174609. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés váltakozó feszültségek jelszintjének digitális meghatározására, valamint mérési mennyiségek szabályozására befolyásolható időállandóval
5 174609 6 ségmérőknél, csak olyan kapcsolási elrendezések ismeretesek, amelyeknél a mérendő egyenfeszültséget egy komparátoron, egy számlálóval vezérelt csökkenthető referenciafeszültséggel hasonlítják össze. Az alkalmazás céljának megfelelően kizárólag lineáris összefüggést alkalmaztak a bemeneti és kimeneti mennyiségek között. Egy effektívérték-mérő kívánatos nagy dinamikatartománya számára, ha magán az egyenirányítón csak kissé változó szint van jelen, ezek a kapcsolási elrendezések mégsem alkalmasak. Mindeddig nem ismeretes olyan eljárás, amely biztosítaná a különböző mérési feladatokhoz illeszkedő időállandót. Az automatizálás felé jelentős haladást biztosítanak az említett tisztán elektronikus effektívérték-mérők, amelyek vissza vannak csatolva az egyenirányítóról a bemeneti szakaszra. Ezeknél a megoldásoknál a dinamika jelentősen kibővíthető, és biztosítható a szükséges logaritmikus karakterisztika jó pontossága. Ennek az eljárásnak a korlátáit a visszacsatolásban levő átviteli tag kivezérlési tartományának határai jelentik, mivel a teljes mérési tartományt nemcsak, logaritmikusán, mint maga az egyenirányító, hanem lineárisan kell feldolgozni. Ennél a megoldásnál nehézségeket okoz az egyenirányító időállandója is, mivel az előírt időállandó elektronikusan ugyan alapjában véve megvalósítható, de a legtöbb esetben a visszacsatoló elem még nagyobb dinamikus kivezérelhetőségét kívánja meg. Egyidejűleg magán az egyenirányítón is észrevehető szintkülönbségek lépnek fel/ amelyek aligha egyeztethetők össze a pontossággal és frekvenciatartománnyal szemben támasztott szigorúbb követelményekkel. Az analóg áramkörök a digitális feldolgozáshoz még analóg-digitál átalakítót is igényelnek. Azok a kapcsolási elrendezések, amelyeknél a visszacsatolt jel digitális átalakítását alkalmazzák, részben kiküszöbölik ezeket a hátrányokat. Mindenekelőtt a kivezérlési tartomány szélesedésével lehet számolni az analóg áramkörökhöz viszonyítva. Nem ismeretesek olyan kapcsolási elrendezések, amelyeknél járulékos intézkedésekkel a berezgési idő illetve az időállandó változtatható volna, és a már szabványosított vagy műszakilag különösen előnyös tulajdonságok könnyen megvalósíthatók lennének. Ugyanez vonatkozik az említett szélessávú szintmérőre, amely önmagában nem is mérőműszer, hanem csupán segédeszköz a mérési mennyiség kevés hibával és különösen áttekinthetően történő észleléséhez. A szélessávú effektívértékszint kijelzése vagy kiadása nem történik meg. A kapcsolási elrendezés egy új állapotba történő beállításának idejére egy állandó, a mérési tartományban fellépő legkisebb frekvencia által meghatározott beállítási időt alkalmaznak. Az effektívérték meghatározására például a méréstechnikának a bevezetőben említett területein ez a kapcsolási elrendezés éppúgy, mint a számlálóval és állandó számlálási frekvenciával működő megoldásoknál, nem minden esetben alkalmas. Célunk a találmánnyal az említett hátrányok kiküszöbölése, és olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, váltakozó feszültségek mérésére és a mérési mennyiségek szabályozására, amely teljes mértékben alkalmas automatikus mérési helyekre. A találmánnyal azt a feladatot kívánjuk megoldani, hogy váltakozó feszültségek mérésére és a mérési értékek szabályozására igen nagy dinamikatartományban alkalmas kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amelynél a tulajdonképpeni egyenirányító a hibaforrások csökkentése érdekében teljesen állandó potenciálon van, továbbá a mérési érték-képzés időállandója kényelmesen a mindenkori követelményekhez illeszthető. A találmány szerint a mérési érték-képzés befolyásolható időállandójával rendelkező kapcsolási elrendezés a bemenet mögé kapcsolt digitálisan vezérelhető feszültségosztóval vagy erősítővel ellátott szabályozókört, egyenirányítót, az egyenirányító kimenetét referenciaforrással összekapcsoló összegezőt, egy vagy több komparátort és egy előre- visszafelé számlálót tartalmaz. Az előrevisszafelé számláló bemeneti kapuzását és a számlálás irányát a komparátor kimenete vezérli. Az előre- visszafelé számláló számlálókimenetei egyrészt az említett digitálisan vezérelhető feszültségosztó vagy erősítő vezérlő bemenetéivel, másrészt pedig a kapcsolási elrendezés kimenetével vannak összekötve. A kapcsolási elrendezés az előre- visszafelé számláló bemeneti kapuja előtt elhelyezett számláló-impulzusadó frekvenciabefolyásoló és/vagy a referenciaforrás feszültségbefolyásoló vezérlőbemenetekkel rendelkezik. A vezérlőbemenetek a mérőlánc és/vagy a szabályozókor és/vagy külső vezérlőmennyiségek tetszőleges pontjaival vannak összekötve, előnyösen illesztő és korrigáló tagokon át. A mindenkori számérték egyes számjegyei a számjegy és helyiértéknek pontosan megfelelő feszültségosztást vagy erősítést kapcsolnak a bemenet és az egyenirányító között elhelyezett egységekre, úgy hogy az egyenirányító szint egyre jobban megközelíti a referenciaszintet, és a számláló által mutatott szám kiegyenlített állapotában közvetlenül a meghatározandó szintérték mérőszámát adja. A számláló impulzusadó frekvenciájának vezérlése lehetővé teszi a számlálási sebesség közel tetszőleges változtatását, vagy annak függővé tételét tetszőleges vezérlő mennyiségektől, és ezzel a szabályozási kör időállandóját közel tetszőlegesen beállítja. A keskenysávú frekvenciaanalízisre szolgáló találmány szerinti kapcsolási elrendezésnél vagy egy keskenysávú szűrő kimenete, vagy a digitálisan vezérelt feszültségosztó vagy erősítő kimenete egy számláló-impulzusadóként alkalmazott impulzusformáló bemenetelre is rá van kapcsolva. Az impulzusformáló kimenő impulzusszáma az impulzusformáló bemenő feszültsége nullátmeneteinek számával meghatározott arányban van. Az impulzusformáló kimenete a bemeneti kapun át az előrevisszafelé számláló számlálóbemenetével van összekötve. Ezáltal eléijük, hogy a szabályozási kör berezgési ideje fordítottan arányos a szűrő középfrekvenciájával. Tetszőleges fizikai mennyiségek egy konstans vagy programozott alapjelre való szabályozásához egy változtatható frekvenciájú generátort alkalmazunk. A generátor kimenete az impulzusformáló egyik bemenetére van kapcsolva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
