177028. lajstromszámú szabadalom • Elektroanalitikai mérőkészülék folyadékok és/vagy gázok összetevőinek és/vagy jellemzőinek meghatározására
5 177028 6 Az 1. ábra szerint két egymástól részben eltérő felépítésű, de ugyanazt a találmányi gondolatot megvalósító készülék működését ismertetjük. A találmányi. gondolatot analóg módon megvalósító készüléket a továbbiakban az egyszerűség kedvéért analóg meredekség-figyelővel ellátott készüléknek, ugyanezt ; digitális eszközökkel megvalósító készüléket digitális meredekség-figyelővel ellátott készüléknek nevezzük. A) Az analóg meredekség-figyelővel ellátott készülék három olyan, funkciójában egymástól jól elkülönülő egységre tagolható, amelyek mindegyike több, az ábrán feltüntetett blokkot is magában foglal. a) 20 mérőegység: Tartalmazza az 1 elektrokémiai mérőcellát, a 2 mérőjel-átalakítót, — amely ebben az esetben analóg, kimenőjele az 1 elektrokémiai mérőcella által szolgáltatott mérőjellel arányos egyenfeszültség — és tartalmazza a 3 kijelzőt, amely lehet mutatós műszer, vagy digitális panelmérő is. A 20 mérőegység felépítése és működése azonos a hagyományos elektroanalitikai mérőkészülékek felépítésével. Az 1 elektrokémiai mérőcella létrehozza a meghatározni kívánt jellemzővel egyértelmű függvénykapcsolatban levő mérőjelet. A 2 mérőjel-átalakító elvégzi a mérés jellegétől függően szükséges impedancia-illesztési, áram-feszültség erősítési, stb. feladatokat és megfelelő kezelőszerveivel biztosítja a készülék illesztő oldatokkal és/vagy gázokkal történő hitelesítésének (illesztésének) lehetőségét. A 3 kijelző az illesztés és mérés során a szükséges adatok megjelenítését végzi. b) 21 beállásfigyelő egység: Tartalmazza a 4 ütemezett mintavevő/tárolót, az 5 különbségképzőt, a 6 abszolútérték-képzőt és a 7 meredekség-figyelőt. A 21 beállásfigyelő egység feladata az egyensúlyi, vagy gyakorlatilag egyensúlyinak tekinthető mérőjel létrejöttének érzékelése. Működése a következő: A 4 ütemezett mintavevő/tároló meghatározott időközönként lemásolja és a következő mintavétel idejéig tárolja a 2 mérőjel-átalakító kimenőfeszültségének a mintavétel idejében aktuális értékét. Az S különbségképző előállítja az utolsó mintavétel idejéhez tartozó tárolt érték és a 2 mérőjelátalakító kimenőfeszültségének mindenkori pillanatértéke közötti különbséget az idő függvényében. Ez a különbségi jel a 6 abszolútérték-képzőré kerül. A különbségi jel időfüggvényének abszolútértékét a 7 meredekség-figyelő szabályos időközönként, a mintavételektől számított meghatározott idő eltelte után összehasonlítja egy alkalmas választott, ún. meredekség-küszöbszinttel. Amikor az összehasonlítási fázisban a 7 meredekség-figyelő a különbség abszolútértékét a meredekség-küszöbszintnél alacsonyabbnak találja, — azaz a mérőjel beállási idő függvényének első differenciálhányadosát közelítő differencia hányados adott mértékben megközelíti a nullát, tehát a , mérőjel beállási idő függvénye előírt mértékben megközelíti a vízszintest, — a 7 meredekség-figyelő a mérőjelet egyensúlyinak fogadja el és a kimenetén létrehozza az ún. „kész-adatjelet. A „kész-adat”-jel hatására a 3 kijelző ,kimerevíti” a 2 i mérőjel-átalakító kimenő-feszültségének aktuális értékével arányos kijelzett értéket és adott esetben „READY” figyelmeztető jelzést is bekapcsol. A készülék működhet úgy is, hogy a mérés kezdeté- 5 tői a ,kész-adat”-jel megérkezéséig a 3 kijelző sötét, csak egy „WAIT” felirat figyelmezteti a kezelőt arra, hogy rövid időn belül mérési adat kijelzése várható. A ,kész-adat”-jel megérkezése után a 3 kijelzőn megjelenik a ,kimerevített” eredmény. 