Магазин сопротивлений

 

МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЙ; содержащий три последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых -по одному в токоведущую цепь с помощью соответствунщего переключателя прецизионных резисторов, из которых составляющие младшую декаду вьшолнены безреактивными, экран, соединенный с общим для входа и выхода устройства зажимом, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, между подключаемыми к второй декаде вьгоодами резисторов первой декады и экраном , между подключаемыми к второй декаде выводами резисторов третьей декады и экраном, между выводами резисторов второй декады и между выво-. дами резисторов третьей декады введе мы соответственно первая, вторая. тертья и четвертая группы стационарно подключенных конденсаторов, а .параллельно третьей.декаде - пятая и шестая группы конденсаторов, подключаемых по одному с помощью соответствукяцих переключателей одновременно с включением в токоведущую цепь резисторов первой и второй декад, причем произведение суммы емкости одного из конденсаторов первой группы и паразитной емкости мелду общей цепью переключателей первой и второй декад и экраном на активное сопротивление соответствукяцего резистора первой декады, а также произведение . активного сопрютивления каждого резистора второй и третьей .декад на (Л сумму емкости соответствующего конденсатора третьей и четвертой групп и собственной паразитной емкости резистора равно значению постоянной времени резистора наибольшего номинала третьей декады, сумма емкости конденсатора второй группы и пара .зитной емкости между общей цепью 00 переключателей второй и третьей де кад и экраном, а также емкости конден 4: саторов пятой и шестой групп пропорциональны активным сопротивлениям резисторов соответственно третьей, первой и второй декад с коэффициентом пропорциональности, равным отношению паразитной емкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном к активному сопротивлению резистора наименьшего номинала третьей декады.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) 4(51) G 01 R 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ н автеюскамм саидатвпьатви (21) 3463457/24-21 (22) 05.07.82 (46) 30,01.85. Бюл. Ф 4 (72) А.А.Тюкавин и А.А.Кольцов (7 1) Ульяновский политехнический институт (53) 62 1.317.7(088.8) (56) 1. Васильчук В.К. и др. Магазины сопротивлений переменного тока повышенной точности типа Р 4830.

"Приборы и системы управления", 1980, 9 8 с. 31,32.

2. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроиэмерительных схем уравновешивания. Киев. Иэд-во АН УССР, 1960 с. 111, 112. . (54) (57) МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЙ содержащий три последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соответствующего переключателя нрецизионных резисторов, из которых составляющие младшую декаду выполнены безреактивными, экран. соединенный с общим для входа и выхода устройства зажимом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, между подключаемыми к второй декаде выво-. дами резисторов первой декады и экраном, между подключаемыми к второй декаде выводами резисторов третьей декады и экраном, между выводами ре- зисторов второй декады и между выводами резисторов третьей декады введе ны соответственно первая, вторая, тертья и четвертая группы стационарно подключенных конденсаторов, а .па" раллельно третьей, декаде — пятая и шестая группы конденсаторов, подключаемых по одному с помощью соответствующих переключателей одновременно с включением в токоведущую цепь резисторов первой и второй декад, причем произведение суммы емкости одного из конденсаторов первой группы и паразиткой емкости между обшей цепью переключателей первой и второй декад и экраном на активное сопротив. ление соответствующего резистора первой декады, а также произведение . активного сопротивления каждого ре- Я зистора второй и третьей, декад на. сумму емкости соответствующего конденсатора третьей и четвертой групп и собственной паразитной емкости резистора равно значению постоянной времени резистора наибольшего номинала третьей декады, сумма емкости конденсатора второй группы и паразитной емкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном, а также емкости конден саторов пятой и шестой групп пропорциональны активным сопротивлениям резисторов соответственно третьей, первой и второй декад с коэффициентом пропорциональности, равным отношению паразитной емкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном к активному сопротивлению резистора наименьшего номинала третьей декады.

Ф 11374

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при реализации точного дискретного преобразования переменного напряжения в синфазный ток.

Известен магазин сопротивлений, со« держащий последовательно соединенные декады, состоящие из безреактивных проволочных резисторов с одинаковыми сопротивлениями включаемых в токо- 10 ведущую цепь последовательно с помощью соответствующего переключателя (1) .

Недостаток известного магазина сопротивлений проявляется в резком уве- 15 личении погрешности преобразования с ростом частоты входного напряжения при введении в токоведующую цепь высокоомных декад.

