183931. lajstromszámú szabadalom • Frekvenciaváltozással fordított arányosan változó szintű kimenő jelet szolgáltató generátor, valamint nagypontosságú induktivitásnmérő berendezés generátorral kialakítva
1 2 183 931 megoldással van megvalósítva úgy, hogy egyben a nemkívánt frekvenciaváltozásból származó mérési hibát is kiküszöböli. A célként kitűzött pontosság és egyben olcsóság valamint egyszerű megoldás iránti igény szükségessé tette továbbá az induktivitásmérő berendezés olyan kialakítását, amelynél a zavaró jelek, főként rádiófrekvenciás zavarjelek csak elhanyagolható nagyságú mérési hibát okoznak. Feladat volt még az induktivitásmérő berendezés olyan kialakítása, amely a mérendő induktivitás esetleges szakadtságát, vagy a mérendő induktivitás és a mérőkapcsok között az érintkezés hiányát külön érzékeli, és erről információt szolgáltat. Egy jel szintjének stabilizálására számos megoldás van. így ismert például a 3.766.486 ljsz. Amerikai Egyesült Allamok-beli szabadalmi leírásból vivőfrekvenciás rendszerek átmenő erősítőihez egy olyan megoldás, amely a vett és továbbítandó jelek erősítése mértékének kívánt értéken tartására egy szabályozási kört javasol. A szabályozási kör magát az átmenő erősítőt valamint annak kimenete és erősítésvezérlő bemenete közé kötött, pilotjel frekvenciájára hangolt sávszűrőt, egyenirányítót, referenciajelképzőt és hibajelképzőt tartalmazó negatív visszacsatoló ágat foglalja magába. Működés során az átemelő erősítő által fölerősített jelekből a sávszűrő a pilotjelet kiválasztja, és annak a referenciajeltől való eltérése nagyságával úgy vezérli az átmenő erősítőt, hogy a pilotjel szintje állandó maradjon. Ezáltal az átmenő erősítő erősítése csak a pilotjel amplitúdója pillanatnyi értékétől függ, az ettől eltérő frekvenciájú jelektől független. Megoldásunk kidolgozásánál abból indultunk ki, hogy egy jel, így a mérőjel szintje egy megfelelően visszacsatolt erősítővel egyszerűen stabilizálható, továbbá a jel amplitúdója a jel frekvenciájával egy soros elrendezésű integrátor alkalmazásával egyszerűen fordítottan arányossági kapcsolatba hozható. A találmányt az a felismerés alapozza meg, amely szerint az integrátor helyett egy más frekvenciafüggőtagnak integráló hatást nyújtó elrendezésével az integrátor alkalmazásából származó előnyök megtarthatók, anélkül, hogy a hátrányosságai jelentkeznének. A feladat találmány szerinti megoldását egy olyan frekvenciaváltozással fordított arányosan változó szintű kimenő jelet szolgáltató generátor képezi, amelynek erősítője, az erősítő kimenete és erősítésvezérlő bemenete között egyenirányítót és az egyenirányító kimenetére kötött, referenciafeszültség-forráshoz kapcsolt hibajelképzőt tartalmazó negatív visszacsatoló ága van, és ahol az erősítő vagy önmagában pozitívan visszacsatolva változtatható frekvenciájú oszcillátornak van kialakítva, vagy változtatható frekvenciájú különálló oszcillátor kimenetéről van vezérelve. A megoldás lényege, hogy a visszacsatoló ágba az erősítő kimenete és az egyenirányító közé differenciáló tag van kötve. A generátor előnyös kiviteli alakjánál a differenciáló tag változtatható időállandós kialakítású, és a pozitívan visszacsatolt erősítő vagy a külön oszcillátor frekvencíabeállító elemével/elemeivel együttváltoztatható elrendezésben van. A generátor működése során az oszcillátorrész által keltett, a differenciáló tag törésponti frekvenciáját meghaladó frekvenciájú jeleket az erősítőrész a differenciáló tag viszszacsatoló ágban való elhelyezése következtében az oszcillálási frekvenciájával arányosan leosztott és a referenciafeszültség szint által meghatározott mértékben erősíti. Egy