Компаратор сопротивлений

 

Использование: в измерительной технике, преимущественно в компараторах сопротивлений высокоомных номиналов. Сущность изобретения: компаратор содержит четырехзажимный калибратор напряжения 1 с двумя токовыми выводами 2,3 идвумя потенциальными выводами 4.5, измеряемый резистор 6 с двумя токовыми зажимами 7,8 и двумя потенциальными зажимами 9,10, образцовый резистор 11 с двумя токовыми зажимами 12,13 и двумя потенциальными зажимами 14.15, калибратор тока 16 с двумя выходами 17,18, компенсатор тока 19 с двумя входами 20,21 и двумя ' выходами 22,23, резистор 24, измеритель выхода 25 с двумя входами 26,27, коммутатор тока 28. с входом 29 и двумя выходами 30,31, два коммутатора потенциальных цепей 32,36, общую шину 40. В устройстве исключается влияние шунтирующей изоляции и помех. 4 ил.^ly^f^) гг \z6.23 г? ]>&^25(Риг.1юON•Ч00о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs»s G 01 R 17/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4804232/21 (22) 11,01,90 (46) 07.12.92, Бюл, ¹ 45 (71) Производственное объединение "Краснодарский ЗИП" (72) А.A.Ïåñêèí (56) 1.Компаратор сопротивлений Р346.

2, Компаратор Р3003. (54) КОМПАРАТОР СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Использование: в измерительной технике, преимущественно в компараторах сопротивлений высокоомных номиналов, Сущность изобретения: компаратор содержит четырехэажимный калибратор напряжения 1 с двумя токовыми выводами 2,3 и

„„ЯЛ„„1780026 А1 двумя потенциальными выводами 4,5, измеряемый резистор 6 с двумя токовыми зажимами 7,8 и двумя потенциальными зажимами 9,10, образцовый резистор 11 с двумя токовыми зажимами 12,13 и двумя потенциальными зажимами 14,15, калибратор тока 16 с двумя выходами 17,18, компенсатор тока 19 с двумя входами 20,21 и двумя выходами 22.23, резистор 24, измеритель выхода 25 с двумя входами 26,27, коммутатор тока 28. с входом 29 и двумя выходами

30,31, два коммутатора потенциальных цепей 32,36, общую шину 40. В устройстве исключается влияние шунтирующей изоляции и помех. 4 ил.

1780026

50

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к компараторам сопротивлений преимущественно нысакаомных наминалов, Известен компаратор сопротивлений

11), выполненный по схеме активного моста.

Недостатком этого компаратора является возможность прецизионного компарироВяния только равнономинальных резисторов, т,е. резисторов с примерно равными значениями величийы сопротивлений. Другим недостатком упомянутого кампяратора является включение образцонога резистора в низкопотенциальные цепи повторителя тока активного моста, что приводит к oответстненному снижениlо точности при увеличении номинальных значений сопротивлений компарируемых резисторов вследствие шунтирующего эффекта изоляции л возрастания помех.

Известно тяк>ке устройство для компар! ронания сопротивлений (2), реализующее па-,е< циаметрический способ компярироняния, вь<бранное в качестве прототипа. Устройства содер>кит калибратор напряжения и кял<лбратор тока, ус1ройстно для сравнения напряжений, коммутатора. В отличие от янялагя, прототип предназначен для компариронания как раннономинальных, так и неряннанаминальных резлсторон.

Недостатком прототипа является возpacTaIIIn8 погрешности при увеличении зна<ения сопротивления компарируемых

p8 IIcTo!-Он вследствие уменьшения чувствитель ;<ости схемы, вг<ияния шунтиру«>щей лзол-<ции и помех и соответственно снижения <очности при измерени<л.

Целью изобретения является повышение точнас.ги измерения резисторов.

