Магазин сопротивления-калибратор напряжения

 

Сущность изобретения: устройство содержит: первый 2 и второй операционный усилитель 3, многоразрядный цифровой делитель напряжения 4, первый 9 и второй коммутатор 15, сменную меру образцового напряжения 13, микропроцессорную систему управления, обработки - предоставления информации 19, управляемый масштабный мультирезистор 5, внутренний корпус-экран 1, внешний корпус-экран 18, первую, вторую 12 и третью группу 14 М-зажимов, 2Ы-выходных зажимов 17, зажим 18 для подключения к внешнему контуру заземления . Все блоки соединены соответствующими связями. Кроме того, устройство снабжено управляемой большетоковой многозначной мерой.-сопротивления. 3 табл., 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4820266/21 (22) 26,04.91. (46) 23.02.93, Бюл, и 7 (71) Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения (72) А.М.Чернов, Е.Я.Бадинтер, И,И,Гришанов, С, К, 3 ото в и А.B.Тор кун о в (56) Авторское свидетельство СССР

N 924615, кл, G 01 R 27/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1415199, кл, 6 01 R 27/00, 1988, Авторское свидетельство СССР

N 1188661, кл. G 01 R 17/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1427306, кл, G 01 R 27/00, 1988.

Я,В.Пацарнюк "Цифроаналоговые преобразователи для поверки вторичных средств измерения температуры. — Львов, ЛОЛ ПИ, 1989, стр. 156, рис, 5.6.

ÄÄ5UÄÄ 1797078 А1 (54) МАГАЗИН СОПРОТИВЛЕНИЯ вЂ” КАЛИБРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Сущность изобретения: устройства содержит: первый 2 и второй операционный усилитель 3, многоразрядный цифровой делитель напряжения 4, первый 9 и второй коммутатор 15, сменную меру образцового напряжения 13, микропроцессорную систе- му управления, обработки — предоставления информации 19, управляемый масштабныймультирезистор 5, внутренний корпус-экран 1, внешний корпус-экран 18, первую, вторую 12 и третью группу 14 N-зажимов, 2N-выходных зажимов 17, зажим 18 для подключения к внешнему контуру заземления, Все блоки соединень соответствующими связями. Кроме того, устройство снабжено управляемой большетоковой многозначной мерой. сопротивления. 3 табл„ 3 ил, 1797078 объединены и являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами коммутатора, причем первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно к инвертирующему входу и среднему выводу сдвоенного источника питания третьего операционного усилителя, третий и четвертый выходы коммутатора — соответственно к выходу источника питания и неинвертирующему входу второго операцион"ного усилителя (павторителя), Аналогу присущи следующие недостатки:

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для изготовления N-канальных магазинов-калибраторов сопротивления и напряжения для поверки омметров и вольтметров, теплотехнических средств измерения, применяемых в комплекте с термометрами сопротивления и термопарами.

Известен магазин сопротивления, содержащий управляемый масштабный мультипезистор и меру отношения в виде цифрового делителя напряжения, два повторителя напряжения в виде операционных усилителей, инвертирующий вход первого и неинвертирующий вход второго, из которых соединены соответственно с первым и вторым зажимами магазина, к .первому зажиму последнего подсоединен первый вывод мультирезистора, с вторым зажимом,— общий вывод (шина) второго уси- 20 лителя, выходы обеих усилителей соединены с вторым выводом мультирезистара и сигнальным входом цифрового делителя напряжения, к общему выводу которого присоединены неинвертирующий вход и общий вывод (шина) первого усилителя, а выход указанного делителя соединен с неинвертирющим входом второго усилителя.

Недостатком аналога является его пригодность лишь для одноканального моно- 30 функционального примейения.

Более совершенным аналогом заявляемого устройства является многоканальный .калибратор-магазин сопротивления, содержащий в своем составе многодиапазон- 35 ный магазин сопротивления (1), третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого и выход объединены и подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя (повторителя) и 40 коммутатор, выполненный на N групп ключей, каждая группа которого Содержит четыре ключа; входы которых попарно объединены и являются соответствующими входами многоканального калибратора-ма- "5 гаэина сопротивления, а одноименные выходы ключей всех групп коммутатора

1) однофункционэльнасть;

2) сложность, обусловленная наличием трех операционных усилителей с автономными сдвоенными "плавающими" источниками питания, что увеличивает массогабариты устройства;

3) низкая помехозащищенность от импульсов внешних и внутренних электромагнитных полей и от токов утечек через изоляцию и паразитные, емкостные связи из-за отсутствия специальных экранов, Более близким по функциональному назначению и составу аналогом заявляемого устройства является магазин сопротивления-калибратор напряжения, содержащий в своем составе два повторителя напряжения, два коммутатора, источник образцового напряжения (вернее — образцовой электродвижущей силы (ЗДС) Ер, управляемую меру отношения в виде К-разрядного цифрового делителя напряжения (ЦДН), управляемый масштабный мультирезистор, При этом первый и второй повторители напряжения выполнены на операционных усилителях (ОУ) с искусственной средней точкой, а входуправляемого мультиреэисто- . ра соединен с инвертирующим входом первого ОУ (повтарителя напряжения) и является первым выходом магазина сопротивления. ЦДН вЂ” мера отношения включена между неинвертирующим входом и выходам первого ОУ (повторителя напряжения).

