RU1775684C - Имитатор электрической проводимости и сопротивлени - Google Patents

Abstract

Использование: электроизмерительна  техника, в качестве многофункциональной многозначной меры электрической проводимости и сопротивлени . Сущность изобретени : содержит два токовых 1,2 зажима и две потенциальные 4, 5 клеммы, управл емый делитель 9 напр жени . В устройство введены с соответствующими св з ми циф- роуправл емый магазин 8 сопротивлени , третий токовый 3 зажим, треть  потенциальна  6 клемма и микропроцессорна  система 7 управлени , обработки и представлени  информации, а управл емый делитель 9 напр жени  выполнен в виде двух соединенных последовательно масштабных мультирезисторов- первого 10 и второго-11 трансферов, содержащих четные 13 и нечетные 15 ключи, коммутирующие резисторы 12,14. Устройство дополнительно снабжено двум  дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, а также двум  дополнительными зажимами. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может использоватьс  в качестве многофункциональной меры электрической проводимости и сопротивлени .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет увеличени  количества воспроизводимых значений электрической проводимости и сопротивлени  с различной кратностью (масштабом) по отношению к эталону Ома (См).

На фиг. 1 представлена структурна  схема имитатора электрической проводимости и сопротивлени ; на фиг. 2-5 - эквивалентные схемы, иллюстрирующие функциональные возможности и особенности разных включений данного имитатора в различные внешние электрические цепи.

Имитатор электрической проводимости и сопротивлени  содержит первый, второй, третий токовые зажимы 1, 2, 3 и первую, вторую, третью потенциальные клеммы 4,5, 6, микропроцессорную систему 7 управлени , обработки-представлени  информации , цифроуправл емый магазин 8 сопротивлени  и кодоуправл емый делитель 9 напр жени  в виде последовательно соединенных мультирезисторов-трансфе- ров 10 и 11, содержащих дл  коммутации равнономинальных резисторов-секций 12.1,12.2, 12.3,...% 12.N первого ключи 13.1.

13.2,13.3, ..., 13.N-M и резисторов-секций 14.1. 14.2, 14.3 14.N ключи 15.1, 15.2,

15.3,.... 15.N-H, причем к стационарному первому полюсу 16 внутренней цепи устройства узлу соединени  первых выводов трансферов 9 и 10 подсоединены токовывоХ|

3

00

4

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. N + 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 15.1, 15.3, 15.N+1 трансфера 11 соединен с токовыводом третьей потенциальной клеммы 6. Один вывод цифроуправл емого магазина

8соединен 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 трансфера 11. К микропроцессорной системе 7 управлени , обработки- представлени  информации подключены канал 17 управлени  трансфером 10, канал 18 управлени  трансфером 11, канал

9управлени  магазином 8 сопротивлени , 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 нечетном 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 подключени  этого устройства во внешнюю цепь (фиг. 2-4).

Дл  оптимизации измерительных и вычислительных операций в устройстве обеспечивают выполнение услови 

Ri2H RHH x A 10 х RHH,

где Ri2H - номинальное значение сопротивлени  одного резистора-ступени трансфера 10,

Ri4H номинальное значение сопротивлени  одного резистора-ступени трансфера 11,

А- 10 - основание прин той системы счислени .

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

-щ ггаН™ .

(1+J« + (Rlo + Rll) „в,

Re

(2)

где Rio ш R12.1 + ... + Ri2.z - сумма сопротивлений включенных г резисторов-ступеней трансфера 10;

Rn Ri4.l +... + RHJ - сумма сопротивлений включенных j резисторов-ступеней трансфера 11;

RB 0, Xi ... Xi... Xk«R - сопротивление магазина 8;

О, Xi... Xi... Xk - нормализованна  мантисса числового значени  сопротивлени 

магазина 8, a XiXi... Xk - коды-цифры,

равные числу включенных ступеней сопротивлени  1-го1-гоk-ro разр дов магазина;

R - масштаб нормализованной шкалы магазина 8;

В 1 + (Rio + RiO/Ref1 - коэффициент коррекции.

