192019. lajstromszámú szabadalom • Kapacitiv mérőátalakító kapcsolási elrendezés, főleg színmérésre
1 192.019 2 nem lehet kisebb mint fi 3 vezérelt referenciában feltüntett U f referenciafeszültség. Lehetséges tehát olyan alkalmazás, ahol U-p . yref. A 2 áramgenerátor működése a szakirodalomból ismert. Itt csak azt kívánjuk kiemelni, hogy a kimenő áram, azaz az 1 szintér- » zékelő elektródapár töltőárama egyenesen arányos az U^f referenciafeszültséggel. Megjegyezzük ugyanekkornogy az R4-R6 ellenállások egyike vagy másika függhet valamilyen "X" fizikai paramétertől, pl. a hőmérséklettől egy f (x) összefüggés szerint. Ameny- -j q nyiben az 1 szintérzékelő elektródapárt egy fix értékű stabil kondenzátor helyettesíti, akkor a mérőátalakító az "X" fizikai mennyiség átalakítására lesz alkalmas. Az 1. ábra szerinti kiviteli példánál a 4 komparátor komparátor El műveleti erősítőre, MOSFET T2 15 tranzisztor és R3 ellenállásra épül. Az El műveleti erősítő kimenete "open"kollektoros, azaz az El műveleti erősítő végfokozatának a munkaellenállása a 3 vezérelt referencia kimenő ellenállás, amely jó közelítéssel az RÍ és R2 ellenállás párhuzamos eredője. A T2 tranzisztor ennél a kivitelnél emitter-kö- 20 vető üzemmódban működik. Fontos kiemelni, hogy a 4 komparátor a komparálási szintet a 3 vezérelt referenciától kapja ügy, hogy a komparálási szint az Uref referencia-feszültséggel arányos. így az U„f feszultségingadozásaiból származó hiba autoinatikusan kiegyenlítődik, hiszen a kapacitás-időintervallum átalakítóknál az Urgf referenciafeszültség változásból származó áramgenerátor-változás és komparálási szint-változás egymás ellen hat. Az 5 kapcsoló egyszerűsített kiviteli példájában a kapcsolót T4 sönt-tranzisztor jelképezi. 3Q A 6 nullázó generátorra számos kiviteli példát tartalmaz a szakirodalom. Az egyik igen egyszerű megoldás két darab, különböző időzítésű monostabil multivibiátort tartalmaz. Az 1. ábrán részletezett mérőátalakító kritikus pontjain kialakuló feszültségviszonyokat mutatja a 2. 35 ábra idődiagramja. A 6 nullázó generátor V vezérlő kimenetén megjelenő nullázó jel hatására a Ti és T4 sönt-tranzisztor közel rövidzárt képez a föld felé. Emiatt az 1 szintérzékelő elektródapáron levő feszültség exponenciálisan a nullához tart, a 3 vezérelt referencia által 40 szolgáltatott Uj^ komparálási szint pedig nulla lesz. Amikor a nullázó jel megszűnik, azaz a V vezérlő kimeneten nulla feszültségszint áll be, a TI és T4 sönt-tranzisztor közel szakadást képez a föld felé. így a 2 áramgenerátor kimenőárama az 1 szintérzéke- - lő elektródapárt kezdi el tölteni, azaz az ^feszültség egyenletesen növekedni kezd. Ezzel egyidejűleg az Up komparálási szint beáll az Rl és R2 ellenállások valamint az l>ref referencia feszültség által megszabottértékre. Amikor az Up = Ur állapot bekövetkezik, a 4 komparátor állapotot vált, és mintegy pozitív visszacsatoláskont úgy vezérli a 3 vezérelt referenciát, hogy az Up komparálási szint a komparálást gyorsísa, azaz a komparálási szinten áthaladáskor gyakran bekövetkező esetleges lengések ellen hasson. Ezt a kedvező folyamatot az "open" kollektoros kimenettel 55 rendelkező komparátor biztosítja. Az Up feszültség növekedése folytatódik a komparálási után is mindaddig, amíg a 2 áramgenerátor ki nem kerül a lineáris tartományból, vagy az újabb nullázó jel nem érkezik rreg. A rajz alapján könnyen belátható, hogy az 1 szintérzékelő elektródapár kisebb kapacitásértékéhez nagyobb meredekség, tehát az U^ kimenőfeszültség rövidebb nulla-szinten tartózkodása, a nagyobb kapacitás-értékhez pedig nagyobb időintervallum tartozik. A találmány szerinti mérőátalakító kapcsolási elrendezés legfőbb előnye az egyszerűség, illetve a precizitását meghatározó Urçf referencia feszültség ingadozásából és a 6 nullázó generátor időparamétereinek változásából származó hatásoknak a kiküszöbölése. Az egyszerűségből és a korszerű alkatrészek alkalmazásából következik az az előny, hogy a mérőátalakító igen kis fogyasztású, és így robbanásbiztos kivitelben valósítható meg. Az ismertetett megoldás további előnyének tekinthető, hogy megoldható az alkalmazása négyvezetékes rendszerben, hiszen mindössze két tápfeszültség-vezetéket és két hangfrekvenciás jelvezetéket igénye. Végső esetben nrég ez a vezetékszám is csökkenthető, mert a "hideg jelvezeték és a föld összevonható. így egy olyan kéterű, árnyékolt koax kábellel is megvalósítható a mérőd tál akitó csatlakoztatása, ahol az árnyékolás a "hideg" jelvezeték és a föld, az egyik ér a táp, a másik ér pedig a "meleg" jelvezeték. Szabadalmi igénypontok 1. Kapacitív mérőátalakító elrendezés, főleg szintmérésre, melyben áramgenerátor kimenete szintérzékelő elektródapárra és kapcsolóra továbbá komparátor fázisfordító bemenetére van kötve, valamint nullázó generátor vezérlő kimenete kapcsoló bemenetére csatlakozik, azzal jellemezve, hogy vezérelt referenciája (3) van, és a szintérzékelő elektródapár (1) és a kapcsoló (5) másik vége földre van kötve, a vezérelt referencia (3) egyik kimenete az áramgenerátor (2) bemenetére, másik kimenete a komparátor (4) fázistartó bemenetére, egyik bemenete a nullázó generátor (6) vezérlő kimenetére (V), másik bemenete pedig a komparátor (4) egyik kimenetére csatlakozik, és a komparátor (4) másik kimenete egyben a mérőátalakító kimenete (U^). 2. Az 1. igénypont szerinti kapacitív mérőátalakító elrendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérelt referenciát (3) két ellenállás (Rl és R2) valamint sönt-tranzisztor (TI) alkotja úgy, hogy felső ellenállás (Rl) referenciafeszültségre (U j-) valamint az áramgenerátor (2) bemenetére csatlakozik, a két ellenállás (Rl és R2) közös pontjaira van kötve a sönt-tranzisztor (TI) egyik csatomakimenete, a komparátor (4) fázistartó bemenete és a komparátor (4) egyik kimenete, a sönt-tranzisztor (TI) másik csatorna-kimenete és a második ellenállás (R2) másik vége a földre csatlakozik, a sönt-tranzisztor (TI) vezérlő elektródája pedig a vezérelt referencia (3) további bemenete. 2 db ábra Országos Találmányi Hivatal F.k.: Himer Zoltán Kódex 3
