NO150627B - Indirekte virkende trykkluftbremseanordning - Google Patents

Description

Framgangsmåte og apparat til torsterkning og måling av likestrøm.

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte til

forsterkning av små likestrømstyrker for

måle-, indikerings- eller reguleringsformål.

Den angår også et apparat for utførelse av

framgangsmåten.

Ifølge oppfinnelsen foregår forsterkning

og måling av likestrøm som går gjennom en

kjent motstand ved at den ene ende av en med

motstanden parallelt anordnet gren, som omfatter en pulsforsterker, en pulsinvertor, en

bryter, en integrerende krets som innbefatter

en kapasitet, og en strømforsterker med meget høy inngangsimpedans, tilføres pulser hvis

pulshøyder er proporsjonale med spenningen

over motstanden, ved hjelp av en vender som

er innrettet til i relativt lange tidsintervaller

å stå i forbindelse med motstandens ene koplingspunkt, men påvirkes til i korte tidsintervaller å berøre parallellgrenens ene ende. Etter

forsterkning og invertering påtrykkes hver

tilført puls kapasiteten ved hjelp av den med

venderen på slik måte samvirkende bryter,

som er plassert mellom parallellgrenens ene

ende og den integrerende kretsen, at bryteren

står åpen når venderen er i forbindelse med

motstandens ene koplingspunkt og kommer i

kontakt med den integrerende kretsen etter

at venderen er kommet i berøring med parallellgrenen og bryter kontakten igjen før den

av venderen tilførte puls er dødd ut. Kapasiteten er tilsluttet strømforsterkeren som ut-gjør parallellgrenens annen ende og er koplet

til et spenningsfølsomt instrument som er innstilt til å gjøre utslag for spenningen over

kapasiteten og motstanden inngår i en tilbakekopling for parallellgrenen. På den måten blir

den integrerende kretsen stadig tilført små

ladninger så lenge strømtilførselen til kop-

lingspunktet er økende. På grunn av strøm-forsterkerens høye inngangsimpedans blir det minimal strømlekkasje fra kapasiteten i den integrerende kretsen. Det spenningsfølsomme instrumentet er innrettet til å gjøre utslag på spenningen over den integrerende kretsens kapasitet. På grunn av tilbakekoplingen vil koplingspunktet gjennom den kjente motstanden få tilbakekoplet en spenning av motsatt polaritet. Høyden på de pulsene som tilføres den parallelle grenen vil således etter hvert avta inntil koplingspunktets potensial blir lik referansepotensialet. Den parallelle grenen blir da ikke lenger tilført pulser, instrumentet vil ha stabilisert seg og avlest spenning er lik spenningen over den kjente motstanden.

Ved positiv strømtilførsel til koplingspunktet og med referansepotensial lik jordpotensial, vil koplingspunktets potensial bli positivt. Parallellgrenen vil da bli tilført positive pulser, og den integrerende kretsens kapasitet vil bli ladet negativt med den følge at koplingspunktet får tilbakekoplet negativ spenning. Instrumentet vil gjøre utslag samtidig som høyden på de tilførte pulsene vil avta inntil potensialet i koplingspunktet blir lik jordpotensial. Instrumentet vil da ha stabilisert seg og være innstilt på den negative spenningen over den integrerende kretsens jordede kapasitet.

Når koplingspunktet har fått jordpotensial, vil en avtagende strømtilførsel til dette punktet gi det et negativt potensial i forhold til jord. Parallellgrenen vil da bli tilført negative pulser, og den integrerende kretsens kapasitet vil miste ladning gjennom bryteren inntil koplingspunktets potensial igjen er blitt lik jordpotensial. Instrumentet vil dermed ha stabilisert seg igjen.

Ved økende eller minkende strømtilførsel til motstandens koplingspunkt, kan det være av interesse å få avlest strømforandringen per tidsenhet. Ifolge oppfinnelsen kan dette gjøres ved å kople inn et instrument for avlesing av høyden på de inverterte pulsene.

Ved måling av svært små strømstyrker bør tilførselsfrekvensen for de pulsene som tilfores den parallelle grenen der pulsene forsterkes, gjøres mindre enn ved måling av større strømstyrker. Samtidig kan innkoples andre kjente motstander som passer for den strømstyrken som skal måles med det spen-ningsfølsomme instrumentet.

