt schematisch ein Schaltbild des Spannungs-Frequenz-Wandlers 36. Ein solcher Spannungs-Frequenz-Wandler 36 ist an sich bekannt (»Vidar Technical Manuak der Vidar Ine, Mountain View, Kalifornien). Es ist für den Fachmann verständlich, daß der Ausgang des einstellbaren Verstärkers über den Widerstand R1 auf den Kondensator C2 gegeben wird, dessen Aufladung über einen Rückkopplungsweg vom Transistor ζ) 6 über den Widerstand R 4 und den Abstimmkondeasator Ci linear verläuft

Wie in dem Blockschaltbild von Fig. 16 dargestellt ist, besteht die Datenverarbeitungsanlage für Gaschromatographen 12 aus wenigstens einer Analogeinheit, einem Rechner 18 und einem Fernschreiber mit Verbindungskabeln. Jede digitale Leiterplatte im Rechner 18 kann mit zwei Gaschromatographen 12 betrieben werden.

Die gesamte die Analogeinheit von Fi g. 16 bildende Schaltung befindet sich auf einer gedruckten Leiterplatte mit den Maßen von etwa 29 χ 33 cm, die auf Ständern in einem Stahigehäuse angebracht ist Das Stahlgehäuse enthält ferner einea Kühlventilator, einen Transformator für die Stromversorgung und eine Fronttafel mit den Befehlsschaltern und Anzeigelampen.

Ein 13-adriges, 2-poliges abgeschirmtes Kabel stellt die Verbindung zwischen dem Rechner 18 und der Analogeinheit her. Üblicherweise werden Längen von 7,62 rr verwendet, aber es können ebenfalls Längen bis zu 152 m benutzt werden. Bei Anwendungen, die eine Länge von mehr als 152 m erfordern, muß ein zusätzliches Kabel verwendet werden, das Längen bis zu 609 m ermöglicht Die Analogeinheit besitzt iht eigenes Versorgungskabel, das in die gleiche Anschlußdose wie der Gaschromatograph 12 eingesteckt werden muß, um die Gehäuse auf dem gleichen Potential zu halten. Analoge Signale werden vom Gaschromatographen 12 zur Analogeinheit über ein abgeschirmtes, 1,83 m langes Kabel übertragen.

Hierzu 19 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Analysengerätesystem, bei dem der Ausgang eines Analysengeräts analoge, auf eine Grundlinie bezogene Meßsignale von auf ihre Bestandteile zu untersuchenden Proben liefert, deren Signalverlauf die einzelnen Bestandteile der Probe als aufeinanderfolgende Signalspitzen in Abhängigkeit von einer unabhängigen Variablen darstellt, mit einer Informa- to tionsübertragungsvorrichtung, die einen Analog-Digital-Wandler enthält, und einem mit der Informationsübertragungsvorrichtung in Wechselwirkung stehenden, zur Analyse der von dem Analysengerät gelieferten Signalverläufe dienenden Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Analysengeräte vorgesehen sind, die jeweils eine InformationsObertragungsvorrichtung (14) mit Spannungs-Frequenz-Wandler (36) als Analog-Digital-Wandler aufweisen, und jeweils die Informationsüberiragangsvornehtüngen (14) über zweckgebundene Digitalschaltung (81) an den Rechner (18) angeschlossen Tnd, daß in der Digitalschaltung (81) Zwischenspeicher (83, 84) vorgesehen sind, die jeweils eingangsseitig dem entsprechenden Spannungs-frequenz-Wandler (36) eines Analysengerätes und ausgangsseitig zur Bildung einer Folge von den analogen Meßsignalen entsprechenden Abrufsignalen dem Rechner zugeordnet sind.

Z Analysengerätesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Analysengeräte Gaschromatographen (12) vorgesehen sind.

3. Analysepgerätesystetn nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Verstärker (34) mit einstellbarem Verstärkungsgrad in die Verbindung zwischen jewe·.^ einem Analysengerät und dem jeweiligem Sf ranungs-Frequenz-Wandler (36) eingeschaltet ist und daß der Verstärkungsgrad entsprechend der Amplitude des analogen Meßsignals einstellbar ist.