Микропроцессорна  система 7 управлени , обработки-представлени  информации имеет пам ть и обеспечивает выполнение вводимых в последнюю оператором 21 по каналам20 программ, например, она производит:

1) вычисление номинального результата сопротивлени  Р(22-23)н при учете номинальных значений RICH, RHH и RSH, когда (2) с учетом (1) упрощаетс  к виду

35

R(22-23)H (RlO+ Rll)x В Z, JXR12H X В (3)

или же при В 1, Oi... Oi... Ok (Re ) (За)

R(22-23)H - 2, J X R12HI

40 2) вычисление результата сопротивлени  В(22-23)д при учете действительных зна- чений (с учетом поправок, хран щихс  в пам ти системы 7 RIOA, Кпд,и номинального значени  Квн когла (2) с учетом (1) упрощает45 с  к виду

R(22-23to (RlO+ Rn) В

(z, JxRi2H + ARio+A Rn)-B 50 - R(22-23)H ( A Rio + A Ri i) 8(4) или же при B 1,0i... Oi ...Ok(Re ru) R(22-23)AS- R(22-23)H + A R io + Д R11, (4a)

55

где A RIO - поправка сопротивлени  трансфера 10;

ARn - поправка сопротивлени  трансфера 11.

В метрологической практике часто приходитс  составл ть и использовать образцовые схемы замещени  требуемого точного сопротивлени , например:

R(22-23)fl- 16,12700м

(5)

Дл  решени  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 ступен ми через 1 Ом до максимального сопротивлени  обеих трансферов 10 х 10 Ом + 10 х 1 Ом 110 Ом.

Дл  получени  требуемого сопротивлени  (5) на трансфере 10 необходимо установить сопротивление 1 х 10 Ом, а трансфере 11 установить сопротивление 7x1 Ом 7 Ом, затем, пользу сь поправками сопротивлений трансферов 10 и 11,система 7 определит действительное сопротивление суммы

устройстве от зажима 1 до зажима 3 протекает рабочий ток I, который между потенциальными клеммами 4, 5 устройства создает разность потенциалов - напр жение холо- стого хода

II -I (Rs + Rto) RnRto ...

Uxx Rs + Rio + Rn Re + Rio

10

RioRni ReRio+Rn

RioRn

Rio1 + Rn +0 , X... X... Xk R

RioRn Y R x

I

RioA+Rlifl 10,0002 Ом + 7,0001 Ом - 25

ние (5)

17,00030м,(6)

Согласно фиг. 2 требуемое сопротивле16 .42700м

17,0003 Ом х Re

17,0003 Ом х Re откуда сопротивление магазина 8

RB

16.4270x17,0003 17,0003-16,4270

279.264 15712Q 0,5733 «И .им

(8)

В любом варианте устройства решение рутинных математических операций выполн ет микропроцессорна  система 7, a one- ратор 21 лишь вводит в пам ть последней необходимые данные-характеристики цели, например. (5) и включает соответствующую программу дл  достижени  этой цели используемым вариантом устройства.

Следует отметить, что дл  получени  образцового сопротивлени  можно было регулировать сопротивление RO от его максимального значени  до значени  487.12 Ом, когда согласно (7) на дисплее системы 7 будет представлен искомый результат 16,4270 Ом.

При втором варианте включени  (фиг. 4) в общем токовом контуре внешней цепи и в

30

, (9)

откуда воспроизводима  (имитируема ) уст ройством проводимость оо

Gn

U

ХХ

O.YI ...YI...YIC ю CM.

(Ю)

где О, YI ... YI ... Yk - нормализованна  мантисса числового значени  проводимости (Ю);

Rio RRn e См - масштаб числового значени  проводимости 10.

