171929. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés feszültség- és frekvencia-jel szorzatával arányos frekvencia-jel képzésére, főként áramló anyag tömegének mérésénél
3 171929 4 A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakja esetében a D típusú bistabil multivibrator egyik kimenete ellenálláson át tranzisztor bázisára csatlakozik. A tranzisztor kollektora Zener diódára és ellenálláson át az erősítő bemenetére csatlakozik. A bistabil multivibrator másik kimenete ÉS-, vagy invertált ÉS kapu egyik bemenetére csatlakozik, a kapu másik bemenetére pedig a Schmitt-trigger kimenetéről a formált frekvencia-jel (fx) csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kiviteli alakjával kapcsolatban az 1. ábra a kapcsolási elrendezés tömbvázlatát, a 2-9. ábrák a kapcsolási elrendezés egyes pontjain fellépő feszültségek függvényábráit, végül a 10. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy másik egyszerűbb példaképpeni kiviteli alakjának tömb vázlatát mutatja. A turbinás áramlásmérőből a térfogatsebességgel arányos mV nagyságrendű, legfeljebb fj = 1000Hz turbinafrekvenciás jel lép ki, amely az 1 erősítő 2 bemenetére csatlakozik és a 3 kimeneten V nagyságrendű jel alakjában jelenik meg. A feszültség időbeli lefolyását a 2 bemeneten U2 feszültség (2. ábra) a 3 kimeneten U3 feszültség (3. ábra) mutatja. A 3 kimenetről a jel a 4 bemeneten át az 5 Schmitt-triggerbe lép, amelynek 6 kimenetén 116 négyszögjel (4. ábra) alakjában lép ki. A 7 bemeneten át belépő U6 négyszögjel frekvenciáját a T típusú 8 bistabil multivibrator kettővel osztja, aminek eredményeként a 9 kimeneten olyan U9 órajel lép ki (5. ábra), amelynél a jel és a szünet időtartama egyenlő. Ez az U9 órajel a 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu 11 bemenetén lép be, de a- 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu 12 kimenetén csak akkor van jel, ha a 13 bemeneten pozitív feszültség, vagyis 1 logikai jelszint van. A 12 kimeneten kilépő U12 impulzusok amplitúdóját a kapcsoló tranzisztorból és referencia Zener diódából álló 15 stabilizátor stabilizálja. Az U9 órajel (5. ábra) amely egyirányú négyszög-feszültségű jel felfogható folytonos egyenfeszültség és négyszög váltófeszültség szuperpozíciójaként. Az egyenfeszültségű komponens az eredeti impulzussor időbeli átlagértékével egyenlő. Pl. az 1 :1 jel-szünet idő arányú, 4 V-os csúcsértékű U9 órajel négyszög-feszültség időbeli átlagértéke 2 V. Amennyiben a 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu csak minden második Uj 2 impulzust enged át (6. ábra), az átlagérték 1 V. Ha az U12 impulzus szaggatott vonallal jelölt kihagyott impulzusai közül is a 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu pl. minden tizediket átenged, akkor az átlagérték 1,1 V lesz, az átlagérték arányos az időegység alatt érkező impulzusok számával. A példa esetében az átengedett impulzusok részarányának változtatásával az Uj 2 impulzus átlagértéke 0 ... 2 V között folyamatosan és lineáris jelleggel változhat. A 15 stabilizátor 16 kimenetéhez csatlakozó 17 ellenállásból és 18 kondenzátorból álló szűrőkör időállandóját elegendő nagyra választva, a 19 invertáló bemeneten az átlagfeszültség mint egyenfeszültség jelenik meg, amelyre exponenciális görbeszakaszokból álló, kis amplitúdójú fűrészjel szuperponálódik, amint ezt az Ui 9 feszültség (7. ábra) mutatja. A valóságban az Ui 9 feszültség ingadozása oly csekély, hogy a rajzon nem lenne érzékelhető, ezért a rajzban aránylag kisebb időállandót ábrá-5 zoltunk. A komparátorként működő 20 differenciálerősítő 19 invertáló bemenetét a 18 kondenzátor Ui 9 feszültsége, a nem invertáló 21 bemenetét a 22 rezgő sűrűségmérőből kilépő, a sűrűséggel arányos 10 Us feszültség vezérli. Ha a 18 kondenzátor feszültsége akár csak 0,1 mV-tal is kisebb Us -feszültségnél, amely pl. 1 V, a, 20 differenciálerősítő nagy erősítése révén a 23 kimenetről a 24 ellenálláson át a 25 Zener dióda 26 bemenetén a logikai 1 15 szintnek megfelelő néhány Vaés pozitív U26 (8. ábra) feszültség jelenik meg. Ez a jel lép be az órajel felfutó élére billenő, D típusú 27 bistabil multivibrator 28 bemenetén. A 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu 13 bemenetéhez a 29 kimenet, míg a 20 30 órajel-bemenetre az fj/2 frekvenciájú U9 órajel feszültség pontja csatlakozik. A 29 kimeneten és a 13 bemeneten is az U29 feszültség (9. ábra), s így az a logikai szint jelenik meg és marad érvényben a következő U9 órajel felfutó élének időpillanatáig, 25 amilyen a felfutás pillanatában a 28 bemeneten van, ez t = 0 időpontban 1 (igen). A 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu tehát átengedi az első impulzust. A 18 kondenzátor Ui 9 feszültsége még az első impulzus időtartama alatt az Us feszültség értéke 30 fölé emelkedik, emiatt a 28 bemenetre logikai 0 szint, néhány tized V negatív feszültség, a 25 Zener dióda vezetőirányú U26 feszültsége jut, amint ez a 8. ábrából kitűnik, de ez egymagában nem képes megváltoztatni a 29 kimenet állapotát. 35 Az U9 órajel második impulzusa, felfutásának időpillanatában a 28 bemeneten levő logikai szint még mindig 0, így a 29 kimenet és a 13 bemenet is ezt a szintet veszi fel, ezért a 10 ÉS vagy invertált ÉS kapu a második impulzust nem engedi 40 át. Az U9 órajel harmadik impulzusa felfutásának időpontjában a 28 bemenet jelszintje: 1, a 29 kimenet is ezt a szintet veszi fel, így a harmadik impulzus, valamint minden páratlan sorszámú további impulzus is átjut a 10 ÉS vagy invertált ÉS 45 kapun. A 18 kondenzátor fűrész-fog alakú kis ingadozást mutató Uj 9 (7. ábra) feszültségének időbeli átlaga Us feszültséggel egyenlő. Ha a 18 kondenzátor kapacitása egy meghatározható értéknél na-50 gyobb, értéke nincs befolyással a rendszer működésére. A D típusú, felfutóéi időzítésű 27 bistabil multivibrator biztosítja azt, hogy a 10 ÉS vagy invertált ÉS kapun csak teljes időtartamú négyszögjelek 55 juthatnak át, részidőtartamú impulzusok, amelyek mérési hibát okoznának, nem vehetnek részt az átlagfeszültség képzésében. Az elmondottak alapján látható, hogy a visszacsatolt rendszerben a 10 ÉS vagy invertált ÉS 60 kapun a teljes U9 órajel impulzus-sornak csak olyan hányada tud átjutni, amelynek időbeli átlaga Us feszültség értékével egyenlő. Ez kompenzálja az Us feszültséget. Az időegység alatt átjutott f^j impulzusok száma arányos az Us feszültség érté-65 kével. 2
