174107. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagáram és energiaáram- hálózatok statikus és dinamikus vizsgálatára
15 174107 16 kapcsolás kikompenzálja. így a feszültségesés, jól megválasztott mérőellenállás alkalmazásával, azonos nagyságrendben lehet az O és IN kapcsok közötti feszültségkülönbséggel, s így a mérési hibák minimalizálhatók. Amint a 4. ábrán látható, a földelt Ai differenciálerősítő invertáló bemenete az A3 műveleti erősítő kimenetére, nem invertáló bemenete az A4 feszültségkövető kimenetére csatlakozik. A differenciálerősítő földhöz képesti kimenő feszültsége a bemenő feszültségek különbségével arányos. A földelt Ai differenciálerősítő kimenete az alap FG függvénygenerátor bemenetéhez csatlakozik. Az alap FG fuggvénygenerátor kimenete az A2 műveleti erősítő invertáló bemenetére van kapcsolva, amelyre még az Rv visszacsatoló ellenálláson keresztül az A2 műveleti erősítő kimenete is rákapcsolódik. Az alap FG függvénygenerátor passzív áramköri elem, s az árama és feszültségesése között teremt valamilyen, a feladatnak megfelelő kapcsolatot. Ez célszerűen pl. diódákból és ellenállásokból álló hálózattal valósítható meg. Az A2 műveleti erősítő nem invertáló bemenete a földpontra kapcsolódik. Az A2 műveleti erősítő kimenete a D/Rt digitális jel-ellenállás átalakító ellenállás bemenetére kapcsolódik. A D/Rt digitális jel-ellenállás átalakító ellenállás kimenete az A3 műveleti erősítő invertáló bemenetére kapcsolódik. A D/Rj digitális jel-ellenállás átalakító digitális jel bemenete az Sí tárolóra kapcsolódik. A D/Ri digitális jel-ellenállás átalakító ellenállásokból és az ellenállásokat ki-be kapcsoló elemekből, célszerűen FET tranzisztorokból áll. Sajátossága, hogy a digitális jel bemenetéin áram nem folyik. Az átalakító és hozzákapcsolt tároló lényegileg megegyezik az 1. ábra kapcsán említett digitálisan beállítható, tárolós ellenállásmátrixszal. Az A3 műveleti erősítő invertáló bemenetére csatlakozik még a D/R2 digitális jel-ellenállás átalakító ellenállás kimenete is. A D/R2 digitális jel-ellenállás átalakító digitális jelbemenete az S2 tárolóra van kapcsolva. A digitális jel bemenetéin áram nem folyik. Az A3 műveleti erősítő nem invertáló bemenete a földpontra kapcsolódik. Az A3 műveleti erősítő kimenete egyrészt a D/R3 digitális jel-eilenállás átalakító ellenállás bemenetére, másrészt a földelt Aj differenciálerősítő már említett bemenetére kapcsolódik. A D/R3 digitális jel-ellenállás átalakító digitális jelbemenete az S3 tárolóra van kapcsolva. A digitális jelbemeneten áram nem folyik. A D/R3 digitális jel-ellenállás átalakító ellenálláskimenete az RM mérőellenállás egyik végére és az M mérőpontra van kapcsolva. Az Rm mérőellenállás másik vége az A4 feszültségkövetőre és a kimenő IN kapocsra van kapcsolva. Az A4 feszültségkövető kimenete a D/R2 digitális jel-ellenállás átalakító ellenállás bemenetére és a már említett Ai differenciálerősítőre van kapcsolva. A kapcsolási elrendezés működésének megvilágításában abból célszerű kiindulni, hogy a D/R3 digitális jel-ellenállás átalakító ellenállásán és az RM mérőellenálláson átfolyó áramot rögzítettnek tekintjük, az áramhoz rendelt O és IN kapcsok közötti feszültségkülönbség kialakulását pedig végig követjük. Ekkor a D/R3 digitális jel-ellenállás átalakító ellenállásán és az RM mérőellenálláson létrejövő földfüggetlen feszültségeséssel arányos, a földhöz képesti feszültséget szolgáltat a földelt A! differenciálerősítő. Más szóval a földelt Ai differenciálerősítő kimeneti feszültsége a digitálisan beállítható tárolós függvénygenerátoron átfolyó árammal, valamint a D/R3 digitális jel-ellenállás átalakító beállított ellenállásával lesz arányos. Az alap FG függvénygenerátor ehhez a feszültséghez a sajátosságainak megfelelő áramot rendel, s az A2 műveleti erősítő evvel az árammal arányos feszültséget ad a kimenetén. Ez a feszültség a D/Ri digitális jel-ellenállás átalakító beállított ellenállásán át áramot juttat az A3 műveleti erősítő invertáló bemenetén képzett, virtuális földpotenciálon levő áramösszegező pontra. Az A3 műveleti erősítő kimenő feszültsége már most úgy áll egyensúlyban, hogy az IN kapocs feszültségével megegyező A4 feszültségkövető feszültsége, és a D/R2 digitális jel-ellenállás átalakító beállított ellenállása által meghatározott áram a már említett összegezőponton O áramot adjon. Ezzel belátható, hogy a digitálisan beállítható tárolós függvénygenerátoron az átfolyó áramhoz az alap FG függvénygenerátor fajtája, valamint a D/Ri, D/R2, D/R3 digitális jel-ellenállás átalakítók beállításának függvényében egyértelmű O—IN kapcsok közötti feszültségfüggvény tartozik. A példaképpeni kivitelként ismertetett statikus üzemű nemlineáris anyagáramhálózat vizsgálati eljárása és berendezése a műszaki élet számos területén alkalmazható. Különösen előnyös alkalmazása terjedelmes hálózatok vizsgálatára, pl. bányaszellőzés - a bányaműveléssel együtt változó - légútjainak beszabályozásánál, ill. városi víz- és gázelosztó hálózatok fejlesztésénél, üzemeltetésénél. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás anyagáram- és/vagy energiaáram-hálózatok statikus és/vagy dinamikus vizsgálatára a mindenkori vizsgálandó hálózat topológiájának megfelelően — előnyösen manuálisan — összekapcsolt és a hálózat ágankénti állapotfüggvényeit függvénygenerálással leképező villamos analóg célmodell alkalmazásával, amelynél a vizsgált hálózat kívánt jellemzőit a villamos célmodell-paraméterek mérése, adott esetben megjelenítése és/vagy regisztrálása útján határozzák meg, azzal jellemezve, hogy a vizsgálandó hálózat elemeit (ágait) sorszámmal látjuk el és mindegyiknek megfeleltetünk egy azonos sorszámmal ellátott, előre meghatározott program szerint vezérelhető analóg hálózatelemet, és a vezérelhető analóg hálózatelemekből a vizsgálandó anyagáram-, 31. energiaáram-hálózat topológiájával megegyező topológiájú hálózatot alakítunk ki, a vizsgálandó hálózat paramétereit digitálisan tároljuk, majd kiindulási beállításként a paramétereknek megfelelően táblázat alapján villamos jelekkel beállítjuk az analóg hálózatelemeket, a hálózatelemeket különbözőség és pontatlanság szempontjából korrigáló eljárás útján változatlanul hagyott hálózat mellett egyen-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
