176839. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés villamos jel ill. jelsorozat affektív értékének mérésére
készülékekben történő felhasználásra mind műszakilag, mind gazdaságilag alkalmatlanná teszi. Ennél a megoldásnál úgy a hőforrásokat, mint a hőérzékelőket ellenállás és hőfokkarakterisztika vonatkozásában is párba kell válogatni, továbbá a bemenőoldali hőforrás és hőérzékelő valamint a referencia oldali hőforrás és hőérzékelő közötti hőcsatolási tényezőnek is azonosnak kell lennie. Az egész kapcsolási elrendezés fokozottan érzékeny a környezeti hőmérséklet változására. A találmánynak az a célja, hogy bármely hullámformájú villamos jel effektiv értékének mérése problémamentesebben és gazdaságosabban legyen elvégezhető mint az ismertetett módszerekkel. A találmányt az a felismerés tette lehetővé, hogy megfelelő kapcsolási elrendezésbe beépítve optikai csatolóelemek effektiv érték mérésére használhatók. Optikai csatolóelemen jelen leírásban olyan villamos, illetve geometriai elrendezést értünk, ahol a fényforrás az őt gerjesztő elektromos hullámforma effektiv értékével arányos fényáramot kelt, míg a fényérzékeny eszköz a fényárammal arányosan változtatja valamelyik elektromos jellemzőjét, a fényforrás valamint a fényérzékeny eszköz egymástól rögzített távolságra, fényszigetelő zárt térben helyezkedik el. A találmánynak az a lényege, hogy az abszolútértékképző kimenete munkapontstabilizáló áramkör jelbemenetére csatlakozik, amelynek kimenete(i) optikai csatolóelemen(ken) keresztül kiegyenlítő áramkör bemenetére(eire) van(nak) kötve és a kiegyenlítő áramkör kimenete a munkapontstabilizáló áramkör kiegyenlítő bemenetére csatlakozik, amely egyúttal a kapcsolás kimenete is. A találmány részletes ismertetéséhez a mellékelt ábrák nyújtanak segítséget. Az 1. ábrán a találmány tömbvázlata, a 2. ábrán pedig egy, az 1. tömbvázlatnak megfelelő kiviteli példa áramköri vázlata látható. Ezen kiviteli példában a fényforrás izzólámpa, a fényérzékeny eszköz pedig fotoellenállás, továbbá a csatolásra használt optikai csatolóelemek száma egy. Az 1. ábra alapján a találmány elvi felépítése a következő: Az 1 abszolútértékképző A bemenetére jutó jelek unipolárisán jelennek meg egy B kimeneten illetve egy 2 munkapontstabilizáló áramkör C bemenetén. A 2 munkapontstabilizáló áramkör 4a...4n optikai csatolóelemek fényforrását táplálja, és egyben biztosítja, hogy a fényforrás a kivezérléstől függetlenül állandóan a megválasztott optimális munkapontban működjék. A 2 munkapontstabilizáló áramkör Da...Dn kimenetein keresztül kapcsolódik a 4a...4n optikai csatolóelemek Ea...En bemenetéihez. A4a...4n optikai csatolóelemek Fa...Fn kimenetein megjelenő jelek egy 3 kiegyenlítő áramkört vezérelnek annak Ga...Gn bemenetéin keresztül. A 3 kiegyenlítő áramkör H kimenete össze van kötve a 2 munkapontstabilizáló áramkör I kiegyenlítő bemenetével. A 3 kiegyenlítő áramkör H kimenete egyben a kapcsolás kimenete, ahol az A bemenetet vezérlő jel effektiv értékével arányos egyenfeszültség mérhető. A 2. ábra alapján ismertetjük a találmány egy kiviteli példáját. Az A bemenetű 1. abszolútértékképző kapcsolásának többféle megoldása ismeretes (pl. : műveleti erősítővel felépített kétutas egyenirányító) ezért itt részleteiben ezzel nem foglalkozunk. Az 1 abszolútértékképző