NL8420187A - Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de waarde van een capaciteit. - Google Patents

Description

84 ZU 1 3/

Inrichting en werkwijze voor het bepalen van de waarde van een capaciteit.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op de techniek van elektrisch meten en meer in het bijzonder op een inrichting en werkwijze die een gereduceerde gevoeligheid hebben voor veranderingen in de omgevingstem-5 peratuur en bruikbaar voor het bepalen door een tijdvolgorde van de waarde van een onbekende capaciteit.

Achtergrond van de uitvinding.

In de elektrische techniek is het dikwijls een wenselijk om de waarde van/onbekende condensator te bepalen.

10 Er zijn verscheidene benaderingen bekend voor het doen van een dergelijke bepaling zoals bijvoorbeeld die aangegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3.824.459 dat een inrichting beschrijft voor het vinden van de waarde van een capaciteit door het opwekken van de getelde pulsen die een voorstelling 15 daarvan zijn. Het aantal van deze opgewekte pulsen hangt af van de nauwkeurigheid van de bepaalde waarden van een paar weerstanden. Nog een ander voorbeeld is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.065.715 welke een keten beschrijft voor het gelijktijdig laden van een referentiecon-20 densator van een bekende waarde en een tweede condensator van onbekende waarde. Iedere condensator is parallel verbonden met zijn eigen weerstand en de spanning over iedere condensator is gericht naar een afzonderlijke drempeldetector. De waarde van de onbekende capaciteit kan bepaald worden door het 25 meten van het verschil in tijd tussen die welke nodig is om de eerste detector te trekken en die welke nodig is om de tweede detector te trekken.

Nog een ander soort capaciteitstransductor wordt getoond in het Amerikaanse octrooischrift 4.227.419.

30 De daarin geopenbaarde keten gebruikt een gemeenschappelijke stroombron om één van twee condensatoren te laden en levert een uitgangspulsreeks met positieve en negatieve delen de 8420187 - 2 - duren waarvan vergeleken worden voor het bepalen van de waarde van een variërende capaciteit met betrekking tot een bekende, vastgelegde capaciteit. De inrichting gebruikt twee vergelijker-detectorketens voor het trekken van een flip-flop-5 keten. Een andere keten voor het meten van de capaciteit wordt getoond en beschreven in een bulletin getiteld "Capacitive Humidity Sensor, Technical Information 063", waarvan men meent dat deze gepubliceerd is door ü.S. Philips Corp.

De daarin geopenbaarde keten gebruikt een vrij trillende 10 multivibrator met een tweede multivibrator die daardoor be stuurd wordt. Deze regelketens wekken pulsen op die bruikbaar zijn voor een capaciteitsbepaling. Iedere multivibrator gebruikt een apart maar een nominaal gelijk trekkerspanningsniveau en heeft een karakteristieke cyclische periode die 15 afhangt van de waarde van een Weerstand die toebehoort aan een bepaalde multivibrator.

Terwijl deze bekende inrichtingen en werkwijzen tot nu toe in het algemeen bevredigend waren hebben zij de neiging gekenmerkt te worden door zekere nadelen. In 20 het bijzonder passen zij afwisselend aparte vergelijkerketens toe voor het trekken, aparte trekkerspanningsreferentiebron-nen en/of aparte weerstandselementen voor capaciteitsbepaling. Het is bekend aan de vakman in de elektrotechniek dat zekere eigenschappen van de omringende omgeving, met name de tempera-25 tuur de waarden kan beïnvloeden van deze componenten met een resulterend verlies in de meetnauwkeurigheid. Een inrichting en werkwijze die bruikbaar zijn voor het doen van capaciteits-metingen en die een enkel gemeenschappelijk weerstandsele-ment toepast voor de condensatorlading en een enkele spannings-30 referentie voor het opwekken van een trekker of klokpuls zou een belangrijke vooruitgang zijn in de techniek. De inrichting en werkwijze volgens de uitvinding kan men zien als bijzonder nuttig bij verwarmings-, ventilatie- en klimaatrege-lings- (Hvac) toepassingen waarbij de waarde van de gemeten 35 capaciteit een voorstelling is van de relatieve vochtigheid, 84 2 0 1 ? 7 - 3 - druk, temperatuur of andere parameter.

Het is een doel van de uitvinding een inrichting en werkwijze te leveren voor capaciteitsmeting welke de nadelen van de bekende stand van de techniek overwint.