Поставленная цель достигается тем, что

B ко «ения, четырехзажимный образцовый резистор, четыре эа>клMà для подкл<очения измеряемого резистора, калибратор тока, первый и второй коммутаторы потенциальных цепей, каждый из которых имеет вход и первый и второй выходь< и измеритель выхода, введены компенсатор тока и коммутатор тока, при этом первый токовый выход калибратора напряжения соединен с первым токовым зажимом образцового резистора и с первым

ТОКОВЫМ ЭЯЖИМОМ ДПЯ ПОДКЛ<ОЧЕНИЯ ИЗМЕРЯемого резистора, второй токовый зажим образцового резистора и второй токовый зажим для подключения измеряемого резистора соединены соответственно с первым и вторым выходом коммутатора тока, вход которого соединен с первым выходом калибратора тока, с первым входом компенсаторэ тока и через резистор с первым входом измерителя выхода, второй токавыи выход калибратора напряжения, вторые ньходы калибратора тока, кампенсятара такrl и вторые входы компенсатара тока и измерителя выхода соединены с общей шиной. входьl первого и второго коммутаторов потенциальных цепей соединены соотвегстненно с первым и вторым потенциальными выходами калибратора напряжения, первый и вгорой выходы первого коммутатора потенциальных цепей соединены сооТ88>сТВ8ННо с первым потенциальным за>кимом для подключения измеряемого резистора и с первым потенциальным зажимом образцового резистора, а первый и второй BIкимом для подключения измеряемого резистора и вторым потенциальным 38>иг.3 и 4 псясняегся работа устройства.

Кампяратор сопротивлений содер>кит четырехэажимнь<й калибратор 1 няпряже ния (КН 1) с первым 2 и вторым 3 гоковымл выводами (T1,T2). первым 4 и вторым 5 потенциальными выводами (П1.П2). Измеряемый резистор R>; 6 с первым 7 и вторым 8 токовыми зажимами и первым 9 и вторым 10 потенциальными зажимами, образцовый резистор 11 (Rig) с первым 12 и вторым 13 токовыми за>кимами!1 первым 14 и вторы ::

15 потенциальными зажимами: калибратор тока 16 (КТ 16) с первым 17 и вторым 18 выходами, компенсатор така 19 с первым 20 и вторым 21 входами и первым 22 и вторым

23 выходами; резистор 24 (R) компенсяторя тока 19, первый 26 и второй 27 входы измерителя выхода 25. коммутатора ток;1 28 г. входом 29 и первым 30 и вторым 31 н =.<õo

Выход 2 KH 1 присоединен к и=-рнь м таковы м зажимам 7, 1 2 измерЯем ",га ".: (R X) и образцового 11 (RIa) резисторов, н".орые таковые зажимы 8,13 которых соединены с первым 30 л вторым 31;-:ыход8!1!< коммуT;lтора тока 28, вход 29 которого непосредс1веннз соединен с первым ныхада1, "...,6, а через резистор 24 (Р) — с первым входом 26 измерителя выхода 25 и с первым выхода<.

22 компенсатора I ака 19, первый нхад которого соединен с входом 29 коммутатора То1780026

Ix = 1н, 1М = н.

Ux = Iq Rx, Ой =!н RN, (2) 103 О (3) 55 ка 28 и через него разновременно соединены с зажимами 8.13 резисторов б (Rxx), 11 (RN), при этом вторые выходы 3 КН 1, 18, КТ

16, 23 компенсатора тока 19, совместно с вторыми входами 21 компенсатора тока 19 и 27 измерителя выхода 25 присоединены к общей шине 40 устройства. Измеряемый 6 (R„) и образцовый 11 (Км)резисторы выполнены спервыми 9,,14 и вторыми 10,,15 потенциальными зажимами, KH 1 снабжен дополнительными первыми 4 и вторым 5 потенциальными выходами, при этом входы

33,37 первого 32 и второго 36 коммутаторов потенциальных цепей соединены соответственно с первым 4 и вторым 5 потенциальными выходами КН 1, выходы 34,35 коммутатора потенциальных цепей 32 соединены с первым потенциальным зажимом

9,14 резисторов 6(Rx).11(RN),.âûõîäû 38,39 коммутатора 36 соединены со вторыми потенциальными зажимами 10,15 резисторов

6(14), 11(Км), при этом коммутация выполнена таким образом, что одновременно коммутируются потенциальные и токовый .зажимы каждого из резисторов.