Средний отвод второго повторителя напряжения, неинвертирующий вход которого является вторым выходом магазина сопротивления и калибратора напряжения, первый и второй коммутаторы выполнены на N-ключах, при этом N - 1 выходов управляемого мультирезистора соединены с N - 1 входами первого и второго коммутаторов соответственно, N-e входы первого и второго коммутаторов объединены и являются первым выходом калибратора напряжения и через источник напряжения подключены к инвертирующему входу первого повторителя напряжения, выходы первого коммутатора объединены и подключены к выходу второго повторителя напряжения.

Аналог обладает недостатками:

1) одноканальность и ограниченная применимость как узкодиапазанного магазина сопротивления с двухзажимным подключением к внешней цепи;

2) данный аналог не является калибратором напряжения со шкалой

0вых=О,Х1„,Xi...Хк Ер,(1) где О, X> ... Xi ... Х вЂ” нормализованная мантисса требуемого числового значения выходного напряжения Ustix (1) калибратора:

1797078

X>, ..., Хь ..., Х вЂ” коды-числа включенных ступеней соответственно 1-й, ..., 1-й, ..., k-й декад калибратора, а преобразователем исходного образцовой

ЭДС Е,> (равной 1 В или 10 В) в выходное 5 напряжение прототипа живых = (1 — О, Х) ... Xt ... Xk). (2)

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является специализированный цифроаналоговый преобразователь ЦАП со- 10 противления и напряжения, содержащий первый и второй операционные усилители, многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН) и микропроцессорную систему управления, обработки — представления 15 информации (МПСУОПИ) — агрегат изобрете- . ний — аналогов и с МПСУОПИ (4).

Недостатки прототипа:

1) сложность, заключающаяся в более громоздкой структуре соединений состав- 20 ных частей и сложном коммутаторе каналов, в необходимости дополнительных пересчетов (2) в (1) или (1) в (2) при разных метрологических применениях прототипа;

2) малыедиапазоны показаний прототи- 25 па как в качестве магазина сопротивлений, так и калибратора напряжений, 3) реализация коммутаторов в виде наборов ключей на базе полевых транзисторов с большими проходными сопротивле- 30 ниями ограничивает величину рабочего тока калибратора сопротивления;

4) отсутствие защиты от влияния токов утечки через изоляцию и паразитные емкости, что ограничивает возможность повыше- 35 ния точности и расширения диапазонов показаний прототипа, Целью заявляемого изобретения является расширение диапазонов воспроизводимых сопротивлений и напряжений 40. универсальных магазинов сопротивленийкалибраторов напряжений типа.

Указанная цель достигается тем, что в агрегат аналогов: 3 универсальный цифроаналоговый преобразователь сопротивле- 45 ния и напряжения, содержащий первый и второй операционные усилители (OY) многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН) сменную меру образцового напряжения или электродвижущей силы (ЭДС), 50 микропроцессорную систему управления, обработки — представления информации (МПСУОПИ) дополнительно вводятся управляемый масштабный мультирезистор (УММР), второй управляемый. коммутатор, 55 первый и второй корпуса-экраны, первая, вторая и третья группы N зажимов группа

2N зажимов, зажим для подключения второго корпуса-экрана ко внешнему контуру заземления (), причем в первом (базовом) варианте заявляемого устройства инвертирующий вход первого ОУ соединен с первым потенциальным выводом УММР, к первомутоковому выводу которого присоединены первая группа N зажимов и вывод подвижного контакта первого направления второго коммутатора, ко второму токовому выводу YMMP присоединены вторая группа N зажимов, выход второго

ОУ и один вывод меры образцового напряжения (ЭДС), второй потенциальный вывод

УММР соединен с выходом первого ОУ и выводом подвижного контакта второго направления второго контактора, неинвертирующий вход и общий вывод первого OY соединены с общей шиной (.1), выводом подвижного контакта третьего направления второго коммутатора и первым (внутренним) корпусом-экраном, третьей группой Й зажимов, второй вывод сменной меры образцового напряжения (ЭДС) соединен с выводом второго неподвижного контакта первого направления второго коммутатора, сигнальный вход