5 Een ander doel van de uitvinding is het leveren van een capaciteitsmeetinrichting welke een enkel, gemeenschappelijk weerstandselement gebruikt voor condensator lading.

Nog een ander doel van de uitvinding is het 10 leveren van een inrichting en werkwijze voor capaciteitsme ting welke een enkele, gemeenschappelijke trekkerreferentie gebruikt voor het opwekken van klokpulsen bruikbaar bij het doen van dergelijke metingen.

Nog een ander doel van de uitvinding is 15 het leveren van een inrichting en werkwijze voor het bepalen van een waarde van een condensator waarbij het effect van de veranderingen in de omgevingstemperatuur verminderd wordt.

Nog een ander doel van de uitvinding is het leveren van een inrichting en werkwijze voor capaciteitsme-20 ting welke op een voordelige wijze gebruik maakt van een ge ïntegreerde schakeling. Deze en andere doelen van de uitvinding zullen duidelijkerworden uit de gedetailleerdé beschrijving daarvan in samenhang met de begeleidende tekening.

Samenvatting van de uitvinding.

25 In het algemeen bevat een inrichting die bruikbaar is voor het bepalen van de waarde van een condensator een eerste tweezijdige schakelaar om een laadstroom door een weerstandselement te laten lopen naar een aanvankelijk ontladen eerste condensator van bekende waarde. De eerste 30 condensator wordt daarbij geladen tot de spanning van een trek kerreferentie over een resulterende eerste tijdperiode. Een tweede tweezijdige schakelaar is aangebracht om een laadstroom te laten lopen door hetzelfde weerstandselement naar een aanvankelijk ontladen tweede condensator waarbij hij 35 geladen wordt tot de spanning van dezelfde trekkerreferentie 8420187 - 4 - over een resulterende tijdperiode. Een inrichting zoals een oscilloscoop of frequentieteller wordt gebruikt voor het bepalen van deze tijdperiode en de waarde van de onbekende tweede condensator kan daarop berekend worden waarbij geopen-5 baarde formules gebruikt worden.

De werkwijze voor het bepalen van de waarde van een condensator bevat de stappen om een laadstroom te laten lopen door een weerstandselement naar een aanvankelijk ontladen eerste condensator van bekende waarde waarbij 10 deze condensator geladen wordt tot de spanning vaneen trek- kerreferentie over een resulterende eerste tijdperiode. Er wordt dan gezorgd dat een laadstroom door hetzelfde weerstandselement loopt naar een aanvankelijk ontladen tweede condensator voor het laden hiervan tot de spanning van de trek-15 kerreferentie over een resulterende tweede tijdperiode. De waarde van de tweede condensator wordt dan berekend door gebruik te maken van de eerste tijdperiode, de tweede tijdperiode en de waarde van de eerste condensator.

Korte beschrijving van de tekening.

20 Figuur 1 is een vereenvoudigd schematisch schakelschema van de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2A - 2H geeft grafische voorstellingen van spanningsbanen en logische signa&ltoestanden die optreden in bepaalde punten van de schakeling uit figuur 1.

25 Figuur 3 is een vereenvoudigde grafiek die het fouten opwekkende effect voorstelt van veranderingen in de omgevingstemperatuur bij de capaciteitsmeting.

Figuur 4 geeft een preferente uitvoering van de schakeling volgens de uitvinding waarbij gebruik ge-30 maakt wordt van een geïntegreerde schakeltechniek.

Gedetailleerde beschrijving van de preferente uitvoering.

Met verwijzing eerst naar figuur 1 wordt 8420187 - 5 - getoond dat de inrichting met de schakeling volgens de uitvinding 10 een laadbron 11 bevat met een weerstandselement 13 en een aantal schakelaars 15 Waarbij iedere schakelaar ingesteld kan worden tussen een eerste open stand en een twee-5 de gesloten stand ingevolge logische signalen. De schakelaars 15 zijn daarbij regelbaar om in volgorde een eerste referen-tiecondensator 17 met bekende waarde en een tweede condensator 19 van onbekende waarde te verbinden met het weerstandselement 13 om de condensatoren 17, 19 te laden tot een span-10 ningspotentiaal. Een spanningsreferentie 21 die een vooruit bepaalde ingangsspanning heeft wekt een klokpuls op op de klokleiding 23 wanneer de/volgorde gedetecteerde ladings-potentiaal van ieder van de condensatoren 17, 19 gelijk is aan de vooruit bepaalde trekkerspanning tot stand gebracht 15 door de referentie 21. Een logisch netwerk 25 is opgenomen voor het opwekken van de logische signalen ingevolge de klokpuls. Een tijdbepalend orgaan 27 zoals bijvoorbeeld een os-cilloscoop of gebeurtenis (frequentietelier) kan gekoppeld zijn met het logische netwerk 25 voor het bepalen van de eer-20 ste tijd die nodig is om de eerste condensator 17 te laden vanuit een aanvankelijk ontladen toestand tot de vooruit bepaalde spanning van de referentie 21. De oscilloscoop kan ook gebruikt worden voor het bepalen van de tweede tijd die nodig is om de tweede condensator 19 op te laden vanuit een aan-25 vankelijk ontladen toestand tot de vooraf bepaalde spanning.

