Имитатор электрической проводимости и сопротивления

 

Использование: электроизмерительная техника, в качестве многофункциональной многозначной меры электрической проводимости и сопротивления. Сущность изобретения: содержит два токовых 1,2 зажима и две потенциальные 4, 5 клеммы, управляемый делитель 9 напряжения. В устройство введены с соответствующими связями цифроуправляемый магазин 8 сопротивления, третий токовый 3 зажим, третья потенциальная 6 клемма и микропроцессорная система 7 управления, обработки и представления информации, а управляемый делитель 9 напряжения выполнен в виде двух соединенных последовательно масштабных мультирезисторовпервого 10 и второго-11 трансферов, содержащих четные 13 и нечетные 15 ключи, коммутирующие резисторы 12,14. Устройство дополнительно снабжено двумя дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, а также двумя дополнительными зажимами. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з9) (1!) (я)5 G 01 R 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

° м

Ю

ЪФ л

° и

° к (21) 4794009/21

{22) 21.02.90

{46) 15.11,92. Бюл. N 42 (71) Кишиневский научно-исследовательский институт злектроприборостроения (72) А.M.×åðíîâ, Е.Я.Бадинтер, И.И.Гриша-нов, С.К.Зотов и А.В.Торкунов (56) Авторское свидетельство СССР

N- 442200995544, кл. G 01 R 27/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 728221, кл. G 01 R 27/00, 1980. (54) ИМИТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Использование: злектроизмерительная техника, в качестве многофункциональной многозначной меры электрической проводимости и сопротивления. Сущность изобретения: содержит два токовых 1, 2 зажима

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться в качестве многофункциональной меры электри((еской проводимости и сопротивления.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет увеличения количества воспроизводимых значений электрической проводимости и сопротивления с различной кратностью (масштабом) по отношению к эталону Ома (См).

На фиг. 1 представлена структурная схема имитатора электрической проводимости и сопротивления; на фиг. 2 — 5 — эквивалентные схемы, иллюстрирующие функциональные возможности и особенности разных включений данного имитатора в различные внешние электрические цепи. и две потенциальные 4, 5 клеммы, управляемый делитель 9 напряжения. В устройство введены с соответствующими связями цифроуправляемый магазин 8 сопротивления, третий токовый 3 зажим, третья потенциальная 6 клемма и микропроцессорная система

7 управления, обработки и представления информации, а управляемый делитель 9 напряжения выполнен в виде двух соединен-. ных последовательно масштабных мультирезисторов — первого 10 и второго.11 трансферов, содержащих четные 13 и нечетные 15 ключи, коммутирующие резисторы

12, 14. Устройство дополнительно снабжено двумя дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, а также двумя дополнительными зажимами, 1 э.п.ф-лы, 5 ил.

Имитатор электрической проводимости и сопротивления содержит первый, второй, третий токовые зажимы 1, 2, 3 и первую, вторую, третью потенциальные клеммы 4, 5, . 6, микропроцессорную систему 7 управления, обработки-представления информа- (Л ции, цифроуправляемый магазин 8 0 сопротивления и кодоуправляемый дели- ()0 тель 9 напряжения в виде последовательно ф, соединенных мультирезисторов-трансферов 10 и 11, содержащих для коммутации равнономинальных резисторов-секций

12.1, 12.2, 12.3, ..., 12.N первого ключи 13.1, в

13.2. 13.3, ..., 13.N+1 и резисторов-секций

14.1, 14.2, 14.3, .... 14.N ключи 15.1, 15.2, 15.3, ..., 15.N+1, причем к стационарному первому полюсу 16 внутренней цепи устройства узлу соединения первых выводов трансферов 9 и 10 подсоединены токовыво1775684 (2) 10

20

Я(22-2З) - Z, J Х Й1гн.

55 ды первого токового зажима 1 и первой потенциальной клеммы 4, Второй вывод трансфера 10 подсоединен к токовыводу второго токового зажима 2, а общий вывод нечетных ключей 13.1, 13.3, ..., 13. й+ 1 трансфера 10 соединен с токовыводом второй потенциальной клеммы 5. Второй вывод трансфера 11 подсоединен к токовыводу третьего токового зажима 3, а общий вывод нечетных ключей 151, 15.3, 15.N+1 трансфера 11 соединен с токовыводом третьей потенциальной клеммы 6.

