190288. lajstromszámú szabadalom • Stabilizált dielektrometriás mérőberendezés
1 190 288 2 A találmány tárgya nagypontosságú dielektromos mérőberendezés, amelynek mérőcellával öszszekapcsolt oszcillátora, ahhoz csatlakozó egyenirányító- és illesztőfokozata és utóbbi kimenetére kötött kijelzöegysége van, amely alkalmas kapacitás illetve veszteségi ellenállás hosszú idejű mérésére anélkül, hogy a mérés közben külön nullázást, hitelesítést igényelne. A 154 475 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás olyan rádiófrekvenciás anyagvizsgáló készüléket ismertet, amely a mérendő anyag különböző villamos jellemzőinek mérésén alapul, és amelyben tranzisztoros Colpitts-oszcillátorhoz kapcsolt segédrezgőkörben van a vizsgálandó anyag elhelyezve. Az anyag tulajdonságaira az oszcillátor rezgési amplitúdójának változásából lehet következtetni, amelyet a készülék mutatós műszerrel jelez ki. A gyakorlatban alkalmazott ismert mérőberendezések többségében a vizsgálandó anyag többnyire kapacítív mérőcellában helyezkedik el, amely mérőcella rezgőkörhöz kapcsolódik, így az anyag meghatározott tulajdonságának illetve tulajdonságainak megváltozása a rezgőkör elhangolódását vagy veszteségi ellenállásának megváltozását okozza. Ezek a változások megváltoztatják a mérőoszcillátor rezgésamplitúdóját, amely egyenirányítva a berendezések kimenőjelét alkotja. Az ismert készülékek és berendezések hiányossága, hogy a rezgésamplitúdó és ezen keresztül a kimenőjel változását egyéb zavaró tényezők is előidézhetik, így például a környezeti hőmérséklet változása, amely a villamos alkatrészek értékeit is befolyásolja, vagy az alkatrészek öregedése, amely lassú időbeli változásokat okoz. Ezért az említett mérőberendezéseknél minden mérés végrehajtása előtt, valamint hosszú idejű mérések során a mérések közben meghatározott időnként a berendezést nullázni kell. Folyamatos mérés esetén külön kezelőszemélynek kell a nullázásokat elvégezni, így a nullázások között a mérés pontatlanabbá válik, illetőleg a mérőberendezés alkalmazása korlátozott. Találmánnyal célunk olyan nagypontosságú díelektromos mérőberendezés létrehozása, amelynél nincs többé szükség külön kézi nullázásra és nem egyszerű kitéréses módszerrel végrehajtott mérést végez, ezenkívül felépítése egyszerű, és olcsón és nagysorozatban gyártható. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy ha a mérőberendezéssel összehasonlító mérést végzünk, azaz felváltva mérjük a mérőcella illetve egy etalon kondenzátor impedanciáját, akkor a mérőberendezés kimenőjele csak a mérőcella és az etalon kondenzátor impedanciájának különbségét jelzi, továbbá ha az etalon kondenzátor impedanciáját automatikus nullázóáramkör bemenőjeleként használjuk fel, akkor automatikus nullázást érhetünk el, és a műszer stabilitása és mérési pontossága nagymértékben megnő, mivel a hőmérsékletváltozás és öregedés okozta kimenőjel hibákat az automatikus nullázókör erősítője az erősítés reciprokérlékére csökkenti le. A kitűzött feladatot olyan nagypontosságú dielektromos mérőberendezéssel oldottuk meg, amelynek mérőcellával összekapcsolt oszcillátora, ahhoz csatlakozó egyenirányító- és illesztőfokozata és utóbbi kimenetére kötött kijelzőegysége van. Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a mérendő dielektrumot magában foglaló mérőcella és az etalon kapacitás órajelgenerátorral összekötött egy-egy kapcsolófokozaton át csatlakozik a mérőoszcillátor bemenetére, és a mérőoszcillátor kimenete további, az órajelgenerátorral ugyancsak összekötött kapcsolófokozaton keresztül egyrészt a kijelzőegységre, másrészt referenciafeszültséget létrehozó egységgel ugyancsak összekötött nullázóáramkör bemenetére kapcsolódik, amelynek kimenete a kapcsolófokozatok kimeneteivel párhuzamosan a mérőoszcillátor bemenetére van kötve. A találmány szerinti nagypontosságú dielektromos mérőberendezés előnyös kiviteli alakja értelmében a kapcsolófokozatok kapcsolóeleme dióda, illetve térvezérlésű tranzisztor, illetve a kapcsolófokozatok integrált bilaterális kapcsolókkal vannak megvalósítva. Előnyös továbbá, ha a mérőoszcillátort követő kapcsolófokozatok kimenetére tárolókondenzátor van kötve. A mérőberendezés további előnyös kiviteli alakja értelmében a mérőoszcillátor Colpitts-oszcillátorral van megvalósítva, melynek kimenetére diódás egyenirányító fokozat kapcsolódik, továbbá a mérőoszcillátor kimenete és a kapcsolófokozatok bemeneté közé egyenfeszültség erősítő van iktatva. Másik célszerű kiviteli alak szerint a kapcsolófokozat és a kijelzőegység közé további egyenfeszültség erősítő van iktatva, amely előnyösen erősítést beállító és hőfokkompenzáló termisztorral van ellátva. A mérőberendezés további előnyös kiviteli alakjai értelmében a kijelzőegység egyenfeszültségű mutatós műszer, vagy analóg/digitál átalakító kimenetére kötött többszámjegyű számkijelző. További előnyös kiviteli alak értelmében a referenciafeszültéget létrehozó egység Zener-diódás stabilizátor, illetve integrált feszültségstabilizátorral van felépítve. A dielektromos mérőberendezés továbbfejlesztett előnyös kiviteli alakja értelmében a mérőoszcillátort követő kapcsolófokozat kimenete és a nullázóáramkör közé további erősítőfokozat van iktatva, amely műveleti erősítőt tartalmaz, melynek neminvertáló bemenetére a kapcsolófokozat kimenete, invertáló bemenetére a referenciafeszültséget létrehozó egység kimenete kapcsolódik, míg kimenete a nullázóáramkör bemenetére csatlakozik. A találmány értelmében célszerű az a kiviteli alak, amelyben az órajelgenerátor astabil multivibrátorral van megvalósítva. A találmány szerinti nagypontosságú dielektromos mérőberendezéssel hosszúidejü dielektromos mérések is végezhetők, mivel előnyösen nem igényel a mérési folyamat közben kézi nullázást illetve hitelesítést, és az összehasonlító jellegű mérés eredményeképpen nem érzékeny a környezeti hőmérséklet kisebb-nagyobb változásaira sem. A találmányt az alábbiakbn a rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen a nagypontosságú 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 i
