185554. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés váltakozóáramú mérőkörök gyorsított üzemű védelmére
1 185 554 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés váltakozóáramú mérőkörök gyorsított üzemű védelmére, amely kapcsolási elrendezés bemenete vezérelhető kompenzált osztón keresztül soros védőellenállásra, a soros védőellenállás váltakozóáramú mérőkörön keresztül analóg-digitális átalakítóra csatlakozik, míg az analóg-digitális átalakító digitális vezérlőegységen keresztül van a vezérelhető kompenzált osztó vezérlő bemenetére visszacsatolva. Ismeretesek olyan kapcsolási elrendezések, amelyek alkalmasak nagy bemenő impedanciájú áramkörök túlfeszültség elleni védelmére. Ilyen pl. az egyszerű diódás védelem, a Zener-diódás védelem, a kapcsoló eszközt tartalmazó elrendezés és az utánhúzó erősítőt tartalmazó tranzisztoros kapcsolási elrendezés, melyek közös jellemzője, hogy a bemenettel sorbakapcsolva soros védőellenállást tartalmaznak és a védendő áramkör bemenete és a közös pont között olyan nemlineáris elem található, amely adott küszöbfeszültségek között igen nagy ellenállásként viselkedik, a küszöbfeszültségek közötti tartományon kívül pedig olyan kis differenciális ellenállású, hogy a bemenetre jutó feszültség tetszőleges értéke mellett megakadályozza a védett bemeneten a feszültség abszolút értékének egy adott határon túli növekedését. Ilyen kapcsolási elrendezéseket tartalmaznak a tipikus digitális multiméterek. Ismeretesek továbbá olyan kapcsolási elrendezések is, amelyek automatikus méréshatárváltással ellátott digitális mérőműszerek bemeneti áramköreinek túlfeszültség elleni védelmét szolgáják, melyek közös jellemzője az, hogy a rendszer bementén egy vezérelhető kompenzált osztót tartalmaznak, amelyet egy előbb említett soros védőellenállásból és nemlineáris elemből álló védőáramkör követ, amely a mérőáramköröket megvédi a túlfeszültség káros hatásaitól. Az elrendezés hátránya az, hogy vezérelhető osztót digitális vezérlőegység vezérli a mérési eredmények aktuális értéke alapján, így túlfeszültség esetén a vezérelhető osztó csak egy vagy több teljes mérési ciklus lejátszódása után kerül a bemeneti feszültség által meghatározott méréshatárhoz tartozó osztási állapotba, így egy hirtelen érkező túlfeszültség hatására a védőáramkörben lévő soros védőellenálláson hosszú ideig jelentős túlfeszültség léphet fel, melyet a védőellenállásnak tönkremenetel nélkül el kell viselnie. Egyenáramú mérőműszerekben ez a probléma a soros védőellenállás növelésével általában áthidalható, váltóáramú széles frekvenciasávban működő mérőrendszerekben azonban az ellenállás növelése a határfekvencia csökkenését vonaja maga után, így az említett kapcsolási elrendezés alkalmazása olyan káros hatásokkal jár, amelyek korszerű váltóáramú mérőkörök védelmére az elrendezést alkalmatlanná teszik, mivel a soros védőellenállás csak nagy teljesítmény-disszipációjú, így tehát nagy mechanikai méretű lehet. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely kis teljesítmény-disszipációjú védőellenállás segítségével oldja meg a váltóáramú mérőkörök védelmét, így kiküszöböli az ismert védő-áramköri elrendezések hibáit. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha egy védőellenálláson a megengedhetőnél nagyobb disszipáció keletkezését gyorsan tudjuk észlelni és gyors beavatkozással meg tudjuk akadályozni a túldisszipálás káros következményeit, akkor a védőellenállás értékét és teljesítményét úgy lehet megállapítani, hogy ne befolyásolja a mérés pontosságát. A találmánynak az a lényege, hogy a soros védőellenállásnak a váltakozóáramú mérőkörrel csatlakozó kivezetése nemlineáris kétpóluson és érzékelő ellenálláson keresztül földpontra van kötve, míg a nemlineáris kétpólus és az érzékelő ellenállás közös pontja ablakkomparátoron keresztül van a vezérelhető kompenzált osztóra visszacsatolt digitális vezérlő egységre kapcsolva. A találmányt részletesebben az ábrán bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük, az ábrán a találmány egy kiviteli példájának blokkvázlatát szemléltetjük. A kapcsolási elrendezés bemenete 1 vezérelhető kompenzált osztón keresztül 2 soros védőellenállásra csatlakozik. A 2 soros védőellenállás második kivezetése 3 nemlineáris kétpóluson és 4 érzékelő ellenálláson keresztül földpontra van kötve, míg a 3 nemlineáris kétpólus és a 4 érzékelő ellenállás közös pontja 5 ablakkomparátorra van kötve. A 2 soros védőellenállás 3 nemlineáris kétpólusra kötött másik kivezetése 6 váltakozóáramű mérőkörre van kapcsolva. Az 5 ablakkomparátor közvetlenül, a 6 váltakozóáramú mérőkör 7 analóg-digitális átalakítón keresztül olyan 8 digitális vezérlőegységre csatlakozik, amely 8 digitális vezérlőegység az 1 vezérelhető kompenzált osztó vezérlő bemenetére van visszacsatolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés a következőképpen működik: Az 1 vezérelhető kompenzált osztó az osztási arányt meghatározó vezérlő jelet a 8 digitális vezárlőegységtől kapja és kimenő jele a 2 soros védőellenállásra jut. A 8 digitális vezérlő egység bemenő jelét az 5 ablakkomparátor és a 6 analóg-digitál átalakító állítja elő, ily módon az 1 vezérelhető osztó kimenetén megjelenő feszültség hatására egy adott küszöbszint felett a 2 soros védőellenállás, a 3 nemlineáris kétpólus és a 4 érzékelő ellenállás soros kapcsolásából származó eredő kétpóluson a váltakozó feszültség pozitív és negatív csúcsainál megindul az áram és a 4 érzékelő ellenálláson megjelenő feszültség az 5 ablakkomparátort vezérelve a 6 váltakozóáramú mérőkör és a 7 analóg-digitál átalakító érzékelési idejénél rövidebb idő alatt jelzi a 8 digitális vezérlő egységnek azt, hogy az áramkör túl vezérelt állapotban van és a 8 digitális vezérlő egység az 5 ablakkomparátorról érkező jel hatására az 1 vezérelhető kompenzált osztót a lehető legrövidebb idő alatt a legnagyobb osztásarányú állásba kapcsolja, így a 2 soros védőellenállás terhelési ideje és disszipációs igénybevétele is a minimálisra csökken, ugyanakkor viszont a 6 váltóáramú mérőkör és a 7 analóg-digitál átalakító segítségével a 8 digitális vezérlő egység az automatikus méréshatárváltás algoritmusát a szokásos módon bonyolítja le. SZABADALMI IGÉNYPONT A találmány tárgya kapcsolási elrendezés váltakozóáramú mérőkörök gyorsított üzemű védelmére, amely kapcsolási elrendezés bemenete vezérelhető kompenzált osztón keresztül soros védőellenállásra, a soros védőellenállás váltakozóáramú mérőkörön keresztül analóg-digitális átalakítóra csatlakozik, míg az analóg-digitális átalakító digitális vezérlőegységen keresztül van a vezérelhető kompenzált osztó vezérlő bemenetére visszacsatolva, azzal jellemezve, hogy a soros védőellenállásnak (2) a vál5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
