Przedmiotem wynalazku jest uklad elektroniczny wzmacniacza wstepnego dla czujników piezoele¬ ktrycznych zwlaszcza dla celów indykacji tloko¬ wych silników spalinowych.W znanych ukladach pomiarowych z czujnika¬ mi piezoelektrycznymi wykorzystuje sie w charak¬ terze wstepnego wzmacniacza uklady budowane na bazie specjalnych lamp elektronowych, tak zwa¬ nych elektrometrycznych, lub specjalnych przyrza¬ dów pólprzewodnikowych. Jakosc ukladu pomia¬ rowego z punktu widzenia zastosowania czujników piezoelektrycznych dla celów indykacji cisnien cha¬ rakteryzuje sie dwoma równorzednymi parametra¬ mi: wartoscia pradu polaryzacji wejscia wzmacnia¬ cza i wartoscia rezystancji uplywowej, na która skladaja sie równolegle polaczone rezystancja wej¬ sciowa wzmacniacza i rezystancja izolacji obwodu czujnika. Im mniejszy prad polaryzacji i im wieksza rezystancja uplywowa tym lepszy uklad pomiarowy.Opisane uklady z punktu widzenia zastosowa¬ nia dla celów indykacji cisnien posiadaja szereg niedogodnosci. Istnieje koniecznosc wstepnego ze¬ rowania ukladu pomiarowego przed rozpoczeciem pomiaru, co nastrecza okreslone trudnosci realiza¬ cji konstrukcyjnej. Z uplywem czasu pomiaru za¬ nika stala skladowa indykowanego przebiegu co wywoluje znany dryft obrazu przebiegu na ekra¬ nie oscyloskopu oraz trudnosci rejestracji, prze¬ twarzania i obróbki. Ogranicza to praktycznie czas pomiaru dla kilku, a najwyzej kilkunastu minut.Zjawiska te wystepuja szczególnie ostro przy po¬ miarach w warunkach trakcyjnych, gdzie latwo o przypadkowe zabrudzenie lub zawilgocenie zlacz 5 przewodów laczacych czujnik ze wzmacniaczem.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wstepne¬ go zerowania ukladu pomiarowego, uproszczenie rejestracji i ewentualnego przetwarzania sygnalu oraz likwidacja ograniczen na dlugotrwalosc po- io prawnego pomiaru.Istota wynalazku polega na tym, ze wyjscie nie- odwracajacego wzmacniacza elektrometrycznego po¬ laczone jest elektrycznie z obwodem roboczym czuj¬ nika piezoelektrycznego, za posrednictwem oporni¬ ka. Rezystancja tego opornika jest tak dobrana, aby przy maksymalnych dodatnich wartosciach na¬ piecia wejsciowego i równoczesnie bliskich zeru wartosciach napiecia wyjsciowego przeksztaltnika plynacy przezen prad mial wartosc bezwzgledna 2—5 razy wieksza od szacowanego dla tej wartosci sumarycznego pradu uplywu ukladu pomiarowego.Calkowite wzmocnienie wzmacniacza elektromag¬ netycznego i polaczonego z nim przeksztaltnika nieliniowego jest dla dodatnich napiec bliskie jed- 25 nosci, co do wartosci bezwzglednej.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku ideowym ukla¬ du.Obwód roboczy czujnika piezoelektrycznego PP so skladajacy sie z zastepczego generatora ladunku Q 15 20 128 7633 128 763 4 i pojemnosci Cp polaczony jest z wejsciem wzmac¬ niacza elektrometrycznego WEm. Wzmacniacz WEm objety jest sprzezeniem zwrotnym, którego pierw¬ szym i podstawowym czlonem jest przeksztaltnik pieliniowy Po. Charakterystyka statyczna prze¬ ksztaltnika nieliniowego Po pokazana jest na ry¬ sunku, przy czym do osi odcietych odnoszone jest napiecie wejsciowe przeksztaltnika, to znaczy na¬ piecie Uwy w ukladzie, a do osi rzednych napie¬ cie wyjsciowe przeksztaltnika, czyli napiecie Uk.Charakterystyka przeksztaltnika nieliniowego Po sklada sie z dwóch zaczynajacych sie w zerze pól- prostych: jednej o nachyleniu równym 0 dla wej¬ sciowych napiec dodatnich przeksztaltnika, drugiej o nachyleniu równym —1 dla wejsciowych napiec u|$mnych.Wyjscie przeksztaltnika nieliniowego Po pola¬ czone jest z obwodem roboczym czujnika piezo¬ elektrycznego PP za posrednictwem opornika R i róznicy napiec Uk — Uwe. Rezystancja opornika R jest tak dobrana, aby przy maksymalnych do¬ datnich