Устройство для выделения кривых нагрева резисторов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ КРИВЫХ НАГРЕВА РЕЗИСТОРОВ соде(жащёе генератор тока, потенциальный выходной вывод которого соединен с клеммой для подключения одного из выводов испытуемого резистора, формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу гене KCOff ) /ts Ш /Э «.; 5Ч,-... fj . . .. / ОГйУл ратора тока, запоминающий конденсатор , ключ, дифференцнальньй усилитель , о т л и ч а ю щ е ..е с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены эмиттерньй повторитель токоограничивающий резистор и блок задержки, причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора , а в его выходную цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управлякяций вход ключ через блок задержки подключен к выходу формирователя импульсов дифференциальный усилитель включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим выводом ключа и токоограничиванщего резистора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) П0

gyp G 01 R 27/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOhNf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 д

I (21) 3630886/24-21 (22) 22.07.83 (46) 07.12;84. Бюл. и 45 (72) И.С.Брайнина и В.Ф.Федоровский (71) Куйбьппевский электротехнический институт связи (53) 621.3 17.7(088.8) (56) 1. Патент Франции N 23 15699, кл. С 01 N 25/20, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР

В 868514 кл. G 01 Ы 27/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ

КРИВЫХ НАГРЕВА РЕЗИСТОРОВ содержащее генератор тока, потенциальный выходной вывод которого соединен с клеммой для подключения одного из выводов испытуемого резистора, формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу генератора тока, запоминающий конденсатор, ключ, дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены эмиттерный повторитель

-токоограничивакщий резистор и блок задержки, причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами дпя подключения выводов испытуемого резистора, а в его выходную цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управляющий вход ключа через блок задержки под" ключен к выходу формирователя импульФ сов .дифференциальный усипитель вклю- @ чен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим выводом ключа и токоограничивающего резистора.

1128192

5

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования, например, при разбраковке резисторов из высокоомных проводников по их теплофизическим параметрам.

Известно устройство для измерения нагрева сопротивлений с определением теплоемкости и коэффициента потерь, содержащее генератор тока и усили- 1О тель, соответственно выход и вход I которых соединены.с клеммами для подключения испытуемого резистора, а также вычислительный узел с последо" вательно включенными аналого-цифровым 15 преобразователем, вход которого соединен с выходом усилителя, и логическим блоком, один из входов которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, один из выходов, — -1 20 к входу последнего, а другой выход— к входу блока индикации (1).

Недостатки данного устройства проявляются в технической сложности изготовления и настройки. Кроме 25 того, при его.практическом испольsoâàHèè имеют место дискретность измерения, обуславливающая существенные погрешности в итоговых результатах, и повышенное время иссле- 30 дования.

) Наиболее близким к изобретению является устройство для выделения кривых нагрева резисторов с измерением коэффициента электротермичес- З5 кой нелинейности, содержащее генератор тока, выход которого через испытуемый резистор соединен с входом ключа и одним из входов дифференциального усилителя, другой вход ко- 40 торого и выход взаимосвязаны один с другим через блок. автобалансировки, вычислительный узел с последовательно включенными блоком измерения сопротивления, вход которого соединен с выходом ключа, а один из выходов с управляющим входом генератора тока, и блоком измерения коэффициента электротермической нелинейности, один из входов которого подключен к выходу 50 дифференциального усилителя, а выход — к входу блока индикации. В блок измерения сопротивления вычислительного узла входит формирователь импульсов, являющийся связующим эле- 55 ментом между данным блоком и генера. тором тока, а в блок автобалансировки — запоминающий конденсатор (2) .

Недостаток известного устройства заключается в низкой точности, обусловленной перегрузкой и разбалансировкой дифференциального усилителя из-за принципиально неодновременной подачи напряжений на его входы. Перегрузке и разбалансировке способствует также значительная синфазная составляющая напряжения, поступающая на входы усилителя и, на два-три порядка превышающая дифференциальную составляющую — уровень кривой нагрева. Еще одна причина разбалансировки определяется разрядом запоминающего конденсатора к концу действия импульса тока. Поскольку уровень "nopставки", т.е. напряжение на холодном резисторе, на два-три порядка превышает уровень измеряемой электротермической нелинейности, разряд запоминающего конденсатора даже на сотые доли процента вызовет погрешности ито говых результатов до десятков процентов. Снизить эту погрешность путем увеличения емкости запоминающего конденсатора не удается, поскольку это влечет за собой рост постоянной времени его заряда, задержку выборки, нагрев резистора за время выборки и погрешности в измерениях теплофизических параметров. ! Пель изобретения — повышение точ ности устройства.

Поставленная цель достигается тем, . что в устройство для выделения кривых нагрева резисторов, содержащее генератор тока, потенциальный выходной вывод которого соединен с клеммой для подключения одного из выводов испытуемого резистора, формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу генератора тока, запоминающий конденсатор, ключ, дифференциальный усилитель, введены эмиттерный повторитель, токоограничивающий резистор и .блок задержки, причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора, а в его выходную .цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управляющий вход ключа через блок задержки подключен к выходу формирователя импульсов дифференциальный усилитель включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим вы1128192 4

t где U» — напряжение "подставки" на холодном резисторе 9, ll - напряжение электротермической нелинейности, 5 л с — тепловая постоянная времени.

Кривая нагрева. характеризуется напряжением

"н "mt< е );

«Ф

"ч "хо (1 е ), водом ключа и токоограничивающего резистора.

На фиг. 1 представлена функцио-, нальная схема устройства для выделе ния кривых нагрева резисторов; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу (индексы при напряжениях соответствуют цифровым позициям блоков).