De eerste tijd, de tweede tijd en de waarde van de referen-tiecondensator 17 kunnen dan gebruikt worden om de waarde te berekenen van de onbekende condensator 19 in overeenstemming met bekende formules. Alternatief en in plaats van de oscillos-30 coop kan een filternetwerk 29 gebruikt worden voor het fil teren van één van de logische signalen tot zijn gemiddelde gelijkstroomwaarde die een voorstelling zal zijn van de waarde van de onbekende condensator 19. De weerstanden 31 en 33 zijn in serie verbonden met de eerste condensator 17 en 35 de tweede condensator 19 respectievelijk voor het begrenzen 8420187 - 6 - van de resulterende stroom gedurende de condensatorontlading. Terwijl de preferente uitvoering van de inrichting 10 zo is als getoond in figuur 4 waarbij de schakelaars 15 uitgevoerd zijn als een CMOS geïntegreerde chip en de vergelijkers 35, 5 37, 39 en 41 uitgevoerd zijn als een enkele geïntegreerde chip zal de werking van de keten 10 gemakkelijker begrepen worden met verwijzing naar figuur 1 Waar de schakelaars 15 voorgesteld worden als eenvoudige inrichtingen met twee standen van het bekende mechanische soort.

10 Meer in het bijzonder bevat de laadbron 11 een bron met een ingangsspanning 43 bij een constante potentiaal en een weerstandselement 13 in serie gekoppeld met de ingangsspanningsbron 43. Deze bron 43 zal zorgen dat een laadstroom loopt naar hetzij de eerste condensator 17 of de 15 tweede condensator 19, afhangend van de stand van de schake laars 15. In een preferente uitvoering wordt het weerstandselement 13 zo gekozen dat het een weerstandswaarde heeft die verscheidene honderden malen groter is dan die van een van de stroombegrenzingsweerstanden 31, 33 en in de aangegeven 20 uitvoering wordt een weerstandsverhouding van 470 : 1 ge bruikt .

De spanningsreferentie bevat een verbinding 45 met de ingangsspanningsbron 43 en een referentievergelijker 35 uitgevoerd als een EN-poort voor het opwekken van een 25 klokpuls op de klokleiding 23. Een weerstand 47 en een con densator 49 zijn opgenomen voor het leveren van een geringe tijdvertraging bij het begin van het aanzetten om de klokleiding 23 op een logische "nul" te houden totdat alle geïntegreerde ketencomponenten het evenwicht bereikt hebben. De ver-30 gelijker 35 tast de spanningswaarde af van de ingangsspannings bron 43 aan zijn eerste klem 51, de Waarde van de laadspan-ning van hetzij de eerste condensator 17 of de tweede condensator 19 aan zijn tweede klem 53 en wekt een klokpuls op wanneer de waarde van een condensatorlaadspanning stijgt om ge-35 lijk te zijn aan die van de trekkerreferentiespanning. In 8420187 - 7 - de aangegeven uitvoering zal deze trekkerreferentiespanning ongeveer de helft zijn van de spanningswaarde van de ingangs-bron 43.

Het logische netwerk 25 bevat bij voorkeur 5 een J-K flip-flopschakeling 55 uitgevoerd als een CMOS ge ïntegreerde chip die geconstrueerd is als een bistabiele flip-flop door het koppelen van de J-K ingangsklemmen met de gemeenschappelijke bron van ingangsspanning 43. De flip-flop 55 bevat een pulsingangsklem 57, een eerste logische uitgangs-10 klem 59 en een tweede logische complementuitgangsklem 61.

