CS218822B1 - Zapojení pro automatické nastavování zesílení stejnosměrného zesilovače - Google Patents

Abstract

V řadě případů v technice měření fyzi ­ kálních veličin je nutná neustálá kontrola a ruční dostavování nuly a maxima rozsahu (zesílení) měřicího přístroje časově těsně před změřením veličiny, jejíž hodnota se pohybuje v tomto rozsahu. Kontrola a ruční nastavení může být prováděna například ha základě měření normálového vzorku repre ­ zentujícího nulovou hodnotu a vzorku repre ­ zentujícího maximální hodnotu rozsahu (ze ­ sílení), za stejných podmínek vnějších ruši ­ vých vlivů na měření. Zapojení podle PV doplňuje automatické nastavování nuly rozsahu podle autorského osvědčení č. 169 509 o automatické nastavo ­ vání maximálního rozsahu (zesílení), vyu ­ žitím analogové paměti odchylky od stano ­ veného maxima normálovým vzorkem, pro kompenzaci maximálního* rozsahu (zesílení) měřicího přístroje. Rychlost automatické kompenzace může být řádově 10 X za s i vyšší.

Description

Vynález se týká zapojení pro automatické nastavování zesílení stejnosměrného zesilovače, vhodné zejména pro zesilování stejnosměrného napětí z čidla, které je úměrné měřené veličině, přičemž jeho hodnota je ovlivňována ještě dalšími faktory, například teplotou, napájecím napětím a podobně. Příkladem je mikrovlnné čidlo pro měření sušiny ve vodě nebo vody v glycerinu a jiné měření poměru dvou smíchaných tekutin nebo tekutiny a plynu nebo páry.

Při dosavadním jednokanálovém měření velikosti prošlé mikrovlnné energie přes měřenou kapalinu závisí tato na procentním složení dvou kapalin, například obsahu vody ve směsi, ale též na teplotě a úrovni generované mikrovlnné energie před průchodem měřenou směsí, která se občas nahodile změní, bez vnějších příčin. Konstantní teplotu lze zajistit termostatem, ale nahodilá změna mikrovlnné energie, případně frekvence, lze stabilizovat pouze nákladnějším způsobem, což je pro čidlo neekonomické.

Zmíněné nevýhody dosavadního řešení lze odstranit využitím tříkanálového mikrovlnného čidla, kde v prvním kanále je cejchovní směs, odpovídající minimu požadovaného· rozsahu, v druhém kanále je cejchovní směs, odpovídající maximálnímu údaji a ve třetím kanále je měřená směs, která še může pohybovat od minima do maxima. Využitím dvoupolového stejnosměrného zesilovače s automatickým nastavováním nuly, zapojeného podle autorského osvědčení č. 169 509, doplněného třetím vstupem pro automatické nastavování zesílení, odstraní se nevýhody dosavadního řešení tím, že výstup centrálního stejnosměrného zesilovače je též zapojen přes jednopólový spínač na vstup integračního zesilovače paměti zesílení, jehož druhý vstup je zapojen na zdroj srovnávacího napětí a výstup je zapojen na řídicí vstup obvodu řízené záporné zpětné vazby, jehož druhý vstup je zapojen na . výstup centrálního stejnosměrného zesilovače a výstup obvodu řízené záporné zpětné vazby je zapojen na vstup operačního zesilovače centrálního stejnosměrného zesilovače.

Výhodou zapojení podle vynálezu oproti dosavadním možným řešením je jednodušší elektronické řešení a přesnější vyloučení někdy nedefinovatelných vlivů na měřenou hodnotu, které je umožněno porovnáním cejchovních vzorků minima a maxima s měřenou hodnotou stejným čidlem a měřicím vstupem. Předpokladem je stejná teplota vzorků a měřené směsi, což se snadno dosáhne jednoduchým výměníkem tepla.

Doplněním známého zapojení pro automatické nastavování nuly o automatické nastavování zesílení stejnosměrného zesilovače podle vynálezu umožní též širší využití mikrovlnných čidel v chemickém průmyslu, které pro různorodost poruchových vlivů naměřenou hodnotu a tím i obtížně realizovatelnou pevně nastavenou kompenzaci, nedoznaly dosud většího rozšíření.

