CZ2016398A3 - Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření - Google Patents
Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016398A3 CZ2016398A3 CZ2016-398A CZ2016398A CZ2016398A3 CZ 2016398 A3 CZ2016398 A3 CZ 2016398A3 CZ 2016398 A CZ2016398 A CZ 2016398A CZ 2016398 A3 CZ2016398 A3 CZ 2016398A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- output
- block
- voltage
- input
- comparator
- Prior art date
Links
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 24
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 11
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/001—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí je založen na porovnávacím měření na děliči napětí a synchronizaci měřících pulzů s periodickým sinusoidálním průběhem interference, kdy na testovaný povrch dielektrika je přivedeno napětí o určených parametrech pravoúhlého impulzu, přičemž na děliči napětí vytvořeném z měřeného povrchu dielektrika a rezistoru o zvolené hodnotě odporu je vzorkován potenciál v určitých časových intervalech jednak před vložením měřícího pulzu a jednak těsně před jeho koncem, kdy poté na základě rozdílu naměřených hodnot pomocí diferenčního zesilovače je získána hodnota odpovídající hodnotě naměřené bez vlivu elektromagnetické interference 50 Hz, kde výsledkem je umožnění naměření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti povrchu dielektrika. Zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí obsahuje snímací prvek (1) sledování elektromagnetické interference na nějž je zapojen blok (2) sledování elektromagnetické interference, na jehož první výstup je připojen komparační blok (3) pro řízení vytváření časových sekvencí a blok (4) vytváření pulzů, jehož výstup pravoúhlého pulzu 1ms/.+-.5 V a druhý výstup 10 .mi.s/.+-.5 V jsou propojeny na jednotlivé vstupy bloku (6) logických členů, přičemž další výstup bloku (2) sledování elektromagnetické interference je propojen na komparační člen (5), jehož výstup je propojen na čtvrtý vstup bloku (6) logických členů, přičemž první výstup bloku (6) logických členů je propojen přes blok (7) modulace pulzů s výstupem pulz 0 až 300 mV na zkoumaný povrch v bloku (8) děliče napětí povrch/rezistor děliče, kde výstup z tohoto bloku (8) děliče napětí povrch/rezistor děliče je propojen přes blok (11) sledovače napětí na děliči s velmi vysokou vstupní impedancí na signálové vstupy prvního sample-and-hold zesilovače (9) a druhého sample-and-hold zesilovače (10), přičemž druhý vstup pro řízení vzorkování prvního sample-and-hold zesilovače (9) a druhý vstup pro řízení vzorkování druhého sample-and-hold zesilovače (10) jsou propojeny s odpovídajícími výstupy pro řízení vzorkování bloku (6) logických členů, přičemž výstup prvního sample-and-hold zesilovače (9) je propojen přes blok (12) dvou sériově zapojených invertujících zesilovačů na invertující vstup diferenčního zesilovače (13), na jehož neinvertující vstup je připojen výstup druhého sample-and-hold zesilovače (10), přičemž diferenční zesilovač (13) je přes blok (14) elimininace náhodného kolísání signálu a výstupní blok (15) s nízkou impedancí propojen s výstupem zařízení.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měřeni v oblastech měření, kde je nutné s vysokou citlivostí a zároveň s vysokou rychlostí odezvy pomocí pulzů o nízké amplitudě registrovat změny nízkých hodnot vodivosti dielektrik i v podmínkách elektromagnetické interference síťové frekvence.
Dosavadní stav techniky
Při měření vodivosti povrchu jsou na planární povrch materiálu umístěny elektrody a předpokládá se, že elektrický proud prochází pouze na povrchu a ve velmi tenké podpovrchové vrstvě materiálu. Po vložení stejnosměrného (DC) napětí na elektrody je časový průběh velikosti probíhajícího elektrického proudu závislý na kvalitě a hustotě přítomných pohyblivých nosičů náboje, velikosti napětí mezi elektrodami, na době uplynulé od okamžiku vložení napětí a dalších parametrech jako např. teplota a vlhkost povrchu. Postupy a zařízení využívané při měřeni povrchové vodivosti jsou popsány např. ve standardech ASTM D257 (Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials) nebo ANSI/ESD STM11.11 (Surface Resistance Measurement of Static Dissipative Planar Materials). Uvedené normy se zabývají především jednorázovým zjišťováním vodivosti za účelem charakterizace různých materiálů a výrobků, přičemž doba měření není kritickým parametrem a nepředpokládá se změna vodivosti v průběhu měření. Při měření dle normy ASTM D257 se na testovaný povrch vkládá napětí 500 V po dobu 60 s.
Obecně lze chování povrchů dielektrických materiálů při skokové aplikaci elektrického napětí aproximovat jako paralelné-sériové zapojení kondenzátoru a dvou odporů (náhradní schéma viz obr. 1), tj. velikost elektrického proudu spojeného s orientací dipólů a pohybem volných nosičů náboje k elektrodám exponenciálně klesá z počáteční hodnoty k určité zbytkové úrovni, na které se ustálí (tento stálý proud je tvořen pouze těmi nosiči náboje, které mohou přestoupit rozhraní mezi dielektrikem a elektrodami přivádějícími napětí). V závislosti na velikosti vloženého napětí 0'ednotky voltů a více) může docházet i k nežádoucím elektrochemickým změnám na elektrodách přivádějících napětí na zkoumaný povrch. Z těchto důvodů je vhodné při měření vodivosti použít pulzní uspořádání, protože u dostatečné krátkých napěťových pulzů je měřen relativně velký elektrický proud (snáze registrovatelný při jeho obecně nízkých absolutních hodnotách) a v období mezi vkládanými pulsy dojde k obnovení rovnoměrné distribuce pohyblivých nosičů náboje po povrchu dielektrika, tzn., že při
-avkládáni dalších napěťových pulsů nedochází ke snižování velikosti protékajícího proudu. Elektrochemickým změnám elektrod lze zabránit aplikací napěťových pulsů s co nejnižší amplitudou.
V případě, že je délka vkládaných napěťových pulsů (a doba mezi pulsy) podstatně kratší než časová konstanta RS*C v obr. 1, lze odpor povrchu pro DC proud Rsurf ztotožnit s velikostí odporu Rs (Rsurf = Rs). Velikost proudu procházejícího povrchem v reakci na známé vložené napětí (a tedy odpor resp. vodivost povrchu) lze registrovat po sériovém zapojení zkoumaného povrchu s rezistorem Rdiv jako potenciál na děliči napětí Vsig (obr. 2).