Deze uitgangsklemmen 59, 61 zijn gekoppeld met een eerste logische poort 39 en een tweede logische poort 37 respectievelijk. Daar ieder van de ingangsklemmen van een logische poort 37, 39 tezamen verbonden zijn zullen de logische toe-15 standen van de respectievelijke poortuitgangsklemmen 63 en 65 ieder identiek zijn aan de logische toestand van hun ingangsklemmen. De logische poorten 37, 39 en hun ermee verbonden respectievelijke condensatoren 67, 69 leveren een geringe tijdvertraging om bijvoorbeeld het gelijktijdig sluiten van 20 de schakelaars 1 en 2 te voorkomen, een gebeurtenis dat het resultaat van de capaciteitsmeting zou bederven. De opname van deze tijdvertragingsinrichtingen is gemakkelijk daar een gemakkelijk beschikbare EN-poort-vergelijker geïntegreerde keten vier dergelijke vergelijkers bevat maar weerstanden daar-25 voor op doeltreffende wijze gesubstitueerd zouden kunnen wor den. Wanneer geconstrueerd en ingericht zoals getoond bepalen de flip-flop 55 en de logische poortuitgang een aantal logische leidingen bestaande respectievelijk uit de eerste, tweede, derde en vierde logische leidingen 71, 73, 75, 30 77. Men zal opmerken dat de ogenblikkelijke stand van de een of andere schakelaar geregeld wordt door de dan bestaande logische toestand van zijn ermee verbonden logische leiding. Wanneer bijvoorbeeld de logische leiding 71 een logische "nul" is zal de schakelaar aangegeven met "1" zich in de open stand 35 bevinden zoals getoond.

8420187 - 8 -

Voor het beschrijven van de werking van de keteninrichting 10 zullen verscheidene ketenkarakteristieken en aangenomen begincondities uiteengezet worden- Bij de preferente uitvoering is de inwendige weerstandswaarde van 5 ieder van de schakelaars 15 van deorde van 80 ohm. Verder wordt de waarde van het weerstandselement 13 zo gekozen dat hij aanzienlijk groter is dan de waarde van één van de stroom-begrenzingsweerstanden 31, 33 zoals hierboven beschreven en de waarde van één van de stroombegrenzingsweerstanden 31, 10 33 op hun beurt aanzienlijk groter zijn dan de inwendige weer stand van iedere schakelaar. Met betrekking tot de begintoestanden wordt aangenomen dat de ingangsspanningsbron 43 gehandhaafd wordt op een constant spanningsniveau zoals bijvoorbeeld 10 volt gelijkspanning, de logische leidingen 71 en 15 77 in een logische toestand "1" zijn, de logische leidingen 73 en 75 in een logische toestand "0" zijn, de eerste condensator 17 in een ontladen toestand is van 0 volt gelijkspanning en de tweede condensator 19 geladen is tot een spanning die nominaal gelijk is aan de trekkerreferentiespanning van 20 de referentievergelijker 35, zoals bijvoorbeeld 5 volt ge lijkspanning.

Gegeven deze begintoestanden en bij een eerste ogenblikkelijke tijd die willekeurig aangegeven wordt met de tijd 0 zal de eerste condensator 17 beginnen met een 25 exponentiele lading tot de waarde van de ingangsspannings bron in overeenstemming met een tijdconstante voorgesteld door de formule TC = C2 (Rl + R2 + RS1) waarbij RSl de weerstandswaarde is van de schakelaar ”1". Gelijktijdig zal de tweede condensator 19 beginnen met ontladen in overeenstemming 30 met een tijdconstante voorgesteld door de formule TD = C3(R3 + RS4) waarbij RS4 de weerstandswaarde is van de schakelaar "4". Met het oog op de hiervoor genoemde weerstandsbetrek-kingen wordt de laadtijdconstante van de eersté condensator bijna geheel bepaald door de waarde van het weerstandselement 35 13 (Rl) volgens de formule TC = C2 (Rl) terwijl de ontladings- 84 20 1 87 - 9 - tijdconstante van de tweede condensator 19 bijna geheel bepaald wordt door de waarde van de tweede stroombegrenzings-weerstand 33 (R3) volgens de formule TD = C3(R3). Daar het bekend is dat de waarde van de tweede condensator 19 in het 5 algemeen die van de eerste condensator 17 benadert en daar de waarde van het weerstandselement 13 veel groter is dan dat van de tweede stroombegrenzingsweerstand 33 is de tijd die nodig is om de eerste condensator 17 te laden veel groter dan die nodig is om de tweede condensator 19 te ontladen 10 zoals aangegeven in figuur 2B en 2C waar de laadkromme 79 voor de eerste condensator 17 uitgezet is tegen de ontlaadkromme 81 van de tweede condensator 19 onmiddellijk volgens de hiervoor genoemde begintoestanden.

