169365. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés rezgőrendszerű mérőérzékelő frekvencia kimenő jelének a mért értékkel arányos feszültség jellé alakítására
3 169365 4 tápfeszültséggel. Mivel az átalakító kimeneti feszültsége a tápfeszültségnek is függvénye, a változó tápfeszültség görbe karakterisztikát eredményez. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy az önmagában ismert lineáris frekvencia-feszültség átalakító A B kimenetéhez - közvetlenül, vagy előerősítő közbeiktatásával - erősítő bemenete csatlakozik. Az erősítő C kimenete az UT tápfeszültség forrással van sorba kapcsolva. A görbevonalú karakterisztika több szakaszból rakható össze oly módon, hogy az erősítő kimenetét U0 feszültségforrással kapcsoljuk szembe. A feszültségforrás áramkörében feszültségosztó ellenállás-sort alkalmazunk, amelynek osztáspontjaihoz sorbakapcsolt ellenállásból és diódából álló kétpólusúkat csatlakoztatunk, amelyek másik pontját az erősítő bemenetével kapcsoljuk össze. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kiviteli alakját az alábbiakban ismertetjük. Az 1. ábra a kimenő frekvencia és a mért közeg sűrűsége közötti összefüggés függvényábráját, a 2. ábra az önmagában ismert, lineáris karakterisztikájú frekvencia-feszültség átalakító kapcsolási elrendezését, a 3. ábra a találmány szerinti, görbevonalú karakterisztikájú frekvencia-feszültség átalakító kapcsolási elrendezését, a 4. ábra az előző kapcsolási elrendezés továbbfejlesztett változatát és az 5. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés által eredményezett görbevonalú frekvencia-feszültség jelleggörbéjét ábrázolja. A sűrűségmérő érzékelő által szolgáltatott frekvencia jel és a tényleges sűrűség-érték közötti összefüggést az 1. ábra mutatja. Ebből kitűnik, hogy az összefüggés nem lineáris, ha tehát a frekvencia jelet az ismert, lineáris jelleggörbéjű frekvencia-feszültség átalakítóval feszültséggé alakítjuk, akkor a sűrűség és a kimenő feszültség közötti összefüggés sem lineáris. Ha azonban a frekvencia-feszültség jellegörbe alakja azonos a frekvencia-sűrűség jelleggörbével, vagyis a függvényábrában a sűrűség-tengely egyben a kimenő feszültség tengelyének is tekinthető - amint ezt az ábrában zárójelben feltüntettük - akkor a sűrűség és a kimenő feszültség közötti összefüggés lineáris. A 2. ábra az ismert ún. diódás, lineáris jellegű frekvencia-feszültség átalakító kapcsolását mutatja. A négyszögjellel vezérelt tranzisztor kapcsolóként működik. Jelszünetben (zérus értékű vezérlő feszültség) a C] kondenzátor feltöltődik az R2 és R3 ellenálláson, valamint a Di diódán át az UT tápfeszültségre, ez idő alatt ugyanis a tranzisztor kollektor emitter pontjai szakadást képviselnek. A négyszög-feszültség idején a T tranzisztor rövidzárat képez és a Ci kondenzátor töltése áttöltődik a nagyságrendekkel nagyobb kapacitású C2 pufferkondenzátorba, amelynek töltését az R4 ellenállás fogyasztja. A frekvencia ütemében érkező töltéskvantumok egy időbeli átlag-töltőáramot képeznek, ezzel egyenlő az R4 ellenálláson átfolyó folytonos kisütő áram értéke. Az átalakító gyakorlatilag lineáris jellegűnek tekinthető addig, amíg a C2 feszültsége, mint Ukj kimeneti feszültség, nem haladja meg az UT tápfeszültség egy század részét. A kimeneti 5 feszültség a frekvencia mellett gyakorlatilag lineáris függvénye az UT tápfeszültség értékének is. A találmány szerinti, nem lineáris karakterisztikájú frekvencia-feszültség átalakító esetében a C2 10 kondenzátor feszültségét az E feszültség-erősítő erősíti. A felerősített Uj feszültség, mint járulékos feszültség, hozzáadódik az UT konstans tápfeszültséghez és a frekvencia-függő, eredő feszültség képezi az átalakító tápfeszültséget. 15 A változó értékű tápfeszültség eredményezi, hogy a találmány szerinti átalakító karakterisztikája az 1. ábra szerinti jellegű lesz, ha a vízszintes tengelyt az Uki kimeneti feszültségben skálázzuk. 20 A karakterisztika görbültségének a mértéke az erősítő erősítésének az értékétől függ, ez utóbbit az R6 és R5 ellenállások aránya határozza meg. Az R5 ellenállás változtatható, hogy a kívánt görbült-25 ségi karakterisztika beállítható legyen. Az így beállított görbesereg egyik görbéjét az •5. ábra szaggatott vonala ábrázolja. Előfordulhat, hogy a görbeseregből az R5 ellenállás változtatá-30 sával kiválasztott görbe csak az alsó (O-fi) szakaszán illeszkedik kielégítő pontossággal a frekvencia-sürűség jelleggörbére, a felső szakaszon azonban az illeszkedés nem kielégítő. 35 A találmány szerinti átalakító módot nyújt arra is, hogy a karakterisztika kezdő szakaszát változatlanul hagyva, s további görbeszakasz görbületén változtassunk. Ebből a célból a kapcsolási elrendezés kiegészül az R6 ellenállással párhuzamos 40 visszacsatolást képező R7 , R 8i R 9 , sorosan kapcsolt ellenállássor osztópontjaira kapcsolt Ri0 , és Ru ellenállásokkal soros D 3 és D 4 diódákkal, amely R7 , R 8 , R 9 ellenállássor az U 0 konstans feszültségforrásra van kapcsolva (4. ábra). 45 Az erősítő Ujj kimeneti feszültségnél kezd a D3 dióda vezetni. Ettől kezdve az Rl0 ellenállás - Uj feszültség-értékétől függő mértékben - fokozatosan söntöli az erősítést meghatározó R6 ellenállást. Uj2 50 feszültségértéknél az Rn ellenállás söntölő hatása is érvényesülni kezd. A söntölő ellenállások törésmentesen módosítják a karakterisztika szakaszt. Szükség szerint az ellenállások változtathatók. 55 Az 5. ábrában bemutatott szaggatott görbét ily módon korrigálva, ez a folytonos vonallal ábrázolt görbevonalba megy át. Egy rezgőrendszerű sűrűség differenciál-távadón, 60 amely a találmány szerinti frekvencia-feszültség átalakítót tartalmazza, változó sűrűség értékek mellett megmértük a frekvenciát és a feszültséget, továbbá meghatározva a hibát ezrelékben, a sűrűség végértékére vonatkoztatva, s a mérési eredményeket 65 a következő táblázat mutatja: 2
