160747. lajstromszámú szabadalom • Záróoszcillátoros kapcsolási elrendezés villamos feszültség impulzusszámmá történő közvetlen átalakítására
3 valamint egy — kapuáramkör segítségével a mérendő feszültségre kapcsolva feltöltött és meghívó impulzus útján ezen kapuáramkörrel ellentett ütemben működtetett másik kapuáramkör nyitásával az időzítő kondenzátoron, az időzítőellenálláson, valamint egy önmagában ismert tranzisztor bázis-emitter diódáján keresztül kisütött — további kondenzátora van. A találmányunk szerinti záróoszcillátor további ismérve, hogy a kapuáramkörök működtető egységhez kapcsolt térvezérlésű tranzisztorokból állnak. A záróoszcillátor bemenetére a kezdő impulzusszámot beállító feszültségosztó csatlakozik, melynek alsó tagjával termisztor van párhuzamosan kapcsolva. A találmányunk szerinti záróoszcillátornak az eddig ismert rendszerekhez viszonyított előnye abban mutatkozik meg, hogy az impulzusszámot a mérendő feszültségen kívül zömében két kondenzátor hányadosa (C1/C2) határozza meg, s ezért az impulzusszám — ha a kondenzátorok azonos anyagból készültek és így hőmérsékleti állandójuk is azonos — széles hőmérséklettartományon belül állandó, így sem nagypontosságú impulzusgenerátorra, sem pontos és bonyolult kapuáramkörre nincs szükség. Az általunk javasolt megoldás további előnye, hogy az impulzusátadási folyamat sűrűségfüggvénye exponenciális, vagyis kezdetben sűrűbb, később elnyújtott jellegű. Ily módon azon pont környezetében, ahol a leállás bekövetkezik, a differenciális impulzusfrekvencia oly kicsi, hogy a spontán leállásból származó esetleges bizonytalanság lényeges hibát nem okozhat A találmány lényegét egy kiviteli példa kapcsán, rajz alapján világítjuk meg közelebbről. A mellékelt rajzon az 1. ábra a találmányunk szerinti feszültségimpulzusszám átalakító záróoszcillátor működési elvét, illetve azon belül egy lehetséges kiviteli alakját mutatja; a 2. ábra a T3 tranzisztor munkapontjának a munkaegyenesen történő mozgását ábrázolja; a 3. ábra az időzítő kondenzátoron lezajló folyamat szemléltetése. Az 1. ábrán az R3, R>„ Rf„ T3 , C : > és L elemekből álló kapcsolásrész önmagában ismert záróoszcillátor, hasonlóképpen ismert áramkör az S-sel jelölt Schmitt-kör is. Alapesetben a Schmitt-kör baloldali kimenetén „1", a jobboldali kimenetén „0" jelszint van, ennek megfelelően a Tj térvezérlésű tranzisztor nyitva, Tj pedig zárva van. Ha a bemenetre Ux mérendő feszültséget kapcsolunk, akkor a P2 bemeneti osztón, az R2 ellenálláson és a nyitott Ti tranzisztoron keresztül a Ci kondenzátor az Ux feszültség-csúcsértékére töltődik fel. Miután a T2 tranzisztor zárva van, a T3 tranzisztor sem kap nyitófeszültséget, ezért a munkapontja J2 pontban marad. (2. ábra.) Ha most az „S" Schmitt-kört Ui indítójellel átbillentjük, akkor annak jobboldali kollektorán 4 lesz „1", baloldalin pedig „0" jelszint, ennek megfelelően a Ti tranzisztor zár le, és a T2 nyit ki. ~Ex. azt eredményezi, hogy a Q kondenzátor az R3 ellenálláson keresztül kisül, 5 eközben a T3 tranzisztor munkapontját a 2. ábrán látható Jz pontból a J& pontba viszi, amit komparációs szintnek is nevezhetünk, mert e pont elérését a záróoszcillátor, mindig egy impulzussal, jelzi. Ha a Ci kondenzátor feszültsége 10 a komparációs szint alá esik, a záróoszcillátor leáll. Minél nagyobb az Ux feszültség, annál nagyob lesz Ci töltése; meghíváskor pedig ann£l nagyobb lesz a kisütőáram, a kisütési idő, és ennek megfelelően a produkált impulzusszám is. ]S Az elvi működés jobb megértéséhez a 3. ábra a C-2 kondenzátoron lezajló folyamatot mutatja be az időtengelyre vonatkoztatva. Amint itt látható, az Ufc komparációs szint elérésekor keletkező impulzus pozitív (lezáró) feszültségre tölti 20 fel a C2 kondenzátort, amelyet a Ci kondenzátorból az R3 ellenálláson átáramló töltésmenynyiség — a görbe felszálló ága szerint — ismét negatív polaritására fordít, amelynek U* értékénél az előbbi folyamat megismétlődik. 25 Miután egy-egy impulzushoz Q2 = XJk • C2 töltésmennyiség szükséges, é9 a Ct kondenzátorban felhalmozott töltés Qi = Ux -Ci, ezért a produkált impulzusszám: nj = Gh (Q2 = UK • 30 • Ci)Ufc' C2 lesz. Ebből látható, hogy ha a konstansoktól eltekintünk, az impulzusszám lineáris függvénye az Ux bemenő feszültségnek. A képletből kiolvasható továbbá az is, hogy a méréshatár durván a Ci/C2 hányadossal állítható be, gS és az is, hogy a két kondenzátor azonos anyagból, azonos technológiával készült, és így a hőmérsékleti együtthatója is azonos, akkor a hőfokváltozásból származó kapacitásváltozás az impulzusszámolt nem befolyásolja. A Pi po-4ß tencióméterből és az R t ellenállásból álló feszültségosztóval az Ux = 0 értékhez tartozó impulzusszámot, a P2 hitelesítő potencióméterrel pedig a felső méréshatár finombeállítását végezhetjük. A Te termisztorral a T 3 tranzisztor _ által meghatározott komparációs szintnek a hőmérséklettől való függését kompenzálhatjuk. A találmány gyakorlati jelentősége különösen ott mutatkozik meg, ahol nagyszámú és nagyg0 területen szétszórt méréspont van; és egyes csoportoknak, sőt egyes távadóknak is biztosítani kell a digitális kimenetet. Előnyösen alkalmazható továbbá mindenütt, ahol az olcsóság és a kisméret jelentőséggel bír. így pl. digitális pH-mérőkben, olcsó és kisméretű digitális kézi műszerekben, rétegvastagság- és tűrésmérőkben stb. Szabadalmi igénypontok: 1. Záróoszeulátoros kapcsolási elrendezés villamos feszültség impulzusszámmá történő közvetlen átalakítására, azzal jellemezve, hogy önmagában ismert bemeneti osztójának (P2) osztópontjához kötött ellenállás (R2 ) szabad vége, 2
