Процентный дифференциальный вольтметр
ПРОЦЕНТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ВОЛЬТМЕТР, содержапц1й дифференциальный усилитель с измерителем его выходного тока, резисторный измерительный блок и стабилизатор тока, включающий в себя источник опорного напряжения, операционный усилитель и образцовый резистор, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и повьшения точности измерений, стабилизатор тока вьшолнен в виде операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резисторньй измерительный блок источника опорного напряжения , один полюс которого соединен с шиной нулевого потенциала, а другой - с неинвертируюищм входом операционного усилителя и входом образцового резистора, включенного между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, причем первый вывод резисторного измерительного блока . соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй - с одной из входных клемм вольтметра, другая входная клемма соединена с вторым входом дифференциального усилителя, а его выход через измеритель тока соединен с -инвертирующим входом операционного усилителя.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ÄÄ SUÄÄ 1177752 (5 )4 G 01 R 17/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР j
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ . »::Ц а,;,,„,"" "
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " ;:;,„Q ьРяг.
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) ПРОЦЕНТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ
ВОЛЬТМЕТР, содержащий дифференциальный усилитель с измерителем его выходного тока, резисторный измерительный блок и стабилизатор тока, включающий в себя источник опорного (21) 3374897/24-21 (22) 29. 12.81 (46) 07.09,85. Вюл. ¹ 33 (72) Е. Г.Вербенко и В.М.Жейнов (53) 621.317. 7(088.8) (56) Кальф-Калиф С.M. Образцовый потенциометр для поверки-потенциометров высоких классов точности.
Труды Харьковского государственного
НИИ метрологии. М.: Изд-во Комитета стандартов, 1969, с. 154.
Вербенко Е.Г. Процентный потенциометр постоянного тока и его применение в поверочной практике. — Сб. "Методы и аппаратура для поверочных работ в области электрических и магнитных измерений". НПО ВНИИ метрологии им. Д.И.Менделеева. Л., 1980, с. 38-45. напряжения, операционный усилитель и образцовый резистор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью его упрощения и повышения точности измерений, стабилизатор тока выполнен в виде операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резисторный измерительный блок источника опорного напряжения, один полюс которого соединен с шиной нулевого потенциала, а другой — с неинвертирукяцим входом операционного усилителя и входом образцового резистора, включенного между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, причем первый вывод резисторного измерительного блока соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй — с одной из входных клемм вольтметра, другая входная клемма соединена с вторым входом дифференциального усилителя, а его выход через измеритель тока соединен с -инвертирующим входом операционного усилителя.
1177752
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения относительного отклонения измеряемого напряжения от его номинального значения при поверке цифровых вольтметров, потенциометров и шунтов.
Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерений за счет исключения из него калиброванного резистора, регулирующего элемента и источника питания, т.е. эа счет исключения из суммарной погрешности измерений составляющих, соответствующих 15 укаэапным элементам.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства °
Процентный дифференциальный вольт-20 метр содержит стабилизатор тока в виде операционного усилителя (ОУ) 1, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резисторный измерительный блок 2, состоящий из не- 2 скольких последовательно соединенных замещающих декад, источника 3 опорного напряжения, один полюс которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй — с неинвертирующим 30 входом ОУ 1 и входом образцового резистора 4, включенного между инвертирующим входом ОУ I и шиной нулевого потенциала, причем один вывод резисторного измерительного блока 2 соединен с первым входом дифференциального усилителя (ДУ) 5, второй— с одной из входных клеим 6 вольтметра, вторая входная клемма соединена с вторым входом ДУ 5, à его вы- gp ход через измеритель 7 тока соединен с инвертирующим входом ОУ 1.
Устройство работает следующем образом.
Измеряемое напряжение Uz подают 45 на входные клеммы 6 дифференциального вольтметра. С помощью ДУ 5 производят сравнение этого напряжения с падением напряжения на резисторном измерительном блоке 2, равным 50 и 2 (1) где RÄ вЂ” величина сопротивления, устанавливаемая до начала измерений, соответствующая номинальному значению изме- Я ряемого напряжения;
I — ток через измерительный
2 блок 2 (индекс в обозначении тока совпадает с номером того элемента, по которому он протекает).
Если указанные напряжения не равны, то на выходе ДУ 5 возникает ток I» который измеряют измерителем 7 тока. Этот ток суммируется с током Х4, протекающим через образцовый резистор 4, Таким образом, в узле соединения элементов 2, 4, 7 и инвертирующего входа ОУ 1 суммируются токи данных элементов и при условии, что входной ток ОУ I пренебрежимо мал, справедливо равенство
2 4 7 (2)
Очевйдно также что
I 4= —, (3) где U — напряжение на выходе источ0 ника 3 опорного напряжения;
R — сопротивление резистора 4.
Из выражений (1) — (3) получают и а
При условии, что коэффициент усиления ДУ 5 достаточно велик, разность напряжений между его входами близка к нулю и справедливо равенство
" "п+ " Т2 (5) где U — номинальное значение измеряемого напряжения;
Ж вЂ” абсолютное отклонение измеряемого значения от номинального.
Из выражений (4) и (5) получают
Up+ U î RqI1
Если дую=О, то и ток I через измеритель 7 также равен нулю. С учетом этого из уравнения (6) следуют два равенства:
U П °
Re н р о (7)
Ю=КФI7 (8)
Поделив выражение (8) на выражение (7), получают — I
1 4 (9)
1 и По
Таким образом, ток, протекающий через измеритель 7 тока, пропорционален относительному отклонению измеряемого напряжений от его номинального значения. Из выражения (9) видно, что погрешность измерений зависит в первом приближении только от точности образцового резистора и стабильности источника опорного напряжения.