wartosciach napiecia Uwe i równoczesnie bliskich zeru wartosciach Uk plynacy przezen prad k mial wartosc bezwzgledna 2 do 5 razy wieksza od szacowanego dla tej wartosci napiecia Uwe sumarycznego pradu uplywu ukladu pomiarowego.Dla poprawnej pracy ukladu wymagane jest rów¬ niez, aby calkowite wzmocnienie wzmacniacza ele¬ ktrometrycznego WEm i polaczonego z nim prze* ksztaltnika nieliniowego Po bylo dla dodatnich napiec Uwe równe 1 co do wartosci bezwzglednej.Zasada pracy ukladu jest nastepujaca. Stala cza¬ sowa ukladu pomiarowego wyznaczajaca predkosc rozladowania pojemnosci Cp uwarunkowana jest wartoscia tej pojemnosci i wartoscia pradu ik. co wynika z zalozenia o relacji miedzy wielkoscia ik a suma pradów uplywowych. Dla dodatniego la¬ dunku q i odpowiednio dodatniego napiecia Uwe wartosc pradu ik uwarunkowana róznica napiec Uk — Uwe i wartoscia rezystancji opornika R jest praktycznie funkcja Uwe z uwagi na stalosc opor¬ nika R i wartosc Uk równa 0. Dla ujemnego la¬ dunku w Cp i odpowiednio napiecia Uwe równego 0 wzgledna wartosc pradu ik jest wielokrotnie wieksza niz dla równej co do bezwzglednej war¬ tosci wielkosci dodatniej napiecia Uwe, ze wzgledu na obecnosc na wyjsciu przeksztaltnika nielinio¬ wego Po duzej dodatniej wartosci napiecia Uk.Przyjmujac zalozenie o skokowym wymuszeniu la¬ dunku q w pojemnosci Cp, na przemian dodatnim i ujemnym, obserwuje sie w ukladzie wykladnicze zanikanie napiecia Uwe z róznymi stalymi czasu; du^a dla wymuszenia dodatniego i wielokrotnie mniejsza dla ujemnego. Zjawisko to wykorzystuje sie dla celów samoczynnego zerowania ukladu po¬ miarowego.W typowym zastosowaniu ukladu dla celów in- 5 dykacji spalinowych silników tlokowych, piezoelek¬ tryczny czujnik PP cisnienia wlaczony jest w ten sposób, ze wzrost mierzonego cisnienia powoduje wzrost napiecia Uwe w kierunku wartosci dodat¬ nich. Dla indykowanyc'h dodatnich impulsów cis¬ nienia uklad pomiarowy charakteryzuje sie duza stala czasu pozwalajaca na dokladne odwzorowa¬ nie przebiegu fizycznego napieciem Uwy. Plynacy w czasie dodatniego impulsu cisnienia prad ik po¬ woduje, ze po zaniku impulsu cisnienia w pojem¬ nosci Cp pojawia sie niewielki ladunek ujemny i odpowiednio niewielkie napiecie ujemne Uwe.Napiecie to wywoluje pojawienie sie na wyjsciu przeksztaltnika nieliniowego Po duzego dodatniego napiecia Uk o wartosci Uk — Uwe. Duza wartosc róznicy Uk — Uwe wywoluje duzy prad ik o kie¬ runku wywolujacym rozladowanie pojemnosci Cp.Proces powtarza sie dla kazdego impulsu indyko- wanego przebiegu.Zastrzezenia patentowe 1. Uklad elektroniczny wzmacniacza wstepnego dla czujników piezoelektrycznych zwlaszcza dla ce¬ lów indykacji tlokowych silników spalinowych za¬ wierajacy wzmacniacz elektrometryczny i prze¬ ksztaltnik nieliniowy, znamienny tym, ze wyjscie nieodwracajacego wzmacniacza elektrometrycznego • (WEm) . polaczone jest z wejsciem odwracajacego przeksztaltnika nieliniowego (Po), zas wyjscie tego przeksztaltnika polaczone jest elektrycznie z obwo¬ dem roboczym czujnika piezoelektrycznego (PP) za posrednictwem opornika (R). 2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze re¬ zystancja opornika (R) jest tak dobrana, aby przy maksymalnych dodatnich wartosciach napiecia (Uwe) i równoczesnie bliskich zeru wartosciach (Uk) plynacy przezen prad (ik) mial wartosc bez¬ wzgledna 2—5 razy wieksza od szacowanego dla tej wartosci (Uwe) sumarycznego pradu uplywu ukladu pomiarowego. 3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wzmocnienie wzmacniacza (WEm) jest tak dobra¬ ne aby calkowite wzmocnienie wzmacniacza (WEm) i polaczonego z nim przeksztaltnika nieliniowego (Po) bylo dla dodatnich napiec (Uwe) równe 1 co do wartosci bezwzglednej. 20 13 *0 35 40 45128 763 PL