I den senere tid har det vært markeds-ført såkalte felteffekt-transistorer. Disse transistorene adskiller seg fra konvensjonelle transistorer ved at de har en metallisk kontrollelektrode (gate) som ved hjelp av spenning styrer strømgjennomgangen i halvledermate-rialet, og ved at de har høyere inngangsimpedans. Disse transistorene er blitt sammenlig-net med vakuumrør idet vakuumrørets gitter da tenkes representert ved felteffekt-transisto-rens kontrollelektrode og katoden og anoden tenkes representert ved henholdsvis inntak (source) og uttak (drain). Felteffekt-transi-storens karakteristikk ekvivaleres da også med karakteristikken til enkelte typer va-kuumrør og begge enheter kan da brukes i de samme kretser. I en annen utførelse er felteffekt-transistoren gjort enda mer fordelaktig ved at kontrollelektroden er isolert fra halv-ledermaterialet, hvorved inngangsimpedansen blir enda høyere. En slik transistor skal her i beskrivelsen og påstandene benevnes felteffekt-transistor med isolert kontrollelektrode.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig ved hjelp av en felteffekt-transistor med isolert kontrollelektrode å anvende full-transistoriserte forsterkere for svake like-strømmer for eksempel helt ned i området 10-15 ampere. En felteffekt-transistor med isolert kontrollelektrode utgjør da inngangen i den pulsforsterkerenheten som forsterker opp de tilførte pulsene til parallellgrenen.

Av fordeler ved framgangsmåten ifølge oppfinnelsen bør nevnes at målingsresultatene kan avleses allerede umiddelbart etter en opp-stått forandring i den strøm som skal måles. Videre muliggjør denne framgangsmåten måling av ytterst små strømstyrker ved hjelp av en fullstransistorisert likestrømforsterker med de fordeler denne innebærer, så som lang levetid, driftssikkerhet, liten varmeutvikling, små plassbehov og lavt effektforbruk.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen og apparat til utførelse av framgangsmåten skal

nå forklares nærmere med henvisninger til figurene, der: Figur 1 viser skjematisk et koplingsek-sempel for generell anvendelse av framgangsmåten, Figur 2 viser en transistorisert utgave av en del av koplingseksemplet på figur 1 til strålingsmåling ved hjelp av et ionisasjonskammer.

På figur 1 er et punkt P tilsluttet en positiv spenningskilde gjennom en motstand RT og koplet til et voltmeter V gjennom en høyohmig motstand R2. Voltmeteret er jordet og gjør bare utslag på negativ spennings-Eorsyning.

Venderen A er en relekontakt som over sn kondensator C, er forbundet med jord og som vekselvis kan stå i en kontaktstilling 1 Dg i en annen kontaktstilling 2. Kontaktpunk-tet 1 er tilsluttet punktet P, og kontaktpunk-tet 2 er koplet til inngangen av en parallell-gren som omfatter en pulsforsterker PF, en pulsinvertor PI, en bryter B, en integrerende krets R3, C2 og en strømforsterker SF. Bryteren B er en relekontakt som kan stå tilsluttet sn forholdsvis stor, jordet kondensator som sammen med motstanden R3 danner en integrerende RC-krets som er tilsluttet voltmeteret V over strømforsterkeren SF som har me-jjet høy inngangsimpedans.

Mellom pulsinvertoren PI og bryteren B sr det over en egnet krets K koplet inn et in-dikerende instrument M for avlesing av puls-høyde. Dette instrumentet er innrettet til å gjøre utslag for både positive og negative pulser.

Med venderen A i kontaktstilling I, som vist på figur 1, får en positiv strøm gjennom motstanden Rit passere punktet P og gå til jord gjennom motstanden - R2 og voltmeteret V uten at dette gjør utslag. Kondensatoren C1 blir imidlertid ladet opp positivt til punktet P's potensial.

