192104. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés valamely érzékelendő állapottól függően változó reaktív eszköz reaktanciájának mérésére
1 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés valamely érzékelendő' állapottól, elsősorban nyomástól függően változó reaktív, elsősorban kapacitív eszköz reaktandájának mérésére. Korábbi közleményekben számos váltakozóáramú reaktancíamérő áramkört ismertettek. Eme áramkörök nagy része különféle feladatokra ugyan alkalmas, de pontosságuk szempontjából kedvezőtlen az a tulajdonságuk, hogy az érzékelő áramkörre adott feszültség csúcstól-csúcsig mért amplitúdója a vezérelt paraméter és Így a tápfeszültségben fellépő változások a kimeneőjel stabilitását rontják. Egy további jelentős hátrányt jelent az, hogy egy változó reaktív terhelésnek ilyen csúcstól-csúcsig változó feszültséggel történő megtáplálásához meghajtó transzformátorra van szükség. A szakemberek előtt ismeretes, hogy megbízható transzformátort mennyivel nehezebb beszerezni, mint ellenállásokat, kondenzátorokat, vagy félvezető alkatrészeket. A transzformátor kiküszöbölése a méretek és a teljesítményfogyasztás csökkentését is lehetővé tenné. További problémát okoz, hogy az ilyen transzformátorok hibrid áramkörökben nein használhatók, ez utóbbiak pedig induktív és kapacitív érzékelőkkel igen kis méretű mérőátalakítók készítését tennék lehetővé. A 3 965 746 sz. US szabadalmi leírásból ismeretes egy olyan nyomás távolodó, amelyben a mérendő nyomással arányosan változó differenciálkondenzátor kapacitását Wien-hidas mérőáramkörrel mérik. A Wienhidas oszcillátor kimenő jelének frekvenciája arányos a kapacitással. Eme kimenőjel amplitúdójának stabilizálására egyenirányitót, erősítőt, modulátort és a Wien-hid egyik ágába beiktatott térvezérlésű tranzisztort tartalmazó visszacsatoló áramkör szolgál. Ennél a megoldásnál hátrány, hogy a modulátor és a térvezérlésű tranzisztor pl. hidrid áramkörrel nehezen megvalósítható, és a rezonánsWien-hidasoszcillátor igen érzékeny a hídban lévő ellenállások megváltozására, ami például öregedés vagy hőmérsékletváltozás hatására lép fel. A találmány megalkotásakor olyan kapcsolási elrendezést kívántunk létrehozni, amely egyszerűen kivitelezhető és mégis kellő pontosságú reaktanda mérést tesz lehetővé. A találmány tehát kapcsolási elrendezés valamely érzékelendő állapottól függően változó reaktív eszköz reaktancicának mérésére, amelynek a mérendő reaktandával arányos frekvenciájú kimenő frekvenciajelet 'adó vezérelt oszcillátora, a frekvendajelet egyenirányító egysége és az egyenirányító egység kimenete, valamint az oszcillátor vezérlő bemenete közé csatlakoztatott vezérlőegysége van. A találmány szerint az egyenirányító egység közvetlenül van csatlakoztatva a reaktív eszközhöz, a vezérelt oszcillátor állandó amplitúdójú, a vezérlésnek megfelelően változó frekvendájú kimenő jelet adó feszültségvezéreit oszcillátor és a vezérlőegység az egyenirányító egység kimenetére csatlakoztatott, az oszcillátor vezérlő bemenetére az oszcillátor frekvenciájával és a mérendő reaktandával arányos feszültségjelet adó erősítő(ke)t tartalmaz. A találmány szerinti megoldásban a vezérelt paraméter szerepét egy, csúcstól-csúcsig mérve névlegesen állandó feszültséget adó oszcillátor frekvendája tölti be. Tekintve, hogy a feszültségezérelt oszcillátor egy visszacsatolt körben helyezkedik el, nem szükséges, hogy egyenfeszültség-frekvenda karakterisztikája szigorúan lineáris