190933. lajstromszámú szabadalom • Automatikus nullázású berendezés felületi potenciál mérésére
7 190.933 8 kondenzátornak a (18) leválasztó erősítő felöli oldala olyan potenciálúvá nem válik, hogy a kimenőjel 0 értékűvé váljon. Ezután a (19) elektronikus kapcsoló egység nyitásával még mindig 0 lesz a kimenő (g) vezetéken lévő jel értéke, mert a (13) érzékelő elektród még mindig a földpotenciálon lévő (12) vezérelt blende potenciálját érzékeli. A (12) vezérelt blende nyitásával a kimenőjel most már hibajelmentésen követi a (11) mérendő felület potenciálját. Mint az ábrából látható, mind a kimenőfeszültség, mind pedig a tápfeszültség a mérendő rendszer földjével azonos földpotenciálra vonatkoztatható, így nem kell földfüggetlen rendszert, illetve tápegységet kialakítani. A találmány szerinti (18) leválasztó erősítő egy példakénti kiviteli alakját a 4. ábra mutatja be. A (18) leválasztó erősítőnek láncba kapcsolt (21) nagy bemenő-ellenállású erősítője és (22) műveleti erősítője van. A (18) leválasztó erősítőt kialakíthatjuk egy nagy bemenő-ellenállást biztosító feszültségkövető erősítő és egy műveleti erősítő láncba kapcsolásával, A műveleti erősítő biztosítja a megfelelő erősítést és a kis kimeneti impedanciát. A (18) leválasztó erősítő egy további példakénti kiviteli alakját ugyancsak a 4. ábra alapján ismertetjük, mely a korábbitól abban tér el, hogy (RÍ) első és (R3) második visszacsatoló ellenállása, valamint (R2) első és (R4) második földelő ellenállása is van, a (21) nagy bemenő-ellenállású erősítő egyik bemenete a kompenzáló (k) vezetékre, másik bemenete az (RÍ) első visszacsatoló ellenálláson és meghajtó (n) vezetéken keresztül saját kimenetére, tápfeszültség-bemenete a tápellátó (e) vezetékre, kimenete pedig a meghajtó (n) vezetéken keresztül a (22) műveleti erősítő bemenetére, valamint (R2) első földelő ellenálláson keresztül a földelő (f) vezetékre van csatlakoztatva. A (22) műveleti erősítő további bemenete (R4) második földelő ellenálláson át a földelő (f) vezetékre, (R3) második visszacsatoló ellenálláson és a földfüggetlen kimenő (g) vezetéken keresztül saját kimenetére, tápfeszültség-bemenete pedig a tápellátó (e) vezetékre van kötve. A 4. ábrán látható a (18) leválasztó erősítő egy példakénti kiviteli alakja. A nagy bemeneti ellenállás biztosítására az egyszeres erősítésre visszacsatolt (21) nagy bemenő-ellenállású erősítőt használjuk. Az (RÍ) első visszacsatoló ellenállás és az (R2) első földelő ellenállás az erősítő számára optimális lezáróellenállást jelent. A (22) műveleti erősítő, az (R3) visszacsatoló ellenállás és (R4) második földelő ellenállás által beállított mértékben erősíti a jelet és megfelelően kimenő-impedanciát biztosít a kimenő (g) vezetéken lévő jel részére. Megfelelő nagy hurokerősítésű és önmagában is nagy bemenő-ellenállású műveleti erősítő áramkör használata esetén a (21) nagy bemenő-ellenállású erősítő és (22) műveleti erősítő áramkörök funkciói egyetlen műveleti erősítő áramkör alkalmazásával is biztosíthatók. Az 5. ábra a (16) visszacsatoló egység egy példakénti kiviteli alakját mutatja be, ahol a (16) visszacsatoló egység egy integráló erősítő. A visszacsatolt szabályozók elmélete szerint csak integráló típusú szabályozás alkalmazásával érhető el 0 hibajel, lineáris erősítők alkalmazásával ugyànis a hiba a körerősítés növelésével csökkenthető, de 