Один вывод цифроуправляемого магазина

8 соединен с общим выводом четных ключей 13.2, 13,4...., 13.N трансфера 10, а второй вывод этого магазина соединен с общим выводом четных ключей 15.2, 15.4, ..., 15.N траисфера 11, К микропроцессорной системе 7 управления, обработкипредставления информации подключены канал 17 управления трансфером 10, канал 18 управления трансфером 11, канал

9 управления магазином 8 сопротивления ° а также каналы 20 диалога с оператором 21.

Указанные на фиг, 1 — 5 второй полюс 22 устройства — это узел между замкнутыми четным и нечетным ключами трансфера 10 третий полюс 23 устройства — это узел между замкнутыми четным и нечетним ключами трансфера 11, т,е. полюса 22 и 23 виртуальны (переключаемы).

По представленной на фиг. 2 обобщенной эквивалентной схеме описываемого устройства рассмотрим указанные в табл.

1 три основные варианта подключения этого устройства во внешнюю цепь (фиг.

2-4).

Для оптимизации измерительных и вычислительных операций в устройстве обеспечивают выполнение условия

Я12н= Я14н х А = 10 х Я14н, (1) где Я12н — номинальное значение сопротивления одного резистора-ступени трансфера

10, Я14н — номинальное значение сопротивления одного резистора-ступени трансфера

11, А- 10 — основание принятой системы счисления.

При первом варианте подключения (фиг. 3) устройство между полюсами 22 и 23 воспроизводит сопротивление

Я 22-2ÇRa Я10+ Й111

Йв+Я10+ и — — (Я10+ Я11) н где R10- Й12.1+ ... + Я12.z — сумма сопротивлений включенных z резисторов-ступеней трансфера 10;

Я11= Й14,1+ ... + Я14) — сумма сопротивлений включенных J резисторов-ступеней трансфера 11;

Яв - О, Х1... Xl... Xk ° R — сопротивление магазина 8;

О, X1 ... Xi ... Х вЂ” нормализованная мантисса числового значения сопротивления магазина 8, а X1, ..., Xl ... Х вЂ” коды-цифры, равные числу включенных ступеней сопротивления 1-го, ..., t-ro, ..., к-ro разрядов магазина;

R — масштаб нормализованной шкалы магазина 8;

В = (1 + (Й10+ R»)/Rej — коэффициент коррекции.

Микропроцессорная система 7 управления, обработки-представления информации имеет память и обеспечивает выполнение вводимых в последнюю оператором 21 по каналам 20 программ, например. она производит:

1) вычисление номинального результата сопротивления Р(22-2з)н при учете номиНаЛЬНЫХ ЗНаЧЕНИй Я10н, Я11н И Явн, КОГДа (2) с учетом (1) упрощается к виду

Й(22-23)н=(R1O+ Й11)х B = z,!хЙ12н х В (3) или же при В = 1, 01 ... О> ... О (R8 = ) (За) 2) вычисление результата сопротивления Й(22--2з)д при учете действительных значений (с учетом поправок, хранящихся в памяти системы 7 Й10д, Й11д,и номинального значения Йвн,когда (2) с учетом (1) уп рощается к виду

R(22-2з)д- (R10+ R11) B =

= (z J х Й12н+ Л Й10+Л R11) В =

R(22-2З)н1(ЬЙ10+ЛЙ11) В(4) или же при В - 1, 01 ... Ol ...0 (RB = ) Й(22-23)д R(22-23)н + Л Я lO + Л К11, (4а) гдЕ Л Й1Π— пОправка сопротивления трансфера 10;

ЛЙ11 — поправка сопротивления трансфера 11. 1775684 устройстве от зажима 1 до зажима 3 протекает рабочий ток 1, который между потенциальными клеммами 4, 5 устройства создает разность потенциалов — напряжение холо5 стого хода

Rs + R10 + R»

Rs+ 1 10

Й10 В»1

118 R10 + R» 110 И»

R10 R»

20 х

+0, X1...Xi...XÌ

R10 RR11

В1од+ й»л = 10,0002 Ом + 7,0001 Ом - 25 (6) = 17,0003 Ом.