МЦДН соединен с выводами неподвижных второго контакта второго и первого контакта третьего направлений второго коммутатора, общий вывод МЦДН соединен с выводами неподвижных первого контакта третьего и второго контакта второго направлений второго коммутатора, к выходу МЦДН присоединен инвертирующий вход второго ОУ, неинвертирующий вход и общий вывод второго ОУ соединены по-отдельности с механически спаренными первым и вторым выводами каждой пары неподвижных контактов каждого из

И направлений этого коммутатора соединены накоротко и далее каждый по отдельности соединен с выводом одного каждой пары их в группе 2N зажимов, второй (внешний) корпусзкран снабжен зажимом для подключения к внешнему контуру заземления, ), входы каналов управления-информации УММР, второго и первого коммутаторов, М ЦДН присоединены к выходам соответственно первого, второго и третьего, четвертого каналов управления-информации МПСУОПИ, Второй вариант описываемого устройства — это агрегат первого варианта этого устройства и управляемой большетоковой многозначной меры сопротивления (Y5MMC), причем вход канала управленияинформации УБММС соединяется с выходом пятого канала управления-информации

МПСУОПИ, первый потенциальный вывод

УБММС соединяется с любым иэ первой группы Nзажимов,,второй потенциальный вывод У6ММС соединяется с любым из второй группы N зажимов, а первый и один из вторых, а именно — втооой избранной ступени сопротивления 10, 10, 10, 10, 10

-2

10, 10 . 10, 10, 10, 10 Ом УБММС явля1797078

15

35

50 ются соответственно первым и вторым токовыми зажимами устройства, первым потенциальным зажимом устройства является любой из третьей группы N зажимов, вторым потенциальным зажимом устройства является один из двух используемого канала зажимов из группы 2N.ïîñëåäíèõ.

Взамен УБММС можно использовать комплект четырехзажимных измерительных катушек сопротивления, соединенных по схеме УБММС или подключаемых к первому варианту устройства по отдвльности и аналогично подключению ступеней УБММС.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема первого варианта описываемого устройства; на фиг. 2 — схема одного из возможных вариантов УММР для первого варианта устройства; на фиг. 3— структурная схема второго варианта устройства; на фиг. 4 — структурная электрическая схема У6ММС для агрегатирования второго варианта устройства на базе первого, Первый вариант описываемого магазина сопротивления — калибратора напряжения в первом корпусе-экране 1, содержит первый.ОУ 2, второй ОУ 3, МЦДН 4; УММР

5, представленный схемой замещения в виде управляемого образцового регистора 6 с первым полюсом 7 и вторым полюсом 8, с токовым и потерциальным выводами от каждого полюса, первый коммутатор 9. В пространстве между внешним корпусомэкраном 10 и внутренним корпусом-экраном 1 расположена первая группа 11 N за-: жимов, к которой присоединены токовый вывод полюса 7 YMMP 5 и вывод подвижно,го контакта первого направления коммутатора 9, вторая группа 12 N зажимов, к которой присоединены второй токовый вывод полюса 8 УММР 5, выход ОУ 3, один 40 вывод меры 13 образцового напряжения (ЭДС); третья группа 14 N зажимов, соединенная с корпусом-экраном 1 и общей ши-" ной (Оустройства, первый коммутатор 15 с двумя механически спаренными подвижны- 45 ми контактами и N парами неподвижных контактов, выводы которых попарно соеди= нены накоротко в узлах-полюсах 16,1, ..., 16.j ..„:16,N и далее соединены с выводами

2N зажимов группы 17 последних. где 1, ..., j, N — номера каналов, переключаемых коммутатором 15.

В качестве сменной меры 13 образцового напряжения Ео может применяться мера

ЭДС 1 В или 10 В.

МПСУОПИ 19 может быть вынесена за пределы корпуса-экрана 10 для удобства ди алога с оператором, пользующегося дисплеем и памятью МПСУОПИ, каналами диалога.

При этом вход канала управления-информации УММР 5 соединен с первым выходом 20 управления МПСУОПИ 19, ко второму выходу 21 и третьему выходу 22 канала управления-информации которой соответственно присоединены кайалы управления-информации коммутаторов 9 и 15. Четвертый Bblход 23 управления МПСУОПИ 19 соединен с входом канала управления-информации

МЦДН 4.

Каждый из поверяемых двухзажимных высокоомных омметров 24 подключается одним выводом к одному из зажимов группы

11, а вторым выводом — к одному из двух зажимов, например, канала М, избранного при помощи коммутатора 15 (см, группу 17

2N зажимов на фиг. 1), Каждый из поверяемых низкоомных четырехзажимных омметров 25 подключается первым,токовым выводом к одному из зажимов, например, первому из каналов) группы

17. вторым потенциальным выводом — к одному из зажимов группы 14, Поверяемый вольтметр 26 одним выводом подключается к одному из зажимов групп ы 12, вторым выводом — к одному из двух зажимов соответствующего канала группы 17 2N. зажимов..

