188460. lajstromszámú szabadalom • Többcélú kapcsolási elrendezés áramköri paraméterek meghatározására
1 188 460 2 A találmány tárgyát képező kapcsolási elrendezés 16. ábra szerinti kiviteli alakjának működése a találmány szerinti kapcsolási elrendezés működésén alapul. Ez a változat elsősorban ismert struktúrájú áramkörök áramköri elemeinek, valamint valós áramköri elemek helyettesítő képe elemeinek meghatározását célozza a kiviteli alak által célszerűen generált kapocsfeszültség alkalmazásával. A kiviteli alak működésének a találmány működéséhez képest mutatott sajátságait ismertetjük. A 7 kezelő és kijelző egységről közöljük a programmal az áramköri struktúrát, valamint a meghatározandó áramköri paraméterek méréshatárát. A 25 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység inicializáló programja a kiválasztott méréshatárokhoz hozzárendeli azt az optimális órajelfrekvencia értéket, aminek kódja a harmadik kimenetén keresztül a 21 ütemadó áramkör harmadik bemenetére jutva a meghatározandó paraméterek pontossága szempontjából optimális mintavételezési időnek megfelelő ütemezést eredményez a 21 ütemadó áramkör megfelelő kimenetén. (Az optimális órajelfrekvencia az egyes paraméterek méréshatárához való hozzárendelése például előzetes számítógépes vizsgálatok eredményeit rögzítő táblázatok alapján visszakereséssel is történhet.) Jelen kiviteli alak minden mintavételezési ciklusa a 13 feszültségjelgenerátor működésének a 21 ütemadó áramkör az ötödik kimenetén keresztül történő ütemezésével kezdődik. Ez a funkció biztosítja, hogy az alkalmazott diszkrét transzformációnak megfeleljen a vizsgált áramkör bemenőjelének időfüggvénye. Ez például egységugrás-ekvivalens z-transzformáció esetén azt jelenti, hogy a 13 feszültségjelgenerátornak a mintavételezési időpontok között állandó feszültségértéket kell adnia a 14 mérendő áramkör bemenetére (kapcsaira). A 13 feszültségjelgenerátor feszültségszintjének egy másik feszültségszintre történő változtatása csak a mintavételezési ciklus legelején, közvetlenül a 21 ütemadó áramkör által ütemezett mintavételezési időpont előtt lehet. (A 13 feszültségjelgenerátor ciklikus működésű.) A feszültségszint változás tranziensének lezajlását közvetlenül követve a 14 mérendő áramkör bemenő kapcsain lévő feszültséget a 15 feszültségérzékelő egység, az áramkör áramát a 16 áramérzékelő egység érzékeli és ha szükséges, az analóg-digitális átalakító áramkör működési tartományába eső feszültségjellé alakítja. Ennek a kiviteli alaknak az esetében is a kellő számú adatpár bevételezésével zárul a mintavételezési üzemmód, amelyet a paramétereket meghatározó algoritmust realizáló program futtatása követ. Végül a 25 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység a meghatározott paramétereket kijelzi a 7 kezelő és kijelző egységen. A most tárgyalt, 16. ábra szerinti kapcsolási elrendezés jól használható például induktivitás és kapacitás alacsony frekvencián (50 Hz körül) érvényes helyettesítő képének meghatározására. Az induktivitás ideális áramköri elemekből álló helyettesítő képe a 17. ábrán, a kondenzátor ideális áramköri elemekből álló helyettesítő képe pedig a 18. ábrán látható. Az induktivitás helyettesítő képének átviteli függvénye: I» (s) = U, (s) V RS RpRs RpRs 1 (44) A kapacitás helyettesítő képének átviteli függvénye: 1 R>2(S) . U2 (s) VRs s. V RS . C (45) 1 + s . RpRs VRs 10 Mindkét Laplace-transzformált átviteli függvénynek megfelelő egységugrás-ekvivalens z-transzformált átviteli függvény azonos struktúrájú: bo * b' •*'* 1 + a j . z 1 (46) 15 20 A diszkrét paraméterekből a folytonos paraméterekbe történő visszatranszformálás képletei természetesen már különböznek a két helyettesítő kép esetében. Az induktív helyettesítő kép esetén a visszatranszformálás a következő összefüggések alapján történik: K b» ~bo-a' 1 * a, (47) T 25 D = ln(-a,) (48) ahol T a mintavételezési idő. A további összefüggések: 30 35 40 B, = b0.D = b + K 0 0 1 R s = Bo (49) (50) (51) (52) (53) Számítógépes vizsgálataink szerint egy-egy méréshatárhoz megválasztható két olyan mintavételezési idő, amelyek közül a kisebbikkel végzett identifikáció eredmé- 45 nyeként a vizsgált áramkör a kisebb időállandójának paramétereit (esetünkben Lés R ), a nagyobb mintavételezési idővel végrehajtott identifikáció eredményeképpen pedig a nagyobb időállandójának paramétereit (esetünkben Rs paramétert) kapjuk meg nagy pontossággal. Pél- 50 daként megvizsgáltuk, hogy 1 mHy<L<10 mHy méréshatárt feltételezve milyen mintavételezési időt kell megválasztanunk az R , R$ és L paraméterek meghatározásához. Legyen 400 Ohm < Rp<4000 Ohm és 0,001 Ohm<Rs<0,01 Ohm. Tapasztalataink szerint 12 bites 55 analóg-digitális átalakítót feltételezve pl. 100 ms-os mintavételezési időt választva az Rp, 10 ^s-os mintavételezési időt választva pedig az Rs és az L értéke 0,1 —0,5% közötti hibával meghatározható. (A találmány egyik kiviteli alakjának tárgyalásakor már bemutatott, mérés köz- 60 ben történő automatikus méréshatárváltás alkalmazásával ez a hiba csökkenthető.) A kapacitív helyettesítő kép elemeinek meghatározásához a következő transzformációs összefüggések szükségesek: 65 16