Příkladné zapojení pro automatické nastavování nuly a zesílení stejnosměrného zesilovače je na výkresu na obr. 1. Zapojení pro automatické nastavování zesílení zesilovače je vytvořeno centrálním zesilovačem 14, který je připojen svým vstupem 13 pres stejnosměrný předzesilovač 11 a dvoupólový spínač 9, nebo přímo před dvoupólový spínač 9 na souměrný vstup měřené hodnoty 7 a přes další dvoupólový spínač 8 na souměrný vstup maximální hodnoty 3 a svým výstupem je zapojen přes jednopólový spínač 11 na vstup 42 analogové paměti měřené hodnoty 43, jejíž výstup 5 je zapojen na indikační přístroj 4 měřené hodnoty, výstup 17 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 je též zapojen přes jednopólový spínač 20 na vstup 26 integračního zesilovače paměti zesílení 27, jehož druhý vstup 28 je zapojen na zdroj srovnávacího napětí 29 a výstup 32 je zapojen na řídicí vstup 37 obvodu řízené záporné vazby 32, jehož druhý vstup 33 je zapojen na výstup 17 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 a výstup 39 obvodu řízené záporné zpětné vazby 32 je zapojen na vstup 40 operačního zesilovače 41 centrálního stejnosměrného zesilovače

14.

Příkladné zapojení zahrnuje pro úplnou informaci i obvod automatické kompenzace nuly. Sestává tedy ze vstupní jednotky 1 a z vlastního stejnosměrného zesilovače s automatickým nastavováním nuly a zesílení 2. Propojení obou bloků je provedeno dvěma kabely libovolné délky, pro běžné vzdálenosti v chemických provozech mezi velínem a zařízením. Vstupní jednotka má souměrný vstup maximální hodnoty 3 pro napětí, které je stanoveno jako maximální, při němž indikační přístroj 4 na výstupu 5 je na ma-. xhjju stupnice — rozsahu.

Další souměrný vstup nuly 6 je pro napětí, které je stanoveno jako nulové, při němž indikační přístroj 4 je na počátku stupnice — rozsahu;/Třetí vstupsouměrný vstup měřené hodnoty 7 je pro měřené' napětí, , které sé může pohybovat v rozmezí napětí nuly až maxima. V případě, že není třeba použít souměrné vstupy, je možné spojit jeden vstup na měřicí zem — stínění.

Jednotlivé vstupy jsou postupně, například po 20 msec. spínány dvoupólovými spínači — například jazýčkovým relé na souměrný vstup stejnosměrného předzesilovače 11, který může být tvořen integrovaným operačním zesilovačem, nebo integrovaný operační zesilovač s tranzistory řízenými polem na vstupu, jak je principiálně na výkresu naznačeno. Stejnosměrný předzesilovač 11 je možné úplně vyřadit, tak, že vstupní jednotka 1 obsahuje pouze spínač 8, 9, 10.

Výstup 12 stejnosměrného předzesilovače 11 je propojen stíněným vodičem na vstup 13 centrálního stejnosměrného zesilovače 14, přičemž druhý vstup 15 je spojen na měřicí zem 16. Výstup 17 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 je zapojen na jednopólo5

218022 vé spínače 18, 19, 20, které jsou ovládány zdrojem řídicích impulsů 21 přibližně současně z dvoupólovými spínači 10, 9, 8 ve vstupní jednotce 1. Zdroj řídicích impulsů 21 je vytvořen z omezovače sinusového napětí 50 Hz a děliče impulsu — například 1 : 6 nebo podle potřeby, v případě využití jako indikátoru měřené hodnoty číslicového voltmetru. Impulsy se postupně posouvají například při dělicím poměru 1:6 po 20 msec. ze spínače 18 a 10 — nastavení nuly, na spínač 20 a 8 — nastavení zesílení, dále na spínač 19 a 9 — měření a opět na spínač 18 a 10 atd.

Po dobu sepnutí spínače 18 a 10 je na výstupu 17 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 zesílené napětí, odpovídající napětí nulové hodnoty měřené veličiny, které je připojeno přes spínač 18 na vstup 22 integračního zesilovače paměti nuly 23, jehož výstup 24 je propojen stíněným vodičem na vstup 25 stejnosměrného předzesilovače 11. Tím je uzavřen po dobu sepnutí spínačů 18 a 10 okruh záporné zpětné vazby, který nastaví na výstupu 24 integračního zesilovače paměti nuly 23 takovou hodnotu napětí, aby na výstupu 17 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 bylo nulové napětí.