Venderen A er innrettet til å stå i kontaktstilling 1 i relativt lange tidsintervaller, for eksempel i perioder på 1 sekund, og til å berøre kontaktstilling 2 i en meget kort tid mellom hvert intervall. Venderen er således av-stemt slik at det kan foregå en tidsbestemt ladningstransport mellom kontaktpunktene 1 og 2, og pulsforsterkeren kan bli matet med kortvarige, positive pulser hvis høyder er proporsjonale med det positive potensial i punktet P. Pulsene forsterkes og inverteres før de når fram til bryteren B.

Bryteren B er innrettet til å stå åpen mens venderen A er i kontaktstilling 1, og til å stå lukket en tid som er kortere enn berø-ringstiden for venderen A i kontaktstilling 2, idet B lukkes etter at A har nådd kontakt-punktet 2, for å eliminere kontaktstøy, og åp-nes før den tilførte pulsen er dødd ut. Den del av en puls som når fram til motstanden R3 forårsaker således at kondensatoren C2 lades opp negativt, og tallverdien av ladningen er proporsjonal med styrken av strømmen gjennom motstanden Rv

Strømforsterkeren SF er en impedansom-former, og på grunn av dennes meget høye inngangsimpedans vil kondensatoren C2 be-holde sin ladning i lang tid, opptil flere minut-ter. Spenningen over voltmeteret vil derfor stige så lenge ladningsmengden på kondensatoren Co øker.

På grunn av den negative tilbakekoplingen over motstanden R2 vil imidlertid punktet P også være tilsluttet negativ spenning, og et positivt potensial i punktet P, som følge av en økning av strømmen gjennom motstanden R1; vil derfor avta når strømmen gjennom R3 blir konstant. Så lenge potensialet i punktet P er positivt, mates pulsforsterkeren med positive pulser. Disse pulsene vil imidlertid minke og til slutt opphøre når potensialet i punktet P etter en kort tid er blitt lik jordpotensial. Spenningen over voltmeteret V er da lik spenningen over motstanden R2 og voltmeternålen vil ha stabilisert seg og innstilt seg på denne spenningen.

Om strømmen gjennom R, minker, vil punktet P få et negativt potensial i forhold til jord, og pulsforsterkeren mates med negative pulser. Kondensatoren C2 mister da ladning gjennom bryteren B. Voltmeterutslaget vil minke inntil potensialet i P igjen blir likt med jordpotensial og balanse dermed er oppnådd.

Ved økende eller minkende strøm gjennom motstanden R: kan strømforandringen per tidsenhet til enhver tid avleses på instrumentet M som høyden på de inverterte pulsene. Strømøkningen per tidsenhet avleses da som høyden på negative pulser, mens strømminkin-gen avleses som høyden på positive pulser ut fra pulsinvertoren PI.

Kondensatoren C, kan sløyfes i praksis samtidig som kontaktene på venderen A kan være i miniatyr. Den ladningen som transpor-teres fra kontaktpunkt 1 til kontaktpunkt 2 er derfor så minimal at den vanligvis ikke har noen som helst praktisk betydning som belastning av inngangskretsen, slik at målt spenning er lik spenningen over motstanden R2. Denne kan eksempelvis være IO10 ohm, mens maksimalt utslag på voltmeteret kan være -1 volt. Kondensatoren C2 kan hensikts-messig være lik 1 mikrofarad. Ved å la R2 representeres av en variabel motstand, kan måleområdet velges, for eksempel mellom 10-4 og IO13 ampere.

Ved måling av strømstyrker over flere dekader er det ønskelig å kunne la venderen A og bryteren B skifte stilling med varierende hastighet, slik at tilførselsfrekvensen for de pulsene som tilføres pulsforsterkeren PF for-andrer seg med den strømmen som skal måles. Når svake strømmer skal måles, vil nemlig en altfor hurtig ladningstransport mellom kontaktpunktene 1 og 2 bevirke en merkbar belastning av inngangskretsen. Derfor bør puls-tilføreselsfrekvensen minskes eller økes etter som strømmen til inngangskretsen er svak aenholdsvis sterk.

