192326. lajstromszámú szabadalom • Frekvencia-feszültség és ellenállás-feszültség átalakítást megvalósító ármaköri elrendezés célszerűen telepes üzemű kisfogyasztású hordozható multifunkcionális mérőberendezésekhez valamint mikroprocesszoros mérő- és szabályozó rendszerekhez
A találmány tárgya frekvencia-feszültség és ellenállás-feszültség átalakítást megvalósító áramköri elrendezés, amely műveleti erősítőt, zavarszűrő kondenzátort, feszültségvédett jelformáié komparátor áramkört, referencia időalapot megvalósító indított monostabil áramkört, referencia áramforrást, továbbá ezen áramköri egysegeket egymással valamint a mérőbemeneti pontokkal összekötő kapcsolómezőket tartalmaz. A találmány szerinti áramköri elrendezés célszerűen alkalmazható elsősorban analóg és digitális telepes üzemű kisfogyas/.tású hordozható multiméterekben, és általában többfunkciós mérőműszerekben, ahol a mechanikai méretek, a fogyasztás, a megengedett alkatrész sűrűség az egymásrahatás és a megkövetelt klímaállóság miatt erősen korlátozott, továbbá mikroprocesszoros mérő és szabályozó rendszerekben, mindazon területeken, ahol frekvencia, ill. ellenállás mérése szükséges (pl.: frekvencia ill. ellenállás kimenetű érzékelők, mérőátalakítók, távadók jeleinek feldolgozása) kis fogyasztás (néhány raA) nagy funkciósíírűség (kevesebb alkatrész, mintha külön-külön átalakító áramköröket alkalmaznának) mellett, és a könnyebb vezérelhetőség céljából analóg kapcsolók alkalmazásának igénye vetődik fel. Napjaink műszaki életében széleskörűen alkalmazzák frekvencia mérésére azokat a szakirodalomból jól ismert mérőátalakítókat, amelyekben egy nagypontosságú időalaphoz viszonyítva a periódusokat megszámlálják. Alkalmazzák továbbá azokat az áramköri megoldásokat is - szakirodalomból ezek is jól ismertek - amikor a frekvenciával arányos töltést keltenek, ezt integrátorral összegzik, és a töltés az integráló kondenzátoron a mérendő jel frekvenciájával arányos egyenfeszültséget létesít. Ezek a szakirodalomban széles körben ismert megoldások a frekvencia feszültség átalakítást, a frekvencia mérését kielégítően lehetővé teszik. Sajátosságuk azonban, hogy felépítésükben nem illeszkednek célszerűen az elterjedten alkalmazott korszerű egy elűp-es analóg-digitális átalakítókhoz, mikroprocesszoros mérő-, szabályozó rendszerekhez, ugyanis a periódusok megszámlálása számlálót igényel. Igaz ugyan, hogy a legtöbb analóg-digitális átalakító részáramköreiben tartalmaz számlálót is, és a mikroprocesszorok segítségével a feladat megoldható, de az analóg-digitális átalakítóknál ezek a belső számlálók kívülről nem vezérelhetők, ezért ezek az analóg-digitális átalakítók gyakorlatilag közvetlenül nem alkalmazhatók a számlálás céljára, hanem csakis egyenfeszültség mérésére. Mikroprocesszorok esetén a frekvenciaszámlálás megvalósítása jelntős mértékben igénybevenné a mikroproceszor idejét. A felsoroltakból következik, hogy a frekvencia mérésének ez a módja külső számlálót vagy erre a célra megfelelő perifériát és periféria illesztő áramkört igényel mikroprocesszoros- rendszerek esetén. Amennyiben cgyenfeszültséggé alakítjuk át a mérendő frekvenciát, akkor az a mérőműszerekben és a mikroprocesszoros rendszerekben alkalmazott analóg-digitális átalakítók számára már közvetlenül mérhető paraméter. Napjaink műszaki életében azonban új igények jelentkeznek: a mérőátalakítók kialakításánál