184962. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés villamosan vezető tárgyak áramvezető hurokkal való érzékelésére
5 184962 6 valamint JE jelformáló-erősítő áramkör bemenetével van összekötve. A K kapcsolóelem másik pólusa UM feszültségre van kapcsolva. A JE jelformáló erősítő áramkör kimenete V vezérlő áramkör bemenetével van összekötve, amelynek egyik kimenete a K kapcsolóelem vezérlőbemenetével van összekötve (az 1. ábrán szaggatott vonallal ábrázoltuk), másik kimenete a JE jelformáló-erősítő áramkör tiltó-bemenetével van összekötve, és végül KI kimenettel van ellátva. Az r ellenállás általában a hurok belső ellenállása. Először azt az állapotot írjuk le, amikor az L villamosán vezető tárgy nem tartózkodik a H hurok közelében. A K kapcsolóelem zárása a H hurokra áramot kapcsol. (Első fázis.) A veszteségek csökkentése érdekében célszerű, ha az áramot alapvetően csak a H hurok induktivitása és r ohmikus ellenállása korlátozza. Ez az áram, melynek egyenáramú összetevője dominál, illetve egyenáram, a H hurokban 0H fluxust kelt. A K kapcsolóelem kikapcsolását követően a 0H fluxus a TG túlfeszültséggátló, célszerűen Zener jellegű elem által meghatározott feszültség függvényében rövid idő alatt teljesen megszűnik. (Az önindukciós tranziens folyamat befejeződik. Második fázis.) Ezt követően a H hurok nyugalomban van, kapocspontjain a feszültség értéke elvileg nulla. A TG túlfeszültséggátló elem funkcióját más áramköri egység is átveheti. A H hurokra van továbbá csatolva a tiltható JE jelformáló-erősítő áramkör, melyet a V vezérlő áramkör a K kapcsolóelem zárásának kezdetétől az önindukciós tranziens folyamat befejeződéséig tilt. A JE jelformáló-erősítő áramkör — mely célszerűen integráló zavarvédelemmel van ellátva — kimenete a V vezérlő áramkör bemenetével van összekapcsolva. A V vezérlő áramkör az érzékelő egyéb áramköreinek vezérlése mellett illesztő, komparáló és jelfeldolgozó funkciókkal is rendelkezik. E szerint az önindukciós tranziens folyamat befejeződését követően a JE jelformáló-erősítő áramkör tiltásásának egy időre való feloldásával mintát vesz a H hurok kapocspontjain mérhető, és a JE jelformáló-erősítő által előfeldolgozott feszültségből. (Harmadik fázis.) Mivel ez a feszültség gyakorlatilag nulla, a V vezérlő áramkör ennek megfelelően logikai információt ad a KI kimenetén, majd a beállított gyakorisággal a mérési periódust újra indítja. Az esetben, ha a H hurok környezetében egy L villamosán vezető tárgy (pl. fémlemez) tartózkodik, a folyamat a következőképpen módosul. A 0H fluxusnak egy 0L fluxus-része a fémlemezben keletkező örvényáramoktól függő sebességgel hatol be a lemezbe (ill. azon keresztül) és kapcsolja össze a lemezt a H hurokkal. A K kapcsolóelem zárásának időtartamát a V vezérlő áramkör úgy vezérli, hogy a fluxuskapcsolódás mértéke célszerűen a statikus értékhez közelítsen. A K kapcsoló kikapcsolása után az a 0H—0L fluxusrésze, mely nem hatolt át a lemezen, az első állapotban említett módon gyorsan megszűnik. A fémlemezen áthatolt 0L fluxusrészt a lemezben keletkező iö örvényáramok csak lényegesen lassabban engedik megszűnni. Az I hurokáram megszűnését követően a 0L fluxus a térben átrendeződik, és — tekintve, hogy ekkor már a fémlemez a gerjesztő elem — a 0L fluxusnak csak egy 0Ö fluxusrésze halad á a H hurkon. Ennek a 0Ö fluxusnak a lassú csökkenése feszültséget indukál a H hurokban, mely a mintavételezési idő alatt jól felismerhető. Egy elemi mérési ciklus tehát három fázisban történik A ciklust a kívánt gyakorisággal ismételve folyamatos mérés valósítható meg. A példában leírt folyamat a többhurkos elrendezések és/vagy ferromágneses tárgyak esetében is hasonló, csak a 0|j fluxus elrendeződése változik. A kéthurkos elrendezés hurokbekötése a 2. ábrán látható. A nem ábrázolt áramköri egységek és kapcsolataik megegyeznek az 1. ábrán lévőkkel. A Hg gerjesztőhurok egyrészt a K kapcsolóelem és a TG túlfeszültséggátló egyik pólusával (G jelű csatlakozási pont), másrészt a TG túlfeszültséggátló másik pólusával, ill. a nulla V ponttal van összekötve. A Hm mérőhurok egyrészt a JE jelformáló-erősítő bemenetével (M jelű csatlakozási pont), másrészt a nulla V ponttal van összekötve. A V vezérlő egység az igények szerint különböző módon dolgozhatja fel a mintavételezési idő alatt kapott változó amplitúdójú jeleket. Legegyszerűbb formájában a jeleket egy komparálási szinttel összehasonlítva igen-nem információt szolgáltat. Másként kialakítva — analóg mérésre — közölheti a tárgy távolságát a huroktól stb. Szükség esetén (pl. zajos környezetben) logikai hibakorrekciót, vagy szintátalakítást végezhet. A V vezérlő egység igen sokféle lehetséges áramköri elrendezése közül az egyik AMV szabályozható astabil multivibrátort, MMV1, MMV2 monostabil multivibrátorokat, T késleltető elemet, COMP komparátort, CGI, CG2 szabályozható áramgenerátorokat tartalmazhat. A mérés periódusidejét ekkor az AMV szabályozható astabil multivibrátor vezérli, az egyes részidőket pedig, így a mintavételezést is, az egymást indító MMV1, MMV2 monostabil multivibrátorok és a t késleltető elem. A CGI áramgenerátorral a komparálási szint állítható be, a CG2 áramgenerátorral pedig a hiszterézis, melynek főleg zajos környezetben van jelentősége. A V vezérlő egység egy másik elrendezésben pC mikroszámítógépet is tartalmazhat, ekkor a pC mikroszámítógép az előző áramköri elemek egy részének a funkcióját átveheti. A pC mikroszámítógép zajos környezetben többféle hibakorrekciós mérési programmal rendelkezhet. Egyik egyszerű változatában pl. a mérési eredmény megváltozását csak akkor fogadja el, ha az minimum 2, vagy 3 perióduson keresztül fennállt. Az említett változatnál egy bővített program szerint a mérési eredmény változásának helyességét a pC mikroszámítógép lényegesen rövidebb mérési periódusidővel ellenőrzi, mint a normál mérés periódusideje. Analóg mérést a pC mikroszámítógép pl. a COMP komparátor referencia szintjét szabályozva végezhet. Az 1. és 2. ábrán bemutatott vázlat mellett az örvényáramú hurokérzékelőnek még sokféle kiviteli alakja lehet, mint pl. az alábbiak : 1. Gyakran előfordul, hogy a hurok az információt gyűjtő és energiát szolgáltató helytől távol esik, és a Hg (H) hurok által igényelt jelentős áramok kapcsolása ilyen távolságra kényelmetlen. Ekkor az örvényáramú hurokérzékelő egy kiviteli változatában a K kapcsoló 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
