184342. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés valamely paramétertől függő ellenállás karakterisztikájának virtuális linearizálására, különösen platina ellenállás karakterisztikájának linearizálására
183 342 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés valamely paramétertől függő ellenállás karakterisztikájának virtuális linearizálására, különösen platina ellenállás hőmérők karakterisztikájának linearizálására. Valamely paraméterrel együtt változó ellenállásokat a méréstechnikában gyakran használnak, mert ily módon a megfelelő paraméter közvetlen mérése helyett a paraméter meghatározása ellenállás méréssel végezhető, amely sok esetben pontosabb, illetve egyszerűbb mérési lehetőséget biztosít. Különösen gyakran alkalmazzák a fenti alapelvet a hőmérsékletmérésnél. A módszer lényege, hogy a mérendő hőmérsékletű közeget tartalmazó térrészben hőfokfüggő ellenállást helyeznek el és az ellenállás értékét megmérve, a mérendő hőmérséklet — a hőfokfüggő ellenállás ismert hőmérsékleten végzett előzetes hitelesítése után — meghatározható. Az alkalmazott hőfokfüggő ellenállások jellemzője, hogy karakterisztikájuk meredeksége a hőmérséklet függvényében általában változik, a gyakran alkalmazott platina ellenállásoknál a karakterisztika meredeksége monoton csökken. Ez azt jelenti, hog a hőmérséklet növekedése esetén az ellenállás nem nő ezzel egyenes arányban. Fentiek szükségessé teszik, hogy a műszer egyszerű kezelhetősége érdekében a hőfokfüggő ellenállás karakterisztikáját, illetve annak nemíinearitását a hőmérséklet mérő műszerek kialakításánál figyelembe vegyék. A hőmérséklet mérők ismert kialakításánál a hőmérséklet függő ellenállás karakterisztikáját lineáris szakaszokkal közelítik, a maximális megengedhető hiba alapján meghatározva a töréspontokat. Ismert megoldás a karakterisztika inverz függvényének előállítása és a mért értékhez történő hozzá adása is. További ismert megoldásnál a karakterisztika nemlinearitásának kompenzálása digitális módszerrel történik. Az ismert kompenzáló kapcsolási elrendezések jellemzője a viszonylag bonyolult felépítés és nagy alkatrész igény. A jelen találmány célja a paraméter-, különösen hőfokfüggő ellenállások karakterisztikájának virtuális linearizálására alkalmas egyszerű felépítésű kapcsolási elrendezés kialakítása, különösen platinából készült ellenállások hőmérséklet függésének kompenzálására, amely egyidejűleg a hozzávezetéshez tartozó ellenállások hatását is kiküszöböli. A találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel elérhető, hogy a hőmérséklet és a kapcsolási elrendezés kimeneti jele közötti függvény — előre megadható hiba határon belül — lineáris legyen, továbbá, hogy a hozzávetésének ellenállása a mérést ne befolyásolja. A találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel biztosítható, hogy a szabványos Pt 100 platina érzékelő alkalmazásánál (amelynek 0 °C-on az ellenállása 100 Ohm) a végértékre vonatkoztatott pontosság az elemek értékeinek megfelelő megválasztása esetén jobb mint ±0,1 %. A találmány feladata a hőfokfüggő ellenállással felépített hőmérséklet mérő kapcsolási elrendezés olyan kialakítása, amelynek kimenőjele a hőmérséklet változással az előírt hibahatáron belül egyenesen arányos és biztosítja a hozzávezetések ellenállásának virtuális kiküszöbölését. A találmány alapja az a felismerés, hogy a mérőellenállás hozzávezetésének ellenállása virtuálisan kiküszöbölhető, ha a mérőáram által a hozzávezetéseken és beiktatott kompenzáló ellenálláson létrehozott feszültségeséseket az ellenállások arányától függően erősítjük és az erősített jeleket egymásból kivonjuk. A mérőellenállás karakterisztikájának virtuális linearizálása pedig megoldható oly módon, ha a stabilizált mérőáram által a mérőellenálláson létrehozott feszültégesés értékét, vagy annak lineáris függvényét a feszültségesés értékének növekedésétől függően csökkenő mennyiséggel osztjuk. A találmány szerinti célkitűzést a találmány szerinti felismerés alkalmazásával két kialakítási mód szerinti kapcsolási elrendezéssel oldjuk meg. Az egyik kialakítási ínód olyan kapcsolási elrendezés, amely elektromos energiaforrást, mérőellenállást, mérőkört, alapjelképző áramkört, osztó áramkört, összegző áramkört és hányadosmérőt tartalmaz, a mérőkörben pedig első erősítő, második erősítő és különbségképző áramkör van funkcionálisan megvalósítva, az első erősítő bemenete a mérőkör első bemenete, a második erősítő bemenete a mérőkör második bemenete, az első és második erősítő kimenete a különbségképző áramkör bemenetelre van csatlakoztatva, a különbségképző áramkör kimenete a mérőkör kimenete, a mérőellenállás egyik végpontja első hozzávezetésen keresztül a mérőkör első bemenetére a mérőellenállás másik végpontja második hozzávezetésen keresztül a mérőkör második bemenetére, a mérőkör kimenete egyrészt a hányadosmérő számláló bemenetére, másrészt az osztó áramkörhöz van csatlakoztatva, az osztó áramkör és az alapjelképző áramkör az összegező áramkörhöz, az összegező áramkör pedig a hányadosmérő nevező bemenetéhez van kapcsolva, mimellett az elektromos energiaforrás egyik kimenete a mérőkör első bemenetére, másik kimenete pedig első kompenzáló ellenálláson keresztül a második hozzávezetés egyik vagy másik végpontjához van csatlakoztatva, a mérőkör második erősítőjének erősítése és első erősítőjének erősítése közötti arány értéke előnyösen amennyiben az első kompenzáló ellenállás a második hozzávezetés és a mérőellenállás csatlakoztatási pontjára van kötve egyenlő az első hozzávezetés ellenállásértéke és az első kompenzáló ellenállás ellenállásértéke hányadosának eggyel növelt értékével, amennyiben viszont az első kompenzáló ellenállás a mérőkör második bemenethez van csatlakoztatva a mérőkör második erősítőjének erősítése és az első erősitőjének erősítése közötti arány értéke előnyösen az eiső hozzávezetés és a második hozzávezetés együttes ellenállásértéke és az első kompenzáló ellenállás ellenállásértéke hányadosának eggyel növelt értékével egyenlő, továbbá az alapjelképző áramkör az elektromos energiaforrás áramkörébe, célszerűen az elektromos energiaforrás másik kimenete és az első kompenzáló ellenállás közé, sorosan be van iktatva. A fenti feladatot továbbá a találmány szerinti 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