Входящий в состав первого варианта описываемого устройства YMMP 5 (фиг, 1) представлен на фиг. 2 структурной схемой со следующими элементами: — первым токовым выводом с группой 11 зажимов; . — вторым токовым выводом с группой 12 зажимов; — первым потейциальным выводом 27; — вторым потенциальным выводом 28; — резисторным элементом 29 с сопротивлением Я д = 0,1 Ом, с сопротивлением

Йзо =0,1 Ом потенциального вывода 30 вместе с замкнутым ключом 31, с сопротивлением Rzz порядка 0,03 Ом токового вывода 32 совместно с замкнутым ключом 33, с полюсами 7.1 и 8.1 (на фиг. 1 полюс 7.1 — 1-й вариант полюса 7, а полюс 8,1 — 1-й вариант полюса 8); — резисторным элементом 34 с сопротивлением R = 1 Ом, с сопротивлением

Rz< 0,1 Ом потенциального вывода 32 вместе с ключом 36, с сопротивлением Взт порядка 0..03 Ом токового вывода 37 с ключом

38, полюсами 7.2 и 8.2;

; — резисторным элементом 39 с сопротивлением Взд = 10 Ом и с ключом 40 потенциального вывода и ключом 41 токового вывода, полюсами 7:3 и 8.3; — резисторным элементом 42 с сопротивлением R4z = 10 Ом и ключом 43 потен.2

1797078

10 циального вывода, ключом 44 токового вывода, полюсами 7.4 и 8,4; — ключом 45 для соединения первых потенциального и токового выводов в полюсе

7.5; 5 — мультирезистором-трансфером (5) 46 с десятью резисторными секциями сопротивления по 10 Ом и ключами 47 — 58;

4 — мультирезистор — трансфер 59 с десятью резисторными секциями сопротивле- 10 ния по 10 Ом и ключами 60 — 72;

7 — мультирезистор-трансфер 73 с тремя резисторными секциями сопротивления по

3 .10 Ом и ключами 74 — 76; — мультирезистор-трансфер 77 с де- 15 сятью оезисторными секциями сопротивления 10 OM и ключами 78 — 88.

Далее в табл. 1 указаны номеоа замкнутых ключей YMMP 5 при установе требуемого сопротивления Р5 последнего из следующе- 20 го ряда возможных его значений 10, 10, 101 102 103 104 105 1012 О

В YMMP 5 сопротивления ключей и коммутационных проводников (см. 30, 32, 35, 37, .„, 57, ... 71) при R< 10 Ом не суммиру- 25 ются с последним, а при R5 ЫО" Ом суммируются, Максимальный рабочий ток YMMP 5 при R5 = R2g = 0,1 Ом может быть до 1 А, что обеспечивает между потенциальными выво- 30 дами 11 и 12 достаточно большие сигналы в виде напряжения холостого хода

Охх=!029=1 А 0,1 Ом=0,1 В, (4)

При том же сигнале (4) рабочий ток I резисторного элемента 34 и ключа 37 может быть уменьшен до

40! = Uxx/R34 = 0,1 В/1 Ом =.0,1 А. (5) 1 и далее при том же токе (5) сигнал Uxx на резисторном элементе 39 может быть увеличен до

Uxx =I R3g=0,1À 1 Ом=1 В(6) и так далее до Uxx = 10 В и более для резисторных элементов 42 и 46, 59, 73, 77.

На фиг, 3 представлена структурная 50 схема второго варианта описываемого уст° ройства для работы во внешних электроцепях с рабочими токами. большими допустимых токов для УММР 5.

Второй вариант (фиг. 3) компонуется из 55 первого варианта 89 (фиг. 1) и дополнительного блока-модуля УБММС 90 (фиг. 4) подключением первого потенциального вывода

91 этого УММР к одному из зажимов группы

12 подключение входа канала управленияинформации этого YMMP к соответствующему входу 93 МПСУОПИ 17 в составе первого варианта 89 описываемого устройства, при этом в YMMP 5 согласно табл. 1 устанавливается сопротивление R5 =

Следует отметить, что УБММС 90 помимо двух потенциальных выводов 91, 92, канала 93 управления-информации, первого токового зажима 94 и ряда вторых токовых зажимов 95.1, .„95,q, ... 95,M, содержит группу резисторных элементов 96,1; ..., 96.с!, ..., 96;М с присоединенными к общему зажиму 94 первыми токовыми выводами и присоединенными к отдельным зажимам 95.1, ..., 95.q, ..., 95,M вторыми токовыми выводами, присоединяемыми ключами 97,1, „. 97.q, ..., 97,М к первому потенциальному выводу 91 .

YMMP 90 первыми потенциальными выводами этих элементов и присоединяемыми ключами 98.1, ..., 98.q,,.„98.M к второму потенциальному выводу 92 YMMP 90 вторыми потенциальными выводами этих элементов.

