Aufbau und Charakterisierung eines Guinier-Diffraktometers

Experimentelles 3 - 17
erzielt werden, wodurch sich die Amplitude des bei 50Hz schwingenden Anteils
erneut halbieren läßt. Höher frequente Anteile sind dann nicht mehr nachweisbar.
Für die Bildplatte gibt es optional einen Probenhalter mit Heizaufsatz. Die Probe wird
im Ofen in einer Kapillare in der Mitte zweier Keramikstäbe mit je einer Heizwicklung
positioniert. Über der Kapillare mißt ein Thermoelement die Temperatur und meldet
sie der Steuerung des Heizaufsatzes. Die Einstellung der Temperatur funktioniert
dabei nach dem Prinzip der ganz allgemein nutzbaren PID-Regelung. Bei dieser Art
der Regelung wird die Stärke der Änderung der zu regelnden Variablen so angepaßt,
daß sie proportional zur Abweichung des Ist-Werts der Variablen vom gewünschten
Soll-Wert ist. Stimmen Ist und Soll-Wert überein, so wird die zugeführte Änderung auf
Null gestellt. Die Temperaturregelung erfolgt über die Änderung der zugeführten
Heizleistung. Durch den stets auftretenden Verlust von Wärmeenergie und der
entsprechend notwendigen Zuführung von Heizleistung würde nach diesem Prinzip
nie der Soll-Wert erreicht werden, sondern ein stabiler Zustand unterhalb dieses
Wertes. Daher wird bei der PID-Regelung, solange eine Abweichung des
gemessenen Ist-Werts vom Soll-Wert besteht, die der Variablen zugeführte
Änderung ganz langsam erhöht, bis der gewünschte Soll-Wert erreicht wird. Dies
entspricht dem integralen Anteil der Regelung.
Schließlich sorgt der differentielle Teil der Regelung noch für eine Dämpfung und
damit für die Konstanz der zu regelnden Variablen bei Änderungen durch äußere
Einflüsse. Ein durch die Umgebung herbeigeführter schneller Abfall der Variablen
wird durch einen starken Zuwachs durch die Regelung kompensiert, ein langsamer
Anstieg wird durch eine schwache Abnahme ausgeglichen. Damit ergibt sich
insgesamt ein Proportional, Integral und Differential Regler.
Zur Regulierung der Heizleistung wird häufig eine sogenannte Pulsweiten-Modulation
eingesetzt. Dabei wird die Leistung über den Unterschied zwischen den zeitlichen
Längen innerhalb derer die Heizwendel stromdurchflossen bzw. stromlos ist,
geregelt. Bei einer Leistung von 50% sind Puls und Pause gleich lang, dagegen
beträgt bei einer Leistung von 75% die Dauer im eingeschalteten Zustand dreiviertel
der Gesamtperiodenlänge, während die Heizwendel nur für ein Viertel der
Periodenlänge ausgeschaltet ist. Die Periodenlänge muß auf die Wärmekapazität
des Ofens angepaßt sein.