De eerste condensator 17 (C2) gaat door 15 met laden totdat de spanning aan de tweede ingangsklem 53 ge lijk is aan de trekkerreferentiespanning waarop de vergelijker-poort 35 een logisch signaal "1" opwekt in de vorm van een oplopende zijde 83 van een klokpuls zoals getoond in figuur 2D.

De tijd Tl die de eerste condensator 17 nodig heeft om een 20 lading te verkrijgen gelijk aan de trekkerreferentiespanning wordt dicht benaderd door de formule Tl = - C2 (Rl)ln(l/2).

Bij het optreden van de oplopende zijde 83 van de klokpuls wordt veroorzaakt dat de logische toestanden van de eerste uitgangsklem 59 en de tweede uitgangsklem 61 kippen waarbij 25 de logische toestand van de eerste uitgangsklem 59 verandert van de logische toestand "0" naar de logische toestand "1" en waarbij die van de tweede uitgangsklem 61 verandert van de logische toestand "1" naar de logische toestand "0".

Bij het kippen worden de schakelaars "1" en "3" gesloten en 30 de schakelaars "2" en "4" geopend Waarop de eerste condensa tor 17 begint met ontladen zoals getoond in het uitstervende deel van de kromme uit figuur 2B. Dit is zo niettegenstaande het feit dat de eerste condensator 17 nog steeds verbonden is met het weerstandselement 13 daar dit element 13 een 35 waarde heeft die zeer veel groter is dan die van de eerste 8420187 -10- stroombegrenzingsweerstand 31. Bij het kippen wordt de tweede condensator 19 in een Ontladen toestand gehouden. Bijna ogenblikkelijk daalt de spanning aan de tweede ingangs-klem 53 beneden het trekkerreferentieniveau en zal de uit-5 gangsklem of klokleiding 23 van de poort 35 naar de logische toestand "0" gaan zoals voorgesteld door de aflopende zijde 85 van figuur 2D. Men zal opmerken dat de schijnbare tijd om de tweede condensator 19 te ontladen zoals getoond in het uitstervende deel van de krommen uit figuur 2C en de tijd-10 breedte van de klokpuls zoals voorgesteld in figuur 2D voor de duidelijkheid sterk overdreven zijn.

Daar de flip-flop 55 ingericht is om slechts te kippen bij een oplopende zijde 83 van een klokpuls is de enige verandering die veroorzaakt wordt door de ontlading van 15 de eerste condensator 17 beneden het trekkerreferentieniveau dat de toestand van de klokleiding 23 veranderd wordt in een logische toestand "0". De toestanden van de logische leidingen 71, 73 veranderen van de logische toestand "1" naar de logische toestand "0" en van de logische toestand "0" naar de 20 logische toestand "1" respectievelijk naar een korte tijdver- traging veroorzaakt door het laden van twee poortcondensa-toren 67, 69 waarvan één gekoppeld is met iedere logische poort 37, 39. Met de beschreven veranderingen in de toestand van de logische leidingen 71, 73, 75 en 77 worden de scha-25 kelaars "1" en "4" geopend en de schakelaars "2" en "3" ge sloten waarbij deze standen het complement zijn van de aanvankelijke aangenomen toestand. Daarop begint defcweede condensator 19 (C3) te laden in overeenstemming met een laadtijd T2 dicht benaderd door de formule T2 = - R1(C3) ln (1/2).

30 De cyclus herhaalt zich dan.

In figuur 2E en 2F zijn de respectievelijke logische toestanden van de eerste logische klem 59 en de tweede logische klem 61 grafisch voorgesteld terwijl figuur 2G en 2H grafisch de logische toestanden voorstellen van de 35 respectievelijke logische lijnen 71 en 73. Een onderzoek van 8420187 - 11 - het tijdschema van figuur 2E geeft aan dat wanneer de waarde van de tweede condensator 19 gelijk is aan die van de eerste condensator 17 het signaal aan de eerste logische klem 59 een 50 % werkcyclus D heeft, dat wil zeggen in de logische 5 "0" en logische "1" toestanden is gedurende equivalente tijd- perioden; Tl = T2. Wanneer de waarde van de tweede condensator 19 ongelijk is aan die van de eerstë condensator 17 kan de werkcyclus D berekend worden door gebruik te maken van de formule D = T2/(Tl + T2). Daarop kan de waarde van de onbe-10 kende, tweede condensator 19 berekend worden waarbij een oscilloscoop gebruikt wordt of een gelijksoortige inrichting om de tijd te meten.

