CS239951B1 - Zapojení pro elektronické měření fyzikálních veličin - Google Patents

Abstract

Účelem zapojení je dosažení vysoké přesnosti měření fyzikálních veličin a současně zjednodušení výroby, zvýšení životnosti, stability a spolehlivosti přístroje zhotoveného dle vynálezu. Podstata zapojení spočívá v tom, ž· na vstup stejnosměrného zesilovače je připojen přes pomocné kontakty pomocný zdroj napětí a přes měřící kontakt střídavě převodník fyzikální veličiny spojený s regulátorem. Výstup stejnosměrného zesilovače je připojen na vstup porovnávacího obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem tvarovacího obvodu, který je připojen jednak ke zdroji hodinových impulsů a jednak přes spínač na zobrazovací jednotku a čítač impulsů. Zdroj hodinových impulsů spolu se zdrojem řídících impulsů jsou rovněž připojeny na vstup čítače impulsů, jehož výstup je připojen buá přímo nebo přes pamět na zobrazovací jednotku. Zapojení lze využít v měřící a regulační technice.

Description

Vynález se týká zapojení pro elektronické měření fyzikálních veličin.

U nejrůznějších technologických procesů je nutno pro udržování nebo regulaci stálých hodnot fyzikálních veličin používat měřidla. Podle požadavků na přesnost dodržení žádané hodnoty i při rychlých změnách průběhu měřené veličiny se používá měřidel v nejrůznějším provedení. V současné době se většinou požaduje měření s převodem na číslo. V některých případech měření se vystačí se dvěma krajními stavy, to je nejnižší a nejvyšší hodnotou. U přísných požadavků na regulaci a měření s možností plynulého zápisu měřených hodnot v úzkých mezích se vyžaduje měření* plynulé s malou setrvačností. Tento požadavek nejlépe splňuje analogově číslicový převodník.

Při přípravě materiálů pro polovodiče jsou kladeny vysoké nároky na dodržení stanovených fyzikálních veličin, elektrických a mechanických, a na použití vhodných převodníků, např. regulace teploty, tlaku, stavu hladiny, otáček, zrychlení, hmotových regulátorů průtoku atd. Stávající měřidla těmto nárokům nevyhovují, nebot mají poměrně dlouhou setrvačnost a nedosahují požadované přesnosti odečtení naměřených hodnot.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro elektronické měření fyzikálních veličin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na vstup stejnosměrného zesilovače je připojen přes pomocné kontakty pomocný zdroj napětí a přes měřící kontakt střídavě převodník fyzikální veličiny spojený s regulátorem. Výstup stejnosměrného zesilovače je připojen na vstup porovnávacího obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem tvarovacího obvodu, kteB ' rý je připojen jednak ke zdroji hodinových impulsů a jednak přes spínač na zobrazovací jednotku a čítač impulsů. Zdroj hodinových

239 951 impulsů spolu se zdrojem řídících impulsů jsou rovněž připojeny na vstup čítače impulsů, jehož výstup je připojen na zobrazovací jednotku. Spínač a čítač impulsů mohou být připojeny přes pamět na zobrazovací jednotku.

Zapojení podle vynálezu je jednoduché a s dvojí sumací nemá na jeho správnou funkci žádný vliv kolísání napětí sítě v běžných mezích. Přístroj nereaguje na napěíovou a proudovou nesymetrii po rovnávacího obvodu, protože vstupní veličina během jednoho měření prochází do zesilovače dvakráte nulovou čarou. Přesnost přístroje k měření a regulaci fyzikálních veličin není ovlivňována odporem, kondenzátorem a dlouhodobou stabilitou zdroje hodinových impulsů. Přístroj nemá setrvačnost a reaguje prakticky okamžitě, dále se vyznačuje jednoduchostí, snadnou výrobou, přesností, dlouhodobou životností, stabilitou a spolehlivostí.

Vynález bude dále objasněn pomocí připojených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno schéma zapojení a na obr. 2 je znázorněn rozvedený průběh napětí.

Na vstup stejnosměrného zesilovače 4 je připojen přes pomocné kontakty .3 a J5 pomocný zdroj 10 napětí a přes měřící kontakt 2 střídavě převodník 2 fyzikální veličiny spojený s regulátorem 16. Výstup stejnosměrného zesilovače 4, je připojen na vstup porovnávacího obvodu 8. Výstup porovnávacího obvodu 8 je spojen se vstupem tvarovacího obvodu 12. Tvarovací obvod 12 je připojen jednak ke zdroji 13 hodinových impulsů a jednak přes spínač 14 na zobrazovací jednotku 11 a čítač 15 impulsů. Zdroj 13 hodinových impulsů spolu se zdrojem 2 řídících impulsů jsou rovněž připojeny na vstup čítače 15 impulsů, jehož výstup je připojen bučí přímo nebo přes paměí 17 na zobrazovací jednotku 11.