Je-li potenciál pulsu Vp (proti zemi, která má z definice nulový potenciál), pak velikost Vsig během trvání pulsu je
(D
Citlivost měření vodivosti povrchu (s) v zapojení s děličem napětí (obr. 2) je definována jako změna potenciálu Vsig se změnou odporu povrchu RSUrf (pokles odporu povrchu vyvolá nárůst Vsig; aby citlivost vycházela jako kladná hodnota, je v definičním vztahu záporné znaménko) (2)
Dosazením (1) do (2) získáme (za předpokladu konstantní hodnoty Rdiv)
(3)
Kritériem při volbě velikost odporu děliče Rdiv pro danou hodnotu Rsurf je citlivost zařízení.
Maximum citlivosti lze očekávat tam, kde je derivace citlivosti podle Rdiv rovna nule:
ds _ ^surf Rdiv y _ q
Χ~Χ+Λ.,„)2 (4)
Rovnost (4) je splněna tehdy, je-li Rdiv = Rsurf. To dokládá i vypočtený průběh závislosti citlivosti na poměru RdiV/RSurf pro Rsurf = 50 ΜΩ a amplitudu pulsu Vp = 300 mV (viz obr. 3).
Z hlediska citlivosti zařízeni je zřejmé, že čím vyšší je odpor povrchu (tj. čím nižší vodivost), tím vyšší by měl být odpor Rdiv v děliči napětí, aby bylo zařízení co nejlépe schopné reagovat na změny vodivosti povrchu.
Při snaze disponovat co nejvyšši citlivostí pro povrchy s nízkou vodivostí resp. vysokým odporem Rsurf a tedy při použití vysokého odporu Rdiv v děliči (megaohmy - desítky megaohmů) se negativně projevuje elektromagnetická interference (EMI) šířená prostorem z různých zdrojů a na různých
3frekvencích. Jako zásadní se ukazuje interference na frekvenci 50 Hz z rozvodů elektrické energie 230 V. Tato interference dosahuje až stovek milivoltů a v případě použití měřicích pulsů o nízké amplitudě (stovky mV) v kombinaci s vysokým odporem měřeného povrchu může způsobit kolísání signálu v takové míře, že měření vodivosti povrchu je ve výše uvedeném uspořádání prakticky neproveditelné (obr. 4 ukazuje osciloskopický záznam Vsig pro měření dle obr. 2 při frekvenci pulsů cca 1 kHz, amplitudě Vp = 300 mV a Rdiv = Rsurf = 10 ΜΩ; pulsy sledované na děliči jsou superponovány na sinusoidální průběh 50 Hz EMI s amplitudou cca 250 mV). Měření na pozadí vysoké úrovně šumu lze po modulaci signálu realizovat pomocí lock-in zesilovače, nicméně takové řešení zpomaluje odezvu měřicího zařízení.
Podstata vynálezu
Uvedená nevýhoda je odstraněna pomocí způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí jehož podstata je v tom, že měření je založeno na porovnávacím měření na děliči napětí a synchronizaci měřících pulzů s periodickým sinusoidálním průběhem interference, kdy na testovaný povrch dielektrika je přivedeno napětí o určených parametrech pravoúhlého impulzu, přičemž na děliči napětí vytvořeném z testovaného povrchu dielektrika a rezistoru o zvolené hodnotě odporu je vzorkován potenciál v určitých časových intervalech jednak před vložením měřicího pulzu a jednak těsně před jeho koncem, kdy poté na základě rozdílu naměřených hodnot pomocí diferenčního zesilovače je získána hodnota odpovídající hodnotě naměřené bez vlivu elektromagnetické interference 50 Hz EMI, kde výsledkem je naměření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti povrchu dielektrika.
Výhodné je, když měřícími pulzy je napětí o parametrech pravoúhlého impulzu o délce trvání 1 ms v každé kladné půlperiodé 50 Hz EMI.
Uvedená nevýhoda řešená pomocí způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí je odstraněna za použití zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí na základě způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik, jehož podstata je vtom, že na snímací prvek sledování elektromagnetické interference je zapojen blok sledování elektromagnetické interference, na jehož první výstup je připojen komparační blok pro řízení vytváření časových sekvencí a blok vytváření pulzů, jehož výstup pravoúhlého pulzu 1ms/±5 V, dále první výstup 10 ps/±5 V a druhý výstup 10 ps/±5 V jsou propojeny na jednotlivé vstupy bloku logických členů, přičemž další výstup bloku sledování elektromagnetické interference je propojen na komparátor, jehož výstup je propojen na čtvrtý vstup bloku logických členů, přičemž první výstup bloku logických členů je propojen přes blok modulace s výstupem pulz 0 až 300 mV na zkoumaný povrch v bloku děliče napětí povrch/rezistor děliče, kde výstup z tohoto bloku děliče napětí povrch/rezistor děliče je propojen přes napěťový sledovač s velmi vysokou vstupní impedancí na signálové vstupy prvního sample-and-hold zesilovače , , , < I < « « *’ ’
-4- : . Η“. . Ί l·*;
< . ί < ί * ί » «' t t .4 > < ί - <« ♦ a druhého sample-and-hold zesilovače, přičemž druhý vstup pro řízení vzorkování prvního sampleand-hold zesilovače a druhý vstup pro řízení vzorkování druhého sample-and-hold zesilovače jsou propojeny s odpovídajícími výstupy pro řízení vzorkování bloku logických členů, přičemž výstup prvního sample-and-hold zesilovače je propojen přes první invertující zesilovač a druhý invertující zesilovač na invertující vstup diferenčního zesilovače, na jehož neinvertující vstup je připojen výstup druhého sample-and-hold zesilovače, přičemž diferenční zesilovač je přes dolní propust pro eliminaci náhodného kolísání signálu propojen s výstupem zařízení.
Je výhodné, když snímacím prvkem je rezistor propojený na vstup bloku sledování elektromagnetické interference, případně je výhodné, když snímacím prvkem je transformátor připojený primárním vinutím na síťové napětí, přičemž sekundárním vinutím je připojen jedním pólem na uzemnění zařízení a druhým pólem na vstup bloku sledování elektromagnetické interference.