В качестве УБММС 90 можно использовать комплект четырехзажимных измерительных катушек сопротивления 104, 10

10, 10, 1, 10, 10, IO, 10, 10 Ом.

По сравнению с аналогами и прототи- пом описываемое устройство имеет и реимущество в том, что оно может быть использовано в качестве магазина (калибратора) сопротивления не только при двухзажимном, но и трехзажимных и четырехзажимных подключениях к внешним электрическим цепям (В 3Ц), варианты чего указаны в табл. 2.

Заявляемое устройство может быть использовано и как многозначный калибратор (магазин) напряжения.

При любом варианте использования устройства в качестве магазина сопротивления (табл. 2) работа его протекает следующим образом.

После подключения устройства к омметру в общем их токовом контуре установится рабочий ток !, который, протекая через сопротивление R5 УММР 5, создаст между выводами 91, 92 последнего разность потенциалов — напряжение холостого хода

U*= Rs, (7) которую ОУ 2 повторит на своем выходе, т.е. передаст через коммутатор 9 в виде своего выходного напря>кения U = U на сигнальный вход и общий вывод МЦДН 4 с точностью

0 0 ЛО

До (! og2 "0 10

U — U (8) 1797078

5

20

40

U= Ep

50

55 равной коэффициенту усиления ОУ 2, используемому в данном случае в качестве повторителя напряжения с порогом чувствительности к входному напряжению;

Управляемый со стороны МПСУОПИ 19 по каналу 23 цифровым кодом,и= О, X) ... Х! ... Хк, (9) где Х1...„X!..., Хк — цифры-коды 1-ro, ..., I-ro, k-го разрядов (9}, МЦДН 9 преобразует. свой входной сигнал

U = U* в следующие два своих выходных сигнала:

1) напряжение холостого хода между выходом и общим выводом МЦДН 4

U)M i-i* -,и0* = О, Х1 ... Xi ... Xk IRs, (10) 2) напряжение холостого хода выходом и сигнальным входом МЦДН 4

02мцдн =,и U = (1 - О, X> ... Xi ... Xk) IRs, (11) При указанном на фиг; 1 соединении

МЦДН 4 и OY 3 последний повторяет сигнал (11) первого в виде своего выходного напряжения (1 - О, X> ... Xi ".Х } !Вз =,и !Вз, (12) которое между узлами-полюсами 7 и 16,J (фиг; 1), суммируясь с разностью потенциалов (7), создает итоговую разность потенциалов .

U7-, щ = 0 - P= IRs (1 - О, X! ... Xi ... Xk)IRв=

=О,х! ...х „,хк IRs=pIRg, (13) откуда имитируемое между указанными узлами-полюсами сопротивление

Rn }- О, Х ... Х ... Xk Rs =,10 О

U7 —. 16j

I (14) пропорционально как цифровому коду и (9), так и масштабу-сопротивлению Rs = 10Р

Ом УММР 5.

Следует отметить, если из устройства убрать источник 13 ЭДС Ео, коммутатор 4 установить во второе положение, то между полюсами 99 и 100 будет воспроизводиться сопротивление

Rn = и Rs = (1 - О, X) .„Х ... Xk) 10 Ом. (14) что является дополнительной полезной функцией устройства, которой при необходимости можно пользоваться, При четырехзажимных подключениях устройства сопротивления Rn u Rn измеряются (используются в ВЭЦ) омметрами непосредственно.

При двухзажимных включениях устройства в ВЭЦ (табл. 2) к сопротивлению В, (или

Rn) добавляются сопротивления ЙТ1 и RT2 выводов токовых зажимов Т1 и Tz (см. табл.

2). .При трехзажимном подключении устройства можно исключить влйяние одного

15 из указаннихсопротивлений RT< или ВТ2, что указано в. табл.2.

В цепи устройства коммутатор 15 позволяет соответственно подключать (или выключать) любой j-й проверяемый оммет! (вольтметр), что делает устройство N-канальным; т.е, пригодным для поверки N омметров (вольтметров) или N-канального омметра (вольтметра).Для использования устройства в качестве калибратора напряжения для поверки вольтметров 26 и иных использований необходимо коммутатор 4 переключить во второе: положение, противоположное указанному на фиг. 1, à íà YMMP 5 устано30 вить любое сопротивление Rs «10 Ом (можно в YMMP предусмотреть вариант включения В5 = }, В данном случае выходное напряжение (ЭДС} Ео источника 13 будет входным сигналом для ОУ 1 взамен сигнала "1йр" в предыдущем применении устройства

ОУ 1 через коммутатор 4, установленный в противоположное указанному на чертеже положение, передаст этот сигнал Е, на входы (сигнальный вход и общий вход)

МЦДН 4 в виде напряжения в результате будут получены следующие два выходных сигнала МЦДН 4;

1) напряжение холостого хода между выходом и общим выводом МЦДН 4

0 мцдн* =,и Е = О, Х1 ... Xi ... хк - Е,, (15) .2) напряжение холостого хода между сигнальным входом и общим выводом

МЦДН 4

02мцдн =p Ео =(1- О, X) ... Xi ... Xk} Ep. (16) При.установке коммутатора 4 во второе положение, противоположное указанному

1797078 на фиг. 1 входным сигналом для ОУ 2 будет сигнал (15) (в прототипе используется сигнал 16, что дает иной эффект).

