155700. lajstromszámú szabadalom • Jelátalakító elektrokémiai mérőcellákhoz

155700 növekedés hatására 4%-ot nő, a folyadékba bemerülő termisztor ellenállása 4%-ot csökken; a termisztorról levehető jelfeszültség így változatlan marad. A szükséges nagy érzékenységű termisztorok ellenállása 30 K Ohm—100 K Ohm értékű, ebből következik, hogy a termisztor áramát szolgáltató áramforrás kimeneti ellenállása és a jelfeszültséget feldolgozó egység bemeneti ellenállása eredőjének, amely söntöli a termisztort, 30—50-szer nagyobbnak kell lennie a termisztor amúgy is nagyértékű ellenállásánál. A korszerű mérőműszerek amellett, hogy a mért mennyiséget indikálják és regisztrálják, még szabványos automatikai célokra alkalmas jelet, pl. 0—5 mA egyenáramot is kell szolgáltatniuk. Az érzékelő egyenáram vagy egyenfeszültség jele egységes automatikai jel képzése céljából történő felerősítésének legcélszerűbb módja, ha az egyen mennyiséget megfelelő átalakítóval váltakozó jellé alakítják, ugyanis váltakozó áramú erősítővel drift mentesen és nagy pontossággal végezhető el az erősítés. Ismeretesek e célból megvalósított mechanikus szaggatók (vibrátorok), rezgőkondenzátoros jelátalakítók, továbbá mozgó alkatrész nélküli tranzisztoros szaggató (chopperes) áramkörök, melyeket gyűjtő néven modulátoroknak is neveznek. A találmány tárgyát olyan új jelátalakítási módszer (modulátor kapcsolás) képezi, amellyel az előzőekben ismertetett Clark-féle mérőérzékelő és ehhez hasonló más érzékelők egyenáramjelét négyszögfeszültség jellé lehet alakítani az eddig ismert modulátorokkal szemben lényegesen előnyösebb módon. Az egyetlen tranzisztort tartalmazó találmány szerinti kapcsolásra jellemző: 1. Biztosítja, hogy a mérőcella kapcsain egyenfeszültség legyen jelen és a változó koncentráció mellett sem változik a cella feszültsége 50 mV körüli értéknél többet (maximálisan 100 mV a megengedhető). 2.' A mérőcella egyenáramával (jeláramával) arányos nágyszögáramot állít elő nagy, több 'M Ohm kimeneti ellenállás mellett, így a négyszög áram átfolyatható 50 K Ohm körüli ellenállású termisztoron. (Hőmérséklet kompenzáció 20 C° hőmérséklet tartományban biztosítható" -megengedhető hibaszázalék mellett. A termisztor ellenállása a hőmérséklet tartomány közepén értendő.) A termisztor kapcsairól hőmérséklet kompenzált négyszög jelfeszültség vehető le. •Természetesen gondoskodni kell arról, hogy a további fokozat bemenő ellenállása is M Ohm nagyságrendű legyen, hogy a söntölő hatás gyakorlatilag ne változtassa meg a termisztor hőmérséklet —- ellenállás — karakterisztikáját. 3. Az egyetlen tranzisztort tartalmazó modulámegöldások közül elsősorban számításba jöhető kompenzált jélfészültségét szolgáltat adott mérőcellái áram mellett," mint az ismert modulátor • megoldások közül elsőnorban számításba jöhető •tranzisztoros szaggató (chopperes) megoldás két tranzisztorral; ennek bizonyítására a későbbiekben visszatérünk. A találmány szerinti modulátor kapcsolás működési elve a 2. ábra segítségével követhető. Az egyirányú négyszögfeszültséget előállító G generátor negatív pólusa igen kis visszáramú NPN típusú szilícium tranzisztor emitterére csatlako-5 zik. (A G generátor U feszültsége lehet negatív és pozitív félperiódusokból álló tiszta négyszög váltófeszültség is; ez esetben az emitterre vonatkoztatott pozitív félperiódusok hatástalanok, mert a T tranzisztorra nézve/ezek záróirányúak.) 10 A pozitív pólus ÍO^F nagyságrendű, jó-szigetelésű elektrolit C kondenzátoron 'át a bázisra csatlakozik. A C kondenzátor kapcsaira polaritás helyesen csatolódik a M mérőcella. A bázisra van kapcsolva a kollektor B tápfeszültség forrá-15 sa negatív pólusa, míg a pozitív pólus — célszerűen Ter termisztoron, mint .munkaellenálláson át — a kollektorra van kötve. Zérus cella áramot feltételezve (zérus oxigén koncentráció) á C kondenzátor a T tranzisztor 20 emitter-bázis kapcsain, mint diódán át feltöltődik közelítőleg az U négyszögfeszültség csúcsértékére. (Zérus koncentráció esetén is folyik igen kis áram a cellán, ez azonban a működési-elvet nem érinti.) 25 Oxigén jelenléte esetén a K koncentrációval arányos egyenáramot vezet az M cella az 1. ábrának megfelelően, ez az áram a C kondenzátorra nézve kisütő, jellegű. A C kondenzátor feszültsége emiatt a csúcsértéknél kisebb értéket vesz 30 fel és a csúcsérték és a C kondenzátor feszültségének a különbsége jut az emitter-bázis diódára, ennek hatására folyik egyenirányú négyszög áram, mint töltő áram a C kondenzátorba, amelynek időbeli átlaga (egyenkomponense) 35 egyenlő az M cella egyenáramával. Nagyobb I cella áramnál á C kondenzátor egyenfeszülísége tovább csökken, de ez mindaddig nem zavaró, amíg a cella U feszültsége 0,7—0,8 V közé esik. Az emitterbe befolyó, a koncentrációval ará-40 hyos egyirányú négyszögárammal gyakorlatilag azonos a kollektor áram, a kettőt a közös bázisú üzemmódra jellemző a áramerősítési tényező kapcsolja össze, amelynek értéke 0,96—0,98, gyakorlatilag egynek tekinthető. A kollektor áram-45 hoz viszont nagy, több M Ohm kimeneti ellenállás tartozik és ez nem rontja el a Ter termisztor karakterisztikát. A kollektor egyirányú négyszög árama egyenáram és négyszög váltóáram szuperpozíciói á-50 nak tekinthető, az utóbbi ugyancsak arányos az oxigén koncentrációval. A termisztoron > fellépő hőmérséklet kompenzált négyszög váltófeszültséget lehet megfelelő nagy bemeneti ellenállású erősítővel erősíteni. 55 AC kondenzátor és egyben azVM mérőcella egyehfeszültségére csak néhány m¥' váltófeszültség szuperponálódik, ez nem zavaró. Abból a célból, hogy a cella feszültsége ne változzon többet 50 mV körüli értékriér.és :így *60 biztonsággal a megengedett 0,7—-0,8 V-itartományban maradjon, a 3. ábra szerinti.kapcsolástechnikai fogást alkalmazzuk. A 3* ábrán az azonos alkatrészeknél a 2. ábrával megegyező jelölést alkalmaztunk. 65 A 6—8 V-os négyszög feszültségű generátor 2