Dále je výhodné, když zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí je řešeno propojením konkrétních elektronických a elektrotechnických prvků, jak je uvedeno na obr. 5.
Navrhované řešení u měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí umožňuje registrovat změny nízkých hodnot vodivosti povrchu dielektrik s vysokou citlivostí pomocí napěťových pulsů o nízké amplitudě a zároveň s vysokou rychlostí odezvy i v podmínkách elektromagnetické interference síťové frekvence 50 Hz, příp. 60 Hz.
Obůt cm enT ti (Prohled obtázkú-nalvvkresfeefw
Obr. 1. Náhradní elektrické schéma povrchu dielektrika.
Obr. 2. Princip měření odporu povrchu odporovým děličem napětí v pulsním uspořádání.
Obr. 3. Vypočtená citlivost děliče napětí pro různé hodnoty Rdiv při Rsurf = 50 ΜΩ a Vp = 300 mV.
Obr. 4. Osciloskopický záznam Vsig pro měření dle obr. 2 při frekvenci pulsů cca 1 kHz, amplitudě Vp = 300 mV a Rdiv = Rsurf = 10 ΜΩ.
Obr. 5. Elektrotechnické schéma příkladného konkrétního provedení navrhovaného zařízení.
Obr. 6. Průběhy napětí na výstupech komparátorů IC2-1 a IC2-2, operačních zesilovačů IC1 a IC3 (sleduje napětí na druhém kondenzátoru C2) a na gate tranzistoru T1 MOSFET).
Obr. 7. Osciloskopický záznam výstupů prvního napěťového sledovače IC1 (sinusovka) a logického členu IC4-CD XOR (obdélníkové pulsy).
Obr. 8. Osciloskopický záznam výstupů logických členů IC4-CD XOR (horní stopa) a IC4-AB (dolní stopa).
-5ť « « · « « · · · < · ·
« < <
t • ·· «· · · t ··
C «· « * · · ·
Obr. 9. Osciloskopický záznam výstupů logických členů IC4-CD XOR (horní stopa) a IC4-EF XOR (dolní stopa).
Obr. 10. Záznam výstupu prvního komparátoru IC2-1 (stopa s vertikálním přechodem) a napětí na C1 /T1-gate.
Obr. 11. Záznam výstupu osmého komparátoru IC2-2 (stopa s vertikálním přechodem) a napěťového sledovače IC3, který sleduje napětí na druhém kondenzátoru C2.
Obr. 12. Záznam výstupu druhého napěťového sledovače IC3 sledujícího napětí na druhém kondenzátoru C2 (horní stopa) a výstupu logického členu IC4-CD XOR (dolní stopa).
Obr. 13. Srovnání odezvy navrženého zařízení a senzoru HIH-4000 na vzrůstající relativní vlhkost vzduchu.
Obr. 14. Srovnání odezvy navrženého zařízení a senzoru HIH-4000 na vlhkost vzduchu vydechovaného z plic.
Obr. 15. Základní blokové schéma navrženého zařízení.
y u.ikutecněni'
Příklad Urovodonílvynálezu
Navrhované řešení bude popsáno na činnosti a funkci zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí na základě způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik, jehož elektrotechnické schéma s použitím konkrétních elektrotechnických součástek stávající součástkové základny nabízené na trhu je prezentováno na obr. 5. a které bylo odzkoušeno v provozních podmínkách.
Zařízení je založeno na děliči napětí a synchronizaci měřicích pulzů s periodickým sinusoidálním průběhem interference. Na testovaný povrch je vkládán pravoúhlý puls o délce trvání 1 ms v každé kladné půlperiodě 50 Hz EMI a potenciál na děliči je vzorkován jednak těsné před vložením pulzu, jednak těsně před jeho koncem. Pomocí diferenčního zesilovače je získán rozdíl těchto hodnot, který se blíží hodnotě, která by byla naměřena v prostředí prostém 50 Hz EMI.
Funkce zařízení je následně vyložena s ohledem na chronologickou posloupnost s počátkem v okamžiku, kdy začíná kladná půlperioda 50 Hz EMI (t = 0).
Elektromagnetická interference 50 Hz je sledována na prvním rezistoru R1 s vysokou hodnotou odporu (1000 ΜΩ) pomocí prvního napěťového sledovače IC1 s velmi vysokou vstupní impedancí (řádově 1012 Ω). Výstup prvního sledovače IC1 je zapojen na invertující vstup prvního komparátoru • · · · * · · * · .· · «* ·· «· ·· ··· ·♦
IC2-1; na jeho neinvertující vstup je přivedeno nulové napětí. První komparátor IC2-1 se proto v čase t=0 přepne na nízkou úroveň výstupu (-5V). To má za následek:
• Přepnutí osmého komparátoru IC2-2 z nízké na vysokou úroveň výstupu, která je přivedena na jeden ze dvou vstupů každého z logických členů IC6-2, IC6-3 a IC6-4 AND.
• Postupnou změnu napětí na prvním kondenzátoru C1 z +5V na -5V s časovou konstantou R2*C1 (tj. 10 ps).
Po určité době klesne v důsledku vybíjení prvního kondenzátoru C1 napětí na elektrodě gate tranzistoru T1 MOSFET natolik, že dojde kjeho uzavření. To má za následek postupnou změnu napětí na druhém kondenzátoru C2 z 0V na +5V s časovou konstantou P1*C2. Dvě periody průběhů napětí na prvním napěťovém sledovači IC1 (tj. průběh 50 Hz EMI), prvním komparátoru IC2-1, gate tranzistoru T1 MOSFET, osmém komparátoru IC2-2 a druhém kondenzátoru C2 (ve formě výstupu druhého sledovače napětí IC3, na který je druhý kondenzátor C2 připojen) jsou zobrazeny v obr. 6 (záznam USB DAQ modulem Tedia UDAQ-1408E).
Průběhy napětí na obr. 6 byly měřeny se vzorkovací periodou 0,206 ms, proto nezachycují malý nicméně pro správnou funkci nezbytný rozdíl v průběhu napětí mezi elektrodou gate tranzistoru TI MOSFET a výstupy prvního komparátoru IC2-1 resp. osmého komparátoru IC2-2 - vysvětlení viz níže.