figyelemmel kell lenni a multifunkcionális, hordozható, telepről működtetett, olcsó, tömegcikké váló mérőberendezések sajátos követelményeire. Ezek a köve-2 telmények a következők:- kis fogyasztás (néhány mA),- alacsony tápfeszültség (kisebb, mint 12V),- minél kevesebb alkatrész egyrészt az alacsony ár, másrészt a nagyobb megbízhatóság miatt,- szélsőséges klimatikus viszonyok miatt a szerelés sűrűsége, a nyomtatott áramkörök vezetékezésének sűrűsége limitált, tekintettel arra, hogy követelmény a lehető legkisebb méret és súly, ebből következik, hogy a kapcsolómezők kihasználtsága is maximális kell legyen. Nyilvánvaló, hogy ezeket a követelményeket egyszerre csak úgy lehetséges kielégíteni, ha a mérőátalakítók a lehetőség szerint több fizikai jellemző átalakítására is képesek. A találmány megalkotásánál kitűzött célunk az volt, hogy megfeleljen napjaink műszaki követelményeinek, a frekvencia-feszültség és az ellenállás-feszültség átalakítást és képes legyen megvalósítani. A találmány megvalósítása azon felismerésen alapult, hogy a frekvencia-feszültség átalakítást és az ellenállás-feszültség átalakítás egy mérőátalakítóban csakis úgy valósítható meg, hogy mindkét-átalakításban azonos áramköri egységek vesznek részt. Felismerésünk lényege, hogy az ellenállás mérésére szokásosan alkalmazott referencia áramforrás és műveleti erősítő valamint kapcsolómező kis módosítással felhasználható abban a frekvencia-feszültség átalakítóban, amelyben a frekvenciával arányos töltést a referencia áramforrás a műveleti erősítő és a zavarszűrő kondenzátor segítségével hozzuk létre. A kitűzött célt olymódon értük el, hogy mindkét átalakítási funkcióban azonos áramköri egységeket alkalmaztunk, ezek az egységek: a kapcsolómezők, referencia áramforrás, műveleti erősítő és zavarszűrő kondenzátor. A találmány szerinti áramköri elrendetés látható az ábrán, amelyen az egyes alkalmazott jelölések a következőket jelentik: A találmány szerinti áramköri elrendezés felépítése a következő: az A egyik mérőbemenet az 1 bemeneti kapcsolómező első kapcsolójának egyik állásában a 3 műveleti erősítő egyik bemenetére, másik ellenállásában az áramkörök K közös pontjára, míg a B másik tnérőbenrenet az 1 bemeneti kapcsolómező második kapcsolójának egyik állásában a 3 műveleti erősítő kimenetére és egyben a C egyik kimenetre, ugyanezen második kapcsoló másik állásában a 8 feszültségvédett jelformáló komparátor áramkör bemenetére kapcsolódik. Ezen 8 feszültségvédett jelformáló komparátor áramkör kimenete a 7 referencia időalapot megvalósító indított monostabil áramkör bemenetére van kötve. A 6 referencia áramforrás bemenete a 2 belső kapcsolómező első kapcsolójának egyik állásában konstanspotenciálú pontra, másik állásában a 7 referencia időalapot megvalósító indított monostabil áramkör kimenetére, ugyanezen 6 referencia áramforrás kimenete a 2 belső kapcsolómező másik kapcsolójának egyik állásában a 3 műveleti erősitő egyik bemenetére, másik állásában az 5 visszacsatoló ellenálláson keresztül a C egyik kimenetre kapcsolódik. A 3műveleti erősítő egyik bemenete és a C egyik kimenet közé van kapcsolva a 4 zavarszűrő kondenzátor. A 3 műveleti erősítő másik bemenete, valamint a D másik kimenet az áramkörök K közös pontjára van kötve. A találmány szerinti áramköri elrendezés működése a következő: 192.326 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
