190288. lajstromszámú szabadalom • Stabilizált dielektrometriás mérőberendezés
1 2 190 288 dielektromos mérőberendezés példakénti kiviteli alakjának blokkvázlatát tüntettük fel. Mint az az ábrán jól látható, kapacitív 1 mérőcella Cx kapacitású és Rx ellenállású mérendő anyagot tartalmaz, és az 1 mérőcella kimenete diódás 5 5 kapcsolófokozat jelbemenetére csatlakozik. Cu kapacitású etalon 2 kondenzátor ugyancsak diódás 7 kapcsolófokozat jelbemenetére van kötve. Az 5 és 7 kapcsolófokozat kimenete közösítetten 3 mérőoszcillátor bemenetére csatlakozik. A 3 mérőoszcillátor a példaként ismertetett mérőberendezésben Colpitts-oszcillátort tartalmaz, amelynek segédrezgőköréhez csatlakozik az 5,7 kapcsolófokozatok kimenete, és az oszcillátor kimenetére diódás egyenirányító fokozat kapcsolódik. A 3 méröoszcillátor, azaz a benne elhelyezett diódás egyenirányító fokozat kimenete egyenfeszültség 10 erősítő bemenetére van vezetve, amelynek kimenete további 6 és 8 kapcsolófokozat jelbe- 2Q menetére van párhuzamosan rákötve. A 6,8 kapcsolófokozatok kapcsolóeleme az ismertetett példában térvezérlésű tranzisztor, és a 6,8 kapcsolófokozatok kimenetére C, illetve C2 tárolókondenzátor van rákötve. Dióda illetve térvezérlésű tranzisztor alkalmazása az 5,6,7,8 kapcsolófokozatban csak egyike a lehetséges megoldásoknak, ugyanilyen eredményesen alkalmazhatók ezen a helyen például az integrált bilaterális kapcsolók is. A 6 kapcsolófokozat kimenete további egyenfeszültség 11 erősítő bemenetével van összekötve, amelynek kimenete egyenfeszültségű mutatós műszert tartalmazó 17 kijelzőegységhez csatlakozik. A 11 erősítő erősítését meghatározó visszacsatoló ágban hőfokkompenzáló 12 hőfokfüggő ellenállás, tt termisztor van beiktatva. Bizonyos esetekben 5 előnyösebb, ha a 17 kijelzőegység analóg/digitál átalakítót tartalmaz, melynek kimenetére többszámjegyű számkijelző csatlakozik. A 8 kapcsolófokozat kimenete műveli erősítővel felépített 13 erősítőfokozat neminvertáló bemenetével van összekötve. A 13 erősítöfokozat invertáló bemenetére Urcf referenciafeszültéget létrehozó 14 egység kimenete kapcsolódik. A 13 erősítőfokozat kimenete 15 nullázóáramkör bemenetére van kapcsolva, amely egyenfeszültséggel vezérelt segédkapacitást tartalmaz. A 15 nullázóáramkör kimenete az 5,7 kapcsolófokozatok kimeneteivel párhuzamosan a 3 mérőoszcillátor bemenetére csatlakozik. Az 5 és 7 kapcsolófokozatok vezérlőbemenete 4 órajelgenerátor kimenetére, míg a 6 és 8 kapcsolófokozatok vezérlőbemenete a 4 órajelgenerátor kimenetéhez kapcsolódó fázisfordító 9 fokozat egyegy kimenetére csatlakozik. A 4 órajelgenerátor az ismertetett példában 0,5-100 Hz közötti frekvenciájú astabil multivibrátor, amelynek kimenetére 55 ismert tranzisztoros fázisfordító 9 fokozat kapcsolódik. Ha az astabil multivibrátor szakirodalomból ismert módon tranzisztorokkal van felépítve, akkor a tranzisztorok munkaellenállásairól közvetlenül ellenfázisú jel vehető le, és így nincs szükség külön 60 fázisfordító 9 fokozatra. A mérőberendezés ismert, stabilizált egyenfeszültségű 16 tápegységet tartalmaz. Általános esetben elegendő, ha a