187864. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés feszültségminimumok és/vagy maximumok mérésére
1 187 864 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés feszültségminimumok és/vagy maximumok mérésére, különösen miniatűr elemek élettartam-vizsgálatához és kvarcórák ellenőrző méréseihez, amelynek feszültségosztója, tároló kondenzátora és analóg-digitál átalakítója van. Kvarcóráknál, fényképezőgépeknél és egyéb kis méretű és fogyasztású elektronikus tömegcikkeknél az alkalmazott elemek kapacitása általában 40 és 120 mAó között van. Ez a katalógusérték a konkrét egyedeknél csak viszonylag nagy szórással igaz, és a kiindulási kapacitás a tárolás során csökken. Az elem kapacitásának meghatározásánál adott értékű, néhányszor tíz ohmos terhelést kapcsolnak az elemre és figyelik a terhelés hatására bekövetkező feszültségesés nagyságát, majd ebből következtetnek az elem kapacitására. Az ilyen módon végzett „mérés” időtartama a mérést végző személy gyakorlottságától és a műszerezettségtől függően általában 5 scc.-ra tehető. Az ilyen módon végzett kapacitásmérés szubjektív hibával rendelkezik, nem reprodukálható, és a mérés olyan nagy terhelést jelent az elem számára, hogy ez a felhasználás során észrevehető üzemidő csökkenést eredményez. Kvarcórák mérésénél általában a telepfeszüitség nagyságát, annak időbeli változását és az áramfelvételt mérik. A tápfeszültség csökkenése speciális műszerrel történhet. Analóg (léptetőmotoros) kvarcóráknál a terhelés már nem egyenletes érték, hanem a léptetés ütemének megfelelő, kb. másodpercenként jelentkező 30 msec-os áramlökés, amely átlagosan két nagyságrenddel nagyobb a folyamatos üzemű órák átlagosan 2 pA-es áramfelvételénél. Az ilyen áramlökések mérése már nem tekinthető egyszerű méréstechnikai feladatnak, különösen az órás szakmában szokásosan használt műszerek és méréstechnikai felkészültség figyelembevételével. Analóg mérési eljárások erre a célra nehezen használhatók, mert a mutató tehetetlenségi ideje nagy az áramlökések időtartamához viszonyítva, leolvasási és követési pontatlanságok léphetnek fel. Digitális műszereknél is problémák lépnek fel, mert ott általában nincs megfelelő szinkronizáció a csúcs megjelenése és a mérési intervallum között, mely utóbbi általában 100ms ideig tart. Nincs biztosítva ezért még szinkronizáció eseten sem, hogy a mért értek valóban a csúcsértéknek felel meg. Csúcsdetektorok alkalmazása szintén problematikus, mert itt feszültségminimum mérése szükséges, és minimum mérése a szokásos csúcsdetektorokkal nehezen oldható meg. További nehézség származik abból, hogy a mért eredményt megfelelő hosszú ideig keli kijelezni ahhoz, hogy az egyáltalában észlelhető vagy értékelhető legyen, hiszen a néhányszor tíz ms. ideig rendelkezésre álló csúcs ideje alatt az eredmény értékelése nem végezhető el. A mérési feladat azzal is bonyolódik, hogy esetenként negatív csúcsot (minimum), esetenként pedig pozitív csúcsot (maximum) kell merni, cs az cicin esetleges fordított bekötéséből származó méréstechnikai problémáknak nem szabad a mérési elrendezést veszélyeztetni. A találmány feladata olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely lehetővé teszi, hogy a feszültség minimum és maximum mérése egyszerű kezelhetőség és szerkezeti felépítés mellett egyetlen műszerrel elvégezhető legyen, és amely mentes a fentiekben vázolt problémáktól. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy egy tároló kondenzátort kell a mérés kezdete előtt egy diódán keresztül egy olyan szintre feltölteni. amely abszolút értékben nagyobb a várható legnagyobb mérési feszültségnél, és amelynek polaritása minimum mérésnél pozitív, maximum mérésnél negatív, 5 majd a mérendő feszültséget egy megfelelő irányú diódán keresztül kell a kondenzátorra kapcsolni, ami azt csak tölteni (vagy kisütni) tudja, és amikor a kondenzátor felvette a mérőjel legkisebb (vagy legnagyobb) értékét, akkor a dióda révén automatikusan lekapcsolódik. 10 A kondenzátor feszültsége AID átalakítással digitalizálható és mérhető. Egy megfelelő érzékelő áramkör figyeli ' kondenzátor töltésének (kisütésének) befejeződését és megfelelő jelzést ad, ami kijelöli a digitális átalakítás ke .delét. 15 Egy előnyös kiviteli alaknál olyan kapcsoló alkalmazható, amely ugyanannak a kapcsolásnak a felhasználásával teszi lehetővé a minimum és a maximum mérését. Ehhez négy analóg kapcsolót és megfelelő vezérlést keli biztosítani. 20 A digitál-analóg átalakító alkalmas integrált áramköri eszközből való megvalósításánál lehetőség van digitális processzor felhasználására, amely az átalakított digitális értéket tárolja és tartósan megjeleníti. A két egység közötti buszból egy vezérlő logika megfelelő jeleket tud ké- 25 pozni az analóg kapcsolók vezérlésére és ide csatlakoztatható a kondenzátor töltésének (kisütésének) befejeződését érzékelő áramkör kimenete, amely engedélyezi az áta akítás kezdetét. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lehetővé te- 30 s/J, hogy az elemek élettartamát igen rövid idő alatt, pl. r éhányszáz ms. ideig tartó szabványos áramgenerátoros terhelés rákapcsolásakor keletkező feszültségesés mérésére visszavezetetten mérjük meg. Ez a feszültségesés negatív csúcs mérését jelenti. Ilyen terhelés mellett az 35 < lem kapacitása gyakorlatilag nem változik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést a továbbiakban egy kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetem részletesebben. A rajzon az: 40 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjának a kapcsolási rajza és a 2. ábra a. cs b. diagramja maximum és minimum mérések esetén a kondenzátor fegyverzetén és a kom- 45 parátor kimenet én megjelenő feszültségeket szemlélteti. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés 1 bemeneti kapcsa 2 feszültségosztóhoz csatlakozik, amelyik gon- 50 doskodik arról, hogy a mindenkor mérendő feszültség az osztókimeneten ± 200 nrV határokon belül legyen, ugyanis, ez a tartomány felel meg a 3 analóg-digitál átalakító érzékelési sarjának. A 2 feszültségosztó kimenete egyrészt 4 üzemmódkapcsoló egyik bemenetével, másrészt 55 5 analóg kapcsoló bemenetével van összekötve. A 4 üzemmódkapcsoló segítségével lehet azt beállítani, hogy normál egyenfesziiltségmérést, vagy csúcsfeszültségmérést végzünk. Az 5 analóg kapcsolót integrált vezérelhető kapcsoló 60 képezi, és vele azonos kiképzésű további 6, 7 és 8 analóg kapcsolót alkalmazunk. Az 5—8 analóg kapcsolók vezérlő bemenetei egy 3x2 áranrkörös, kétáliású K kapcsoló középső érintkezőcsoportjára csatlakoznak a rajzon vázolt elrendezésben. A K kapcsoló a vázolt benyomott ál- 05 lásban pozitív csűcsfeszüUségl legnagyobb feszültség) mé-
