202656. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés frekvencia mérésre, különösen alacsony frekvenciák nagypontosságú mérésére
3 HU 202 656 A 4 netekkel rendelkező L logikai egységet és K komparátort tartalmaz. Az A/D analóg-digitál átalakító mérőjel bemenetének pontjaira az RM mérőellenállás végpontjai vannak kötve, az egyik végpont pedig az 1^ második áramgenerátorhoz van csatlakoztatva, ennek másik kimenete és az Rm mérőellenállás másik végpontja földre van kötve. Az A/D analóg-digitál átalakító referenciafeszültség bemenetére a CM mérőkondenzátor végpontjai vannak csatlakoztatva, továbbá az első végpont vezérelt S] első kapcsolón keresztül az IG1 első áramgenerátor egyik kimenetéhez van csatlakoztatva, a CM mérőkondenzátor második végpontja ésazIGI első áramgenerátor második kimeneti pontja földhöz van csatlakoztatva. A CM mérőkondenzátor egyik kimeneti pontja a vezérelt S2 második kapcsolón keresztül a földre van kötve. Az L logikai egység Q, első kimenete az Sí első kapcsoló vezérlő bemenetére, Q2 második kimenete az S2 második kapcsoló vezérlő bemenetére van kötve. Az L logikai egység első bemenete K kom parátoron keresztül a bemenő f* feszültségforrásra van csatlakoztatva, második bemenete pedig az A/D analóg-digitál átalakító kimenetéhez van csatlakoztatva. Az 1. ábrán látható kapcsolási elrendezés működését az alábbiakban részletesebben ismertetjük: Az A/D analóg-digitál átalakító kimenetén megjelenő jel jelzi az L logikai egységnek, hogy az A/D analógdigitál átalakító mérésre kész, mert az előző mérés után a berendezés alapállapotba került. Az L logikai egység ezen jel hatására kikapcsolja az S2 második kapcsolót, amely eddig CM mérőkondezátort sütötte ki. (Ezen S2 második kapcsoló adott esetben része lehet az A/D analóg-digitál átalakítónak is.) A mérési periódus megkezdésekor az L logikai egység első bemenetére a K kom pará toron keresztül kerülő impulzussorozat első felfutó éle, amely a mérési periódus megkezdése után érkezik oly módon vezérli az L logikai egységet, hogy annak Q, első kimenetén megjelenő jele bekapcsolja a vezérelt S, első kapcsolót Az L logikai egység lcszámlálja az előre meghatározott számú bemenő impulzust, majd az előírt impulzusszám elérése után kikapcsolja az S, első kapcsolót Az impulzusok számlálása alatt CM mérőkondenzátort It mérőáram tölti, amely állandó értékű, tehát az általa létrehozott feszültség lineárisan növekszik. Az St első kapcsoló kikapcsolása után a CM mérőkondenzátoron a feszültség - feltételezve, hogy az A/D analóg-digitál átalakító referencia jel bemenete végtelen nagy bemenő ellenállást képvisel - állandó marad és referencia jelet képez az A/D analóg-digitál átalakító mérési intervallumának további szakaszában. A CM mérőkondenzátoron létrejövő feszültség tehát egyenesen arányos a mérendő jel periódus idejével. Ezt követően az A/D analóg-digitál átalakító a CM mérőkondenzátoron levő referenciafeszültséggel elosztja a mérőjel bemenetére kapcsolt RM mérőellenálláson megjelenő feszültséget, amelynek eredményeként! hányados fordítottan arányos a mérendő jel periódusidejével, tehát egyenesen arányos frekvenciájával, így a megfelelő konstans figyelembevételével a mérendő jel frekvenciájának értéke meghatározható. A következő mérési ciklus ismét az A/D analóg-digitál átalakító önműködő nullázásával kezdődik, így a fenti mérési folyamat ciklikusan ismétlődik. Tekintettel arra, hogy a referenciafeszültséget, illetve az Rm mérőellenálláson eső feszültséget egy-egy áramgenerátor hozza létre, amelyeknek értéke a végeredményben csak hányadosukkal jelenik meg, a két áram egyenlősége esetén stabilitásukkal szembe» csak az a követelmény, hogy változásuk azonos módon történjék. A 2. ábra szerinti kiviteli változat az 1. ábrán szereplőtől csak annyiban tér el, hogy csupán az Iq további áramgenerátort tartalmaz, s St első kapcsoló elmarad, de kibővül a kapcsolási elrendezés S váltókapcsolóval és S3 harmadik kapcsolóval. A fenti elemek oly módon vannak összekapcsolva, hogy az Iq további áramgenerátor az S váltókapcsoló közös pontjára van kapcsolva, amelynek pontjai viszont egyrészt a CM mérőkondenzátor egyik pontjára, másrészt az Rm mérőellenállás egyik pontjára vannak csatlakoztatva, az S3 harmadik kapcsoló egyik pontja pedig az S váltókapcsoló második pontjával van összekötve, másik pontja pedig a CM mérőkondenzátor másik végpontjához van csatlakoztatva. Az S váltókapcsoló és az S3 harmadik kapcsoló vezérlő bemenetei az L logikai egység Q! első kimenetével vannak összekötve. Az ezen változatnál alkalmazott A/D analóg-digitál átalakító földfüggetlen referencia bemenettel rendelkezik. A 2. ábrán látható kiviteli alak működése alapvetően megegyezik az 1. ábrán ismertetett kapcsolási elrendezés működésével, eltérés abban mutatkozik, hogy a működés egy részében az RM mérőellenálláson az I mérőáram közvetlenül, míg másik részében a CM mérőkondenzátoron keresztül folyik át, az állandó Uta egyenfeszültség tehát csak az S váltókapcsoló és az S3 harmadik kapcsoló átváltozásakor szűnik meg, de alkalmasan megválasztott párhuzamosan kapcsolt kondenzátorai az állandó feszültség folyamatosan fenntartható. Ezen kiviteli változat nagy előnye, hogy az Io további áramgenerátor stabilitását csak egy mérési perióduson belül kell biztosítani, mert az áramgenerátor esetleg hosszabb idejű instabilitása nem hamisítja meg a mérést. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés mindkét kiviteli alakjának előnye, hogy az alacsony frekvenciák gyors mérését egyszerűen és üzembiztosán oldja meg. A két változat alapján kialakítható kapcsolási elrendezés lehetővé teszi aszimmetrikus, illetve földfüggetlen referencia bemenettel rendelkező analóg-digitál átalakító felhasználását. A logikai egység által leszámlálandó impulzusok számával a méréshatár viszonylag széles határok között változtatható. Adott esetben az analógdigitál átalakítóban eleve elrendezett kisütő kapcsoló is alkalmas a mérőkondenzátor kisülésére, ez esetben természetesen a logikai egységnek ezt vezérelnie általában külön nem kell, mert ennek megfelelő belső vezérlése általában megoldott SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Kapcsolási elrendezés frekvencia mérésre, amely önmagában ismert, nullázható analóg-digitál átalakítót tartalmaz, amelynek legalább egy mérőjel bemenete és legalább egy referenciafeszültség bemenete, valamint legalább egy kimenete van, azzal jellemezve, hogy az analóg-digitál átalakító (A/D) mérőjel bemenetére egyenfeszültség (Ute), referencia bemenetének egyik pontjára pedig mérőkondenzátor (Cm) egyik pontja van csatlakoztatva, továbbá ezen ponthoz logikai egységen (L), vagy ezen logikai egység (L) első kimenetével (Q,) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