Napětí na druhém kondenzátoru C2 je přes druhý sledovač napětí IC3 přivedeno na neinvertující vstupy komparátorů IC2-3, IC2-4, IC5-1, IC5-2, IC5-3 a IC5-4. Na jejich invertující vstupy je nastaveno různé napětí pomocí potenciometrů P2 až P7, čímž je řízena časová sekvence přepínání těchto komparátorů IC2-3, IC2-4, IC5-1, IC5-2, IC5-3 a IC5-4.
Čtvrtý potenciometr P4 je nastaven tak, aby se druhý komparátor IC5-1 přepnul na vysokou úroveň výstupu v určité zvolené fázi kladné půlperiody 50 Hz EMI, např. ve vrcholu půlperiody, ale není podmínkou. Pátý potenciometr P5 je nastaven tak, aby se třetí komparátor IC5-2 přepnul na vysokou úroveň výstupu 1 ms po přepnutí druhého komparátoru IC5-1. Výstupy těchto komparátorů IC5-1 a IC5-2 jsou přivedeny na vstupy prvního logického členu IC4-CD XOR. Výstupem prvního logického členu IC4CD XOR je pravoúhlý puls (-5 V 4 +5 V 4 -5 V) o délce trvání 1 ms, časově umístěný mezi okamžiky přepnutí druhého a třetího komparátor IC5-1 a IC5-2 z nízké na vysokou úroveň (viz. osciloskopický záznam výstupů prvního napěťového zesilovače IC1 a prvního logického členu IC4-CD XOR na obr. 7; záznamy byly prováděny přístrojem Tektronix TDS 1001B).
Druhý potenciometr P2 je nastaven tak, aby se čtvrtý komparátor IC2-3 přepnul na vysokou úroveň výstupu cca 20 ps před přepnutím druhého komparátoru IC5-1 na vysokou úroveň. Třetí potenciometr P3 je nastaven tak, aby se pátý komparátor IC2-4 přepnul na vysokou úroveň cca 10 ps po přepnutí čtvrtého komparátoru IC2-3 na vysokou úroveň výstupu. Výstupy čtvrtého a pátého komparátoru IC2-3 a IC2-4 jsou přivedeny na vstupy druhého logického členu IC4-AB XOR. Výstupem druhého logického členu IC4-AB XOR je pravoúhlý puls o délce trvání cca 10 ps (-5 V -> +5 V -> -5 V) časově umístěný mezi okamžiky přepnutí čtvrtého a pátého komparátoru IC2-3 a IC2-4 z nízké < t * t na vysokou úroveň a tedy před začátek pulsu poskytovaného na výstupu prvního logického členu IC4CD XOR (viz osciloskopický záznam výstupů logických členů IC4-CD a IC4-ABnaobr. 8).
Šestý potenciometr P6 je nastaven tak, aby se šestý komparátor IC5-3 přepnul na vysokou úroveň výstupu cca 20 ps před přepnutím třetího komparátoru IC5-2 na vysokou úroveň. Sedmý potenciometr P7 ie nastaven tak, aby se sedmý komparátor IC5-4 přepnul na vysokou úroveň cca 10 ps po přepnutí šestého komparátoru IC5-3 na vysokou úroveň výstupu. Výstupy komparátorů IC5-3 a IC5-4 jsou přivedeny na vstupy třetího logického členu IC4-EF XOR. Výstupem třetího logického členu IC4-EF XOR je pravoúhlý puls o délce trvání cca 10 ps (-5 V -> +5 V -> -5 V) časově umístěný mezi okamžiky přepnutí komparátorů IC5-3 a IC5-4 z nízké na vysokou úroveň a tedy před konec pulsu poskytovaného na výstupu prvního logického členu IC4-CD XOR (viz osciloskopický záznam výstupů IC4-CD a IC4-EF na obr. 9).
Pulsy z logických členů IC4-CD, IC4-AB a IC4-EF XOR jsou vedeny na jeden ze vstupů prvního, druhého a třetího logického členu IC6-2, IC6-3 a IC6-4 AND. Protože na druhý z jejich vstupů je v této fázi průběhu 50 Hz EMI přivedena vysoká úroveň napětí +5 V z osmého komparátoru IC2-2, jsou pulsy z logických členů IC4-CD, IC4-AB a IC4-EF XOR převedeny beze změny na výstupy prvního, druhého a třetího logického členu IC6-2, IC6-3 a IC6-4 AND.
Pravoúhlý puls z prvního logického členu IC6-2 AND o délce 1 ms a rozsahu -5 M až +5 V je pomocí třetího rezistoru R3 a osmého a devátého potenciometru P8 a P9 modulován na pravoúhlý puls s rozsahem +600 až +900 mV, který je přes druhý tranzistor T2 zapojený jako emitorový sledovač přiveden jako puls 0 až +300 mV na elektrodu vloženou na zkoumaný povrch. Povrch je druhou elektrodou zapojen v děliči napětí se čtvrtým rezistorem R4. Napětí na děliči mezi povrchem a čtvrtým rezistorem R4 je snímáno pomocí třetího napěťového sledovače IC8 s velmi vysokou vstupní impedancí řádově 1012 Ω. Výstup z třetího napěťového sledovače IC8 je veden na signálové vstupy sample-and-hold zesilovačů IC10 a IC11. Na vstup prvního sample-and-hold zesilovače IC10 řídící vzorkování signálového vstupu je přiveden puls z druhého logického členu IC6-3 AND. Analogicky je vzorkování signálu druhým sample-and-hold zesilovačem IC11 řízeno pulsem z třetího logického členu IC6-4 AND.
Pulsy jsou nastaveny tak, aby první sample-and-hold zesilovač IC10 vzorkoval napětí na děliči napětí těsně před vložením jednomilisekundového 300 mV pulsu na zkoumaný povrch a druhý sample-and-hold zesilovač IC11 těsně před jeho koncem. Výstup z obou sample-and-hold zesilovačů IC10 a IC11 uchovává hodnotu signálu až do opětovného vložení pulsů na vstupy řídící vzorkování signálu v další kladné půlperiodě 50 Hz EMI, tedy celkem po dobu 20 ms.
Výstup prvního sample-and-hold zesilovače IC10 je veden přes dva invertující zesilovače IC12A a IC12B. které pomocí jedenáctého a dvanáctého potenciometru P11 a P12 umožňují transformovat výstup prvního sample-and-hold zesilovače IC10 na hodnotu rovnou výstupu druhého sample-andhold zesilovače IC11 v případě, že je třeba nastavit nulovou úroveň výstupu pro určitý stav povrchu, např. při měření kondenzace na povrchu se nastaví nulová úroveň výstupu pro suchý povrch.