Наиболее близким техническим ре- 2п шением к предлагаемому является магазин сопротивлений, содержащий последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соот- 25 ветствующего переключателя прецизионных безреактивных резисторов, эк-. ран, соединенный с общим для входа и

ВВ!ХОДВ УО ВОЙСТВВ ЗВВВМОМ(2) 30

Недостаток указанного магазина сопротивлений связан с наличием частотной погрешности преобразования из-за паразитных емкостей между цепями переключателей смежных декад и экраном, что существенно ограничи- З5 вает возможный частотный диапазон, Цель изобретения — расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в магазине сопротивлений, содер- .4О жащем три последовательно соединенные декады, состоящие из подключаемых по одному в токоведущую цепь с помощью соответствующего переключателя прецизионных резисторов, из которых сос-45 тавляющие младшую декаду выполнены безреактивными, экран, соединенный с общим для входа и выхода устройства зажимом, между подключаемыми к второй декаде выводами резисторов первой де--О кады и экраном, между подключаемымй к второй декаде выводами резисторов третьей декады и экраном, между выводами резисторов второй декады и между выводами резисторов третьей 55 декады введены соответственно первая, вторая, третья и четвертая группы стационарно подключенных конденсато". ров, а параллельно третьей декаде пятая и шестая группы конденсаторов, подключаемых по одному с помощью соответствующих переключателей одновременно с включением в токоведущую цепь резисторов первой и второй декад, причем произведение суммы емкости одного из конденсаторов первой группы и паразитной емкости межцу общей цепью переключателей первой и второй декад и экраном на активное сопротивление соответствующего резистора первой декады, а также произведение активного сопротивления каждого резистора второй и третьей декад на сумму емкости соответствующего конденсатора третьей и четвертой групп и .собственной паразитной емкости резистора равно значению постоянной времени резистора наибольшего номинала третьей декады, сумма емкости конденсатора второй группы и паразитной ем-кости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экраном, а также емкости конденсаторов пятой и шестой групп пропорциональны активным сопротивлениям резисторов соответственно третьей, первой и второй декад с коэффициентом пропорциональности, равным отношению паразитной емкости между общей цепью переключателей второй и третьей декад и экра ном к активному сопротивлению резистора наименьшего номинала третьей декад%.

На чертеже представлена упрощенная принципиальная электрическая схема магазина сопротивления

Резисторы 1-3 соответственно первой (младшей), второй и третьей декад представлены схемами замещения, на которых показаны активные сопротивления 4 (R4< ), 5 (й 5p ), 6 (R@y). и паразитные емкости 7 (Cyr ), 8 (CSy) резисторов 2 и 3. Цифровой индекс соответствует позиции элемента а бук-.

1 венный индекс указывает положение переключателя декады относительно неподвижных контактов 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14, а также значения актив ных сопротивлений резисторов 1-3, включенных между этими контактами своими выводами 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20 в единицах декад. Указанные вторые индексы имеют. значения:

Ф = 1,2,3.. °,11, f3 = 0,1,2...11, = 0,1,2, 11, т.е. все три декады содержат по 11 резисторов. Кроме то404,В измерительном состоянии устройства, т.е. в режиме короткого замыкания на выходе, являющемся рабочим при подключении к выходным зажимам

41 и 42, достаточно низкоомной нагрузки, а также при использовании его в схемах = уравновешиванием токов, связь между преобразуемым напряжением tl и выходным током ) определяется коэффициентом преобразования

3 1 137 го, вторая и третья декады снабжены также короткозамыкающими перемычками.

Выводы 21 и 22,, 23 и 24 конденсаторов 25 (С бс,), 26 (Сабф подключаются к неподвижным контактам 27,и 283

29 и 30 одновременно с введением в токоведущую цепь соответственно резисторов 1 и 2. Параллельно резисторам 2 и 3 между их выводами 17 и 18, 19 и 20, подключены конденса- 10 торы 31 (C„ ), 32 (C» ) .

Конденсатор 33 (C» ) включен между выводом 16 резистора 1,и экраном 34, а конденсатор 35 (С3с)) между выводом 19 резистора 3 и экра: ном 34. Паразитная емкость между общей цепью переключателей первой .и второй декад, к которой относятся не подвижные контакты 1О и 11 и проводник, их соединяющий, и экраном 34 обозначена позицией 36 (С16) и равна сумме параллельно включенных паразитных емкостей между неподвижными контактами 10 и 11, проводником, соединяющим эти контакты, и экраном 25

34, а также между выводами 16 и 17 резисторов 1 и 2, подключаемыми к контактам 10 и 11 и экраном 34. Паразитная емкость между общей цепью переключателей второй и третьей де- . ЗО кад, к которой относятся неподвижные контакты 12 и 13, 27 и 29 и проводники, их соединяющие, и экраном

