179538. lajstromszámú szabadalom • Önkalibráló digitális ellenállásmérő, ill. hőmérsékletmérő
5 179538 6 ség/frekvencia átalakító kimenetén jelentkező frekvencia nem közvetlenül a 30 erősítő kimeneti feszültségével arányos, hanem a 30 erősítő kimeneti feszültségének a 31-32-33-31 hurok zárt és nyitott állapota közötti különbségével, ha a 33 tartó-követő erősítő $ tartó üzemmódban van. Ezen az elven közvetlenül az Rm mérendő- és Rref referenciaellenállásokat tudjuk megmérni, amint az az Rm mérendő ellenállás példáján belátható. Zárjuk a 22 kapcsolót, tehát folyassuk át az Rm io mérendő ellenálláson az áramot. A 21 áramgenerátor J árama esetén az Rm mérendő ellenálláson U4 -U3 = = 1 • Rm feszültség (potenciálkülönbség) keletkezik. Kapcsoljuk be a 29 kapcsolót és zárjuk az előzőkben leírt 31-32-33-31 hurkot. Ekkor, ahogy fent ismer- 15 tettük, 31 feszültség/frekvencia átalakító kimenetén állandó nulla feszültség, tehát egyben zérus frekvencia is jelentkezik. Nyissuk ezután a 31-32-33-31 hurkot és zárjuk 26 kapcsolót. Mivel most az áramkör U3 feszültséghez képest méri az eltérést, a kapott fm 20 frekvencia arányos lesz az U4-U3 feszültséggel, tehát az Rm mérendő ellenállással: fm=K.A.l.Rm (1) 25 a képletben a 31 feszültség/frekvencia átalakító K átalakítási tényezője, valamint a 30 erősítő A erősítése szerepel. Ha most az fm ; frekvenciát adott T ideig számláljuk, akkor nm impulzusszámú, ahol 30 nm=fmT = K.A.l.RmT (2) impulzust kapunk, ami már közvetlenül digitálisan kijelezhető. A T időt a 37 óragenerátor impulzusainak 35 a 38 számlálón N impulzusszámig történő elszámolá-N sánál nyerhetjük. T = -, ahol fc frekvencia a 37 óra*C generátor frekvenciája. Ezt az összefüggést (l)-be be- 40 írva kapjuk: K.A.I.RmN (3) nm - 45 *c Látható, hogy az elrendezés alkalmas az Rm mérendő ellenállás mérésére és az automatikus nullpont kompenzáció révén a nullponti hibák (tehát a 30 erősítő, 31 feszültség/frekvencia átalakító nullhibája, va- 50 lamint a vezeték ellenállása) kiküszöbölődnek. Hátrány azonban, hogy az eredmény függ az I áramtól, a 31 feszültség/frekvencia átalakító K átviteli tényezőjétől és az fc frekvenciától. Mérjük meg most az Rref referencia ellenállást: 55 K.A.I.RfefN (4) nref =-------------------------fc 60 ekkor nref impulzusszámot kapunk. Természetesen az Rref referenciaellenállás mérése esetén a 31-32-33-31 hurkot Ui feszültség mérésekor zárjuk, így a 23 és 28 kapcsoló van zárva. 6S Látható, hogy az nref impulzusszám is függ a befolyásoló tényezőktől, de hasonló mértékben, mint az n impulzusszám. Ezért az nref impulzusszám mérésével a berendezést kalibrálhatjuk. A (3) és (4) összefüggésekből: nm nref — Rref (5) amennyiben feltételezzük a K átalakítási tényező, 1 áram és fc frekvencia rövid idejű stabilitását. Ha most az N impulzusszámot úgy választjuk meg, hogy nref impulzusszám értéke megegyezzék az Rref referenciaellenállás számszerű értékével, (5) alapján az nm impulzusszám is megegyezik az Rm mérendő ellenállás értékével, így közvetlenül kijelezhető. Csupán arról kell gondoskodni, hogy az N impulzusszám értéke megegyezzék az Rm mérendő- és Rref referenciaellenállás mérésénél. Ez legegyszerűbben egy oda-vissza számlálóval oldható meg, amely O és N között számol. A fentiek alapján már követhető a 3. ábrán látható digitális etlenállásmérő működése. A mérés a következő fázisokat tartalmazza: a) U] feszültség mérése. A 34 programvezérlő zárja a 23 és 28 kapcsolókat, valamint a 31-32-33-31 hurkot. b) U2 feszültség mérése. A 31-32-33-31 hurok nyílik, 27 kapcsoló záródik, élűidül a 35 és 38 számláló. A 35 számláló akkor áll le, amikor nref impulzusszám értéket elért. A 35 számláló kimenetét a digitális 40 komparátor figyeli. Ha a 35 számláló leállt, leáll a 38 számláló is és megtartja értékét, a 35 számláló nullázódik. c) U3 feszültség mérése. A 22 és 29 kapcsoló záródik, a 31-32-33-31 hurok szintén. d) 1J4 feszültség mérése. A 31-32-33-31 hurok felnyílik, záródik a 26 kapcsoló. A 38 számláló visszafelé számol, a 35 számláló előre. Ha a 38 számláló elérte a O í, a 35 számláló tartalmát a 36 kijelzőn megjelenítjük. Mivel az oda-vissza számláló 38 számláló ugyanannyi impulzust számolt, mint az Rref referenciaellenállás mérésénél, 35 számláló tartalma a korábban említett Leppold•Jorde cikk értelmében kizárólag az Rref referenciaellenállás értékétől, valamint az előre beállított nref impulzusszám értékétől függ. A készülék kalibrálását nref impulzusszám változtatásával végezhetjük, semmiféle analóg kalibráló elem nem szükséges. A fent leírt módon működő berendezés a következő előnyös tulajdonságokkal rendelkezik : a) Megvalósítja azt az állapotot, hogy a zárt eredmény kizárólag egyetlen Rref referenciaellenállástól függ. b) A kisegítő elemektől csak rövid idejű stabilitást kívánunk meg, mert a készülék minden ciklusban automatikusan kalibrálja mind nullpontját, mind skálatényezőjét. 3
