179015. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kondenzátor töltésével működő AC-DC konverterek mérési pontatlanságainak és hibáinak csökkentésére
3 179015 4 kondenzátor elveszti a töltését és ha ez előtt az idő alatt egy kisebb amplitúdójú feszültséget akarunk megmérni, akkor a mérőműszer addig nem mutat helyes értéket, amíg a kondenzátor feszültsége el nem éri a mérendő feszültség amplitúdójával arányos értéket. Ezért általában a gyártók kompromisszumot kötnek az alsó határfrekvencia és a mérési gyorsaság között. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha minden periódus után kisütjük a kondenzátort egy nagyon kis értékű ellenálláson keresztül és ugyanakkor a mérési periódusban csak egy igen nagy értékű ellenálláson keresztül terheljük, akkor mind a mérési gyorsaság, mind az alacsony frekvenciás hibafeszültség elfogadható értéken tartható. A találmánynak az a lényege, hogy az egyenfeszültségű erősítő kimenete komparátor bemenetére van visszacsatolva, továbbá az egyenirányító egység, az egyenfeszültségű erősítő és a komparátor közös pontjára olyan kapcsoló van kötve, amely kapcsolónak a bemeneteire kapcsolóvezérlő és kisértékű ellenállás csatlakozik. A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán a találmány egy kiviteli példájának elvi kapcsolási blokkvázlatát szemléltetjük, A 2. ábrán egy mérési ciklus példaképpeni felosztása látható. A találmány tárgyát képező kapcsolási elrendezésben váltakozó feszültségű 1 bemeneti erősítő bemeneté egyúttal a kapcsolási elrendezés bemenete is. Az 1 bemeneti erősítő kimenete 2 komparátor egyik bemenetére csatlakozik. A 2 komparátor kimenete D egyenirányító egységen, egyszerűbb esetekben egyenirányító elemen, előnyösen diódán keresztül C kondenzátorra van kötve és a C kondenzátor valamint a D egyenirányító egység közös pontja 3 egyenfeszültségű erősítő bemenetére csatlakozik. Ugyancsak a D egyenirányító egység és a C kondenzátor közös pontjára csatlakozik egy olyan 5 kapcsoló kimenete, mely 5 kapcsoló vezérlő bemenetére 4 mérésvezérlő kimenete van kötve. A 4 mérésvezérlő bemenetére az 1. ábrán nem látható mérésvezérlő logika csatlakozik és ez a bemenet egyúttal a kapcsolási elrendezés másik bemenete is. Az 5 kapcsoló második kimenete kisértékű R ellenállás egyik kivezetésére csatlakozik, mely R ellenállás másik kivezetése a C kondenzátor másik kivezetésével együtt földpotenciálra csatlakozik. A találmány tárgyát képező példaképpeni kapcsolási elrendezés a következőképpen működik. A mérendő váltakozó feszültség váltakozófeszültségű 1 bemeneti erősítő bemenetére jut, amely a bejövő feszültséget illeszti a 2 komparátor egyik bemenetére, a 2 komparátor a bejövő jel hatására pozitív állapotba billen és a kimenete a D egyenirányitó egységen keresztül elkezdi tölteni a C kondenzátort. A C kondenzátoron levő feszültséget a gyakorlatilag végtelen bemenő ellenállású 3 egyenfeszültségű erősítőn keresztül visszavezetjük a 2 komparátor másik bemenetére, ha ennek a visszavezetett feszültségnek a nagysága eléri a 2 komparátor másik bemenetére jutó váltakozó-feszültség nagyságát, akkor a 2 komparátor visszabillen és megszűnik a C kondenzátor töltése. Ha a bemeneti feszültség tovább növekszik, akkor újból megindul a C kondenzátor töltése és a visszavezetett feszültség újra visszabillenti a 2 komparátort alapállapotba. Ez a töltés-visszabillentés folyamat egészen addig folytatódik, míg a C kondenzátoron levő feszültség arányos nem lesz a bejövő feszültség értékével. Ekkor a töltési folyamat befejeződik és a C kondenzátor feszültsége egy adott ideig állandó értékűnek tekinthető mivel a C kondenzátort terhelő ellenállás gyakorlatilag végtelennek tekinthető, így a 3 egyenfeszültségű erősítő kimenetén a bejövő feszültség csúcsával arányos feszültséget tudunk mérni. Ezt az időtartamot Tt töltési időnek nevezzük. A Tt töltési időnek olyan hosszúnak kell lennie legalább, mint amilyen a legkisebb mérési frekvencia periódus ideje. A tm mérési periódus után a mérésvezérlő logika egy tk kisütési idejű jelet ad a 4 mérésvezérlő bemenetére, mely jel hatására az 5 kapcsoló a C kondenzátorra kapcsolja a kisértékű R ellenállást, amely egy r = R *C kisütési időállandóval kisüti a C kondenzátort. Ez az idő, az alkalmazható kis kapacitásérték és kis ellenálláséríék miatt egy nagyon kis idő és gyakorlatilag nem befolyásolja a teljes periódusidőt. Ezután újból indul a töltési periódus, majd a mérési periódus. Elméleti számítások szerint egy 10 Hz frekvenciáig mérő műszer esetén másodpercenként legalább három mérést tudunk végrehajtani, ha az egész ciklust a 2. ábra szerint osztjuk fel. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye, hogy a mérendő váltakozó feszültség periódus idejétől függetlenül állandóan a csúcsfeszültséggel arányos feszültség mérhető a C kondenzátoron, alacsony frekvenciákon sem jelentkezik az integrálási Uh hibafeszültség, a mérési periódusok száma azonos lehet másodpercenként és nem kell megvárni míg a C kondenzátor elveszti töltését. A C kondenzátor értékét nem kell nagyra választani és ígv jóval pontosabb tűrésű és kisebb kapacitásértékű C kondenzátor választható, amely a hosszú idejű mérési stabilitást is előnyösen befolyásolja. Az áramköri egység felépítése egyszerű és mégis nagy pontosságot tesz lehetővé. Az alsó határfrekvenciát a Tt töltési idő szabja meg, a felső határfrekvenciát az 1 bemeneti erősítő a 2 komparátor és a 3 egyenfeszültségű erősítő határfrekvenciája korlátozza. Szabadalmi igénypontok: 1. Kapcsolási elrendezés kondenzátor töltésével működő AC—DC konverterek mérési pontatlanságainak és hibáinak csökkentésére, amely kapcsolási elrendezésben komparátor kimenete egyenirányító egységen keresztül egyenfeszültségű erősítő bemenetére csatlakozik, továbbá az egyenirányító egység és az egyenfeszültségű erősítő közös pontjára kondenzátor van kötve, azzal jellemezve, hogy az egyenfeszültségű erősítő (3) kimenete a komparátor (2) bemenetére vissza van csatolva, továbbá az egyenirá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