-á« * « · · ’ · • < ♦ * · « 4 * · · « « t · * ·« « · * «··< «·» <· ·< · · · · ·
Výstup prvního sample-and-hold zesilovače IC10 transformovaný zesilovači IC12-A a IC12-B je přiveden na invertující vstup prvního diferenčního zesilovače IC13A. Na neinvertující vstup prvního diferenčního zesilovače IC13A je přiveden výstup druhého sample-and-hold zesilovače IC11. Tento první diferenční zesilovač IC13A je zapojen tak, že na výstupu produkuje desetinásobek rozdílu vstupů. Vzhledem k tomu, že napětí na děliči povrch/R4 očištěné od vlivu 50 Hz EMI se při aplikaci 300 mV pulsu může pohybovat od 0 mV (odpor povrchu je nekonečný) do 300 mV (odpor povrchu je nulový), je rozsah napětí na výstupu prvního diferenčního zesilovače IC13A 0 až 3 V. Dolní propust tvořená pátým rezistorem R5 a třetím kondenzátorem C3 zapojená na výstup prvního diferenčního zesilovače IC13A eliminuje případné náhodné kolísání signálu způsobené elektromagnetickým rušením na vyšších frekvencích než 50 Hz a zejména špiky související s částečným průchodem pulsů z výstupů druhého a třetího logického členu IC6-3 a IC6-4 řídících vzorkování signálu na výstupy sample-and hold zesilovačů IC10 a IC11. Současně je zmíněnou dolní propustí omezena teoretická rychlost odezvy zařízení na cca 0,06 s (podle vztahu 2*tt*R5*C3). Nízká výstupní impedance je zajištěna napěťovým sledovačem IC13-B.
V okamžiku, kdy skončí kladná půlperioda 50 Hz EMI, se první komparátor IC2-1 přepne na vysokou úroveň výstupu. To má za následek :
• Přepnutí osmého komparátoru IC2-2 z vysoké na nízkou úroveň výstupu, která je přivedena na jeden ze dvou vstupů každého z logických členů IC6-2, IC6-3 a IC6-4 AND • Postupnou změnu napětí na prvním kondenzátoru C1 z -5V na +5V s časovou konstantou R2*C1 (tj. 10 ps).
Nízká úroveň výstupu osmého komparátoru IC2-2 zajistí, že výstupy logických členů IC6-2. IC6-3 a IC6-4 AND zůstanou během záporné půlperiody 50 Hz EMI na nízké úrovni bez ohledu na úroveň druhého ze svých vstupů, které jsou připojeny k výstupům logických členů IC4-CD, IC4-AB a IC4-EF XOR. Toto opatření je potřebné z důvodu postupného vybíjení druhého kondenzátoru C2, které nastane teprve v okamžiku, kdy napětí na prvním kondenzátoru Cl dosáhne prahové úrovně pro otevření tranzistoru T1 MOSFET řádové 20 ps po přepnutí prvního komparátoru IC2-1 na vysokou a osmého komparátoru IC2-2 na nízkou úroveň výstupu; osciloskopický záznam průběhů potenciálů výstupu prvního komparátoru IC2-1 a prvního kondenzátoru C1 je na obr. 10 a záznam výstupu osmého komparátoru IC2-2 a druhého napěťového sledovače IC3, který sleduje napětí na druhém kondenzátoru C2, je na obr. 11.
Po otevření tranzistoru T1 MOSFET nastává velmi rychlé vybíjení druhého kondenzátoru C2, které má za následek vznik krátkých nežádoucích pulsů na výstupech logických členů IC4-CD, IC4-AB a IC4EF XOR na začátku záporné půlperiody 50 Hz EMI (viz obr. 12, v okamžiku vybití druhého kondenzátoru C2 je na výstupu prvního logického členu IC4CD XOR patrný krátký puls o délce cca 200 ns zjištěno měřením s vyšším časovým rozlišením). Tyto pulsy by negativně ovlivnily činnost obvodu tím, že by iniciovaly vzorkování signálu z děliče čtvrtý rezistor R4/povrch pomocí sample-andhold zesilovačů IC10 a IC11 v nežádoucí fázi 50 Hz EMI nesynchronně s jednomilisekundovým 300 mV pulsem.
Po zbytek záporné půlperiody 50 Hz EMI nedochází ke změně stavu žádných komponent obvodu, úroveň signálu udržují S&H zesilovače IC10 a IC11. S počátkem další kladné půlperiody se celý popsaný cyklus opakuje.
Potenciální aplikace zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik.
Jednou z možných aplikací zařízení je sledování změn vodivosti spojených se zvlhčením povrchu při změně okolní relativní vlhkosti nebo při kondenzaci vlhkosti. Funkce NZ byla srovnána s komerčním senzorem relativní vlhkosti vzduchu ve dvou níže popsaných experimentálních uspořádáních. Odpor v děliči napětí (Rdiv ve vztahu (1), resp. čtvrtý rezistor R4 ve schématu na obr. 5) činil 50 ΜΩ. Amplituda aplikovaných pulsů činila 330 mV, tedy maximální výstupní napětí dosahovalo 3,3 V.
1) Pomalý nárůst relativní vlhkosti v uzavřeném systému
Senzor zařízení (dvě plošné měděné elektrody tloušťky 35 pm, délky 4 mm vzájemně vzdálené 0,5 mm, fixované na povrch laminátu FR4; senzor byl realizován pomocí běžné techniky vytváření desek plošných spojů) a komerční senzor RH (Honeywell HIH-4000) byly ve vzájemné těsné blízkosti umístěny do horní poloviny svisle orientovaného dutého a zespoda otevřeného tenkostěnného hliníkového válcového pouzdra o výšce cca 13 cm a průměru cca 6 cm. V čase t=0 byla do dolní části pouzdra umístěna miska s cca 20 ml vody a otvor ve spodní části pouzdra byl uzavřen (teplota vody i okolní teplota činila 23 °C, relativní vlhkost vzduchu dle senzoru HIH4000 v čase t=0 byla 30%). V čase t = 720 s byla voda z pouzdra odstraněna a spodní strana pouzdra byla ponechána otevřená a v kontaktu s okolní atmosférou. Záznam signálu ze zařízení i senzoru HIH-4000 je na obr. 13 Je zřejmé, že oba senzory reagují na vzrůstající vlhkost prostředí, i když převodní funkce RH - výstupní napětí mají odlišný tvar.