Реагируя на сигнал (15), ОУ 2 воспроизводит на своем выходе между зажимами 13 5 и 15 напряжение

Р =,иЕо = О, Х1 ... Xl " Xk Ео. (17)

На фиг., 1 показано, что источник 13 10 можно менять, например, можно брать вариант данного источника с разными значениями его напряжения (ЭДС) Ео из ряда

Ео = 0,1;; 10 В. (18) 15

Принципиально можно принять

Ео = 100 В, 1000 В, (19) если остальные элементы устройства будут выполнены с учетом такого выбора, 20

В отличие от прототипа в описанном устройстве сразу реализуется требуемая функциональная шкала (17) без каких-либо дополнительных операций и средств, реализующих эту шкалу, что упрощает алгоритм 25 устройства во всех применениях, Аналоги устройства одноканальны, а многоканальный прототип содержит в своем составе ОУ и очень сложный коммутатор.

Объединяя положительные свойства 30 аналогов и прототипа, описанное устройство лишено отмеченных ранее их недостатков, имеет гораздо большие диапазоны и множества показаний как в качестве магазина — многоканального калибратора сопро- 35 тивления, так и многоканального калибратора напряжения, Для оценки предельных функциональных возможностей устройства необходимо учитывать приведенные в табл. 3 техниче- 40 ские характеристики слаботоковых приборных коммутатора и ключей.

При переходе к управлению устройством с помощью МПСУОПИ 19 (микропроцессоров) очень медленно действующие 45 коммутаторы допустимы лишь для переключения масштабов в УММР 90 или выбора рода работы с помощью коммутатора 9 (фиг.

1). Представляется, что для реализации коммутатора 9, 15 более подходят реле (контак- 50 торы) с золотыми или серебрянными . контактами, в отдельных случаях можно испольэовать перспективные герконы с тер-. мостатированием (табл. 3).

В СССР и за рубежом освоены серий- 55 ные приборы на базе ОУ с разрешающей способностью до (0,1(мкВ.

Можно прогнозировать улучшение этой способности до 0,05 — 0,01(мкВ в специальных приборах, принимая во внимание следующее:

1) паразитная термоЭДС на концах медного проводника длиной 1 м в лабораторных условиях порядка (0,01 — 0,05! мкВ;

2) в бифилярном проводнике длиной 1 м под действием переменной составляющей напряженности магнитного поля Земли наводится медленно изменяющаяся ЭДС до (0,01 — 0,05(мкВ, — т.е. это довольно влияющие факторы при создании приборов с чувствительностью к сигналам напряжения менее (0,1(мкВ.

При номинальном рабочем сигнале

Омин = (10 — 100) мВ = (0,01 — 0,1) В, (20) характерном для шунтов и иных измерительных преобразователей, разрешающей способности ОУ в составе устройства

Л!.! = I0,1I мкВ = I10 I В (21) целесообразно число разрядов (декад)

МЦДН 4 принять

K )(оц о (- )= (о91о (10 /10 ) = S. (22)

При увеличении рабочего напряжения устройства число разрядов МЦДН можно увеличить соответственно до 6 и даже более, если в МПСУОПИ будет предусмотрена программа автокалибровки МЦДН 4 с точностью

Тмцдн 10, {23)

Представленный на фиг, 1 основной(базовый) вариант описанного устройства содержит универсальный УММР 5, выполненный по схеме согласно фиг. 2 и обеспечивающий ряд масштабов-сопротивлений Rg от 0,1 до 1.10 Ом. Можно этот

12 базовый вариант использовать для создания на его основе дополнительных вариантов заявляемого устройства — модификаций варианта согласно фиг. 3.

Как в аналогах и прототипе, при случае двухзажимного применения основного варианта заявляемого устройства рабочий ток

1 проходит через последнее от зажима 2 через УММР 5 до зажимов группы 13 и далее через выход OY 2, коммутатор 10 и один из зажимов группы 15, В данном случае величина тока не может быть более меньшего из допустимых токов указанных выше элементов; например, ОУ 2., 15

1797078

16 Принципиально возможно в качестве

0У 2 использовать уникальный и громоздкий усилитель с рабочим током до 100 А и более, что сильно увеличивает массогабариты заявляемого устройства по сравнению с 5

его реализацией, в которой OY 1 и ОУ 2 унифицированы и выполняются на базе серийных микросхем с рабочими напряжени- ем +.10В и током +.10мА(см. фиг. 3).