0 hiba elvileg sosem érhető el. Az integráló erősítőnek (23) műveleti erősítője, (R5) leválasztó ellenállása, (R6) földelő ellenállása, (R7) korlátozó ellenállása és (C3) visszacsatoló kondenzátora van. A (23) műveleti erősítő bemenetéi a tápellátó (e) vezetékre, (R6) földelő ellenálláson keresztül a földelő (f) vezetékre, továbbá bemenete pedig egyrészt (R5) leválasztó ellenálláson át a földfüggetlen kimenő (g) vezetékre, másrészt (C3) visszacsatoló kondenzátoron át saját kimenetére, valamint (R7) korlátozó ellenálláson keresztül a visszacsatoló (h) vezetékre van kötve. Az integrátor alapkapcsolás a (23) műveleti erősítőből és az (R5) leválasztó ellenállásból, valamint a (C3) visszacsatoló kondenzátorból áll. A (23) műveleti erősítő kimenetén a kimenő (g) vezetéken lévő jel időbeli integráltja jelenik meg. Az (R7) korlátozó ellenállás áramkorlátozási funkciót tölt be, míg (R6) földelő ellenállás a műveleti erősítő megfelelő egyenáramú beállítását biztosítja. Az elektronikus kapcsolót a 6. ábra alapján mutatjuk be. A (19) elektronikus kapcsoló egységnek első és második elektronikus kapcsolója van. Az elektronikus kapcsoló lehet bármilyen nagy záró- és kis nyitóellenállást biztosító, vezérelhető eszköz, pl. FET, MOS-FET, integrált áramkörös, ún. analógkapcsoló, relé, reed relé, stb. Az első és második elektronikus kapcsoló (24) első, (25) második jelfogó, a (24) első jelfogó (24a) első munkaérintkezőjének kapcsai az érzékelő (b) és a földelő (f) vezetékekre vannak kötve. A (25) második jelfogó (25a) második munkaérintkezőjének kapcsai a visszacsatoló (h), valamint a kompenzáló (k) vezetékekre vannak csatlakoztatva. A (24) első és (25) második jelfogó közösített bemenete a tápellátó (e) vezetékre van kötve, a (24) első jelfogó másik bemenete a vezérlő (B) vezetékköteg részét képező első vezérlő (bl) vezetékre van csatlakoztatva. A (25) második jelfogó másik bemenete ugyancsak a vezérlő (B) vezetékköteg részét képező második vezérlő (b2) vezetékre van kötve. A kapcsolók működése az ábrából jól nyomon követhető. Az első vezérlő (bl) vezetékre adott jel hatására a (24) első jelfogó (24a) első munkaérintkezői záródnak, így biztosítva az érzékelő (b) és föld- (f) vezetékek rövidrezárását. A vezérlőjel megszűnésével a (24a) első munkaérintkező elenged és az érzékelő (b) és föld- (f) vezeték között igen nagy ellenállás (szakadás) keletkezik. A fenti meggondolások érvényesek a második vezérlő (b2) vezeték, a (25) második jelfogó, a (25a) második munkaérintkezők és a visszacsatoló (h) és kompenzáló (k) vezetékek esetén is. A nagy záróirányú ellenállás biztosítása miatt (24) első és (25) második jelfogó célszerűen nagy szigetelési ellenállású reed relé típusúak legyenek. A találmány szerinti berendezés előnyei: Az automatikus nullázású megoldással az egyenáramú erősítők drift és véges bemeneti ellenállásból származó problémái kiküszöbölhetők. A (C2) kompenzáló kondenzátor megfelelő elhelyezésével biztosítható, hogy mind a tápegység, mind pedig a kimenőjel a földpotenciálra vonatkoztatható, így a készülék kialakítása és a kimenőjel további feldolgozása jóval egyszerűbb. Emellett nem kell földfüggetlen tápegységet (pl. telepek, akkumulátorok) biztosítani a készülék számára. A mechanikus, rotációs kapcsoló elektronikus kapcsolóval való helyettesítése 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