På figur 2 er motstanden R1 erstattet ned et ionisasjonskammer for strålingsmåling, og motstanden R2 er representert av et antall parallellkoplede motstander som er tilsluttet ionisasjonskammeret og en tilbakekopling som går til et voltmeter som vist på figur L. Hele koplingen er transistorisert ved at det 3om første trinn i pulsforsterkeren PF, som or vist på figur 1, er brukt en felteffekt-transistor med isolert kontrollelektrode. Sammen :Tied et antall konvensjonelle transistorer, som sr koplet på kjent måte, utgjør denne spesi-ille felteffekt-transistoren forsterkerkretsens pulsforsterker PF, som videre er koplet i overensstemmelse med figur 1. R4 er en stor resistans, for eksempel på ca. 109 ohm. R5 er in regulermotstand på ca. 100 ohm som juste-res slik at det hverken går positive eller negative pulser ut av pulsforsterkeren PH når punktet P har jordpotensial. Pulsinvertoren PI og strømforsterkeren SF er transistorisert på kjent vis.

Claims (8)

1. Framgangsmåte til forsterkning og måling av likestrøm som går gjennom en kjent motstand (R2), karakterisert ved at den ene ende av en med motstanden parallelt anordnet gren, som omfatter en pulsforsterker (PF), en pulsinvertor (PI), en bryter (B), en integrerende krets (R..,,C2) som innbefatter sn kapasitet (C2), og en strømforsterker (SF) med meget høy inngangsimpedans, tilføres pulser hvis pulshøyder er proporsjonale med spenningen over motstanden, ved hjelp av en vender (A) som er innrettet til i relativt lange tidsintervaller å stå i forbindelse med motstandens ene koplingspunkt, men påvirkes til i korte tidsintervaller å berøre parallellgrenens ene ende og at hver tilført puls etter forsterkning og invertering påtrykkes kapasiteten (C2) ved hjelp av den med venderen på slik måte samvirkende bryter, som er plassert mellom parallellgrenens ene ende og den integrerende kretsen, at bryteren står åpen når venderen er i forbindelse med motstandens ene koplingspunkt og kommer i kontakt med den integrerende kretsen etter at venderen er kommet i berøring med parallellgrenen og bryter kontakten igjen før den av venderen tilførte puls er dødd ut, idet kapasiteten er tilsluttet strømforsterkeren (SF) som utgjør parallellgrenens annen ende og er koplet til et spen-ningsfølsomt instrument som er innstilt til å gjøre utslag for spenningen over kapasiteten og motstanden (R2) inngår i en tilbakekopling for parallellgrenen.

2. Framgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at tidsmellomrommet mellom hver enkelt pulstilførsel til den parallelle grenen der pulsene forsterkes og inverteres forandres i slik retning at pulstilførsels-frekvensen øker ved måling av store strøm-styrker og minker ved måling av små strøm-styrker.

3. Apparat til utførelse av framgangsmåten ifølge påstandene 1 og 2, karakterisert ved at det omfatter en inngangskrets tilsluttet en gren, som innbefatter en kjent motstand (R2), og en vender (A), hvilken vender kan stå i forbindelse med en parallell-gren som innbefatter en pulsforsterker (PF), en pulsinvertor (PI), en bryter (B), en integrerende krets (RS,C2) med jordet kondensator (C2), og en strømforsterker (SF) med meget høy inngangsimpedans og ved at det omfatter et spenningsfølsomt instrument som er koplet til motstanden (R2) idet det spen-ningsfølsomme instrumentet er innrettet til å gjøre utslag under påvirkning av kondensatoren (C2) i den integrerende kretsen.

4. Apparat ifølge påstand 3, karakterisert ved at venderen (A) er en relekontakt, og at bryteren (B) er en annen relekontakt.

5. Apparat ifølge påstandene 3 og 4, k a-rakterisertvedat det mellom pulsinvertoren (PI) og bryteren (B) er koplet inn et instrument (M) for avlesing av høyden på de inverterte pulsene.

6. Apparat ifølge påstandene 3—5, karakterisert ved at pulsforsterkeren (PF), pulsinvertoren (PI) og strømforsterke-ren (SF) er transistoriserte idet pulsforster-kerens første transistortrinn består av en felteffekt-transistor med isolert kontrollelektrode.

7. Apparat ifølge påstandene 3—6, karakterisert ved at den kjente motstanden (Ro) har variabel resistans.

8. Apparat ifølge påstandene 3—7, karakterisert ved at inngangskretsen omfatter et strålingsfølsomt instrument.