Во втором варианте устройства в контур 10 большого рабочего тока ВЭЦ включается с помощью токовых зажимов Т1 и Тг (табл, 2) резисторный элемент из группы 96.1...„

96.q...„96,M с требуемым сопротивлениеммасштабом, например, Вэб.1. 15

Во всех случаях применения алгоритм работы устройства предельно лаконичен: I) установить требуемый масштаб "10Р

Ом" (или "10Р B");

2) установить требуемую мантиссу "Q, 20

Х1... X „, Хк";

3) использовать результат работы устройства.

О,Х ...Xi...Х 10 Ом 25 (О, X> ... X) ... Хк 10" В) (24) или (1 — О, Х1 ... Х „, Хк) 10Р Ом

Р-О,Х ...Х ...Х,)10РВ) (25)

Описанное устройство можно использо- 30 вать с цифровой коррекцией результатов показаний (24) и (25), поскольку в память

Формула изобретения

1. Магазин сопротивления — калибратор напряжения, содержащий первый и второй ,операционные усилители, многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН), первый коммутатор, сменную меру образцоаого напряжения и микропроцессорную систему управления, обработки-представления информации (МПСУОПИ). о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазонов воспроизводимых сопротивлений и напряжЕний, в него введены управляемый масштабный мультирезистор (YMMP), второй коммутатор, внутренний корпус-экран, внешний корпус-экран, первая, вторая и третья группы N зажимов, 2N выходных зажимов, зажим для подключения к внешнему контуру заземления, причем инвертирующий вход первого операционного

"усилителя соединен с первым потенциальным выводом УММР, второй потенциальный вывод которого соединен с выходом

МПСУОПИ 17 можно ввести программу и поправки для компенсации систематических составляющих погрешностей результатов (24) и (25).

Наличие МПСУОПИ 19 и возможность применения устройства с внешней микро

ЭВМ позволяют повысить быстродействие и автоматизировать поверку омметров (вольтметров), например, проводить поверку с изменением сопротивления (напряжения) в течение 0,01 сек и через 0,01 сек, что человеку-оператору не под силу из-за его личной реакции порядка 0,3 — 1 с.

Описанное устройство помимо измерительной, может быть использовано в вычислительной технике для моделирования требуемых функций изменения во времени сопротивлений и напряжений (ЭДС), задаваемых в цифра-временных программах для МПСУОПИ 19 оператором и реализуемых в данном устройстве и без участия оператора.

Наличие в устройстве рациональной двузкрэнной системы защиты от токов утечек через сопротивление изоляции и паразитные монтажные емкости существенно уменьшает влияние токов утечек с узлов и элементов функциональной электроцепи этого устройства, обеспечивает его совместимость с ВЭЦ, имеющими соответствующие системы защиты, первого ОУ и с выводом первого подвижного контакта первого коммутатора, неинвертирующий вход и общий вывод первого ОУ соединен с общей шиной, первый токовый вывод YMMP соединен с первой группой зажимов и выводом второго подвижного контакта первого коммутатора, второй токовый вывод YMMP соединен с второй группой зажимов, положительным выводом сменной меры образцового напряжения и с выходом второго ОУ, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом

МЦДН, второй выход которого соединен с выводами первого и второго неподвижных контактов первого коммутатора, выводы третьего и четвертого неподвижных контактов которого соединены с третьим выходом

МЦДН, вывод пятого неподвижного контакта первого коммутатора соединен с отрицательным выводом сменной меры образцового напряжения, вывод третьего подвижного контакта первого коммутатора

1797078 соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выводом первого подвижного контакта второго коммутатора; вывод второго подвижного кочтакта которого соединен с общим выводом второго ОУ, вход канала управления YMMP соединен с первым выходом управления

МПСУОПИ, второй выход которой соединен с входом управления первого коммутатора, вход управления МЦДН соединен с третьим выходом управления МПСУОПИ, четвертый выход управления которой соединен с входом управления второго коммутатора, внутренний корпус-экран соединен с общей шиной, внешний корпус-экран соединен с зажимом для подключения к внешнему контуру заземления, третья группа зажимов соТаблица 1

Сопротивление УММР 5

Номера замкнутых ключей

Rs Ом

Кз1, Кзз

Кзб К38

К40, К41

К43, К44

К45, К47, К49, К50 К51, К52, К5з, К54, К55, К56. К58

К45. К47, К49, К52, К5з. К54, K55, Ê58

К45 К 48

К45 К61. К62. Кбз, К64 К65 К66 К67 К68 К69 К70. К71 К72

К45, К61, К64, К64. К68, К69, К74

К45. Кбо или (K45, К62, К64, К68, К70, К72, К75. К76, K77)