В процессе обработки информации по (9) и выдачи ее результатов в виде (10) микропроцессорна  система 7 не только учитывает поправку

/3 (Rio + Rn)/R

(11)

при переходе от нормализованной мантиссы 0, Xi... Xi... Xk сопротивлени  магазина 8 к нормализованной мантиссе О, YI ... YI ... Yk проводимости устройства, но и по соответствующей команде оператора (программе ) может по формуле

Rn-1/Gn

(12)

проводимость (10) пересчитать в эквивалентное сопротивление, а именно

Rn

О, Yi...Y...Yk zjo..zi,.., zk Ю+РСм,

где 21, .... 2| 2п - мантисса числового

значени  сопротивлени  (13),

Rio R-1R1 - 10 Ом - масштаб числового значени  сопротивлени  (13).

При третьем варианте включени  (фиг. 5) устройству п рису щи те же фу н кции (9)-(13) с тем отличием, что при данном включении рабочий ток меньше, поскольку трансфер 10 от трансфера 11 отличаетс  большими сопротивлени ми резисторов-ступеней, т.е. при одном и том же рабочем токе будет потребл ть мощность во столько раз большую, во сколько раз его сопротивление Рю больше сопротивлени  Рп трансфера 11.

В составе устройства могут быть транс- феры с резисторами-ступен ми в 0.01; 0,1; 1; 10; 102; 103; 104; 105 Ом, а магазин 8 может обеспечивать изменение своего сопротивлени  Ра в диапазоне 0,01 -109 Ом. Дл  большинства практических целей такие пределы изменени  указанных сопротивлений достаточны .

Пример 1. При 0, Xi... Xi... Xk R - 104 Ом, Rio 10 Ом, Rr e 10 Ом устройство воспроизводит сопротивление

ROMHH -

RioRn

Rio+Rn +O.Xt...Xi...Xk R

+ -I-10+4

10-70м(1)40

ИЛИ ПРОВОДИМОСТЬ Спмакс - RXMHH - 10 CMJI5J

П р и м е р 2. При 0, Xi... Xi... Xk R - 106 4g Ом, Rio Rn 10е Ом устройство воспроизводит сопротивление

пмакс -

RioRi«

RlO+Rl1+0,Xi...X|...Xk -R

10е 10е

10е + 10е + 10е

3,3-1060м (16)

ИЛИ ПРОВОДИМОСТЬ Спмин RXMaKc 1 55

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, Yi... YI ... Yk О, Yi... Yi... Yk

10+9См, 1048См,

О, Yi... Yj... Yk 10° См, Ь Гй Yi... Yk 10 5См.

(18)

которое в соответствии с (12) с помощью микропроцессорной системы 7 управлени , обработки-представлени  информации может быть преобразовано в следующее множество сопротивлений, Р:

212|, ...2k ОМ,

,-8,

212|, ... 2k ОМ,

21, ... 2 ... 2k 10 ОМ ,

.+ 5,

21, ... 2| ... 2k 10 ОМ .

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

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

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Имитатор электрической проводимости и сопротивлени , содержащий два токовых зажима и две потенциальных клеммы, управл емый делитель напр жени , подключенный одним выводом к первому токовому зажиму первого полюса, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет увеличени  количества воспроизводимых величин с различным масштабом, в него введены цифроуправл емый магазин сопротивлени , третий токовый зажим, треть  потенциальна  клемма и микропроцессорна  система управлени , обработки и представлени  информации, а управл емый делитель напр жени  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

   при этом один вывод цифроуправл емого магазина сопротивлени , перва  потенциальна  клемма подсоединена к выводу нечетных ключей первого трансфера, другой вывод цифроуправл емого магазина сопротивлени  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, примем соединенные между собой выводы первого и второго трансферов подсоединены к третьему токовому зажиму и третьей потенциальной клемме

   0

   третьего полюса, а выводы управлени  ключами трансферов и цифроуправл емого магазина сопротивлени  подключены к микропроцессорной системе управлени , обработки и представлени  информации.
2. 2. Имитатор по п. 1.отличающийс  тем, что он дополнительно снабжен двум  дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, соединенными между собой, а также двум  дополнительными зажимами, подсоединенными каждый к общей точке соединени  четного и нечетного ключей последней ступени первого и второго трансферов.

   Таблица 1

   Таблица 2

   pt t/ г ы г t

   sag-t--f

   .02

   II |

   fr899I/. I

   Фиг.2

   фиг. 5

   f