Alternatief en in plaats van gebruik te maken van een oscilloscoop kan het logische signaal omgezet 15 worden in zijn gemiddelde gelijkstroomwaarde door het heen te voeren door een buffervergelijker 41 en een filter dat bestaat uit een weerstand 87 en een condensator 89. De gemiddelde gelijkstroomwaarde kan dan gemeten worden over de uitgangs-klemmen. De vakman zal opmerken dat de waarde van de conden-20 sator C2 ook bepaald kan worden door frequentiemetingen uit gevoerd aan de uitgangsklemmen waarbij een frequentieteller of een microprocessor gebruikt wordt. Men kan ook een teller koppelen met de klokleiding voor het tellen van wisselpulsen. Wanneer de gemiddelde gelijkstroomuitgang gebruikt wordt 25 voor de capaciteitsmeting kan de waarde van de tweede conden sator 19 berekend worden volgens de formule dat C3 gelijk is aan (C2) (VAO)/(VI - VAO) waarbij VAO de gemiddelde gelijk- ·* stroomuitgangsspanning is en VI de waarde is van deèpanning van de ingangsbron 43. Wanneer het anderzijds gewenst is dat 30 de frequentie gebruikt wordt voor een capaciteitsmeting kan de waarde van de tweede condensator 19 berekend worden in overeenstemming met de formule C3 = C2 + 1_

f R1 In 1 - VTR VI

35 waarbij f de frequentie is in Hz en VTR de waarde is van 8420187 - 12 - de trekkerreferentiespanning. De capaciteiten zijn in picofarads, de spanningen in volt en de weerstand in ohm.

In figuur 3 wordt een typische werklijn 93 getoond voor de inrichting 10 en de werkwijze volgens de uit-5 vinding. Een fout in de versterking veroorzaakt door verande— ring in de omgevingstemperatuur en resulterende temperatuur-coefficient foutieve aanpassingen zal voorgesteld worden door de lijn 95 terwijl een nulfout voorgesteld zal worden door de kromme 97. Wanneer aangenomen wordt dat het volledige 10 schaalgebied van de condensator 19 van de orde is van 150 - 180 picofarad en wanneer verder aangenomen wordt dat er een verschuiving is ineen temperatuur van de omgeving die de inrichting 10 omgeeft van 100°F heeft men gevonden dat de inrichting volgens de uitvinding 10 en de werkwijze resulteert 15 in een aanzienlijke verbetering in de meetnauwkeurigheid ten opzichte van die welke beschikbaar is met de meetinrich-ting van de hiervoor genoemde technische informatie 063. Zo gaf bijvoorbeeld met betrekking tot fouten tengevolge van veranderingen in de weerstand over de beschreven temperatuur-20 verschuiving de inrichting volgens de informatie ongeveer + of - 5 % nulfout en + of - 1 % versterkingsfout. In tegenstelling daartoe gaf de inrichting 10 volgens de uitvinding minder dan 1 % en minder dan 0,1 % nul en versterkingsfout respectievelijk. Op dezelfde wijze was de resulterende ver-25 andering in het niveau van de ingangs spanningsbron 43 onge veer + of - 3 % nulfout en + of - 0,6 % versterkingsfout voor de inrichting van de informatie en nominaal 0 % fout en versterkingsfout voor de inrichting 10 volgens de uitvinding.

De volgende componentwaarden werden nuttig 30 bevonden bij de uitvinding waarbij de weerstand uitgedrukt wordt in ohm met een tolerantie van 1 %, de capaciteit uit-gedrükt wordt in microfarads met een tolerantie van 20 %, alles tenzij anders aangegeven.

Figuur 1, 4

35 Rl 470K R2, R3 IK

8420187 - 13 -

R4 560K, 5% R5 100K

Cl 0,1 C3 150 pf aan gepast C4, C5 0,001 aan temp. coeff./SP1 5 ül 4066 C6 0,01 U3-U6 4081 Ü2 4027

Terwijl slechts een enkele preferente uitvoering van de schakelinrichting 10 volgens de uitvinding en de werkwijze voor het bepalen van de capaciteitswaarde 10 getoond en beschreven zijn is het niet de bedoeling dat de uitvinding daarbij beperkt is maar slechts door de conclusies.

