173790. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés váltakozóáramú teljesítmény nagypontosságú mérésére mindkét bemenetén áramvezérelt elektronikus szorzóelem segítségével
5 173790 6 Az áramkör kimenő jele a 44 pontról nyerhető. Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő: Az 1 és 2 bemenő kapcsok közé kapcsolt bemenő feszültségből az 5 soros ellenállás arányos áramjelet állít elő, amelyet a 6 mérőváltó galvanikusan leválasztva juttat az áramkör egyik bemenetére. A 10 és 16 műveleti erősítők a 20 és 21 kapcsoló tranzisztorok, a 24 referencia-Zener-dióda a kapcsolódó 14, 15, 17, 18, 19, 22, 23, 25, 26 ellenállásokkal és 13 kondenzátorral önrezgő négyszögfeszültség generátort alkotnak, amely külső vezérlés nélkül szimmetrikus négyszögjeleket szolgáltat a 16 műveleti erősítő kimenetén. Működés közben a 10 műveleti erősítő negatív bemenete mindig „virtuális föld” potenciálú pont, ezzel biztosítva a 6 mérőváltó szekunder körének a jó illesztéshez szükséges kisimpedanciás lezárását. A szekunder áram ugyanakkor átfolyik 9 ellenálláson is, egy kisméretű feszültségesést biztosítva ezzel a 7 kondenzátorból, és 8 beállító potenciométerből álló, 6 mérőváltó szöghibáját kompenzáló kör számára. A bemenet túlvezérlését a 11 és 12 védő diódákból álló limiter akadályozza meg. A 10 műveleti erősítő kimenete 15 ellenálláson keresztül vezérli a 16 műveleti erősítőből kialakított hiszterézises kompenzátor bemenetét. A 10 műveleti erősítő kimenetén keletkező négyszög impulzusok a 20 és 21 kapcsoló tranzisztorokat ellenfázisban vezérlik. Amikor 16 műveleti erősítő kimenete pozitív, a 20 kapcsoló tranzisztor vezérlődik telítésbe, miközben a 21 kapcsoló tranzisztor lezár, így a 21 kapcsoló tranzisztor kollektorán a 24 referencia Zener-dióda feszültségéből és a 20 kapcsoló tranzisztor maradék feszültségéből származó, nagypontosságú és hőstabilitású, a földhöz képest negatív referenciafeszültség keletkezik. Amikor a 16 műveleti erősítő kimenete negatív, a helyzet szimmetrikusan megváltozik, és most a 20 kapcsoló tranzisztor kimenetén keletkezik jó pontossággal azonos értékű, de pozitív referenciafeszültség. A pozitív és negatív referenciafeszültség az azonos értékű 25 és 26 ellenállásokon keresztül csatolódik vissza a 10 műveleti erősítőből kialakított integrátor negatív bemenetére, amely az áramkör négyszögjeleinek kitöltési tényezőjét úgy változtatja meg, hogy a 6 mérőváltó felől és a referenciaáramkör felől folyó áramok átlagértéke nulla legyen. A folyamat eredményeként a 16 műveleti erősítő kimenetén olyan négyszögimpulzus sorozatot kapunk, amelynek kitöltési tényezője nagy linearitással arányos a 6 mérőváltó' felől befolyó árammal. Ez a kitöltési tényező modulált impulzus sorozat vezérli 43 ellenálláson keresztül a 38 és 39 kapcsoló tranzisztorokból álló komplementer, ellenütemű áramkört, amely a szorzat másik tényezőjét, a 27 áramváltó felől folyó áramot kapcsolja 28 és 29 ellenállásokon keresztül a 30 műveleti erősítő negatív bemenetére. A kapcsoló jelek pozitív félperiódusábaft a 39 kapcsoló tranzisztor nyit, a 38 kapcsoló tranzisztor bázisa a 40 Zener-dióda által rögzített zárófeszültséget kap, így a 27 áramváltó szekunder árama a föld - 39 kapcsoló tranzisztor — 27 áramváltó — 28 ellenállás útvonalon keresztül jut a 30 műveleti erősítő bemenetébe. A kapcsoló jelek negatív félperiódusában a 38 kapcsoló tranzisztor nyit és a 39 kapcsoló tranzisztor zár, így a 27 áramváltó szekunder árama a föld - 38 kapcsoló tranzisztor - 27 áramváltó - 29 ellenállás útvonalon jut a 30 műveleti erősítő negatív bemenetébe. Ilyen módon a megoldás lehetővé teszi a 30 műveleti erősítőből kialakított szűrő bemenetébe befolyó áram komutálását, miközben a 27 áramváltó szekunder tekercsén — és ugyanazon a tekercsén — az átfolyó áram változatlan irányú. A 30 műveleti erősítőből, 31 és 33 ellenállásokból és 32 kondenzátorból álló aluláteresztő szűrő kiszűri a hasznos jelből a kapcsoló frekvenciás összetevőket, így a 44 pont a két bemenő jel szorzatával arányos egyenfeszültséget nyerünk. Szabadalmi igénypontok: 1. Kapcsolási elrendezés váltakozóáramú teljesítmény nagypontosságú mérésére mindkét bemenetén áramvezérelt elektronikus szorzóelem segítségével azzal jellemezve, hogy a mérendő feszültség (U) egy soros ellenálláson (R) és egy mérőváltón (A) keresztül csatlakozik egy impulzus-kitöltés modulátor (C) bemenetére: ugyanide csatlakozik a bipoláris referencia feszültség előállító áramkör (D) két kimenete egy-egy soros ellenálláson (L, M) keresztül, az impulzus-kitöltés modulátor (C) kimenete egyrészt a bipoláris referenciafeszültség előállító áramkör (D), másrészt az áramkommutáló fokozat (E) vezérlő bemenetére csatlakozik, a mérendő áram (I) egy áramváltón (B) keresztül csatlakozik az áramkommutáló fokozat (E) bemenetére, amelynek kimenete egy szűrőkor (F) bemenetére kapcsolódik, az áramkör kimenete a szűrőkor (F) kimeneti pontja (P). 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a bipoláris referenciafeszültség előállító áramkörében (D) a referenciafeszültség nagyságát meghatározó referencia Zener-dióda (24) anódja egy PNP típusú kapcsolótranzisztor (21) katódja pedig egy NPN típusú kapcsolótranzisztor (20) kollektorára csatlakozik, a PNP típusú kapcsolótranzisztor (21) kollektoráról egy ellenállás (23) a negatív, az NPN típusú kapcsoló tranzisztor (20) kollektoráról egy ellenállás (22) pedig a pozitív tápfeszültségre csatlakozik, a kapcsoló tranzisztoroknak (20, 21) bázisa közösítve van, emittereik pedig a földre csatlakoznak, az áramkör vezérlő bemenete egy ellenálláson (19) keresztül csatlakozik a közös bázispontra, az áramkör kimenete pedig a kapcsoló tranzisztorok (20, 21) kollektora. 3. Az 1. pont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az áramkommutáló fokozatában (E) az áramváltó (27) szekunder tekercsének két vége egy PNP kapcsolótranzisztor (38), illetve egy NPN kapcsoló tranzisztor (39) emitterére csatlakozik, a kapcsoló 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