B kimenete a 2 munkapontstabilizáló áramkör C bemenetére van kötve. A 2 munkapontstabilizáló áramkör jelen példánkban egy feszültséggel vezérelhető analóg osztó áramkör, melynek I kiegyenlítőbemenete, előnyösen osztóbemenete és D kimenete van. így az elvégzett művelet : K ^ =UD= j/ j J u2n dt 1 ' o ahol Uc a C bemeneten mérhető feszültség effektiv értéke, UI az I kiegyenlítőbemeneten,, előnyösen osztó bemeneten mérhető feszültség effektiv értéke, UD a D kimeneten mérhető feszültség effektiv értéke, K az analóg szorzó és osztó áramköröknél meghatározott normál egység (a gyakorlatban általában 10 V). A 2 munkapontstabilizáló áramkör feladata, hogy a D kimenetén az A bemenetre kapcsolt jel effektiv értékétől függetlenül konstans effektiv értéket állítson be, azaz a 4 optikai csatolóelemben levő izzó állandóan azonos fényerővel világítson. A 2 munkapontstabilizáló áramkör D kimenete a 4. optikai csatolóelem E bemenetére van kötve. A 4 optikai csatolóelem egy izzólámpából (adó) és egy fotoellenállásból (vevő) áll. Az izzólámpa feladata igen lényeges, nevezetesen az, hogy a rájutó tetszőleges hullámformájú jel effektiv értékének megfelelő fényerővel világítson. Bármely hullámformájú jel effektiv értéke azonos az ugyanakkora ellenállást azonos hőmérsékletre hevítő egyenárammal. Az izzólámpa wolframszála igen széles frekvenciasávban ideális, tiszta ohmos ellenállásként működik. Az izzólámpára kapcsolt egyenáram és ugyanakkora effektiv értékű tetszőleges hullámformájú változóáram az izzószálat azonos hőmérsékletre hevíti. Ismeretes továbbá, hogy az izzólámpa izzószálának hőmérsékletével arányos fényerővel világít igen széles spektrumban. Amennyiben ezen spektrum bármely tartományát (példánkban CdSe érzékelővel) fényérzékelő fotoellenállással figyeljük, azt tapasztaljuk, hogy a fotoellenállás ellenállása (igaz csak viszonylag kis Ueff tartományban) az izzólámpára kapcsolt jel effektiv értékével arányosan változik. Az izzólámpa karakterisztikája nem lineáris, ezért működtetjük stabil munkapontban, azaz E bemeneten mindig ugyanakkora effektiv értékű jel lesz (Ueff~ konstans). A 3. kiegyenlítő áramkör jelen példánkban hídkapcsolásban műveleti erősítővel kiegészítve érzékeli a 4 optikai csatoló fotoellenállásának változásait. A hídkapcsolás Uref referencia feszültségforrását jelen esetben egy a 4 optikai csatolóelemmel teljesen azonos felépítésű optikai csatolóval állítjuk elő. A 3. kiegyenlítő áramkör igen nagy differenciális erősítésével a hídkapcsolás igen kis mértékű kiegyenlítetlenségét is érzékelve H kimenetén keresztül a 2 munkapontstabilizáló áramkör I kiegyenlítőbemenetét, előnyösen osztó bemenetét vezérli úgy, hogy ez D kimenetén akkorára szabályozza az A bemenetére érkező jel effektiv értékét, hogy a 4 optikai csatolóelem fotoellenállása azonos ellenállást mutasson a 3 kiegyenlítő áramkörben levő referenciaoldali fotoellenállással. A szabályozás ilyen módon biztosítja, hogy a H kimeneten és az I kiegyenlítőbemeneten, előnyösen, osztóbemeneten az A bemenetre kapcsolt jel effektiv értékével arányos egyenfeszültség legyen. Az izzólámpa tehetetlensége miatt természetesen kapcsolásunk csak bizonyos feltételek mellett működik helyesen. Ilyenek: A bemenő jel egyenáram (feszültség). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