Устройство содержит генератор 1 тока, формирователь 2 импульсов (мультивибратор), эммитерный повторитель 3, запоминающий конденсатор

4, токоограничивающий резистор 5, ключ 6, блок 7 задержки (одновибратор и набор логических элементов) „ дифференциальный усилитель 8. Позицией 9 на схеме обозначен испытуемьгй резистор. Потенциальный выходной вывод генератора 1 тока соединен с клеммой для подключения одного из выводов.испьггуемого резистора 9. Выход формирователя 2 импульсов подключен к управляющему входу генератора 1 тока. Вход эмиттерного пов- 25 торителя 3 соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора 9, а в его выходную цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор 4 токоограничивающий резистор 5 и ключ 6. Управ ляющнй вход ключа 6 через блок 7 задер жки подключен к выходу формирователя

2 импульсов. Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим вхо35 дом соединен с общим выводом ключа

- 6..и токоограничивающего резистора 5.

Устройство работает следующим образом.

С выхода формирователя 2 импульсов на вход генератора 1 тока поступает периодическая последовательност импульсов 0р (фиг. 2,а), под действием которых импульсы стабильного

45 тока .ч с выхода генератора t. подаются в испьггуемый резистор 9.

На испытуемом резисторе 9 возникает падение напряжени-. (фиг. 2 д)

0,= И,(в), (1) где 3 (9) — сопротивление резистора .

9 в функции температуры,.

Π— повышение температуры ре. зистора 9 над средой. »

Выражение (1) легко приводится к виду

Задача, решаемая предлагаемым устройством., состоит в выделении и из напряжения 0 путем вычитания значительно превышающего напряжения

"подставки" 0 .

Кривая нагрева несет. в себе всю информацию о теплофизических параметрах изделия. По отклонению теплофизических параметров от нормы можно осуществлять разбраковку. резисторов, поэ. тому точность выделения кривых нагрева существенно влияет на погрешности контроля изделий.

С испьггуемого резистора 9 напряжение 0 поступает на вход эмиттерно9

ro повторителя: 3, служащего для развязки цепей. С выхода эмиттерного повторителя 3 напряжение П подается на вход цепи, состоящей из запоминающего конденсатора .4 с емкостью С токоограничивающего резистора 5 и . ключа 6. В момент прихода переднего фронта напряжения 0< ключ 6 открыт и его прямое сопротивление 0 мало.

Запоминающий конденсатор 4 быстро заряжается -через токоограничивающий резистор 5 с сопротивлением Й до на5 пряжения 0» (фиг. 2 г) . Постоянная времени,,. цепи заряда выбирается из условия " 5 ь1С4 " ь ь гдето — время выборки напряжения 0 определяемое временем задержки в бло ке 7 (фиг. 2 б.и в).

Л.

При выборе, например, 1 д = . ы

10 qä запоминающий кондейсатор 4 усИ певает зарядиться. до величины 04,=

0,99995, т.е. практически. до уровня

"подставки" 4» . Время выборки щ„> должно быть- хотя бы на два порядка меньше тепловой постоянной. времени при этом за время выборки -изделие

1остается почти холодным. 7окоограни чивающий резистор 5 служит.для ос- лабления начального скачка тока через запоминающий конденсатор 4 и ключ 6 в момент прохождения переднего фронта импульса напряжения О . Величина Й5.

1128192 должна выбираться, с одной стороны, по возможности малой с целью сниже-,, ния постоянной времени с в заряда запоминающего коцценоатора 4, а с другой .- достаточной-для ослабления начального тока через ключ 6. Практически можно ограничиться- величиной

R q = (5-10) Я6. В продолжение выборки

KJIRF3 6 OCTReTCH замкнутым H HB. пряжение на нем, т.е ° на входе диф- 10 ференциального-усилителя 8 мало. Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме. повторителя и напряжение на его выходе .совпадает с напряжением на ключе 6. 15

По окончании времени выборки 8bt0 слюч 6 закрывается., его сопротивление возрастает примерно в 10 раз и составляет .сотни-десятки мегаом. Входное сопротивление дифференциального 20 усилителя 8, имеющего полевые. тран. зисторы на входе, также составляет сотни мегаом. Постоянная времени цепи заряда запоминающего конденсатора

4 резко возрастает, его подзаряд пре- 25 кращается и напряжение,на запоминающем. конденсаторе 4 остается практически неизменным и равным 0> в течение длительности импульса тока. В отсутствие тока подэаряда запоминакщегоЗв конденсатора 4 падения напряжения на токоограничивающем резисторе 5 нет и напряжение на ключе 6, а значит и на выходе диффервнциапьного усилителя 8, равно разности напряжений на резисторе 9 и запоминающем конденса- торе 4 (фиг. 2 е)

Ц-,-u,.u, q„=u (1-е"., По окончании длительности импульса тока ключ 6 вновь открывается и запоминающий конденсатор 4 быстро раз. ряжается через выходное сопротивление эмиттерного повторителя 3, ключ

6 и .токоограничивающий резистор 5 °

Устройство осуществляет выделение кривой нагрева тем точнее, чем больше постоянная времени е3а цепи заряг

Р да запоминающего конденсатора 4 по сравнению с длительностью импульса тока. Основой балансировки в устройстве является, таким образом,. параметрическая ц С-цепь с изменяющейся скачкообразно постоянной времени заряда.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными проявляются в отсутствии перегрузки дифференциального усилителя .8 во время

Ьыборки 3 и синфазной составлящцей 1 на входах последнего, что .положительно сказывается на точности устройстI ва.

1128192

Составитель Л.Морозов

Редактор В.Петраш Техред С.Легеза

Корректор В. Синицкая

Подписное

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9024/34 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5