legyen. A találmány szerinti elrendezésben nem szükséges 2 induktív csatolóelemei, pl, transzformátort iktatni az oszcillátor és a mérendő reaktív eszköz közé. A nem induktív csatolást az a körülmény teszi lehetővé, hogy a reaktív eszköz, pl. kondenzátor vagy tekercs lebegő potenciálú, vagyis földpotenciáltól szigetelve van. A találmány egyik kiviteli alakja töltő és kisütő Impulzusokat ad a reaktív eszközre, pl. kondenzátorra, amely a vizsgálandó paramétertől, pl. nyomástól függően változik. A reaktív eszközt, amely előnyösen két, vagy több kondenzátorból áll, az oszcillátor egy egyenirányító egységen keresztül gerjeszti. Az egyenirányító egység célszerűen több diódából, mégpedig egymás közelében elhelyezett, a hőmérsékleti driftre kompenzált, kisfeszültségű diódákból van összeállítva. A találmány szerint a mérendő reaktív eszköz és az egyenirányító egység kombinációját az oszcillátor egy névlegesen állandó csúcsértékű váltakozó jellel hajtja meg, amely jel frekvenciája a reaktív eszköz reaktanciájának változásától függ. A frekvencia változtatásának a találmány szerinti módja tökéletesebb működést és kedvezőbb költségtényezőt eredményez. Az állandó csúcsértékű jelet adó oszcillátor alkalmazása azért előnyös, mert az olyan nem kívánt hatások, amelyek a mért reaktandával nincsenek összefüggésben, az áramköri alkatrészek alkalmas megválasztásával és elhelyezésével korrigálhatok. Amikor a reaktív eszköz több reaktanciát, az egyenirányító egység pedig több egyenirányítót foglal magában, az egyforma meghajtó és referenciafeszültség a reaktanciákon átfolyó áramokat összegező erősítők szempontjából is előnyt jelent. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik kiviteli alakjának vázlatos kapcsolási rajza, a 2. ábra a találmány egy másik kiviteli alakjának vázlatos kapcsolási rajza, és a 3. ábra a találmány egy további kiviteli alakjának vázlatos kapcsolási rajza. Az 1. ábrán látható (10) kapcsolási elrendezés előnyösen használható egy olyan váltakozóáramú nyomáskülönbség-érzékelőben, amely változtatható Cj, és C2 kondenzátorral rendelkezik. Az érzékelő szórt kapacitását egy beállítható Q kondenzátor kompenzálja. Bár az 1. ábrán két változtatható Cj és C2 kondenzátort tüntettünk fel, a találmány szerinti kapcsolási elrendezés más alkalmazásai esetén a váltakozóáramú reaktív elem, ha a szükség úgy kívánja, lehet egyetlen aktív kondenzátor is, vagy használható kettőnél több aktív kondenzátor, avagy induktivitás, vagy egyéb reaktív eszköz is. Azonkívül, hogy a szemléltetett áramkör kiválóan alkalmas egy kapacitív nyomásérzékelő számára, a kapacitív jel egy külső teljesítményforrásból és terhelésből álló kéthuzalos áramkörben folyó egyenáram vezérlésére is képes, vagyis így ez az egyenáram lesz az érzékelt nyomás függvénye. Az egyik előnyös kiviteli alak esetén a Ct és C2 kondenzátorok egy kamrában vannak kialakítva. A kamrának van egy legalább részben villamosán vezető rugalmas válaszfala, amely egy közös (12) fegyverzetet képez. A kamrának a (12) fegyverzet felé néző falai is legalább részben villamosán vezetők és ezek a falrészek alkotják a Cx és C2 kondenzátor második (14), ill. (16) fegyverzetét. A közös (12) fegyverzet célszerűen el van szigetelve (lebegő) az érzékelő házától azért, hogy ne legyen szükség induktív csatolásra, pl. transzformátorra a meghajtó oszcillátor és a (12) fegyverzet között. A második (14), ill. (16) fegyver-192.104 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