Работа компаратора сопротивлений поясняется фиг.2 и 3, В положении X (замкнут.ы контакты 29 и 30 коммут,атора 28) напряжение КН 1 создает ток 4, который в основном компенсируется током к, создаваемым калибратором тока 16.

Компенсатор тока 19. содержащий операционный усилитель и образующий совместно с резистором 24 систему с глубокой отрицательной обратной связью, создает ток i»x, компенсирующий разность токов Ix и I» таким образом, что результирующий ток, протекающий между входами 20,21 компенсатора 19, равен нулю, соответственно равно нулю и напряжение между упомянутыми зажимами.

Аналогичным образом устройство работает в положении N (замкнуты контакты

29,31 коммутатора 28). В этом случае компенсатор тока 19 создает ток !», компенсирующий разность токов IN и 1к.

Сопротивление R служит для преобразования тока 1к в напряжение, т.е. О2,1 = Овых =

4Я.

На фиг. и в тексте описания имеются следующие дополнительные обозначения:

I», 1хн — ток, протекающий через резистор 6 и его номинальное значение;

Ux, Охн — напряжение на резисторе 6 и его номинальное значение

Rx, Вхн — сопротивление резистора 6 и его номинальное значение;

lN — ток, протекающий через резистор

11:

UN — напряжение на резисторе 11;

RN — сопротивление резистора 11;

ЛR„ — — относительная погрешность peRx зистора б;

R — сопротивление резистора 24:

Овы»Х, UBbi»N — НаПряжЕНИя На ВЫХОДЕ измерителя выхода 25 в положениях X u N соответственно.

Устройство может быть использовано для выполнения двух видов измерений; для определения отношения сопротивления резистора Rx к сопротивлению резистора RN, т.е. для определения величины сопротивления резистора Rx e единицах сопротивления Йм; для определения относительной погрешности сопротивления резистора R»

ЛРх/Вх. При определении отношений соПРОтИВЛЕНИй РЕЗИСТОРОВ R> И RN (х RN) калибратор тока 16 в каждом из положений

X u N устанавливает ток I„= I„H, который затем разновременно посредством изменений напряжЕния U> (палОжЕниЕ X) и UN (пОложение N) компенсируется напряжением

Ux u UN таким образом, чтобы в каждом из

ПОЛОжЕНИй НаПРЯжЕНИЯ UBsi»x UBsi»N=O, ЧтО соответствует соотношениям

При этом напряжения О и UN определяются соотношениями откуда определяется отношение сопротивлений

Rx Ux . ux — Rx = % ч

uN uN

При необходимости устройство можно выполнить так, чтобы отсчет величины сопротивления Rx резисторов производился непосредственно по отсчетному устройству калибратора 1. Например, если принять

RN = 100 кОм. UN = 100 В; I = 1 мА, то U» ==100 В будет соответствовать Й = 100 кОм.

Соответственно. U = 50 В будет соответствовать R» = 50 кОс, т.е. и отсчет величины Rx может производиться по отсчетному устройству калибратора 1 с соответственным масштабным коэффициентом.

При определении относительной погрешности Ь R»/R» резистора 6 К» в соответствии со спецификой прецизионных

1780026

20 венно иэ присоединения потенциальных зажимов 9,10 резистора 6 к потенциальным зажимам 4 и 5 КН 1. Аналогичным образом в положении N имеет место четырехзажимное включение резистора 11, 0 На фиг.1 представлен вариант электрической схемы устройства. Возможны другие варианты электрических соединений, в час- . тности первый вход 20 компенсатора 19 без нарушения сущности изобретения может

5 быть соединен с входом 37 коммутатора 36.

В случае необходимости поддерживать стабильный тепловой режим на резисторах возможно, в частности, при равнономинальных измеренИях соединять свободный за0 жим 8 или 13 с общей шиной 40 на время присоединения другого зажима к выходу калибратора тока 16.