84 20 1 87

Claims (14)

1. Elektrische keten bruikbaar voor het bepalen van de waarde van/condensator die een eerste tweezijdige schakelaar bevat voor het laten lopen van een laad- 5 stroom door een weerstandselement naar een aanvankelijk ont laden eerste condensator van bekende waarde waarbij de eerste condensator geladen wordt tot de potentiaal van een spanningsreferentie over een resulterende eerste tijd, een tweede tweezijdige schakelaar voor het laten lopen van een 10 laadstroom door het weerstandselement naar een aanvankelijk ontladen tweede condensator, waarbij de tweede condensator tot de potentiaal geladen wordt over een resulterende tweede tijd en middelen voor het bepalen van de tijden.

2. De uitvinding volgens conclusie 1, 15 waarin de spanningsreferentie een referentievergelijker bevat voor het tot stand brengen van een trekkerreferentiespanning, een eerste vergelijkeringangsklem voor het aftasten van de spanningsbron bij een potentiaal, een tweede ingangsklem voor het achtereenvolgens aftasten van de laadpotentiaal van de 20 condensatoren en middelen voor het opwekken van een klokpuls wanneer de laadpotentiaal gelijk is aan de trekkerreferentiespanning.

3. De uitvinding volgens conclusie 2, die verder een logisch netwerk bevat voor het opwekken van 25 logische signalen ingevolge de klokpuls waarbij de tweezij dige schakelaars positioneel aanspreken op de logische signalen.

4. Keten die bruikbaar is voor het bepalen Van de waarde van een condensator en welke een laadbron be- 30 vat met een weerstandselement, een aantal schakelaars waar bij iedere schakelaar tussen een eerste open stand en een tweede gesloten stand geplaatst kan worden ingevolge logische signalen, waarbij de schakelaars daarbij regelbaar zijn om in volgorde een eerste referentiecondensator van bekende 35 waarde en een tweede condensator te verbinden met het weer- 84 20 1 87 - 15 - standselement voor het laden van de condensatoren tot een potentiaal, een spanningsreferentie voor het tot stand brengen van een trekkerreferentiespanning en het opwekken van een klokpuls wanneer de in volgorde gedetecteerde laadpotentiaal 5 van de condensatoren gelijk is aan de trekkerreferentiespan ning, een logisch netwerk voor het opwekken van de logische signalen ingevolge de klokpuls en middelen voor het bepalen van een eerste tijd die nodig is om de eerste condensator te laden vanaf een aanvankelijk ontladen toestand tot de trek-10 kerreferentiespanning en Voor het bepalen van een tweede tijd die nodig is om de tweede condensator te laden vanaf een aanvankelijk ontladen toestand tot de trekkerreferentiespanning.

5. De uitvinding volgens conclusie 4, 15 waarin de klokpuls een oplopende zijde bevat, het aantal schakelaars bestaande uit twee paar schakelaars waarbij een paar opnieuw ingesteld wordt bij het optreden van de oplopende zijde en het andere paar opnieuw ingesteld wordt op een tijd volgend op het optreden van de oplopende zijde.

6. Werkwijze voor het bepalen van de waarde van een condensator met de stappen dat men een laadstroom doet lopen door een weerstandselement naar een aanvankelijk ontladen eerste condensator van bekende waarde voor het laden van de eerste condensator tot de potentiaal van een span- een 25 ningsreferentie over/resulterende eerste tijd, het doen lopen van een laadstroom door het weerstandselement naar een aanvankelijk ontladen tweede condensator voor het laden van de tweede condensator tot de potentiaal van de spanningsreferentie over een resulterende tweede tijd en het berekenen 30 van de waarde van de tweede condensator door gebruik te maken van de eerste tijd, de tweede tijd en de waarde van de eerste condensator.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de spanningsreferentie een referentievergelijker bevat voor 35 het tot stand brengen van een trekkerreferentiespanning, een 8420187 - 16 - eerste vergelijkeringangsklem voor het aftasten van een spanningsbron bij een bekende potentiaal, een tweede vergelijkeringangsklem voor het achtereenvolgens aftasten van de laadpotentiaal van de condensatoren en middelen voor het 5 opwekken van het uitgangssignaal wanneer de laadpotentiaal gelijk is aan de trekkerreferentiespanning.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de berekeningsstap een berekening inhoudt van de werkcyclus door de eerste tijd te delen door de som van de eerste tijd 10 en de tweede tijd.