Ve schématu zapojení na obr. 1 naznačený regulátor 16 je spojen s převodníkem 2 fyzikální veličiny. Převodník 2 fyzikální veličiny převádí fyzikální veličiny na napětí. Převedené napětí přichází přes měřící kontakt J na vstup stejnosměrného zesilovače 4. Přes pomocný kontakt 3 nebo 2 přivádí ze stejnosměrného pomocného zdroje 10 napětí opačné polarity na vstup Stejnosměrného zesilovače 4. Stejnosměrný zesilovač 4 zastává funkci šumátoru, který umožňuje střídavé nabíjení a vybíjení kondensátoru 2. konstantním proudem přes' odpor 6. Pomocné kontakty 2 ^a Σ jsou střídavě poháněny podle povahy připojeného vstupního napětí

239 951 vyhodnoceného porovnávacím obvodem 8, pracujícím v rytmu řídícího napětí, zpravidla odvozeného od sítové frekvence, dodávaného zdrojem % řídících impulsů. Chod přístroje se může řídit automaticky, jak je znázorněno na obr. 2 B, nebo může být odvozen od zdroje 9 řídících impulsů, což znázorňuje obr. 2 A, Upravené řídící impulsy mohou být použity pro automatické spojování vybíjecích kontaktů 18 a 19 k nastavení přístroje do nulové elektrické polohy. Na vstup stejnosměrného zesilovače 4 přichází střídavě napětí jednak z převodníku 2 fyzikální veličiny a jednak z pomocného zdroje 10 napětí patřičné polarity, kladné nebo záporné. V případě, že napětí z převodníku 2 fyzikální veličiny není nulové, je průběh napětí na kondenzátoru 7 vždy trojúhelníkový, jak je patrno z průběhu napětí A na obr. 2. Výška trojúhelníkových impulsů představuje velikost napětí z převodníku 2 fyzikální veličiny. Délka impulsu představuje zobrazení a převedení napětí na číslo na zobrazovací jednotce 21· Poloha trojúhelníkového impulsu nad anebo pod úrovní nulové čáry udává i smysl měřené veličiny z převodníku 2 fyzikální veličiny. Může se použít i jednosměrné měřené veličiny. Porovnávací obvod jB potom vyhodnocuje jen jednosměrnou fyzikální veličinu při průchodu nulou. Stejnosměrný zesilovač 4 je více stupňový a jeho napětové zesílení určuje přesnost měřené hodnoty. Na vhodném místě, nejlépe mezi prvním a druhým stupněm, se obyčejně vkládá posouvací obvod pro posunutí fáze, což je zapotřebí pro správnou funkci měřiče a převodu fyzikální veličiny na číslo na zobrazovací jednotce 21· Výstup stejnosměrného zesilovače 4 je přiveden na vstup porovnávacího obvodu 8 indikujícího průchod přes nulovou čáru, na jehož výstup je zařazen tvarovací obvod 12, který umožní stabilitu měřiče a zrychlí měřící proces. Pulzující napětí svojí existencí nese informaci do dalších číslicových obvodů měřiče o velikosti měřeného napětí z převodníku 2 fyzikální veličiny. Můžé být v něm obsažena informace o smyslu veličiny, pokud se tento smysl zjistuje a nepředpokládá se. Impuls vychází z porovnávacího obvodu 8 a zpravidla ovládá zdroj 13 hodinových impulsů přes spínač 14. Frekvence impulsů by neměla být srovnatelná s frekvencí sítového napětí nebo jejich násobků, aby přesnost nebyla ovlivňována rušivými vlivy sítě. Pulsy ze zdroje 13 hodinových impulsů postupují do čítače 15 impulsů, napojeného na pamět 17 anebo přímo do zobrazovací jednotky 11.

V popisovaném příkladě je uváděno zapojení zjištující obousměrný smysl měření fyzikálních veličin a jejich připojování na

239 odečítací obvody. Stejným způsobem může být uvedeno i nešymetri cké zapojení měřiče s nabíjeným a vybíjeným kondenzátorem χ.

Vynález lze využít všude tam, kde chceme odstranit při měření paralaxu a kde je nutné.dosáhnout vysoké přesnosti odečtení naměřených hodnot, např. u přístrojů měřících napětí, proud, příkon, to jest v měřící a regulační technice.

Claims (2)

1. Zapojení pro elektronické měření fyzikálních veličin, vyznačené tím, že na vstup stejnosměrného zesilovače /4/ je připojen přes pomocné kontakty /3/ a /5/ pomocný zdroj /10/ napětí a přes měřící kontakt /2/ střídavě převodník /1/ fyzikální veličiny spojený s regulátorem /16/, přičemž výstup stejnosměrného zesilovače /4/ je připojen na vstup porovnávacího obvodu /8/, jehož výstup je spojen se vstupem tvarovacího obvodu /12/, kte rý je připojen jednak ke zdroji /13/ hodinových impulsů a jednak přes spínač /14/ na zobrazovací jednotku /11/ a čítač /15/ impulsů, přičemž zdroj /13/ hodinových impulsů spolu se zdrojem /9/ řídících impulsů jsou rovněž připojeny na vstup čítače /15/ impulsů, jehož výstup je připojen na zobrazovací jednotku /11/.

2. Zapojení pro elektronické měření fyzikálních veličin podle bodu ^[vyznačené tím, že spínač a čítač /15/ impulsů jsou připojeny přes parnět /17/ na zobrazovací jednotku /11/.