Po odpojení spínače 18 a 10 je tato hodnota pamatována a odečítána od měřené hodnoty i od hodnoty maxima.

Ve variantě provedení vstupní jednotky 1, kde se pro dostatečné zesílení a vstupní odpor vlastního stejnosměrného zesilovače s automatickým nastavením nuly a zesílení 2 obsahuje vstupní jednotka pouze spínače 8, 9, 10, je vstup 15 centrálního stejnosměrného zesilovače 14 zapojen na výstup 24 integračního zesilovače paměti nuly 23. Jako následující sepne na 20 msec. spínač 8 a 20 a na výstupu 17 je zesílené napětí, odpovídající napětí požadované maximální hodnoty měřené veličiny. Pres sepnutý spínač 29 je toto napětí přivedeno na vstup 26 integračního zesilovače paměti zesílení 27, na jehož druhý vstup 28 je přivedeno srovnávací napětí, určující 100% výchylku nebo maximální rozsah indikačního přístroje 4.

Zdroj srovnávacího napětí 29 je tvořen odporovým děličem stabilizovaného napětí.

Odporovým trimrem 30 lze nastavit přesně indikační přístroj 4 na 100% údaj při spojených souměrných vstupech měření a maximální hodnoty 3 a 7 vstupní jednotky 1. Napětí na výstupu 31 integračního zesilovače paměti zesílení 27 ovládá obvod řízené zpětné vazby 32 stejnosměrného centrálního zesilovače 14. Obvod zpětné vazby může být například tvořen děličem výstupního- napětí 17, vytvořeným odporem 33 a fotoodporem 34 a zpětnovazebním odporem 35, přičemž fotoodpor 34 mění hodnotu odporu s intenzitou osvícení elektroluminiscenční diodou 36, která je připojena na řídicí vstup 37, který je propojen s výstupem 31 integračního zesilovače paměti zesílení 27. Obvod řízené zpětné vazby 32 je svým vstupem 38 zapojen na výstup 17 a svým výstupem 39 je zapojen na vstup 40 operačního zesilovače 41. Tím je uzavřen po dobu sepnutí spínačů 8 a 29 obvod záporné zpětné vazby a napětí na výstupu 17 se ustálí na stejné hodnotě napětí, které bylo nastaveno odporovým trimrem 30 na vstupu 28. Po rozpojení spínače 8 a 20 je potřebné zesílení pamatováno pro další dva kroky.

Dále sepne spínač 9 a 19 a na výstupu 17 bude zesílené měřené napětí, přivedené na souměrný vstup měřené hodnoty 7, které je přes spínač 19 přivedeno na vstup 42 analogové paměti měřené hodnoty 43, tvořené například kondenzátorem 44, zapojeným na tranzistor řízený polem 45, z jehož emitoru je měřené napětí trvale připojeno na indikační přístroj 4. Výstup zesíleného měřeného napětí 48 a výstup synchronizačních impulsů 47 je určen pro případné použití číslicového voltmetru místo analogové paměti 43 s indikačním přístrojem 4.

Claims (1)

1. PŘEDMET

   Zapojení pro automatické nastavování zesílení stejnosměrného zesilovače, vytvořené z centrálního stejnosměrného zesilovače, který je připojen svým vstupem přes stejnosměrný předzesilovač a dvoupólový spínač nebo přímo přes dvoupólový spínač na souměrný vstup měřené hodnoty a přes další dvoupólový spínač na souměrný vstup maximální hodnoty a svým výstupem je zapojen přes jednopólový spínač na vstup analogové paměti měřené hodnoty, jejíž výstup je zapojen na indikační přístroj, vyznačené tím, že výstup (17) centrálního stejnosměrného zesilovače (14) je zapojen přes jednopólový spínač (20) na vstup (26) integračního zesilovače paměti zesílení (27), jehož druhý vstup (28) je zapojen na zdroj srovnávacího napětí (29) a jehož výstup (31) je zapojen na řídicí vstup (37) obvodu řízené záporné zpětné vazby (32), jehož druhý vstup (38) je zapojen na výstup (17) centrálního stejnosměrného zesilovače (14), přičemž výstup (39) obvodu řízené záporné zpětné vazby (32) je zapojen na vstup (40) operačního zesilovače (4T) centrálního! stejnosměrného zesilovače (14).