К45 К 74

К45, К79, К8о, Ks>, Кв2, Каз, К84, К85, К86, К87, Ksa

К45, K79, Ка>, К82, К84, Ks5. K87, Kss

К45 К 78

К45

Таблица 2

Вид подключения к внешней электроцепи

Обозначение зажимов

Вариант устройстВоспроизводимое сопротивление

Потенци- Токовый

Токовый первый Т1

Потенциальный первый П второй Т2 альный ва второй П2

15(15 )

15 (165)

15(15 )

15(15 ) 15 (15) 13

Четырехэажимное

Трехзажимное

Двухзажимное

12

12

12

14

О,X>... Хь..Х Rs

0,Х ...X ...Х R,+В.2

О.,X>...Xi...Xp Йк + Ят2

Первый (1) 15 (15) О,X>...Xt...Хя R + R72+Ry>

15

Второй (3) Четырехза

91

О,Х1...Xt...X R96 жимное

10о

101

102

103

106

108

109

1012

AJ единена с общей шиной, каждая пара неподвижных контактов с первого по и второго коммутатора соединена с соответствующей парой выходных зажимов с первой по 2N.

2. Магазин сопротивления — калибратор напряжения по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен управляемой большетоковой многозначной мерой сопротивления (YEMMC), вход канала управления-информации которой соединен с выходом пятого канала управления-информации MllCYOПИ, первый потенциальный вывод УБММС соединен с первой группой зажимов, второй потенциальный вывод УБММС соединен с второй группой зажимов.

1797078

>г) ф о о

Q m с

Y >S е s e а z Y

CD Э Э

c Q v е

I S о m

Q. IО

U >.

Х> Э

СС) С

С>!

C) м ф о о

СЧ СЧ

1 1

I I Q ! S S ! t-! g Э

C X о э

С4

Ъ.

Ю

С» о

S X ко

1\ .4

1

1

I i ю о

<О

Ч» Ю л л

o o

Ю т

О Ю

1, 1

>--в 1

1 1 о

tЩ

i>>

Z

Х о х

Я а

1= о о

Ю %о о

4! +!

Сл4

С:>

C)

Ю

° o

4-!

1

f ! !

1

II

4

Ю

Ю

1 о о

СЧ

C)

СЧ о о с) л л о о

СМ

C) 1

С4 л

С:) СГ\ л

Ю

С 4 л

Ю

cV

С:>

IО

Q. е

1Ы

tQ

Q. х!

ID с ь.

S «с)

1о с

Q r с i

СЧ

-о I о о л л

С )

+! +f о о о о о о

+I +>

<4

С:>

C)

+! л«, t

Ю l ! — Л.

С)

4-!

4 +!!

l

I !

1

1

1

С4 СЧ о о о о л о о

1 l

e— о о о

o o

О

О С4 о о о

СМ

О лЮ С:) л л о о

Э

Y

Э

Х х е ! о, л о

С:>

С) С:) lA

C)

Ю

С

C)

С) СМ о

C) C)

o o

C«l ! 1

О О

1О о

CL

Э

ICQ

lo с о

С>) С>)

Х

Я С>)

«о

I S .О

Х

1IЩ с

Х о

>Х

Х>

K щ е г л е

С) С) х

Q. о х

v а о

С>) v

Щ S а щ

CQ х о.

IZ а х

Ct; Б!

0 о э

C о о 1:

Х

2

Q.!

Ct)

О) 4) Х >

1Щ

СС е

Х >S д

>Х О!

О

Щ C е

S

IY

1Х о

>Х

Б ч

Э

>S

4>

>. Х

Щ

S

Щ S

СС) Щ о

)1>I

Е

X о

У

I—

V е а

С.-.о

Э Э с) а

Х о х а е е л

I Z

Щ Щ

U ! Э О> Э

U Q. Я »S

С> C5Z

1 IL I I (S 3 CQ 5

DO*Z, I щ t- m

S IQ O _#_ ta-1- 1- кш щОоа

Ю О Х

Э Э

9z

Э а:) о х —

К СЭ щ. ас.. >

I- C Ст)

v щ!-1о Х ш

1 Q; 1 о

1 4 С О щ о х хо

Q. я ! лев

Е I

Я2 ч - о о е -) хаsZ

R1= ХЮ о е ., О!

I

1

I !

1 1

t

I

I

I

1

1

l

I

1

1

l

I I

l

I

1

1

I

I

I

I

1

1 !

i

I

1 !

f

I

1 !

1

1

I

I

1 !

I

I !

1

1

1

I !

1

I

I !

1

I

1

1797078

8Z РФ Фб РР

Qua. Г

1797078

° ° °

Редактор Т,Полионова Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор Н.Король

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

Заказ 652 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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