Вследствие присоединения всех электронных устройств компаратора сопротивле5 ний к общей шине, в нем отсутствуют помехи, снижающие точность измерения, Формула изобретения

Компаратор сопротивлений, содержащий четырехзажимный калибратор напря0 жения, четырехзажимный образцовый резистор, четыре зажима для подключения измеряемого резистора, калибратор тока, первый и второй коммутаторы потенциальных цепей, каждый из которых имеет вход и

5 первый и второй выходы и измеритель выхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сопротивления резисторов, в него введены кампенсатор тока и коммутатор тока, при этом первый токовый выход калибратора напря(5) где

A R„Rx — RN

Rx

Ueeq= кх R-= ("" +i.) R)= измерений предполагаются известными его номинальное значение, величина тока IH, при которой будет производиться измерение, номинальное значение напряжение на измеряемом резисторе 6 U« = IHRx. значение сопротивления образцового резистора

11 Rtu, значение напряжения на образцовом резисторе Ug = 1нйм.

На первом этапе в положении N производится калибровка КТ 16. Для этого на КН

1 устанавливается напряжение Ом, при котором через резистор Rg течет ток IH = Ои/йи и КТ 16 регулируется так, чтобы значение тока lx компенсатора 19 было равным нулю, т.е.

Ix = н - !к = 0; Ig —; Овыхй = 0 (4)

На втором этапе в.положении Х íà KH 1 устанавливают напряжение Охн и по измерителю выхода 25 отсчитывают напряжение

Овыхх:

Uxн

Ueeixx = lkx R = (— н) = (Кн Охн), 1 хн х О н х хн Rx охн

Л йх. I,R

Rx

ARх 1 откуда = — — Овыхх

Rx н

Таким образом, устройство позволяет отсчитать в масштабе IHR относительную погрешность измеряемого резистора.

Возможно отказаться от точного уравнивания тока lg = IH и тока.lx на первом этапе в положении N, а использовать напряжение

U,,„N-(l„- .) R

% в качестве поправки к напряжению Овыхх, В этом случае

=(— — Ig) R — (UH UH

Rx пx

UXH — (R н) R -живых N х

R или Овыхх + Овыхй = Л вЂ” н, х. х

Таким образом

Лйх 1 (Овыхх + Овых й) (6) 25

4

В данном случае относительная погрешность сопротивления Л Rx/R, îïðåäåляется через сумму выходных напряжений в положениях Х и N.

Исключение влияния сопротивления потенциальных цепей на результат измерения поясняется фиг,4, Компаратор работает аналогично устройству на фиг.2 с тем отличием, что благодаря коммутации потенциальных цепей коммутатора 32,36 напряжения Ux u Ug формируются между потенциальными зажимами 9,10 резистора

6 и 14,15 резистора 11. Коммутаторы потенциальных цепей 32,36 работают синхронно с коммутатором тока 28 таким образом, что в.положении Х замкнуты попарно контакты

33-34, 37 — 38, 29 — 30, а в положении N — контакты 33 — 35. 37-39, 29-31. Как следует из фиг.4, где указано соединение цепей для положения Х, ни одна из потенциальных цепей (4-33-34-9 и 5-37-38-10) не обтека.ется током и соответственно имеет место четырехзажимное включение резистора 6.

Для обеих цепей это следует непосредст1780026

10 жения соединен с первым токовым зажимом образцового резистора и с первым токовым зажимом для подключения измеряемого резистора, второй токовый зажим образцового резистора и второй токовый зажим для подключения измеряемого резистора соединены соответственно с первым и вторым выходом коммутатора тока, вход которого соединен с первым выходом калибратора тока, с первым входом компенсатора тока и через резистор с первым входом измерителя выхода, второй токовый выход калибратора напряжения, вторые выходы калибратора тока, компенсатора тока и вторые входы компенсатора тока и измерителя выхода соединены с общей шиной, входы первого и второго коммутаторов потенциальных цепей соединены соответственно с первым и вторым потенциальными выходами калибратора напряжения, пер5 вый и второй выходы первого коммутатора потенциальных цепей соединены соответственно с первым потенциальным зажимом для подключения измеряемого резистора и с первым потенциальным за10 жимом образцового резистора, а первый и второй выходы второго коммутатора потенциальных цепей соединены с вторым потенциальным зажимом для подключения измеряемого резистора и вторым по15 тенциальным зажимом образцового резистора.

1780026

А ЖМмие М

Составитель Т.Е4>именко

Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ .4434 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5