174235. lajstromszámú szabadalom • Hányadosmérő műszer
3 174235 4 kör a mérendő hányadossal egyértelmű, de nem lineáris kapcsolatban álló jelet állítja elő. Ezt az értéket az 5 kijelző áramkör (műszer) mutatja. A mérőrendszer hátránya, hogy szükségképpen frekvenciaszelektív áramköröket alkalmaz, ennek következtében külső fázistolásokra és a frekvenciastabilitásra érzékeny, beállítása nehézkes és mérési hibája nagy. A frekvenciaszelektív áramkörök alkalmazása miatt a módszer eredendően alkalmatlan gyors, vobbulációs mérésekre. További hátránya, hogy a mérő áramkör által szolgáltatott jel a mérni kívánt hányadossal nem lineáris kapcsolatban van, ezzel nem arányos. b) Digitális elven működő hányadosképzés. Analóg jelek esetében mind a mérőcsatornú, mind a referenscsatorna bemenetére a megfelelő jelszintek kialakítására lineáris erősítőket kell elhelyezni. A megfelelő jelszintek elérése után mindkét csatornánál el kell végezni az analóg-digitál átalakítást. A digitális jelekkel elvégzik a hányadosképzést (osztást) és ezt kijelzővel megjelenítik. Analóg rendszerekben, amennyiben még szükség van a jel továbbvitelére, úgy ezt digitál-analóg átalakítóra kell vezetni, hogy analóg kimeneti jelet kapjanak. A mérőrendszer hátránya, hogy bonyolult, és így gazdasági megfontolások miatt csak nagy berendezéseknél alkalmazható. A mérendő jelek változási sebességét korlátozza a hányadosképző és az analóg-digitá!is átalakító áramkor idő igénye, ezért csak viszonylag alacsony frekvenciájú jelek hányadosának pillanatértékét jelzi. c i Különleges szorzó eszközök segítségével végzett hányadosképzés. Négynegyedes szorzó áramkörök, vagy a Hall effektuson alapuló eszközök megfelelő kapcsolásával is elérhető a hányadosképzés (2. ábra). Ismeretes, hogy ha egy invertáló műveleti 23 differenciálerősítőt egy 20 szorzóáramkörön visszacsatolnak, akkor egy hányaiosképző áramkörhöz jutnak. A mérendő jelet a 21 és 22 lineáris erősítők közbeiktatásával a 20 szorzóáram'cör Y bemenetére, illetve a visszacsatolt 23 differenciálerősítőre juttatják. A 23 differenciálerősítő kimeneté szintén a 20 szorzóáramkör X bemenetére csatlakozik. A 20 szorzóáramkör Z kimenete ugyancsak a 23 differenciálerősítő bemenetére csatlakozik. A 23 differenciálerősítő kimeneti jeleit a 24 erősítővel erősítik és a 25 kijelzővel (pl. mutatós műszerrel) megjelenítik. ■ezekből az eszközökből készített áramkörök rendkívül kényesek, megfelelő működtetésükhöz több sepcdáramkör szükséges. Működési dinamikájuk szűk uatárok közé szorított, valamint fázisérzékenyek. Toabbi hátrány, hogy a különleges szorzó eszközök alkalmazása költséges megoldást eredményez és az elérhető dinamika erősen korlátozott. Célunk a találmánnyal olyan hányadosmérő áramkör és műszer megvalósítása, amellyel akár egyenfeszültségű (egyenáramú) vagy lassan változó jelek amplitúdójának hányadosa mérhető, illetve meghatározható és amely különleges eszközök alkalmazását nem igényű. A hányadosképző részben nem tartalmaz erős frekvenciafüggést mutató frekvenciaszelektív áramköröket, frekvencia eltérésre és fázishibára nem érzékeny és az eddigieknél egyszerűbben beállítható áram- 2 köröket tartalmaz és a mérendő hányadossal pontosan arányos kimenő jelet szolgáltat. Találmányunk szerint a hányadosképzést a 3. ábrán látható elrendezéssel valósítjuk meg. A megoldás szerint a REF referenscsatorna jelét önmagában ismert MO moduláló áramkörre (hídmodulátor, chopper stb.) kapcsoljuk és így a referenscsatoma jelét frekvenciában felfelé eltolva (modulálva) visszük a hányadosképző változtatható erősítésű E differenciálerősítő Ebe nem invertáló (+) bemenetére. Az Me mérőcsatorna szintén az E differenciálerősítő Ebe, nem invertáló (+) bemenetére csatlakozik. Az E differenciálerősítőnél alapvető követelmény, hogy a két csatornára vonatkozó átvételi karakterisztika azonos legyen. Az E differenciálerősítő Ekj kimenetére csatlakozó Szí aluláteresztő szűrő a hányadosmérő Hki kimenetére, az SZ2 felüláteresztő pedig a DE burkolódetektohoz csatlakozik. A Hki kimenetre csak az alacsonyfrekvenciás ME mérőcsatorna jele jut, a burkolódetektorra pedig a REF referenscsatorna modulált jele. A DE burkolódetektor a modulált referens jelet demodulálja és a modulált referensjel amplitúdójával arányos egyenfeszültségű (illetve időben lassan változó) jelet állít elő. A DE burkolódetektor kimenete egy további SZ3 aluláteresztő szűrő közbeiktatásával az EA egyenáramú erősítőre, annak kimenete pedig az SZ4 aluláteresztő szűrő közbeiktatásával a T térvezérlésű tranzisztor G vezérlő kapu elektródájára csatlakozik. A T térvezérlésű tranzisztor - a munkapont megfelelő beállítása esetén (az elzáródás mentes tartományban működtetve) — az E differenciálerősítő erősítését oly módon szabályozza, hogy a burkolódetektor kimenetén megjelenő jel közel állandó értékű legyen. Ez azt jelenti, hogy az erősítésszabályozó áramkor változtatható erősítésű E differenciálerősítő erősítését a modulált referensjel amplitúdójának reciprokával arányosan szabályozza. Miután az ME mérőcsatoma és a REF referenscsatoma jele ugyanazon a változtatható erősítésű E differenciálerősítőn halad át, a két jel azonos fizikai csatornában halad és a mérőjel erősítése is a referenciajeí nagyságával fordítottan arányosan változik. Ez más szóval azt jelenti, hogy a Hki kimenetre nem a mérőjellel, hanem a mérendő hányadossal arányos jel kerül. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy nem tartalmaz erős frekvenciafüggésű, frekvenciaszelektív elemeket, az E differenciálerősítő kimenetére csatlakozó SZi aluláteresztő szűrő; SZ2 felüláteresztő szűrő a működés tartományban lapos karakterisztikával, elhanyagolható frekvenciafüggéssel megvalósíthatók. Az áramkör egyszerű és közvetlen beállítású, nem tartalmaz sem a beállításra sem a szimmetriára érzékeny frekvenciaérzékeny vagy fázisérzékeny elemeket. sem különleges eszközöket vagy áramköröket. Ez a találmány szerinti hányadosmérőt gazdaságossá teszi. Az alkalmazások szempontjából további előnyös tulajdonság, hogy a Hki kimeneten megjelenő jel a hányadossal nagy pontossággal arányos és így akár numerikus vagy analóg kijelzés, akár további feldolgozásra kiválóan alkalmas. A találmány lényegét a következőkben két kivitelezési példán mutatjuk be. Az egyik kiviteli példa a 4. ábrán látható. A REF referenscsatoma jelét egy MOj hídmodulá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