2) Dynamická změna relativní vlhkosti a kondenzace v otevřeném systému
Jedním ze způsobů, jak dosáhnout rychlé změny vlhkosti povrchu je vystavit jej lidskému dechu (vzduch vydechovaný z plic má až 100% RH). Senzor NZ a komerční senzor RH (Honeywell HIH4000) byly ve vzájemné těsné blízkosti umístěny volně v okolní atmosféře laboratoře a postupně vystaveny šesti různě intenzivním a různě dlouhým výdechům. Záznam signálu z obou senzorů je na obr. 14.
Je zřejmé, že NZ v tomto případě vyniká nad senzorem HIH-400 rychlostí odezvy (výrobce uvádí časovou konstantu pro senzor HIH-4000 na úrovni 15 s) i citlivostí. Výhodou NZ je i fakt, že může snímat i průběh kondenzace vlhkosti na povrchu (senzor HIH-4000 je specifikován pouze pro nekondenzující prostředí).
X i í I
-WSeznam vztahových značek:
C1 první kondenzátor
C2 druhý kondenzátor
C3 třetí kondenzátor
R1 první rezistor
R2 druhý rezistor
R3 třetí rezistor
R4 čtvrtý rezistor
R5 pátý rezistor
T1 tranzistor MOSFET
T2 druhý tranzistor
P1 první potenciometr
P2 druhý potenciometr
P3 třetí potenciometr
P4 čtvrtý potenciometr
P5 pátý potenciometr
P6 šestý potenciometr
P7 sedmý potenciometr
P8 osmý potenciometr
P9 devátý potenciometr
P10 desátý potenciometr
P11 jedenáctý potenciometr
P12 dvanáctý potenciometr
IC1 první napěťový sledovač
IC2-1 první komparátor
ř t l
IC2-2 osmý komparátor
IC2-3 čtvrtý komparátor
IC2-4 pátý komparátor
IC3 druhý napěťový sledovač
IC4-CD první logický člen XOR
IC4-EF třetí logický člen XOR
IC4-AB druhý logický člen XOR
IC5-1 druhý komparátor
IC5-2 třetí komparátor
IC5-3 šestý komparátor
IC5-4 sedmý komparátor
IC6-2 první logický člen AND
IC6-3 druhý logický člen AND
IC6-4 třetí logický člen AND
IC8 třetí napěťový sledovač
IC10 první sample-and-hold zesilovač
IC11 druhý sample-and-hold zesilovač
IC12-A první invertující zesilovač
IC12-B druhý invertující zesilovač
IC13-A první diferenční zesilovač
IC13-B napěťový sledovač snímací prvek blok sledování elektromagnetické interference komparační blok pro řízení vytváření časových sekvencí blok vytváření pulzů
-12~ ··«· «· ·· · · « · · · · · *· · « ···· • · · · · ·· · ·· ·· * · · · komparační člen blok logických členů blok modulace pulzů blok děliče napětí první sample-and-hold zesilovač druhý sample-and-hold zesilovač blok sledovače napětí na děliči blok dvou sériově zapojených invertujících zesilovačů diferenční zesilovač blok eliminace náhodného kolísání signálu výstupní blok s nízkou impedancí
Claims (6)
- Patentové nároky1. Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětízvyznačující se tím, že měření je založeno na porovnávacím měření na děliči napětí a synchronizaci měřících pulzů s periodickým sinusoidálním průběhem interference, kdy na testovaný povrch dielektrika je přivedeno napětí o určených parametrech pravoúhlého impulzu, přičemž na děliči napětí vytvořeném z měřeného povrchu dielektrika a rezistoru o zvolené hodnotě odporu je vzorkován potenciál v určitých časových intervalech jednak před vložením měřícího pulzu a jednak těsně před jeho koncem, kdy poté na základě rozdílu naměřených hodnot pomocí diferenčního zesilovače je získána hodnota odpovídající hodnotě naměřené bez vlivu elektromagnetické interference 50 Hz EMI, kde výsledkem je umožnění naměření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti povrchu dielektrika.
- 2. Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřícími pulzy s periodickým sinusoidálním průběhem interference je napětí o parametrech pravoúhlého impulzu o délce trvání 1 ms v každé kladné půlperiodě 50 Hz EMI.
- 3. Zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí na základě způsobu měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik podle 1. nároku^vyznačující se tím, že na snímací prvek (1) sledování elektromagnetické interference je zapojen blok (2) sledování elektromagnetické interference, na jehož první výstup je připojen komparační blok (3) pro řízení vytváření časových sekvencí a blok (4) vytváření pulzů, jehož výstup pravoúhlého pulzu 1ms/±5 V, dále první výstup 10 ps/+5 V a druhý výstup 10 ps/±5 V jsou propojeny na jednotlivé vstupy bloku (6) logických členů, přičemž další výstup bloku (2) sledování elektromagnetické interference je propojen na komparační člen (5), jehož výstup je propojen na čtvrtý vstup bloku (6) logických členů, přičemž první výstup bloku (6) logických členů je propojen přes blok (7) modulace pulzů s výstupem pulz 0 až 300 mV na zkoumaný povrch v bloku (8) děliče napětí povrch/rezistor děliče, kde výstup z tohoto bloku (8) děliče napětí povrch/rezistor děliče je propojen přes blok (11) sledovače napětí na děliči s velmi vysokou vstupní impedancí na signálové vstupy prvního sample-and-hold zesilovače (9) a druhého sampleand-hold zesilovače (10), přičemž druhý vstup pro řízení vzorkování prvního sample-and-hold zesilovače (9) a druhý vstup pro řízení vzorkování druhého sample-and-hold zesilovače (10) jsou propojeny s odpovídajícími výstupy pro řízení vzorkování bloku (6) logických členů, přičemž výstup prvního sample-and-hold zesilovače (9) je propojen přes blok (12) dvou sériově zapojených invertujících zesilovačů na invertující vstup diferenčního zesilovače (13), na jehož neinvertující vstup je připojen výstup druhého sample-and-hold zesilovače (10), přičemž diferenční zesilovač (13) je přes blok (14) eliminace náhodného kolísání signálu a výstupní blok (15) s nízkou impedancí propojen s výstupem zařízení.