Согласно фиг. 2 требуемое сопротивление (5) 30

16,4270 х 17,0003

17,0003 — 16,4270

279,264 р5733 487,12 Ом . (8) при переходе от нормализованной мантиссы О, X1 ... Х ... Хь сопротивления магазина

55 8 к нормализованной мантиссе О, Y1 ... Yi ...

Ук проводимости устройства, но и по соответствующей команде оператора (программе) может по формуле

Rn - 1/Gn

В метрологической практике часто приходится составлять и использовать образцовые схемы замещения требуемого точного сопротивления, например:

R(22-2э)д 16,1270 Ом . (5) Для решения задач, аналогичных(5), наиболее подходит первый вариант с первым трансфером А х 10 Ом и вторым трансфером

А х 1 Ом, с помощью которых можно устанавливать при В = 1 любое образцовое сопротивление от 1 Ом ступенями через 1 Ом до максимального сопротивления обеих трансферов 10 х 10 Ом+ 10 х 1 Ом = 110 Ом.

Для получения требуемого сопротивления (5) на трансфере 10 необходимо установить сопротивление 1 х 10 Ом, а трансфере

11 установить сопротивление 7 х 1 Ом= 7

Ом, затем, пользуясь поправками сопротивлений трансферов 10 и 11,система 7 определит действительное сопротивление суммы

16 4270 Ом — 17,0003 Ом х Rs (7)

17,0003ОМ х К8 откуда сопротивление магазина 8

8 любом варианте устройства решение рутинных математических операций выполняет микропроцессорная система 7, а оператор 21 лишь вводит в память последней необходимые данные-характеристики цели, например, (5) и включает соответствующую программу для достижения этой цели используемым вариантом устройства.

Следует отметить, что для получения образцового сопротивления можно было регулировать сопротивление Rs от его максимального значения до значения

"487,12 Ом", когда согласно (7) на дисплее системы 7 будет представлен искомый результат "16,4270 Ом".

При втором варианте включения (фиг. 4) вобщем токовом контуре внешней цепи и в

R10 + R» + 0, Х... Х... Xq R р ° (9)

О, Y1 ... Yi... Yy . 10 (См ) откуда воспроизводимая (имитируемая) устройством проводимость

Gn = — = О, Y1 ... %... Ya . 10 Р См, 1

Uxx (10) где О, У1 ... % ... Yk- нормализованная мантисса числового значения проводимости (10);

R10 КЯ» 10 Р См — масштаб числового значения проводимости 10.

8 процессе обработки информации по (9) и выдачи ее результатов s виде (10) микропроцессорная система 7 не только учитывает поправку

P (R10+ Й»)/R (11) 1775684 проводимость (10) пересчитать в эквивалентное сопротивление, а именно

I

0, Y>...Y)...Ук 10 РСм

-z ....zi..., а 10+ См, (13) где z>, ..., z), ..., го — мантисса числового 10 значения сопротивления (13), 810 Я R> - 10 Ом — масштаб числового значения сопротивления (13).

При третьем варианте включения (фиг.

5) устройству присущи те же функции(9)-(13) 15 с тем отличием. что при данном включении рабочий ток меньше, поскольку трансфер

10 от трансфера 11 отличается большими сопротивлениями резисторов-ступеней, т.е. при одном и том же рабочем токе 20 будет потреблять мощность во столько раз большую, во сколько раэ era сопротивление Рю больше сопротивления Р» трансфера 11.

