175960. lajstromszámú szabadalom • Fénymérő
3 175960 4 előny mellett azonban egyidejűleg több hátrányos jellemző is keletkezett. A fénymérő a galvanométer alkalmazása miatt mágneses és mechanikai környezeti zavarokra igen érzékennyé vált, időállandóját 10s-ra kellett választani, így egy mérés ideje kb. 1/2 perc lett. A berendezés rezgésmentességet kíván és helyhez kötött. Kivitelezése és használata nehézkes. A 8 izzólámpa és a 10 fényérzékelő öregedése miatt gyakori hitelesítést igényel. Működési tartománya éppencsak, hogy meghaladja a 2 nagyságrendet. E tartomány felső határában a galvanométer-erősítő alkalmazásának eredményeként a linearitási hiba túllépi a 0,5%-ot. A fénymérőknél gyakran kívánatos guardolás (védőárnyékolás) az aszimmetrikus felépítés miatt csak igen nehézkesen lenne megoldható. A 8 izzólámpa és 10 fényérzékelő hőmérsékletfüggését egyáltalán nem kompenzálták. Felépítése bonyolult, mérete nagy és igen költséges, csak az alkalmazására speciálisan felkészült tárgyi és személyi feltételekkel rendelkező laboratóriumokban használható. A találmány szerinti fényarammérő egyrészt kiküszöböli az ismert megoldások előbb bemutatott hátrányait, másrészt a bemutatottnál sokkal egyszerűbb és gazdaságosabb felépítéssel a hasonló megoldásoknál pontosabb ill. érzékenyebb .mérést tesz lehetővé, miközben megtartja a kisebb teljesítőképességű ismert megoldások előnyeit is. Ezek a környezeti zavarokra való érzéketlenség, gyorsaság, kis méret, hordozhatóság, könnyű kezelhetőség. Ezeken túlmenően azzal a további újdonsággal is rendelkezik - amelyekkel az ismert megoldások nem rendelkeznek — hogy a mérendő fényre vonatkozó dinamikus tartománya minden eddigi megoldásnál nagyobb fokozatváltás nélkül 5-6 nagyságrend. Ily módon fokozatváltás nélkül illeszkedik a fényelemek kb. ugyanakkora lineáris működési tartományához. A hőmérsékletfüggő hibák nemcsak a mérőkörben, hanem a fénydetektáló fényelemre vonatkozóan is egyszerű módon kompenzálva vannak. A mérőkor felépítése szimmetrikus, így a zavaró jelekre igen nagy az azonos fázisú jelelnyomás, az elrendezés egyszerű módon guardolt. Az alkalmazott nagyfrekvenciás jelmoduláció eredményeként alacsony frekvenciás flicker zaj nincs, a zajsávszélesség kicsi, zajelnyomó és kisidőállandójú fázisérzékeny egyenirányítás biztosítja az igen kis zaj melletti gyors (néhány ms beállási idejű) működést. Az elrendezés újdonsága az is, hogy a mérő fényelem alkalmazásával járó termofeszültséget egyszerű kompenzációval kiküszöböli. A találmány alapja az a felismerés, hogy a mérendő fény érzékelésére szolgáló fényelem kapcsaira ellenkező polaritással kapcsolt hasonló kialakítású fényelemmel mind a fotoáramkompenzáció, mind a mérő fényelem hőmérsékletfüggő érzékenységváltozásának és termofeszültségének kompenzálása nagy hatékonysággal teljesíthető. A fényelem közelítően ideális rövidzárási működését zajmentes lezárást biztosító nagyfrekvenciásán modulált híd teszi lehetővé úgy, hogy a hidat tápláló mérendő és kompenzáló fényáram különbsége igen kicsiny. A találmány szerint a híd csatolás útján nagyfrekvenciával modulált kimenő feszültsége szintén igen kicsiny, mert egyrészt a kicsatolt jelet moduláló jel frekvenciájára hangolt szelektív tagot tartalmazó váltakozó feszültségű erősítő lánc és fázisérzékeny egyenirányítót követő aluláteresztő szűrő detektálja másrészt a híd szimmetrikusan modulált és így a parazita feszültségek azonos fázisúak, amelyekre az elnyomás nagy. Ennek megfelelően a találmány tárgya fénymérő, amelynek rövidzárási fotoáramot automatikus kompenzálással mérő szabályozási köre van és amelyet az jellemez, hogy a mérő fényelem kapcsaira ellenkező polaritással kötött kompenzáló fényelem van csatlakoztatva. A találmányt a továbbiakban egy példaképpeni előnyös kiviteli alak segítségével a 2. ábra alapján ismertetjük. Az 1 mérendő fényintenzitással arányos 11 fényáramot a 12 mérő fényelem kapcsaira ellentétes polaritással kötött, 13 fényforrással megvilágított 14 kompenzáló fényelem 12 kompenzáló árama kompenzálja. A két fényelemet célszerű egyformára választani, hogy a hőmérsékletfüggő érzékenységváltozásaik és termofeszül tségeik is kompenzálják egymást. 11-12 maradékáram táplálja a példakénti RÍ ellenállásból. Pl. potenciométerből, ill. TI térvezérlésű tranzisztoros ellenállásosztóból valamint az R2 ellenállásból P2 potenciométerből ill. T2 térvezérlésű tranzisztoros ellenállásosztóból felépített hidat. Az 11-12 maradékáram (ill. feszültség) érzékelésére a példaképpeni kiviteli alaktól eltérő megoldások is alkalmazhatók, pl. kisdriftű differeciálerősítő, szaggató-típusú műveleti erősítő stb. Ezeknél a megoldásoknál a flicker zaj zavaró lehet. A 2. ábra szerinti megoldásban a TI és T2 térvezérlésű tranzisztorok munkapontját a 17 áramforrásról táplált 15 fényforrás által megvilágított 16 előfeszítő fényelem fotofeszültsége állítja be. Ennek az az előnye, hogy külső feszültségforrásra nincs szükség. így a rendszer igen nagy guardimpedanciája (védőárnyékolás) nem romlik le. TI és T2 térvezérlésű tranzisztorok ellenállása a TR1 transzformátorral csatolt 18 moduláló generátor frekvenciájának megfelelően ellentétes ütemben változik. Az egyen maradékáramból nyert híd-kimenőfeszültség ily módon nagyfrekvenciásán modulált. Ennek váltakozó komponensét C kondenzátoros és TR2 transzformátoros csatolás után kiszajú 19 váltakozó feszültségű illesztő erősítő erősíti. Ezt a moduláló frekvenciára hangolt 20 sáváteresztő erősitő, a moduláló generátorral szinkronizált 21 fázisérzékeny egyenirányító és a 22 aluláteresztő szűrő követi. A 30 fénymérő kimeneten megjelenő U analóg kimenőfeszültség 24 feszültség-áram átalakítón keresztül táplálja a 13 fényforrást közvetlenül, vagy pedig egy olyan 23 szabályozóerősítőn keresztül, amelynek 27 alapjelét a 13 fényforrást figyelő 26 fényelem fotoárama 25 áram-feszültség átalakítón keresztül adja. A 23 szabályozóerősítő tagot tartalmazó második szabályozási kör lehetővé teszi, hogy a 24 feszültség-áram átalakító és a 25 áram-feszültség átalakító átviteli tényezőjének változtatásával kalibrálható fénymérőt ne kelljen az első kalibrálás után többé újrakalibrálni, azáltal, hogy kompenzálja a 13 fényforrás öregedését, esetleges nemlinearitását. A 27 alapjel időbeni állandósága a 26 fényelem termosztatizálásával 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