34, обозначенная позицией 37 (C„ ), представляет собой сумму параллельно з5 включенных параэитных емкостей между неподвижными контактами 12 и 13, 27 и 29, проводниками, соединяющими их, и экраном 34, а также между выводами 18 и 19 резисторов 2 и 3, 40 выводами 2 1 и 23 конденсаторов 25 и 26 и экраном 34. Позицией 40 обозначена паразитная емкость С между входными зажимами 38 и 39, равная сумме параллельно включенных между 45 собой паразитных емкостей между собственно зажимами 38 и 39, между контактом 9 и экраном 34, между про-., водником, соединяющим зажим 38 и контакт 9, и экраном 34, между выво- 50 дом 15 резистора 1 и экраном 34. Выходные зажимы устройства обозначены позициями 4 1 и 42. Экран 34 соединен с зажимами 39 и 42. На схеме не показаны остальные резисторы декад, сое- 55 диненные с ними конденсаторы, а также конденсаторы, одновременно вводи- мые с ними в токоведущую цепь, соединенные электрически с экраном 34 внутренние экраны, устраняющие емкостные связи между резисторами декад .

Декады резисторов имеют карусельную конструкцию. Резисторы 1, конденсаторы 33 (C, ); 25 (CZ5„) смонтированы на поворачивающемся барабане переключателя первой декады.

Резисторы 2, конденсаторы 31 (Ст ), 26 (С)за), а также резисторы 3, к нденсат6ры 32 (СЫт), 33 (С ) ) смонтированы на поворачивающихся барабанах переключателей соответственно второй и третьей декад. Резисторы 1, составпяющие младшую декаду, являются безреактивными в том смысле, что имеют малую постоянную времени (меньше 10 с) и большую собственную

6 рез онансную частоту. Конде нсаторы

35 (С15 ) р 26 (С ), 25 (C>g). — воздушные, причем емкости С(2 составляют несколько единиц или десятков пФ, а емкости С 6, С имеют соответственно на один и два порядка меньше значения. Конденсаторы

31 (Cg<()1), 32 (СУУ), 33 (С ЗУ), 31 (С ), 32 (С ),33 (С ) — также воздушные,если параэитная емкость 8 (С ) очень мала (доли пФ) . Если же С имеет значения порядка нескольких единиц или десятков пФ, то конденсаторы

31-33 могут быть, например, слюдяные. У этих конденсаторов (при учете паразитных емкостей C+ С,)2, С )

6 должны быть одинаковыми тангенсы уге лов потерь и температурные коэффициенты емкости . (Значения С1 С

1!Яр ЯМ . соответственно на один и два йорядка больше, чем значения С1 р). Значения паразитных емкостей 56 и С5 во всех положениях переключателей декад неизменны благодаря неизменной конфигурации цепей переключателей декад„.

1137404

1Ы(Смж СМРАД 56 (1Ф i(d(C53CT C56iP4„)

14 a)(Cggp+C@6) 9 qg 1У(С 5У4Сyz) R4g

ti 1И(С r > Р г <

Ф л и

1 1 И((С С2Ь/ + )5g ) R6 + "Э ) "гР "SPС Р "Ц = 6У 8

При выполнении соотношений

С25 g C26 Р Cg5g+ С 2

= 1т)

4 5P 64

Ц

4м R5{ Pá где ts2, ь - постоянные времени резисторов 2 и 3, причем

20 где r0 — коэффициент пропорциональности, Ф/Ом, а также равенств

1С Ъ(Сзд 1 5p qr p" "2 " 6 32I3 и

t v5(7

25 где Т вЂ” постоянная величина, с, для любых положений переключате— лей декад коэффициент преобразования устройства равен т.е. определяется суммой только активных сопротивлений выставленных резисторов 1-3 декад и является вещест-35 венным числом десятичной системы счисления с тремя значащими разрядами, старший из которых выставляется активными сопротивлениями f6ó а следующие два разряда — соответ40 ственно активными сопротивлениями

Pg и

Иэ выражения (4) следует, что коэффициент k преобразования некритичен к значению паразитных ем45 костей С%, С 7 вследствие чего данный магазин свободен от частотной погрешности преобразования из-за параэитных емкостей 36 и 37 между общими цепями переключателей декад и

50 экраном 34. Благодаря этому устраняется и частотная погрешность преобразования из-за паразитных емкостей между декадами, так как нек15итичность устройства к значению пара- 55 зитных емкостей между общими цепями переключателей декад и экраном 34 позволяет использовать внутренние экраны для резисторов. каждой декады, соединенные с общим экраном 34.

Из выражения (4), видно, что коэффициент К преобразования также некритичен к значению собственной паразитной емкости резисторов 2 и 3 соответственно второй и третьей декад, что позволяет использовать в качестве элементов этих декад резисторы с такими видами намотки, при которых паразитная индуктивность резистора практически равна нулю (например, бифилярная), т.е. использовать весьма высокоомные проволочные образцовые резисторы с очень большими значениями собственной резо-нансной частоты.