Urd- referenciafeszültséget létrehozó 14 egység egyszerű feszültségosztóból áll, nagy pontossági követelmények fennállása eseten a 14 egység Zener-diódás stabilizátort. esetleg integrált kivitelű feszültségstabilizátort tartalmazhat. A találmány szerinti nagypontosságú dielektromos mérőberendezés a következőképpen működik : A mérendő anyagot az 1 mérőcellában helyezzük el, vagy azon átáramoltatjuk. Az 1 mérőcella kimenőjele az 5 kapcsolófokozat bekapcsolt állapotában megegyezik a 3 mérőoszcillátor bemenőjelével. Ez a bemenőjel kapacitás- vagy ellenállásváltozás, a 3 mérőoszcillátor kimenőjele pedig egyenfeszüllségváltozás. A 4 órajelgenerátor négyszöghullám jele működteti az elektromos 5,7 kapcsolófokozatokat: jelen példában a pozitív félhullám nyitja az 5 kapcsolófokozat kapcsolódiódáját és a fázisfordító 9 fokozaton keresztül a 6 kapcsolófokozat térvezérlésű tranzisztorát, a negatív félhullám pedig nyitja a 7 kapcsolófokozat kapcsolódiódáját és a 9 fokozaton keresztül a 8 kapcsolófokozat térvezérlésű tranzisztorát. A 4 órajelgenerátorból kijövő pozitív félhullám esetén az 1 mérőcella kapcsolódik a 3 mérőoszcillátorhoz, melynek kimenőjele az egyenfeszültség 10 erősitőben felerősítve a 6 és 8 kapcsolófokozat bemenetére jut, és a 6 kapcsolófokozat nyitott térvezérlésű tranzisztorán át feltölti a C, tárolókondenzátort. A C, tárolókondenzátoron jelenlévő feszültség a 11 erősítő bemenetére jut. amelynek felerősített kimenőjele a 17 kijelzöegység mutatós műszerén olvasható le. A 4 órajelgenerátorból kijövő negatív félhullám esetén az etalon 2 kondenzátor kapcsolódik a 7 kapcsolófokozaton át a 3 mérőoszcillátor bemenetére, melynek 10 erősítővel felerősített kimenőjele a 8 kapcsolófokozaton keresztül - feltöltve a C2 tárolókondenzátort - a 13 erősítőfokozat műveleti erősítőjének neminvertáló bemenetére jut, amelynek invertáló bemenetén a 14 egységben előállított Urd referenciafeszültség van jelen. A 13 erősítőfokozat kimenőjele a 15 nullázóáramkör bemenetére kerül, amelyben a segédkondenzátorral kapacitásváltozást állít elő, és ez a kapaeitásváltozat a 15 nullázóáramkör kimenetén át úgy hat a 3 mérőoszcillátorra, hogy a 13 erősítőfokozat neminvertáló bemenetén lévő feszültségérték azonos nagyságú legyen annak invertáló bemenetén lévő Uref referenciafeszültséggel. Látható, hogy a mérőberendezés működés közben felváltva kétfajta műveletet végez: egy mérési műveletet, és egy etalon értékre történő nullázási műveletet. A nullázási műveletnél az etalon 2 kondenzátor C0 kapacitását méri a 3 mérőoszcillátor segítségével, és a 10 erősítő Uc2 kimenőfeszültségét Urtf referenciafeszültség értékére állítja be, mérési műveletnél a mérendő anyag Cx kapacitását méri és a 10 erősítő Ucl kimenőfeszültségét a 11 erősítővel tovább erősítve a 17 kijelzöegység mutatós műszerén kijelzi a Cx és Cj, kapacitás értékek különbségét. Ha a mérendő anyag és a 2 kondenzátor Cx és C0 kapacitásai megegyeznek, akkor a 10 erősítő Ucl és Uc kimenőfeszültsége mindkét esetben megegyezik Urtl- referenciafeszültséggel. Az etalon 2 kondenzátor C0 kapacitását úgy célszerű megválasztani, hogy annak értéke a mérendő 65
