172784. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés kapacitás mérésére
5 172784 6 megjelenő feszültség a mérőkondenzátor kisütőáramával és így magával a mérendő kapacitás értékével is arányos. A laboratóriumi és egyéb egyedi méréseknél a kiértékelés rendszerint mutatós, vagy digitális rendszerű műszerrel célszerű, amely az egyenirányítóit kisütő árammal arányos feszültséget méri. Szükség esetén ezzel a feszültséggel arányos jelet regisztrálni is lehet. Célszerű a mért feszültséget egy változtatható feszültséggel szembekapcsolni, így a mérőkondenzátor kezdőkapacitásával arányos feszültség kikompenzálható. Ha a mérőkapacitás változása kicsi, a mért feszültség tovább erősíthető. Mivel a mérési eljárás nem érzékeny a mérőfeszült' ség jel alakjára, csak a mérőjel által képviselt töltésmennyiségre, adott mérőgenerátomál a jelamplitúdó és az impulzusszélesség-impulzusszünet viszonyának az állandósága kívánatos. A mérőjel vagy a négyszögimpulzusok ismétlődési idejének, illetve az ezzel arányos frekvenciának a megváltozása adott határok között nem okoz kiértékelhető mérési hibát. A találmány szerinti kapacitásméréshez tehát olyan mérőgenerátor szükséges, amely pontos amplitúdójú és impulzusszélesség-impulzusszünet viszonyú jelet szolgáltat és amelynél nem követelmény a jelalak pontosság (torzításmentesség) és a frekvenciapontosság. Az ilyen mérőgenerátor sokkal egyszerűbb felépítésű, mint a mérőhidas vagy az elhangolásos mérési eljáráshoz szükséges LC oszcillátorok. A mérőgenerátorral szemben nem követelmény a behangolási és utánálh'tási igény. Másrészt a mérőgenerátor frekvenciája egyszerű módon igen tág határok között változtatható, ezzel biztosítható az egyes mérési eljárások során szükséges optimális frekvencia. Az egyszerű felépítés a mérőgenerátorral szembeni követelmény és az, hogy a váltakozó áramú részben nem szükséges sem hitelesítési, sem utánállítási lehetőség különösen alkalmassá teszi a kapcsolási elrendezés telepített ipari alkalmazását. Ebben a felhasználásban a nagyfrekvenciás rész a mérőkondenzátorral egybeépíthető, és mivel az elektronikus egység igen kis helyet foglal el és kicsi az energia igénye, közvetlenül a technológiai berendezésre szerelhető. A kimenőjel továbbítása így egyenirányítás után történik, ami jelentősen növeli és szinte korlátlanná teszi az érzékelő egységnek a tápegységtől és a kiértékelő egységtől való távolságát. A továbbiakban találmány tárgyát példakénti kiviteli alak kapcsán rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra kapacitás mérésére szolgáló találmány szerinti kapcsolási elrendezés rajza a mérőkondenzátorral. A 2. ábra a mérőgenerátor által szolgáltatott négyszögimpulzus mérőjelet szemlélteti. A 3. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolási rajz helyettesítő képe. Kapacitásmérési eljárás foganatosítására javasolt találmány szerinti kapcsolási elrendezés 1 mérőgenerátort, 3 diódát, 4 tranzisztort, S ellenállásból és 6 kondenzátorból álló integráló tagot, 8 erősítőt, munkapontbeállító első 7 és második 9 ellenállást tartalmaz, valamint a hozzácsatolt 2 mérőkondenzátort. (1. ábra.) A kapcsolási elrendezés 1 mérőgenerátorának 20 kimenetére nyitó irányban kapcsolt 3 diódán keresztül a 2 mérőkondenzátor egyik fegyverzete van kapcsolva, amelynek másik fegyverzete az 1 mérőgenerátor másik 30 kapcsára csatlakozik. A 3 dióda katódja a 4 tranzisztor kollektor-emitter körébe kapcsolt 5 ellenálláson keresztül a 6 kondenzátor egyik fegyverzetéhez, valamint a 8 erősítő bázisához csatlakozik. A 6 kondenzátor másik fegyverzete az 1 mérőgenerátor bemeneti 10 kapcsához van kötve, míg a 8 erősítő kollektor-emitter körébe kötött munkapontbeállító első 7 ellenálláson keresztül a 6 kondenzátor és az 1 mérőgenerátor közös pontjához, valamint a munkapontbeállító második 9 ellenálláson keresztül a 2 mérőkondenzátor és az 1 mérőgenerátor közös pontjához csatlakozik. Ux a kapcsolási elrendezés tápfeszültsége. Az Ux tápfeszültséget telepes vagy hálózati táplálással biztosíthatjuk. A kapacitásméréshez szükséges mérőjelet az 1 mérőgenerátor szolgáltatja. A mérőjel a 2. ábrán látható alakú négyszögimpulzus. A kapcsolási elrendezés működése során az 1 mérőgenerátor által Szolgáltatott Ut amplitúdójú négyszögimpulzus (2. ábra) hatására a 2 mérőkondenzátor a 3 diódán keresztül tt idő alatt feltöltődik. Az impulzus szünet t2 ideje alatt pedig a 4 tranzisztor felé kisül. A kisütőáram az 5 ellenállásból és a 6 kondenzátorból álló integráló tagon keresztül 8 erősítőre jut, amely felerősíti. A töltés-kisütés szempontjából a 3 dióda és a 4 tranzisztor elektronikus kettős kapuként működik, amelyet a töltőimpulzus (négyszögimpulzus) vezérel. A munkapontbeállító második 9 ellenálláson megjelenő U2 feszültség a 2 mérőkondenzátor kisütőáramával arányos. Ez viszont a töltőáram, illetve a mérőkapacitás függvénye a következők szerint. A 3. ábra alapján és annak jelöléseivel, ahol a 3. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolási rajz helyettesítő képe, feliratok: At) idő alatt a Cm mérőkondenzátorba jutó 0) töltésmennyiség 0) = Cm • U), A' kisütési t2 idő alatt a kisütőkörben kommutált 02 töltésmennyiség 02 = O), Ebből a kisütő I2 áram 02 I2 =-----------------------*2 illetve a kimenő U2 feszültség U2 = R • I2 ahol R a teljes kisütőkör helyettesítő ellenállása, behelyettesítve Uj • Cm U2=R----------------- k • Cm, *2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
