183472. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés valamely paramétertől függő kapacitás karakterisztikájának virtuális linearizálására
1 183 472 2 rátör megoldása és a hőfokfüggetlenség biztosítása igen egyszerű. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakjánál a leválasztó erősítő erősítése megegyezik az első és második ellenállás összegének és a hőfokfüggő ellenállás és az illesztő ellenállás összegenc1, hányadosa, valamint a kapacitív érzékelő alapkapacitásának és az integrátor integráló kapacitásának hányadosa által képzett szorzat értékével. A fenti kiviteli alak előnye, hogy a fenti összefüggés kielégítése biztosítja a kapacitív érzékelő alapkapacitásának (tehát a vizsgált paraméter nulla értékéhez tartozó kapacitásnak) a látszólagos kiküszöbölését, tehát a kapcsolási elrendezés kimeneti jele nulla, amennyiben a független változónak tekintett paraméter nulla értékű. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakjánál a második ellenállás értéke nagyobb az első és harmadik ellenállás szorzatának a negyedik ellenállás értékével képzett hányadosánál, amennyiben a kapacitív érzékelő karakterisztikája a mérési tartomány legalább egy részében monoton növekvő, illetve a második ellenállás értéke kisebb, mint az első és harmadik ellenállás szorzatának és a negyedik ellenállás értékének hányadosa, amennyiben a kapacitív érzékelő karakterisztikája a mérési tartomány legalább egy részében monoton csökkenő meredekségé A találmány szerinti kapcsolási elrendezést és működését a mellékelt rajzok alapján részletesebben ismertetjük: A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés általános tömbvázlata, míg a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy konkrét háromszöggenerátorral felépített kiviteli alakjának tömbvázlata. Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés Cé kapacitív érzékelőt, H háromszöggenerátort, RÍ első, R2 második, R3 harmadik és R4 negyedik ellenállás soros kapcsolásából álló ellenállásláncot, El első és E2 második egyenirányítót, A leválasztó erősítőt, HK hányadosképzőt és előnyösen RT hőfokfüggő ellenállást tartalmaz, a H háromszöggenerátor kimenete a Cé kapacitív érzékelő egyik végpontjával, ennek másik végpontja az ellenálláslánc RÍ első ellenállásával és az El első egyenirányító bemenetével van összekötve, amelynek kimenete a HK hányadosképző számláló bemenetének egyik pontjára van csatlakoztatva, a számláló bemenet másik pontja földre van kötve. Az RÍ első és R2 második ellenállás közös pontja az E2 második egyenirányító bemenetének egyik kapcsára, az R3 harmadik és R4 negyedik ellenállás közös pontja az E2 második egyenirányító bemenetének másik kapcsára van kapcsolva, az E2 második egyenirányító kimenete pedig a HK hányadosképző nevező bemenetére van kötve. Az ellenálláslánc R2 második és R3 harmadik ellenállása csatlakozási pontjához az A leválasztó erősítő kimenete van kapcsolva, az A leválasztó erősítő bemeneté a H háromszöggenerátor további, négyszögfeszültségű kimeneti pontjával van összekötve, továbbá a H háromszöggenerátor és az A leválasztó erősítő bemenetére Rt hőfokfüggő ellenállás is csatlakoztatva van. A 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezésnél a H háromszöggenerátor műveleti erősítővel kialakított I integrátorból és ennek kimenetéhez csatlakoztatott C komparátorból áll, ahol is a C komparátor kimenele az 1 integrátor bemenetére az Rr hőfokfüggő ellenálláson, valamint további R5 illesztő ellenálláson keresztül van csatlakoztatva, a C komparátor kimenete pedig az A leválasztó erősítő bemenetére közvetlenül van csatlakoztatva. Az 1 integrátor kimenete a bemenetre Cm integráló kondenzátoron keresztül csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés működését az alábbiakban részletesebben ismertetjük: A H háromszöggenerátor háromszögfeszültséget juttat a Cé kapacitív érzékelő egyik pontjára. A Cé kapacitív érzékelő átfolyó áram alternáló, de abszolút értéke időben állandó, ily módon az ellenállásláncon is időben állandó abszolút értékű feszültséget hoz létre. Az ellenálláslánc közepére az A leválasztó erősítőn keresztül a haromszögfeszülíség irányával azonos ütemben változó négyszögfeszültség kerül, amelynek értéke célszerűen akkora, mint a vizsgált paraméter nulla értékénél a Cé kapacitív érzékelőn átfolyó áram által az RÍ első és R2 második ellenálláson létrehozott feszültség, de iránya azzal mindenkor ellentétes, így az El első egyenirányító bemenetére csak a kapacitás növekménynek betudható feszültség kerül. A teljes kompenzáció érdekében az A leválasztó erősítő „A” erősítését úgy kell megválasztani, hogy az az alábbi összefüggésnek feleljen meg: A„ _ (Rt'+ R2')-C„ (R.V-f Rr)Cm' R1', R2 ', R5 ' és Rr az RI, R2, R5 és Rr ellenállások értéke, ahol C0 a Cé kapacitív érzékelő alapkapacitása, C„, az integráló kondenzátor kapacitása. A HK hányadosképző nevező bemenetére a linearizálni kívánt karakterisztika jellegének megfelelően monoton növekvő, illetve csökkenő osztófeszültséget kell juttatni. Monoton növekvő meredekségű karakterisztika esetén a nevező értékét ugyancsak folyamatosan növelni, monoton csökkenő meredekségű karakterisztikánál a nevező értékét folyamatosan csökkenteni kell. Az E2 második egyenirányító bemenő feszültsége az R2 második ellenálláson és az R3 harmadik ellenálláson eső feszültség különbsége. Tekintettel arra, hogy a paraméter növekedésénél a Cé kapacitív érzékelő kapacitása, tehát a rajta átfolyó áram, s így az R2 második ellenálláson eső feszültség növekszik, amennyiben a karakterisztika meredeksége monoton nő, úgy a megfelelő kompenzáció biztosítása érdekében az R2 második ellenálláson eső feszültség abszolút értékének az R3 harmadik ellenálláson eső feszültség abszolút értékét meg kell haladnia. Fordított esetben az R3 harmadik ellenálláson eső feszültség abszolút értékének kell meghaladnia az R2 második ellenálláson eső feszültség abszolút értékét. Monoton növekvő meredekségű karakterisztikánál tehát R2' nagyobb, mint míg monoton R4 csökkenő meredekségű karakterisztikánál 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
