201189. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés időzítő áramkör működési tartománya szélső értékeinek nagypontosságú beállítására
1 HU 201189 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés időzíti áramkör működési tartománya szélső értékeinek nagypontosságú beállítására. A találmány tárgyát képező áramköri elrendezést előnyösen ipari folyamatokban alkalmazott vezérlő áramkörök villamos időreléinek nagypontosságú beállítására javasoljuk alkalmazni. A különféle időzítési feladatok megoldására a szakirodalomból és a gyakorlatból különböző megoldások ismeretesek. A készülékgyárak az időrelék széles választékát állítják elő az időzítési tartomány, a működés jellege és a programozhatóság szempontjainak figyelembevételével. Az áramkör alapfunkcióját tekintve az ismert villamos időrelék időzítés szempontjából két csoportba sorolhatók: az analóg ill. a digitális működési elven működő időzítő áramkörök. Az alkalmazási és gyártási szempontból egyaránt előnyös a digitális elven működő időzítő áramköri megoldás, amelynek körébe tartozik a találmány szerin ti kapcsolási elrendezés, az időzítő áramkör működési tartománya szélső értékének nagypontosságú beállítására. A digitális elven működő időzítő áramkörök egyik ismert típusát a NSC CMOS Integrated Circuits katalógus 227. oldala; egy másik hasonló ismert, ugyancsak digitális elven működő integrált áramkört a Toshiba cég CMOS katalógusának 28. oldalán látható 2-63. ábra ismerteti. E két említett ismert megoldás közös jellemzője, hogy az időzítő áramkör egy oszcillátorból és egy hozzá csatlakozó többfokozatú osztóláncból áll, az oszcillátor által előállított frekvenciát soros ellenálláslánccal változtatják kívánt frekvenciahatárok között. Az oszcillátorhoz frekvenciaosztó csatlakozik, melynek kimenete képezi a kapcsolás kimenetét. Ennek a frekvenciaosztónak feladata, hogy a vezérelni kívánt kapcsolószerv (pl. relé) kapcsolási idejét beállítani lehessen. A fent említett ismert időzítő áramköri megoldásoknál a működési tartomány szélső értékeinek beállítási pontosságát az alábbiak határozzák meg. Az oszcillátor kívánt frekvenciahatárok közötti beállítása adott kondenzátorérték mellett az ellenállásérték változtatásával lehetséges. Az ellenállásláncban pontos - szűk tűrésű - potenciométert alkalmazva is a működési határok közül csak az egyik korrigálható, a másik kiadódó érték. Pontosabb beállítás csak a kondenzátor értékének változtatásával (kondenzátor cseréjével, ill. kiegészítő kondenzátor alkalmazásával) lehetséges. Ennek alapján belátható, hogy a működési tartomány szélső értékeinek: maximális és minimális időérték, ill. az átfogási tartomány (maximális és minimális időérték hányadosa) megközelítőleg pontos beállítása is igen szűk tűrésű, pontos értékű elemek alkalmazásával, azaz csak jelentős költség és bemérési munka ráfordítással oldható meg. Célkitűzésünk, hogy időzítő áramkörök működési tartománya szélső értékeinek beállítását olyan kapcsolási elrendezéssel javítsuk, amely a szabályozás szélső határértékeinek pontosságát az ismert kapcsolásoknál megadott 1 % hibáról 0,1-0,01 %-ra gazdaságosan, csekély bemérési munka és idő ráfordítással képes csökkenteni. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés azon a felismerésen alapul, hogy amennyiben az ismert oszcillátorkapcsolásban alkalmazott frekvenciameghatározó kondenzátor feltöltését ill. kisütését az erősítőfokozatban elhelyezett pótlólagos feszültségosztó révén változtatható referenciaponthoz képest oldjuk meg, lehetővé válik az R-C időállandó közvetlen fokozatmentes finomszabályozása. A találmány szerinti kapcsolástechnikai intézkedés azt eredményezi, hogy nagy értékszórású frekvenciameghatározó elemek (potenciométer 30 %, kondenzátor 10 %) alkalmazása esetén is könnyen lehetővé válik a működési tartomány szélső értékeinek nagypontosságú beállítása. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés időzítő áramkör működési tartománya szélső értékeinek nagypontosságú beállítására, amely egy RC oszcillátor és egy frekvenciaosztó soros kapcsolásából áll, amely oszcillátor inverterek soros kapcsolásából, valamint a harmadik inverter kimenete és az első inverter bemenete közé iktatott ellenállásból, első és második potenciométerből áll, az oszcillátor kondenzátorának egyik sarka egy ellenállás, valamint egy potenciométer közös pontjához van kötve, és hogy az oszcillátor kimenőkapcsát a harmadik inverter és a további ellenállás közösített kapcsai képezik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés újdonsága abban van, hogy az oszcillátor kondenzátorának másik kapcsa egy olyan feszültségosztó potenciométer csúszkájához csatlakozik, amelynek pályája a kapcsolás hidegpontjához, illetőleg a második és harmadik inverter közös pontjához van kötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés legfontosabb előnye az, hogy az ismert kapcsolásoknál, a kapcsolási elrendezés elemeinek szórásából adódó hibát a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben alkalmazott pótlólagos feszültségosztó segítségével kompenzálni tudjuk. Ezáltal az ismert kapcsolási elrendezésekhez képest minimálisan egy nagyságrenddel nagyobb beállítási pontosság érhető el az időzítő áramkörök működési tartománya szélső értékeinek nagypontosságú beállítása céljából. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra az ismert időzítő áramkörök alapkapcsolásának vázlatát szemlélteti, a 2. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolásnak a találmány szerint kialakított, azaz továbbfejlesztett kapcsolását szemlélteti vázlatosan. Az 1. ábra a leírásunk bevezető részében a technika állásának ismertetése során említett NSC CMOS Integrated Circuits katalógus 227. oldalán látható kapcsolást szemlélteti. Ez az ismert időzítő áramkör lényegében két kapcsolási tömb soros kapcsolásából áll. Az első kapcsolási tömb az 1 oszcillátor, a második kapcsolási tömböt pedig az 5 frekvenciaosztó alkotja. Az 1 oszcillátor 2 bemenete és 4 kimenete között az NI, N2, N3 inverterek soros kapcsolásban helyezkednek el. Az R2 ellenállás egyik kapcsa az NI inverter 2 bemenetére, másik kapcsa az N2, N3 inverter 8 közös pontjára kapcsolt C kondenzátor másik fegyverzetére csatlakozik. A sorbakapcsolt R ellenállás és Pi, P2 potenciométerek egyrészt az 1 oszcillátor 4 kimenetére, másrészt az R2 ellenállás és a C kondenzátor 7 közös pontjára csatlakoznak. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