В составе устройства могут быть транс- 25 феры с резисторами-ступенями в 0.01; 0,1;

1; 10; 10; 10; 10; 105 ОМ, а магазин 8 может обеспечивать изменение своего сопротивления Ра в диапазоне 0,01-10 Ом. Для больQ шинства практических целей та0 ие пределы 30 изменения укаэанных сопротивлений достаточны.

fl р им eq1. При О, Xi .. Xi ... Х 8-104

Ом, 81о 10 Ом, Яа 10 Ом устройство воспроизводит сопротивление

81о 8»

81о + й» +О, Х1... Xi ... Хь Я

10 10 10 Ом (1Й) 40

10 1 + 10 + 10 иии 00000Димость бпимс Яхи - 10 См 15)

-1 +7

Пример 2.ПриО,Хг...Х)...ХК 8-10 ®

Ом, Я о й» 10 Ом устройство воспроизводит сопротивление

81о 81

Яю+ 8»+0,X> ...Xi...Х" и 50 — 3,3 ° 10 Oat (16) 10е 106

10 + 10 + 10 или проводимость Осмин Яхмакс 1 3010

См. (17)

Далее в табл. 2 указаны при Р - 10 Ом возможные масштабы 10Р См шкалы (10) устройства при включении его во внешние электроцепи согласно фиг, 4 и 5.

При приведенных в табл. 2 масштабах

10Р См устройство воспроизводит следующее множество проводимостей Gn.

О, Y> ... У) ... Ук 10 См, О, Y> ... Yi ... Ук 10 См, ° ° ° ° ° 1 ° Ф Ф

О, Yt ... Y> ... Ye 10 См, (18) О, Y1 ... Y ... У)1 10 См, которое в соответствии с (12) с помощью микропроцессорной системы 7 управления, обработки-представления информации может быть преобразовано в следующее множество сопротивлений, P:

71,...,ль...гк 10 Ом, zt, ..., z, ... zg 10 0м, z>,...д...ас 10 Ом, (19) 1 Ф ° ° ° ° ° 1 ° 1 ° Ф Ф

z1i ...zt zk 10 Ом.

В заключение следует отметить, что устройство и его составные части, отдельные соединения последних могут использоваться во внешних электроцепях автономно или же в составе разных измерительно-вычислительных агрегатов и мультимерметров.

Отсутствие усилителей упрощает изготовление, калибровку и эксплуатацию описанного имитатора электрической проводимости и сопротивления.

Формула изобретения

1. Имитатор электрической проводимости и сопротивления, содержащий два токовых зажима и две потенциальных клеммы, управляемый делитель напряжения, подключенный одним выводом к первому токовому зажиму первого полюса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения количества воспроизводимых величин с различным масштабом, в него введены цифроуправляемый магазин сопротивления, третий токовый зажим, третья потенциальная клемма и микропроцессорная система управления, обработки и представления информации, а управляемый делителЬ напряжения выполнен в виде двух соединенных последовательно масштабных мультирезисторов — первого и второго трансферов, содержащих четные и нечетные ключи, коммутирующие резисторы, к первому токовому зажиму подсоединены вывод четных ключей первого трансфера и

1775684

Таблица 1

Таблица 2 при этом один вывод цифроуправляемого магазина сопротивления, первая потенциальная клемма подсоединена к выводу нечетных ключей первого трансфера, другой вывод цифроуправляемого магазина сопротивления и токовые выводы от четных ключей второго трансфера подсоединены к второму токовому зажиму второго полюса, выводы от нечетных ключей второго трансфера подсоединены к второй потенциальной клемме, привем соединенные между собой выводы первого и второго трансферов подсоединены к третьему токовому зажиму и третьей потенциальной клемме третьего полюса, а выводы управления ключами трансферов и цифроуправляемого магазина сопротивления подключены к микропроцессорной системе управления, 5 обработки и представления информации.

2. Имитатор поп. 1. отл и ч а ю щи й-. с я тем, что он дополнительно снабжен двумя дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, сое10 диненными между собой, а также двумя дополнительными зажимами, подсоединенными каждый к общей точке соединения четного и,нечетного ключей последней ступени первого и второго трансферов.

1775684

° °

Ф °

1775684

1775684 фиг.5

Составитель M.Соловьева

Техред М.Моргентал Корректор A.Козориз

Редактор

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

Заказ 4032 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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