173090. lajstromszámú szabadalom • Digitális kimenetű rövidzárási árammérő
3 173090 4 kéknél meghajtó áramkörök illesztenek a számjegyes kijelzőkhöz. Figyelembe véve, hogy több BCD kódolt számjegyet íratnak ki és a mérési eredmény valamilyen mintavételezési periódus során változhat, ezt az áramkört BCD impulzusszámlálónak, a futókódot rögzítő tárolónak és a rögzített paralel információt számjegyenként sorossá alakító multiplexernek kell megelőznie. Az áramkört az adatforrás órajelgenerátorához külön áramkörök illesztik, amelyek biztosítják az adatbevitelkori számkijelző sötétítést is. Látható, hogy a fényerősség-fogyasztás viszony javításához igen bonyolult felépítésű impulzusüzemű áramkört alkalmaznak. A találmány szerinti digitális kimenetű rövidzárási árammérő egyrészt kiküszöböli az ismert megoldások előbb bemutatott hátrányait, másrészt azoknál lényegesen egyszerűbb felépítés és kisebb teljeítményfelvétel mellett, az ismerteknél pontosabb és nagyobb felbontóképességű árammérést tesz lehetővé. A találmány alapja az a felismerés, hogy a rövidzárási áram közvetlenül az árammal arányos frekvenciájú impulzussorozattá alakítható át egyetlen kondenzátor és műveleti erősítő alkalmazásával kialakított integrátor, valamint ezt követő jelszint komparátor és referencia impulzusgenerátor segítségével, miközben a mérőkör nuU-hibáit oly módon kompenzáljuk, hogy szinkron működő kapcsolórendszert hozunk létre, amelyben két kapcsolóelem egyszerre és ellenfázisban működik másik két kapcsolóelemmel. A találmány szerint két azonos fázisban működő kapcsolóelem a nullázó periódusban biztosítja az integrátor kimenetén a mérőperiódus során fellépő null-hibával azonos hibafeszültség létrejöttét és kapacitív tárolását a teljes mérőperiódusra. A kapcsolóelemek ellenkező fázisú működésénél a másik két, azonos fázisban működő kapcsolóelem a kompenzáláskori szakadás állapotának záróállapotba váltásával biztosítja az üzemszerű integrálást, amelynek során a kondenzátorban tárolt, a null-hibából származó jelet az invertáló bemenetre összegezve történik valamennyi — az erősítő tökéletlenségéből és a külső zavaró változásokból stb. származó - null-hibának a mérőperiódusonként ismétlődő kompenzálása. E felismerés segítségével jóval egyszerűbb és megbízhatóbb felépítésű áramkörrel, kisebb ráfordítással és nagyobb pontossággal lehet a célul kitűzött digitális árammérést elvégezni. Ennek megfelelően a találmány tárgya digitális kimenetű rövidzárási árammérő, amelynek integrátora, ehhez kapcsolt komparátora, a komparátorhoz csatlakoztatott referencia impulzusgenerátora és digitális kimenetű impulzusszámlálója van, és amelyet az jellemez, hogy az árammérő bemenete első kapcsolóelemen át közvetlenül az integrátor műveleti erősítőjének bemenetére van csatlakoztatva, a műveleti erősítő bemenete egyrészt az első kapcsolóelemmel ellentétesen működtetett második kapcsolóelemen és első ellenálláson át, másrészt második ellenálláson és további kondenzátoron át földpontra van csatlakoztatva, továbbá a második ellenállás és a további kondenzátor közös pontja az első kapcsolóelemmel ellentétesen működtetett harmadik kapcsolóelemen át a műveleti erősítő kimenetére van csatlakoztatva. A találmány tárgyát a továbbiakban példaképpeni kiviteli alakok segítségével rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra egy előnyös kiviteli alak tömbvázlatát, a 2. ábra egy hányadosmérőként kialakított kiviteli alak tömb vázlatát, a 3. ábra pedig a 2. ábra szerinti hányadosmérő működését magyarázó jelalakábrákat mutat. Az 1. ábrán feltüntetett kiviteli alakban az I bemenetre ráadott mérendő áramot KI kapcsolóelemen keresztül kapcsoljuk az E műveleti erősítő invertáló bemenetére. A mérőperiódust azonban a null-hibák kiküszöbölésére szolgáló nullázó periódus előzi meg. Ilyenkor KI kapcsolóelem nyitott állapotú, viszont K3 kapcsolóelem akkora RÍ ellenállást kapcsol az E műveleti erősítő bemenetére, hogy a mérőperiódushoz képest a bemenet eredő lezáró ellenállása ne változzék. Az E műveleti erősítő kimenetén megjelenő, a K4 kapcsolóelemmel az E műveleti erősítő kimenetére kapcsolt, a nullázó periódusban visszacsatoló ellenállásként szolgáló R2 ellenállás által megszabott és a mérőperiódusban fellépő null-hibafeszültséggel megegyező nagyságú feszültséget akkora kapacitású, szintén K4 kapcsolóelem által kapcsolt C2 kondenzátor tárolja, hogy a kompenzáló jel nagysága a mérőperiódus során ne csökkenjen észrevehetően. A K4 kapcsolóelem és a C2 kondenzátor közé a rajzon nem ábrázolt erősítőt iktathatunk be, amely növeli a körerősítést. A kompenzáció hatására a nullázó periódus során a null-hibafeszültség soha nem ér el akkora értéket, hogy a C komparátor billenjen és ily módon null-hiba miatt impulzus keletkezzék. A mérőperiódusban a K3 és K4 kapcsolóelem nyit, a KI és K2 kapcsolóelem pedig zár. Cl kondenzátor ekkor az E műveleti erősítő kimenetére kapcsolódik. Lehetséges olyan kivitel is, amelynél a Cl kondenzátor állandóan rá van kapcsolva az E műveleti erősítőre, ekkor a K2 kapcsolóelemet rövidzár helyettesíti. Ha a bemenő áram által az E műveleti erősítő kimenetén létrehozott növekvő feszültség eléri a C komparátor komparálási szintjét, ez utóbbi átbillen, és ilyenkor az R referencia impulzusgenerátorban levő B flip-flop Ql kimenetének segítségével képes az 0 órajelgenerátorból jövő következő impulzus hatására az óraimpulzus időtartamára K5 kapcsolóelemmel az Ur referenciaforrást R3 ellenálláson át az E műveleti erősítő bemenetére kapcsolni, ahol a C2 kondenzátor töltése a K4 kapcsolóelem nyitása után összegezőként alkalmazott R2 ellenálláson át szintén levonódik a mérőjelből. A nullázó periódus következményeként a kapcsolások a mérendő árammal arányos frekvenciával, additív frekvenciahiba nélkül mennek végbe, és a mérőperiódus során a Cl kondenzátorban töltésegyensúly áll fenn. A mérőperiódus során az R referencia impulzusgenerátor Ql kimenetén létrejött impulzusok számlálását az^O órajelgenerátor SÍ és S2 számlálóval leosztott jele ÉS kapuáramkör bemenetén vezérli. Belátható, hogy az árammérő ily módon invariáns az 0 órajelgenerátor frekvenciaingadozásaira. Ugyancsak az S2 számláló kimenő jele vezérli a KI, K2, K3 és K4 kapcsolóelemeket működtető K szerven keresztül. Az ily módon nyert, a bemenő árammal arányos és periodikusan ismétlődő impulzussorozatok impulzusszámát S3 impulzusszámláló számlálja és az S2 számláló kimenetéről vezérelt St tároló rögzíti. Az ST tároló kimenetén párhuzamos (BCD számláló esetén BCD) kódban megjelenő mérési eredményt (pl. négyből egy adatot kiválasztó áramkör alkalmazásával készült) M 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
