188460. lajstromszámú szabadalom • Többcélú kapcsolási elrendezés áramköri paraméterek meghatározására
1 188 460 2 ségi szintje (szóhossz, működési sebesség) és egyre csökkenő ára, valamint a modern szabályozás- és információelmélet diszkrét folyamatokra vonatkozó alkotó alkalmazása számítógépes háttér segítségével olyan felismerésekhez vezet az eró'sáramú szabályozás-, vezérlés- és méréstechnika, később pedig az elektrotechnika más területén is, amelyek a jelenlegi hasonló célú megoldásoknál gyorsabb, rugalmasabb és hatékonyabb eszközök létrehozását teszik lehetővé és kifizetődővé. A találmány és kiviteli alakjai a következő alapötleteken alapulnak: Szinuszos feszültséggel táplált ismert struktúrájú lineáris áramkörök áramköri jellemzői és azok adott frekvencián stacionárius esetben érvényes helyettesítő képeinek elemei a kapocsfeszültség és áram egyidejű mintavételezésén alapuló paraméteridentifikáció alkalmazásával meghatározhatók. Erre a felismerésre alapozva lehetővé válik több áramköri jellemző változásainak az ismert megoldásokhoz képest előnyösebb érzékelését eredményező kapcsolási elrendezés létrehozása, valamint az eddigi eszközökkel önálló paraméterként nem meghatározható villamos mennyiségek előnyösebb meghatározása. Számítógépes vizsgálataink szerint a szinuszos jel mintavételezéséből és az analóg-digitális átalakítás kvantálási pontatlanságából eredő hiba olyan mértékű, hogy a találmánynak szabályozási körben való alkalmazhatóságát lényegesen nem befolyásolja, egyéb alkalmazások esetében pedig a hiba előzetes számítógépes vizsgálatok alapján korrigálható. A találmánynak 50 Hz-es váltakozó áramú áramkörbe beavatkozójel képzésre történő felhasználását lehetővé teszi az a felismerés, hogy a n.agyintegráltságú félvezetőeszközök fejlettségének jelenlegi szintjén megalkotható olyan kapcsolási elrendezés és algoritmus, amelyek alkalmazásával egy periódusidőn belül az érzékelendő villamos paraméterek kellő pontosságához szükséges számú mintavételezett kapocsfeszültség- és áramadatok bevételezhetők, a bevételezett adatokból a beavatkozáshoz szükséges paraméterek meghatározhatók, amelyekből az aktuális beavatkozójelnek megfelelő digitális adat kiszámítható és felhasználható. Ez a felismerés az ismert hasonló célú érzékelési megoldásoknál — sebességét, rugalmasságát, valamint a nagyintegráltságú áramkörök további várható fejlődését tekintve — perspektivikusabb megoldást tesz lehetővé. Periodikus kapocsfeszültségű és áramú áramkörök különböző felharmonikus frekvenciákra vonatkozó impedanciáinak és helyettesitő képeit jellemző paramétereknek meghatározására és beavatkozójel előállítására olyan software-szűrést megvalósító kapcsolási elrendezés hozható létre, amely az eddigi hasonló célú megoldásoknál több szempontból előnyösebb, egyszerűbben megvalósítható, pontosabb és univerzálisabb. Periodikus kapocsfeszültségű és áramú áramkörök egy adott frekvenciára vonatkozó jellemzőinek meghatározására és beavatkozójel előállítására olyan — az adott frekvenciára hangolt — szelektív szűrőt tartalmazó kapcsolási elrendezés tervezhető, amely szelektív hardware szűrés és paraméteridentifikáció révén az ismert hasonló célú megoldásoknál gyorsabb paramétermeghatározást tesz lehetővé. Az analóg-digitális átalakítókat tartalmazó váltakozó áramú, ipari frekvenciájú mintavételes mérő-, vezérlő- és szabályozóberendezésekben megvalósítható olyan kapcsolási megoldás, amely az analóg-digitális átalakítás eredményeként kapott adat nagyágától függő relatív kvantálási hibát adott határok között tartja. A kvantálási hiba a kívánt értékhatáron belül tartható olyan gyakoriságú mintavételezés esetén is, amely folyamatos beavatkozójel képzéséhez szükséges. A megoldás lényege az, hogy a minél pontosabb analóg-digitális átalakítás céljából a vizsgálandó jellel arányos adatminta nagyságától függően, két mintavételezés között a programvezéreit erősítésű mérőerősítőre történő visszacsatolás két lépésben, automatikusan, a pontossághoz szükséges értékűre változtatja az átalakítandó analóg kapocsfeszültség- vagy áramjel értékét. Ha ismert struktúrájú, lineáris áramkörnek, vagy ismert struktúrájú lineáris elemekből álló hálózattal helyettesíthető áramkör helyettesítő képének elemeit kell meghatározni és szabadon megválasztható az áramkörre kapcsolható feszültség, akkor olyan diszkrét paraméteridentifikációt és diszkrét transzformációs összefüggések célszerű alkalmazását lehetővé tevő kapcsolási elrendezés építhető fel, amely az azonos célú ismert megoldásokhoz képest univerzálisabb és elvileg megalapozottabb. A felsorolt alapötleteken alapuló eszközök működésének pontossága a rendelkezésre álló nagyintegráltságú félvezetőeszközök adottságainak (sebesség, szóhossz) a függvénye. Számítógépes szimulációs vizsgálataink szerint a nagyintegráltságú félvezetőeszközöknek már a jelenlegi szintje is megfelelő pontossággal teszi lehetővé a találmány ipari frekvenciájú berendezésekben történő alkalmazását. A találmányt és kiviteli alakját, valamint az alkalmazási példákat az ábrák alapján ismertetjük: Az 1. ábra blokkvázlat, a találmány szerinti kapcsolási elrendezés funkcionális egységeit és azok kapcsolódását ábrázolja. A 2. ábra kapcsolási elrendezés, amely a találmány egyik alkalmazási területének, az automatikus fázisjavításnak a magyarázatára szolgál. A 3. ábra kapcsolási elrendezés a találmány automatikus fázisjavításra szolgáló alkalmazásának magyarázatához. A 4. ábra a 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezés U kapocsfeszültségét, I eredő áramát és eredő impedanciájának időfüggvényét ábrázoló idődiagram, amely szinuszos kapocsfeszültség esetén a találmány szerint végzett automatikus fázisjavítás számítógépes szimulációjának az eredménye. Az 5. ábra a 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezés U kapocsfeszültségét, I eredő áramát és eredő impedanciájának időfüggvényét ábrázoló idődiagram, amely periodikus kapocsfeszültség esetén a találmány szerint végzett automatikus fázisjavítás számítógépes szimulációjának az eredménye. A 6. és 7. ábrák kapcsolási elrendezések a találmány szerinti kapcsolási elrendezés változó terhelésű periodikus feszültségforrás kimeneti szűrőkörének adott frekvenciára történő automatikus hangolását megvalósító alkalmazási lehetőségének ismertetéséhez. A 8. ábra kapcsolási elrendezés a találmány szerinti kapcsolási elrendezés komplex impedancia küszöbértékének figyelésére és kijelzésére történő alkalmazására, inverterről táplált, induktív csatolás révén sorbakapcsolt fogyasztók esetén. A 9. ábra számítógépes szimuláció eredményeként létrejött idődiagram, amely a 8. ábra szerinti kapcsolási elrendezés U kapocsfeszültségének, 1 áramának és a fogyasztók primer körre redukált eredő impedanciájának az identifikált egyenértékű R és L elemeit ábrázolja az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