10 c) 22 hibajelző egység: Tartalmazza a 8 hibajelző mintavevő/tárolót, a 9 hibajelző különbségképzőt, a 10 nullkomparátort, a 11 hibakijelzőt, az alsó és felső 12 és 13 határérték-figyelőt. A 22 hibajelző egység feladata figyelmezte- 15 tő jelzés létrehozása, ha az 1 elektrokémiai mérőcella nem kielégítő feltöltöttsége, vagy szakadt volta miatt, - pl. mikrokapilláris érzékelők esetén buborékos felszívás — a mérőjel beállási időfüggvénye nem konvergens. A 22 hibajelző egység 20 működése az alábbi: A 8 hibajelző mintavevő/tároló a 7 meredekség-figyelő minden összehasonlítási fázisában mintavételezi, majd a következő beállásfigyelési ciklus végét jelentő újabb összehasonlítási fázis kezdetéig tárolja a 6 abszolútértékképző ki- 25 menőfeszültségét. Ez a kimenőfeszültség az összehasonlítási fázisokban arányos a mérőjel beállási időfüggvénye első differenciálhányadosának az utolsó beállásfigyelési ciklus időtartamára számított átlagával. A 9 hibajelző különbségképző előállítja a 30 8 hibajelző mintávevő/tárolóban rögzített feszültségérték és a 6 abszolútérték-képző kimenetén rendelkezésre álló pillanatérték különbségi időfüggvényét. Ennek a különbségi időfüggvénynek az éppen folyamatban levő beállásfigyelési ciklus összehasonlí- 35 tási fázisában felvett értéke a mérőjel beállási időfüggvényének második differenciálhányadosát közelíti az utolsó két beállásfigyelési ciklus időtartamára vonatkozóan. Ezt a feszültséget a 10 nullkomparátor az összehasonlítási fázisokban egy, a 40 nullát alkalmas mértékben közelítő kis negatív küszöbszinthez hasonlítja. Amennyiben valamelyik összehasonlítási fázis ideje alatt a 9 hibajelző különbségképző kimenőfeszültsége pozitív irányban túllépi az említett küszöbszintet, a 10 nullkompa- 45 rátör hibajelzést juttat el a 11 hibakijelzőhöz. Ha a 7 meredekség-figyelő kimenetén még nem jött létre ,kész-adat”-jel, all hibakijelző figyelmeztető jelzéssel a kezelő tudomására hozza a mérőjel beállási időfüggvényének divergens voltát és letiltja a kijel- 50 zést. A mérőjel beállási időfüggvényének második differenciálhányadosa a mérőjel megfelelő, konvergens állandósulása esetén is fokozatosan megközelíti a nullát, tehát a 10 nullkomparátor ebben az esetben is létrehozza a hibajelzést, de a rendszer 55 felépítéséből következik, hogy ebben az esetben előbb keletkezik a 7 meredekség-figyelő kimenetén „kész-adatjel, és ez a 11 hibakijelző működését letiltja. A 11 hibakijelzőhöz a 10 nullkomparátoron kívül az alsó és felső 12 és 13 határértékfigyelő is juttathat el hibajelzést. Ezek a 2 mérőjel-átalakító kimenőfeszültségét a kijelzési tartomány végpontjainak megfelelő alsó, illetve felső küszöbszinttel hasonlítják össze. Amennyiben a mérőjel beállási folyamatának adott idejű kezdeti szakasz után a mérőjel az előbbi küszöbszintek 3