- 4. Zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik podle nároku 3, vyznačující se tím, že snímací prvek (1) sledování elektromagnetické interference je rezistor.t < < »
- 5. Zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik podle nároku 3, vyznačující se tím, že snímací prvek (1) sledování elektromagnetické interference je transformátor připojený primárním vinutím na síťové napětí, přičemž sekundárním vinutím je připojen jedním pólem na uzemnění zařízení a druhým pólem na vstup bloku sledování elektromagnetické interference.
- 6. Zařízení pro měření rychlých změn nízkých hodnot podle nároku 3,vyznačující se tím, že první výstup prvního rezistoru (R1) je uzemněn, jeho druhý výstup je propojen na neinvertující vstup prvního napěťového sledovače (IC1), jehož invertující vstup je propojen sjeho výstupem a zároveň s invertujícím vstupem prvního komparátoru (IC2-1), jehož neinvertující vstup je propojen přes střed rezistorového děliče o velikosti 1^Ω/5^Ω na výstup tohoto komparátoru (IC2-1) a na zem, přičemž výstup komparátoru (IC2-1) je propojen přes druhý rezistor (R2) jednak přes první kondenzátor (C1) na zem, jednak přes rezistor o hodnotě (^Ω na napětí a jednak na elektrodu gate tranzistoru (T1) MOSFET, který je elektrodou source uzemněn a na elektrodou drain je připojen jednak střed děliče složeného z prvního potenciometru (P1) a uzemněného druhého kondenzátoru (C2), kde první potenciometr (P1) je druhým vývodem napojen na napájecí napětí +^f, a jednak neinvertující vstup druhého napěťového sledovače (IC3) napětí, jehož invertující vstup je propojen jednak sjeho výstupem, jednak přes rezistory o velikosti 1^Ω na neinvertující vstupy komparátoru (IC5-1), (IC5-2), (IC2-3), (IC2-4), (IC5-3) a (IC5-4), přičemž výstup z prvního komparátoru (IC2-1) je rovněž propojen na invertující vstup osmého komparátoru (IC2-2), jehož výstup je propojen přes dělič s rezistory 1^Ω/5^Ω na zem a přes rezistor o hodnotě ί^Ω na napětí +^V, do jehož středového uzlu je propojen neinvertující vstup tohoto osmého komparátoru (IC2-2), přičemž neinvertující vstupy komparátorů (IC5-1), (IC5-2), (IC2-3), (IC2-4), (IC5-3) a (IC5-4) jsou přes rezistory o velikosti ΊΟακΩ propojeny na odpovídající výstup každého jednotlivého komparátoru (IC5-1), (IC5-2), (IC2-3), (IC2-4), (IC5-3) a (IC5-4), kam je rovněž připojen přes rezistor o hodnotě ^Ω zdroj napájecího napětí +5V, přičemž výstup druhého komparátoru (IC5-1) je propojen na první vstup prvního logického členu (IC4CD) XOR, na jehož druhý vstup je propojen výstup třetího komparátoru (IC5-2), přičemž výstup čtvrtého komparátoru (IC2-3) je propojen na první vstup druhého logického členu (IC4-AB) XOR, na jehož druhý vstup je propojen výstup pátého komparátoru (IC2-4), přičemž výstup šestého komparátoru (IC5-3) je propojen na první vstup třetího logického členu (IC4-EF) XOR , na jehož druhý vstup je propojen výstup sedmého komparátoru (IC5-4), přičemž výstupy z těchto logických členu (IC4-CD) resp. (IC4-AB) resp. (IC4-EF) XOR jsou jednotlivě propojeny na první vstupy logických členů (IC6-2), resp. (IC6-3) resp. (IC6-4) AND, jejichž druhé vstupy jsou propojeny na výstup osmého komparátoru (IC2-2), přičemž na odpovídající invertující vstupy komparátoru (IC5-1), (IC5-2), (IC2-3), (IC2-4), (IC5-3) a (IC5-4) jsou propojeny nastavovací středy potenciometrů (P4 až P7), které jsou připojeny svými vývody mezi napětí +fjv a zem,-W6-(5přičemž výstup prvního logického členu (IC6-2) AND je propojen přes třetí rezistor (R3) na bázi druhého tranzistoru (T2) jako emitorového sledovače, kam jsou propojeny přes osmý potenciometr (P8) zdroj napětí +^J a přes devátý potenciometr (P9) zem a středy obou potenciometrů (P8, P9), přičemž emitor druhého tranzistoru (T2) je propojen přes rezistor o hodnotě í^kQ na zdroj a kolektor na zdroj napětí +^V, přičemž na emitor druhého tranzistoru (T2) je propojena prvním vývodem kontaktní měřená plocha, která je jednak druhým vývodem přes čtvrtý rezistor (R4) uzemněna a zároveň propojena na neinvertující vstup třetího napěťového sledovače (IC8), jehož výstup je jednak propojen se svým invertujcím vstupem a jednak se signálovým vstupem (IN) prvního sample-and-hold zesilovače (IC10) a zároveň signálovým vstupem (IN) druhého sample-and-hold zesilovače (IC11), kde vstup (S/H) sample-and-hold prvního zesilovače (IC10) je propojen s výstupem druhého logického členu (IC6-3) AND a vstup (S/H) druhého sample-and-hold zesilovače (IC11) je propojen s výstupem třetího logického členu (IC6-4) AND, kde výstup prvního sample-and-hold zesilovače (IC10) je zapojen přes jezdce dvanáctého potenciometrů (P12) jeho jedním výstupem jednak na invertující vstup prvního invertujícího zesilovače (IC12-A), jednak přes rezistor o hodnotě 1(^Ω na jeho výstup a zároveň na jeden výstup jedenáctého potenciometrů (P11), přičemž neinvertující vstup prvního invertujícího zesilovače (IC12-A) je uzemněn, přičemž jezdec jedenáctého potenciometrů (P11) je připojen jednak na invertující vstup druhého invertujícího zesilovače (IC12-B), a jednak přes rezistor o hodnotě 1(^Ω na výstup tohoto druhého invertujícího zesilovače (IC12-B) a zároveň přes rezistor o hodnotě 1κΩ na invertující vstup rt Y prvního diferenčního zesilovače (IC13-A) a zároveň přes další rezistor o hodnotě 10κΩ na jeho výstup, přičemž neinvertující vstupy prvního a druhého invertujícího zesilovače (IC12-A) a (IC12-B) jsou uzemněny, přičemž neinvertující vstup prvního diferenčního zesilovače (IC13-A) je jednak přes rezistor o hodnotě 1 (^kD uzemněn, jednak přes rezistor o hodnotě Ι^Ω je propojen na výstup druhého sample-and-hold zesilovač (IC11), přičemž výstup prvního diferenčního zesilovače (IC13-A) je připojen na pátý rezistor (R5), jehož druhý výstup je propojen jednak přes třetí kondenzátor (C3) na zem a jednak na neinvertující vstup napěťového sledovače (IC13-B), jehož invertující vstup je propojen s jeho výstupem, který je výstupem celého zařízení.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-398A CZ2016398A3 (cs) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření |
| US15/635,427 US10317450B2 (en) | 2016-06-30 | 2017-06-28 | Method for measuring quick changes in low surface conductivity of dielectrics under electromagnetic interference of line voltage and equipment to perform this type of measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-398A CZ2016398A3 (cs) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306726B6 CZ306726B6 (cs) | 2017-05-24 |
| CZ2016398A3 true CZ2016398A3 (cs) | 2017-05-24 |
Family
ID=59021066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-398A CZ2016398A3 (cs) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10317450B2 (cs) |
| CZ (1) | CZ2016398A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308900B6 (cs) * | 2018-03-30 | 2021-08-18 | Univerzita Palackého v Olomouci | Způsob a zařízení pro měření odporu rezistivního senzoru |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108958343A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-07 | 武汉瑞莱保能源技术有限公司 | 一种模拟复杂电磁环境的装置 |
| CN109085484B (zh) * | 2018-10-24 | 2023-11-10 | 广州赛宝计量检测中心服务有限公司 | 一种耐电压测试仪的电压保持时间的测量方法及电路 |
| CN110208673B (zh) * | 2019-06-12 | 2021-04-23 | 电子科技大学 | 一种适用于dc-dc变换器的功率管栅源电压欠压检测电路 |
| CN110275078B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-10-15 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 变电站二次电缆地回路骚扰区分方法、系统及存储介质 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2492535A1 (fr) * | 1980-10-17 | 1982-04-23 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Resistivimetre de surface |
| JP3400362B2 (ja) * | 1998-10-20 | 2003-04-28 | 株式会社東芝 | 電子装置の寿命診断方法及び装置 |
| KR20020052796A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 이구택 | 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치 |
| JP5510629B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2014-06-04 | 国立大学法人山形大学 | 電荷移動速度測定装置及び方法、表面抵抗測定装置及び方法、並びに、それらのためのプログラム |
| FR2959824B1 (fr) * | 2010-05-05 | 2012-06-15 | Centre Nat Rech Scient | Appareil de mesure de la resistance electrique locale d'une surface. |
| US8289031B1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-10-16 | Rao Dantam K | Apparatus for measuring insulation characteristics of coated steel sheet |
-
2016
- 2016-06-30 CZ CZ2016-398A patent/CZ2016398A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-06-28 US US15/635,427 patent/US10317450B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308900B6 (cs) * | 2018-03-30 | 2021-08-18 | Univerzita Palackého v Olomouci | Způsob a zařízení pro měření odporu rezistivního senzoru |
| US11366148B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-06-21 | Univerzita Palackého v Olomouci | Method and device for measuring resistance of resistive sensor using an actively controlled resistor network |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20180003758A1 (en) | 2018-01-04 |
| CZ306726B6 (cs) | 2017-05-24 |
| US10317450B2 (en) | 2019-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ2016398A3 (cs) | Způsob měření rychlých změn nízkých hodnot povrchové vodivosti dielektrik v prostředí elektromagnetické interference síťového napětí a zařízení pro provádění tohoto způsobu měření | |
| Haberman et al. | A noncontact voltage measurement system for power-line voltage waveforms | |
| Khan et al. | An oscillator-based active bridge circuit for interfacing capacitive sensors with microcontroller compatibility | |
| Finkel et al. | Optimal voltage clamping with single microelectrode | |
| Islam et al. | Relaxation oscillator-based active bridge circuit for linearly converting resistance to frequency of resistive sensor | |
| Khan et al. | An efficient interface circuit for lossy capacitive sensors | |
| US4006404A (en) | Pulsed plasma probe | |
| Hayward et al. | Low-frequency dielectric measurements (10-4 to 6× 104 Hz): a new computer-controlled method | |
| Haberman et al. | Noncontact AC voltage measurements: Error and noise analysis | |
| US5264798A (en) | Autonulling AC bridge using differential and integration feedback | |
| Malik et al. | A CCII-based relaxation oscillator as a versatile interface for resistive and capacitive sensors | |
| RU2672527C1 (ru) | Способ измерения напряженности электростатического поля | |
| Lario-Garcıa et al. | Measurement of three independent components in impedance sensors using a single square wave | |
| RU2372625C1 (ru) | Способ определения значений теплоэлектрофизических параметров тестовых образцов проводящих или резистивных структур | |
| RU127194U1 (ru) | Аппаратно-программный комплекс для автоматизированной регистрации электрофизических характеристик полупроводников | |
| Alif Muslan et al. | Electrical conductivity sensing circuit design using voltage divider | |
| Crescentini et al. | Ultra low-noise electrophysiology amplifier on a chip | |
| CN210401507U (zh) | 一种时域中介电材料极化瞬态的测量装置 | |
| Daire et al. | New instruments can lock out lock-ins | |
| RU2195002C2 (ru) | Способ определения электрической прочности, времени релаксации и проводимости изоляции электрических проводов и кабелей | |
| Depari et al. | A 10 ms-readout interface for the characterization of high-value wide-range experimental resistive sensors | |
| Malik et al. | A simple analog interface for capacitive sensor with offset and parasitic capacitance | |
| Lenicek et al. | Determination of high-resolution digital voltmeter input parameters | |
| RU2121294C1 (ru) | Устройство для измерения электрокожного сопротивления | |
| Engstrom et al. | Automated multifrequency measurements of the complex impedance of fast ion conductors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220630 |