173790. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés váltakozóáramú teljesítmény nagypontosságú mérésére mindkét bemenetén áramvezérelt elektronikus szorzóelem segítségével
3 173790 4 A harmadik probléma az impulzussorozat amplitúdómodulációjához szükséges kapcsoló áramkör megvalósítása. Az ismert megoldások szerint erre a célra térvezérlésű vagy bipoláris tranzisztoros kapcsoló áramköröket alkalmaznak. A találmány tárgyát képező kapcsolási elrendezésnél szintén bipoláris tranzisztoros kapcsoló áramkör szerepel, azonban az ismert megoldásoktól eltérően komplementer, ellenütemű, párhuzamos kapcsolóként kialakítva, amely igen jó hatásfokú, tranziensektől mentes kapcsolási viszonyokat biztosít. Ugyancsak újszerű a kapcsolás azon jellemvonása, hogy a kapcsoló jel mindkét félperiódusában a mérőváltónak ugyanazon a tekercsén, megszakítás nélkül foíyik az áram, szintén hozzájárulva a kapcsolási tranziensek jelentős csökkenéséhez. A fenti szempontok szerint kialakított kapcsolási elrendezés blokksémáját láthatjuk a 2. ábrán és a konkrét megvalósítás egyik lehetséges változatát az 1. ábrán. A 2. ábra blokksémája a következő kialakítású: A mérendő váltakozó U feszültséget az R soros ellenállás és az A mérőváltó arányos G árammá alakítja. A G áram az áramvezérelt bemenetű C impulzus-kitöltés modulátor bemenetére jut. Ugyanide csatlakozik a D bipoláris referencia-feszültséget előállító áramkör egy-egy kimenete, az L, illetve M ellenálláson keresztül, amely ellenállások az áramkör működéséhez szükséges H bipoláris referencia áramot táplálják C impulzus-kitöltés modulátor áramvezérelt bemenetébe. A D bipoláris referenciafeszültséget előállító áramkör vezérlő bemenete, valamint az E áramkommutáló fokozat vezérlő bemenete a C impulzus-kitöltés modulátor kimenetéről kapja a vezérlést. A mérendő I áram a B áramváltó primer tekercsére, B áramváltó szekunder tekercse pedig E áramkommutáló fokozat bemenetére csatlakozik. Az E áramkommutáló fokozat kimenete az F szűrőkor bemenetét táplálja. Az áramkör kimenő jelét az F szűrőkor D kimenetei pontján nyerjük. A 2. ábra blokksémája alapján az áramkör működése a következő: A mérendő feszültséggel arányos G áram és a referenciaáramkörből érkező H bipoláris referenciaáram a C impulzuskitöltés modulátor bemenetén összegződik. Mivel a bemenetbe folyó eredő áram időátlaga 0 kell, hogy legyen, a C impulzus kitöltés modulátor a D bipoláris referencia-feszültséget előállító áramkörön, valamint az L és M ellenállásokon keresztül létrejövő negatív visszacsatolás segítségével úgy változtatja meg a kimenetén keletkező impulzus-sorozat kitöltését, hogy az áram egyensúly létrejöjjön. Ily módon az impulzussorozat kitöltése nagy linearitással arányos lesz a vezérlő G árammal. Ez a kitöltés-modulált impulzus-sorozat vezérli az E áramkommutátor fokozat vezérlő bemenetét, amely a B áramváltó N szekunder áramát a vezérlőjeltől függően pozitív vagy negatív értelemben kapcsolja az F szűrőkor bemenetére. A folyamat eredményeképpen F szűrőkor kimenetén olyan jel keletkezik, amelynek egyenfeszültségű komponense az U feszültség és I áram által meghatározott teljesítményérték hatásos komponensével lesz arányos. A fenti blokkséma szerint kialakított áramkör egyik lehetséges megvalósítási formáját láthatjuk az 1. ábra kapcsolási rajzán. A kapcsolási rajz a következő: A kapcsolás 1 és 2 kapcsain a mérendő feszültség, 3 és 4 kapcsain a mérendő áram jelet kapja. Az 1 kapocsról 5 soros ellenálláson csatlakozunk a 6 mérőváltó primer tekercsére. A primer tekercs másik vége 2 kapocshoz csatlakozik. A 6 mérőváltó szekunder tekercsének egyik vége az áramkör földpontjára van kötve, másik végétől 7 kondenzátor és a vele sorbakapcsolt 8 beállító potencióméter vezet a föld, 9 ellenállás pedig a 10 műveleti erősítő negatív bemenete felé. A negatív bemenet a párhuzamosan kapcsolt 11 és 12 védődiódákon keresztül a földhöz, 13 kondenzátoron keresztül 10 műveleti erősítő kimenetéhez kapcsolódik. A 10 műveleti erősítő pozitív bemenete 14 ellenálláson keresztül földelve van. A 10 műveleti erősítő kimenetéről 15 ellenállás táplálja a 16 műveleti erősítő negatív bemenetét, miközben a 16 műveleti erősítő kimenetéről 17 és 18 ellenállásokból álló feszültségosztó hoz létre visszacsatolást a 16 műveleti erősítő pozitív bemenetére. A 16 műveleti erősítő kimenetéről 19 ellenálláson keresztül tápláljuk az NPN típusú 20 és a PNP típusú 21 kapcsoló tranzisztorok közösített bázispontját. A 20 és 21 kapcsoló tranzisztorok emittere a földre, 20 kapcsoló tranzisztor kollektora 22 ellenálláson keresztül a pozitív tápfeszültségre, 21 kapcsoló tranzisztor kollektora 23 ellenálláson keresztül pedig a negatív tápfeszültségre csatlakozik. A 20 kapcsoló tranzisztor kollektoráról 25 ellenállás, a 21 kapcsoló tranzisztor kollektoráról 26 ellenállás csatlakozik 10 műveleti erősítő negatív bemenetére. A 20 és 21 kapcsoló tranzisztorok kollektora közt a 24 referencia Zener-dióda foglal helyet. A 3 és 4 kapcsokon keresztül táplált 27 áramváltó szekunder tekercsének két vége a 28, illetve 29 ellenállásokon keresztül a 30 műveleti erősítő negatív bemenetére csatlakozik. A 30 műveleti erősítő pozitív bemenete 31 ellenálláson keresztül földelt, kimenetéről pedig 32 kondenzátor és a vele párhuzamosan kapcsolódó 33 ellenállás létesít visszacsatolást a negatív bemenetre. A 27 áramváltó szekunder tekercsével párhuzamosan kapcsolódik a 34 kompenzáló kapacitás és a vele soros 35 beállító potencióméter. Ugyancsak párhuzamosan kapcsolódik a 27 áramváltó szekunder tekercsével a sorosan kapcsolt 36 és 37 Zener-diódákból álló korlátozó áramkör. A PNP típusú 38, és az NPN típusú 39 kapcsoló tranzisztorok emittere a 27 áramváltó szekunder tekercsének egy-egy végéhez, kollektoruk pedig a földhöz kapcsolódik. A két kapcsoló tranzisztor bázisa közt a 40 Zener-dióda található. A 38 kapcsoló tranzisztor bázisát a 41, a 39 kapcsoló tranzisztor bázisát pedig a 42 diódán keresztül vezéreljük egy közös pontról, amelyet 43 ellenálláson keresztül csatolunk 16 műveleti erősítő kimenetére. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
