178403. lajstromszámú szabadalom • Kettős hídáramkör két határérték szerinti komparálás elvégzésére
5 178403 6 vett i0i és i02 áramokat és a Darlington fokozatok által felvett i, és i2 áramokat. Ezek eredőjét, az iR áramot táplálja be a tápforrás a kapcsolási elrendezésbe. Nézzük meg a 2.a ábrát. Azt látjuk, hogy az első küszöbértékkel megegyező tényérték mérése esetén az UO tényérték és az U1 referenciaérték egyenlő, a hídátló csomópontjait képező C és D leágazások potenciáljai között tehát nincs különbség, a komparátor ICI áramkör mindkét bemenetére azonos feszültség jut. A második küszöbértékkel megegyező tényérték esetén ugyanez a helyzet a további komparátor IC2 áramkörnél. Amikor tehát a tényérték — bármely irányban — áthalad a küszöbértéken, az egyik hídátló csomópontjai közötti potenciálkülönbség előjelet vált. Ez pontosan az előírt küszöbértéknél megy végbe akkor is, ha a tápfeszültség nem stabil, sőt a mérőhíd elkészítésekor a hídérzékenység uniformis jellegét sem kell biztosítani. Nem befolyásolja az előjelváltási szint pontosságát a hídkapcsolásoknál mindig fennálló nonlinearitás sem. A rajzon feltüntetett polaritások mellett mindaddig, amíg a tényérték az első küszöbérték alatt van, mindkét Darlington fokozat vezet, így a tápegységből felvett áram maximális, amit a 2.b ábrán az im0 egyenes jelöl. imO=iO + il+>2’ atl°l >0 = i01+'02 + W Amikor az első küszöbértéket érzékelő híd egyik átlójának csomópontjai közötti potenciálkülönbség előjelet vált, a komparátor ICI áramkör kimenetére csatlakozó — TI és T2 tranzisztor alkotta — Darlington fokozat lezár, így a kapcsolási elrendezés áramfelvétele im0 értékről ima értékre csökken, mert kiesik az i, komponens. ^ma 10 + 12-Ezen az értéken marad az áramfelvétel, amíg a tényérték nem lépi túl a második küszöbértéket, mert ekkor a további komparátor IC2 áramkör kimenetére csatlakozó — T3 és T4 tranzisztorok alkotta — Darlington fokozat is lezár és így a kapcsolási elrendezés áramfelvétele ezután már csak a három soros áramköri ágban folyó áramok eredője : >mf=*0 = '0!+*02 + *03 Ha árammérőt kapcsolunk a tápforrással sorba, akkor az három diszkrét érték (im0, ima, imf) egyikét fogja mutatni, s az mindenkor egyértelmű felvilágosítást ad arról, hogy a mérendő fizikai mennyiség pillanatértéke éppen az alsó küszöbérték alatt, a két küszöbérték között vagy a felső küszöbérték felett van-e. Szakember számára nyilvánvaló, hogy önmagában ismert kiegészítésekkel és átalakításokkal megoldható, hogy a tényérték ne pillanatérték, hanem átlagérték legyen vagy akár a pillanatértékből vagy átlagértékből valamilyen módon leszármaztatott érték. Végeredményben akármilyen tényértéket érzékelünk is, azt a találmány szerinti kettős hídáramkör segítségével könnyűszerrel összehasonlíthatjuk két eltérő küszöbértékkel. Az 1. ábrán azt mutattuk, hogy a soros áramköri ágakban elrendezett hat áramköri Z1...Z6 elem mindegyike nyúlásmérőbélyeg. Már említettük, hogy a hídméréses komparálást már akkor is végrehajthatjuk, ha csak a tényértéket reprezentáló első soros áramköri ág tartalmaz legalább egy, a fizikai mennyiségre érzékeny áramköri Z1 elemet (nevezzük: érzékelő elemnek). Ilyenkor a második harmadik, negyedik ötödik és hatodik áramköri Z2...Z6 elem állandó vagy változtatható értékű ellenállás lehet. Előnyös lehet az a kiviteli alak is, melynél a harmadik és az ötödik áramköri Z3 és Z5 elem is értékelő elem, míg a páros sorrendű Z2, Z4 és Z6 elemek állandó — vagy változtatható — értékű ellenállások. A már többször idézett VI—1148 alapszámú szabadalmi bejelentésben szerepel, hogy adott feladatra célszerű ún. előfeszített mérőhidat alkalmazni. Ez a kialakítás a találmány szerinti kettős mérőhídnál is lehetséges, mégpedig akár csak az egyik, akár mindkét küszöbértékkel való összehasonlítás céljára. További részletek tekintetében is alkalmazhatjuk a találmány szerinti mérőhídnál az idézett szabadalom szerinti szerkezeti részmegoldásokat. A kapcsolási elrendezés kialakítható zárt házban elrendezett mérőcellaként, melyből az első hídátlót képező két csomópont ki van vezetve és ez a két kivezetés van külső csatlakozó pontokhoz való csatolásra alkalmasan kialakítva. Hasonlóképpen a komparátor áramkör és a további komparátor áramkör kialakítható integrált kettős műveleti erősítőként. Célszerűen a kettős műveleti erősítő első fokozatának egyik bemenete alkotja a komparátor áramkör egyik bemenetét, második fokozatának egyik bemenete alkotja a komparátor áramkör másik bemenetét és mindkét fokozat másik bemenete a második fokozat kimenetére van csatlakoztatva. Egy előnyös kiviteli alaknál a komparátor áramkör tartalmaz áramgenerátorként kialakított kimenő fokozatot, melynek vezérlőbemenete a komparátor áramkör első fokozatának kimenetére, kimenete pedig az egyik hídátló egyik csomópontjára csatlakozik, s a kimenő fokozat egy pólusa az egyik hídátló másik csomópontjára csatlakozik. Szabadalmi igénypontok 1. Kapcsolási elrendezés fizikai mennyiség tényleges értékének, előnyösen pillanat- vagy átlagértékének (pl. erő vagy nyomás pillanatértékének) két különböző küszöbértékkel való összehasonlítására és az összehasonlítás eredményének megfelelő, háromértékű kimenőjel szolgáltatására, melyben négy áramköri elem — közülük legalább az első áramköri elem a fizikai mennyiségre érzékeny áramköri elem (pl. nyúlásmérőbélyeg, továbbiakban : érzékelő elem) — úgy van hídban elrendezve, hogy az egyik hídátlót képező, külső csatlakozó pontokhoz való csatlakozásra alkalmasan kialakított két csomópont közé kapcsolt első soros áramköri ág tartalmazza az első és a második áramköri elemet, a két csomópont közé kapcsolt második soros áramköri ág tartalmazza a harmadik és a negyedik áramköri elemet, e soros áramköri ágak leágazásai alkotják a másik hídátló csomópontjait, mely másik hídátló csomópontjai komparátor áramkör egy-egy — pl. egyenes, illetve inverz — bemenetére csatlakoznak, azzal jellemezve, hogy az egyik hídátlót képező két csomópont közé kapcsolt harmadik soros áramköri ágban ötödik és hatodik áramköri elem van elrendezve és a kapcsolási elrendezés tartalmaz egy további komparátor áramkört (IC2), melynek egyik bemenetére (+) az első soros áramköri ág leágazása, másik bemenetére (—) a harmadik soros áramköri ág leágazása csatlakozik. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a második, harmadik, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