Входная паразитная емкость (С40 ) не оказывает влияния на погрешность преобразования напряжения U в ток 1, так как она включена параллельно источнику напряжения 0 . Поэтому ее. нет и в выражении (1) . Для данного устройства значения ь по (2) и Т по (3) берутся наименьшими. При этом значение m равно отношению емкости

37 (С 7) к активному сопротивлению резистора третьей декады наименьшего номинала, а значение Т равно значе- нию постоянной времени резистора третьей декады наибольшего номинала. Иэ,выражения (4) видно, что в предлагаемом устройстве тсутствует частотная, погрешность преобразования напряжения.в синфазный ток как по модулю, так и по фазе из-за паразитных емкостей между цепями переключателей смежных декад и экраном 34, а .также из-за паразитных емкостей резисторов третьей и второй декад.

Устройство работает следующим образом.

Поворотом барабанов переключателей декад между неподвижными контактами 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 вводятся в с коведущую цепь расположенные на барабанах этих переключателей резисторы 1-3, активные сопротивления которых в единицах декад со7 1137 ответствуют младшему, второму и старшему разрядам трехзначного числа, выражающего в десятичной системе счисления заданный коэффициент преобразования К. Одновременно с включением резисторов 1-3 в токоведущую цепь вводятся электрически соединенные с ними и смонтированные на барабанах переключателей конденсаторы 33, 31,32 (С „„С р, С у ), значения емкостей 10 которых удовлетворяют условию (3).

Также одновременно с резисторами

1-3 в токоведущую цепь включаются по одному конденсаторы 25 (С ) между неподвижными контактами 27 и 28, конденсаторы 26 (С бф между неподвижными контактами 29 и 30 и соединенные с резисторами 3 конденсаторы 35 (С ), причем емкости конденсаторов 25, 26, 35 (С „, С р, С ), смонтированных на барабанах соответственно младшей, второй и старшей декад, удовлетворяют условию (2). После выставления декадами магазина заданного коэффициента пре- 25 образования K к выходным зажимам

41 и 42 подключается нагрузка, сопротивление которой достаточно мало по сравнению с выставленным коэффициентом преобразования для обеспе- -ЗО чения режима короткого замыкания на выходе устройства, а к входным за-, жимам 38 и 39 подается напряжение 0ц

Если заданной величиной является ток 1 в нагрузке, подключенной меж-3S ду выходными зажимами 41 и 42, то при подключении магазина к источнику напряжения Ц до тех пор изменяют (начиная со старшей.декады) выставляемые сопротивления декад поворо- 40 том барабанов их переключателей, пока прибор реагирующий на значение

3 тока в нагрузке, не показывает заданное значение тока.

При использовании устройства в 45 схемах с уравновешиванием токов. для измерения параметров пассивных двух полюсников выходные зажимы 41 и 42 подключаются к вершинам измеритель404 8 ной диагонали указанных схем, либо к обмотке компаратора токов, затем в процессе уравновешивания измерительной схемы поворачивают барабаны переключателей декад преобразователя (наряду с регулировками другого параметра этой схемы) до тех пор пока нуль-индикатор не показывает отсутствие напряжения между вершинами измерительной диагонали схемы. либо отсутствие разностного магнитного потока в компараторе токов (в двойных трансi форматорных мостах) . В обоих указанных случаях обеспечивается режим короткого замыкания на выходе преобразователя и его коэффициент преобразования М, определяемый по выражению (4), входит в уравнения равновесия измерительной схемы как значение дискретно регулируемой высокоомной меры активного сопротивления.

Постоянство параэитных емкостей

С, С между общими цепями переклю. чателей и экраном 34 для всех положений переключателей декад облегчает ,выполнение условий (2) и (3). Число конденсаторов 31 и 32 (С <, С ) может быть сокращено, если изготавливать резисторы 2 и 3, у кочорых в соответствии с соотношением (3) полу" чены необходимые значения мкостей л, A

С и С ., при которых с = - -T.

Таким образом, предлагаемый магазин сопротивлений характеризуется отсутствием частотной погрешности преобразования переменного напряжения в синфазный ток из-за паразитных емкостей между цепями переключателей смежных декад и экраном 34, из-за параэитных емкостей между декадами,а также собственных паразитных емкостей резисторов старшей и второй декад. Частотный диапазон устройства определяется только частотным диапазоном, в котором частотная погрешность резистора 1 младшей его декады не превосходит погрешности преобразования на постоянном токе, и поэтому является значительно расширенным.

1137404

Составитель Л.Морозов

Техред А.Кикемезей Корректор М.Демчик

Редактор И.Касарда

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

Заказ 10516/33 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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