adott frekvencián a kimenő jelszint megváltozását, amely az oszcillátorrész által kiadott jel szintjének vagy az erősítésnek megváltozásából adódik, a negatív visszacsatolás kiegyenlíti, míg a jelfrekvenciának megváltozása a kimenő jel amplitúdójának olymértékű ellentétes értelmű változá- 5 sával jár, mint azt méréseinkkel is bizonyítottuk, hogy az amplitúdó, ill. erősítési tényező és a frekvencia szorzata gyakorlatilag állandó értéknek tekinthető. A találmány szerinti, frekvenciaváltozással fordított arányosan változó szintű kimenőjelet szolgáltató generátorral 10 kialakított induktivitásmérő berendezésnél a generátor kimenete elágaztatva egyrészt U/I átalakítóra van kapcsolva, másrészt fázistoló áramkör bemenetére csatlakozik, az U/l átalakító kimenete első fázisérzékeny egyenirányító mérőbemenetére van csatlakoztava, és a fázistoló áramkör kime- 15 nett- első szinuszhullám/négyszögjel átalakítón keresztül az első fázisérzékeny egyenirányító fázisreferencia bemenetére van kötve, mérőkapcsot az U/I átalakító kimenete és közösített potenciálú kapocs képez. A berendezés lényege, hogy az U/I átalakító kimenete zavarszűrőn keresztül van 20 az első fázisérzékeny egyenirányító mérőbemenetére csatlakoztatva . és a generátor kimenete a fázistctló áramkör bemenetére kompenzáló szűrőn keresztül kapcsolódik. Az induktivitásmérő előnyös kiviteli alakjának a zavarszűrő és a kompenzáló szűrő azonos frekvencia-fázis ka- 25 rakterisztikájú.Cél szerűen a zavarszűrő és a kompenzáló szűrő áramköri felépítése egyező. Az induktivitásmérő berendezés további előnyös, veszteség! ellenállás mérésére is alkalmas kiviteli alakjának második szinuszhullám/négyszögjel átalakítója és ennek ki- 30 menetére fázisfrekvencia bemenetével kötött második fázisérzékeny egyenirányítója van, az első fázisérzékeny egyenirányító és a második fázisérzékeny egyenirányító mérőbemenete közösítve van, és a második szinuszhullám/négyszögjel átalakító bemenete a kompenzáló szűrő és 35 a fázistoló áramkör közös kapcsára van kapcsolva. Az induktivitásmérő berendezés szakadást vagy érintkezés hiányt érzékelős kiviteli alakjának komparátora van, amelynek egyik bemenete második referenciafeszültség forrás kimenetére, másik bemenete azavarszűrőbemeneté- 40 re van kötve, a komparátor kimenetére újraindítható monostabil multivibrator van kapcsolva, a monostabil multivibrátor kimenete egyrészt szakadáskijelzőre, másrészt a zavarszűrő kimenetére kötött földelőkapcsoló vezérlőbemenetére van kapcsolva. 45 Az induktivitásmérő berendezés működése során a generátor által szolgáltaott jelből az U/I átalakító mérőáramot állít elő, amely a mérendő induktivitáson átfolyik. Az induktivitáson eső feszültségből a zavarszűrő a zavarjelek által indukált feszültséget kiszűri, és a szűrt jelet az első fáz is- 50 érzékeny egyenirányító egyenirányítója. Az első fázisérzékeny egyenirányítót vezérlő fázisreferencia jel a generátor kimenő jele a kompenzáló szűrő által a zavarszűrő fázistolásával egyező mértékben valamint a fázistoló áramkör által további 90-kal eltoltan, így az első fázisérzé- 55 kény egyenirányító által szolgáltatott kimenő jel csak a mért induktivitás induktív komponense nagyságával arányos. A második fázisérzékeny egyenirányítót vezérlő fázisreferencia jel a generátor kimenőjele a kompenzáló szűrő ál- 60 tál a zavarszűrő fázistolásával egyező mértékben eltolva, mérőbemeneti jele a szűrtjei, így a második fázisérzékeny egyen i rány ító kimenetén megjelenő jel csak a mért induktivitás ohmikus komponense nagyságával arányos. A találmány szerinti kialakítású frekvenciaváltozással 65 fordított arányosan változó szintű kimenő jelet szolgáltató 3