9. Werkwijze voor het bepalen van de waarde van eenCondensator met de volgende stappen: het aanbrengen i van een bron van een laadspanning met een weerstandselement gekoppeld in serie daarmee, het verbinden van een aanvanke-15 lijk ontladen referentiecondensator met het weerstandselement bij een eerste tijd voor het laden van de referentiecondensator tot een referentiespanning, het opwekken van een eerste klokpuls wanneer de referentiecondensator geladen wordt tot de referentiespanning, het verbinden van een aanvankelijk 20 ontladen tweede condensator met het Weerstandselement bij een tweede tijd voor het laden van de tweede condensator tot de referentiespanning, het opwekken van een tweede klokpuls wanneer de tweede condensator geladenis tot de referentiespanning, het meten van de verlopen tijden tussen de eerste 25 tijd en de eerste klokpuls en tussen de eerste klokpuls en de tweede klokpuls en het berekenen van een werkcyclus die gebruik maakt van de verlopen tijden.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarin de achtereenvolgende verbinding van de condensatoren met een 30 weerstandselement plaatsvindt door een aantal regelbaar in te stellen schakelaars.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarin de klokpulsen ieder een oplopende zijde bevatten en een aflopende zijde en waarbij de oplopende zijden gebruikt worden 35 voor het meten van de verlopen tijden. 8420187 - 17 -

12. Werkwijze volgens conclusie 9, waarin de verbindingen uitgevoerd worden ingevolge een klokpuls.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, waarin de verbindingen uitgevoerd worden ingevolge een oplopende 5 zijde van een klokpuls.

14. Werkwijze voor het bepalen van de waarde van een condensator met de stappen van het aanbrengen van een eerste, van een lading ontdane referentiecondensa-tor van bekende waarde en een tweede condensator van een on- 10 bekende waarde, het aanbrengen van een laadbron die een weer- standselement bevat voor het opeenvolgend laden van de condensatoren tot een potentiaal van een spanningsreferentie, het aanbrengen van een spanningsreferentie met een vooruit bepaalde trekkerreferentiespanning voor het opwekken van een klok-15 puls wanneer de laadpotentiaal van een van de condensatoren gelijk is aan de trekkerreferentiespanning en waarbij de klokpuls een oplopende zijde heeft, het aanbrengen van een logisch netwerk voor het opwekken van logische signalen ingevolge de klokpuls, het aanbrengen van een aantal tweezijdige 20 schakelaars waarvan ieder wat betreft zijn stand aanspreek baar is door een logisch signaal, het sluiten van een eerste tweezijdige schakelaar voor het verbinden van de referentie-condensator met het weerstandselement op een eerste tijd en praktisch gelijktijdig sluiten van een Vierde tweezijdige 25 schakelaar voor het verbinden van de tweede condensator met een punt dat de aardpotentiaal heeft, het opwekken van een eerste klokpuls wanneer de laadpotentiaal van de referentie-condensator gelijk is aan de trekkerreferentiespanning, het bepalen van de verlopen tijd Tl tussen de eerste tijd en de 30 oplopende zijde van de eerste klokpuls, het opwekken van eerste logische signalen ingevolge de oplopende zijde van de eerste klokpuls, het sluiten van een derde tweezijdige schakelaar voor het verbinden van de referentiecondensator met het punt van de aardpotentiaal en het praktisch gelijktijdig 35 openen van de vierde tweezijdige schakelaar, beide ingevolge 8420187 - 18 - de eerste logische signalen, het openen van de eerste tweezijdige schakelaar en het praktisch gelijktijdig sluiten van een tweede tweezijdige schakelaar, beide ingevolge de eerste logisbhe signalen, het sluiten van de tweede schake-5 laar waarbij de tweede condensator verbonden wordt met het weerstandselement, het opwekken van een tweede klokpuls wanneer de laadpotentiaal van de tweede condensator gelijk is aan de trekkerreferentiespanning, het bepalen van de verlopen tijd T2 tussen de oplopende zijdé van de eerste klokpuls en 10 de oplopende zijde van de tweede klokpuls, het berekenen van een werkcyclus D in overeenstemming met de formule T = T2/ (Tl + T2), en het berekenen van de waarde van de tweede condensator in overeenstemming met de formule C3 = (D)(C2)/(1—D). 8420187