Магазин низкоомных сопротивлений Советский патент 1983 года по МПК H01C10/46 

О

СП

00

(to

00

Изобретение относится электрическим изменениям, в частности для создания низкоомных мер малого элект рического сопротивления, используемых при поверке мер электрического сопротивления, а также в других областях электротехники в качестве регулируемого сопротивления в цепях постоянного и переменного токаГ.

Известны магазины сопротивлений, используемые для набора требуемой величины сопротивления Cl.

Однако точность установки малых величин сопротивлений невысока из-за влияния сопротивления соединительных проводников и контактных сопротивлений перек/почателей.

Наиболее близкой к изобретению Является конструкция мах-азина сопротивлений. В этом магазине сопротивлений .отдельные р..езисторы декады включены между контактами рычажного переключателя, по которым перемещается контактная щетка, укрепленная на рычаге. Между контактами и щеткой создается переходное сопротивление значением 0,001 - 0,01 Ом, в зависимости от конструкции переключателей. При установке переключателей всех декад в нулевое положение их переходные сопротивления образуют между зажимами магазина начальное сопротивление, вариация которого определяется как разность между наибольшим и наименьшим значениями из четырех результатов его измерения, произведенных один другим. Вариация начального сопротивления не должна превышать одной десятой допустимого значения начального сопротивления .2

Большое значение вариации начального сопротивления снижает точность показаний магазина при малых значениях сопротивления и ограничивает возможноть п именения декад с малыми ступенями сопротивлений.

Цель изобретения - повы1ление точности работы и расширение .области применения, что позволяет с большей точностью устанавличьать величины сопротивлений особенно в низкоомной области..

Поставленная цель достигается тем что в магазин низкоомных сопротивлений, содержащем декады эталонных резисторов соединенных последовательно, йходные и выходные зажимы, переключатели декад эталонных резисторов введены декады шунтирующих резисторов, соединенных подекадно последовательно, и переключатели декад шунтирующих резисторов, причем декады эталонных резисторов включены последовательно в неразрывную цепь, а декады эталонных резистороб с большими значениями сопротивления включены по краям цепи эталонных резисторов,

а смежные с ними декады эталонных резисторов имеют значения сопротивлений на два порядка меньше, при этом переключатели декад шунтирующих резисторов совмещены с переключателями смежных декад эталонных резисто ров, а резисторы декаду шунтирующих резисторов включены с возможностью шунтирования наименьших резисторов декад эталонных резисторов.

Кроме того, магазин низкоомных сопротивлений выполнен по схеме с разделенными токовыми и потенциальными цепями и соответствующими им токовыми и потенциальными входными и выходными зажимами.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого магазина сопротивлений низкоомного шестидекадного измерительного рычажного с-разделенными токовыми и потенциальными электрическими цепями.

Магазин содержит набор резисторов 1 - 91. Наборы резисторов 1-10, 21 - 31, 32 - 41, 42 - 51, 62 - 71, 82-91 образуют шесть декад 92 - 97 управляемых переключателями 98 - 103 декад.

Декады 92 - 96 резисторов включены последовательно и не имеют в своей последовательности цепи контактов перекючателей 98 - 103 декад. Все эти резисторы имеют потенциальные отводы, соединенные с контактами первых групп (не обозначены) переключателей 98 - 103 и токовые отводы соединены с контактами (не обозначены) вторых групп переключателей.

Подгонка производится после распайки резисторов в декады и декады в магазин. Точность 1одгонки сопротивлений этих резисторов 10,02%. Вклточение в измерительную схему произ водится с помощью токовых потенциальных отводов (не обозначены) . Точ ность резисторов 1, 62, 91-0,015%.

Величина резистора 31 равйа 0,01.

Токовые 106 и 107 и потенциальные 104 и 105 отводы резисторов 21 - 31 декады 93 (х 0,01 Ом) поочередно, в зависимости от положения переключателя 99, через контакты начального (0) положения переключателя 98 и декады 92 (х 1 Ом) могут быть соединены с потенциальным 104 и 105 и токовым 106 и 107 зажимами магазина.

Для понимания работы магазина необходимо дать пояснения,.показывающие работу тех или иных переключателей.

Пр установке переключателем 98 декады 92 (х 1 Ом) из нулевого положения в гаобое другое потенциальные и токовые отводы резисторов декады 99 (х 0,01 Ом) автоматически отключаются от зажимов 104 и 106 магазина и к этим зажимам поочередно в зависимости от положения переключателя 98 подключаются токовые и потенциальные отводы резисторов 1-10 декады 92 (х 1 Ом). При этом все резисторы декады 99 (х 0,01 Ом) остаются последовательно включенными с резисторами 1-10 декады 92. Для выполнения регулирования сопротивления магазина ступенями по 0,01 Ом при введенной в работу декаде 92 переключатель декгщы 93 (х 0,01 Ом) имеет третью группы контактов (не обозначены) с подключенными к ним шунтирующими резисторами 11-20, которые шунтируют резистор 1 первой ступени декады 92 (х I Ом). Сопротивление шунтирующего резистора 20 с учетсни переходного сопротив ления контактов переключателя 100 равно 9,989 Ом 0,06%. Сопротивление параллельно включенных резисторов 1 и 20 равно 0,909 Ом i 0,02%. Для других положений переключателя декады 93 (х. 0,01 Ом) шунтир щие резисторы 12 - 20 подобраны таким образом, что при шунтировании ими резистора 1 значение его сопротивления изменяется в соответствии С9 значениями показания декады 93 (х 0,01 Ом).. Сопротивление шунтирующей цепи в зависимости от показания декада определяется по формуле 90+пR. -О . ш ч где йц. и R - шунтирующее и шунтируе мое сопротивление. Ом; п - положение переключател декады, принимает значения от О до 10, для декады X 0,01 Ом вместо нуля подставляет значение 0,9. Действительное значение сопротив ления двух параллельно включенных резисторов, выраженное через номин 1льные значения сопротивлениях эти резисторов и их относительные погре ности, выражается формулой ) -Р2() Rjd+C a R(H-(f:j) + (i2(l+d2.} где R,,, р2и Rj- номинальные значения сопротивления первог и второго резисторов и номинальное значен сопротивления при па раллельном их включе нии; tfz. 9 относительные погреш ности сопротивлений резисторов. . После подстановки в эту формулу ноки нального значения сопротивления шунтирующего резистора (Rj)/ выраже ного по формуле (1), получаем (l+dX,) ( (90 + п) Rjd+d j) R (l + fi) (10-п)+(14-(2) (90-ю) 90-fn „ о по условию изгоНо товления магазина, после постановки получаем 1-.Гз , ИГ+0, ( После преобразования получаем 0, ,+о, 1 () 1+0 ,1 сЛ,-Ю, 9сЛ2+ сГ2-о),.Л Без существенной ошибки в опредеении погрешности /з эту формулу приводим к виду о 0,,+0,1 с2 (2. Вариация переходных сопротивлений контактов переключателей шунтиУЮ1ДИХ резисторов принимается равной 0,0003 Ом, что соответствует вариаии переходных сопротивлений контактов переключающих устройств магазинов сопротивления класса точности 0,02 с одной декадой. Эта вариация составляет 0,33% от минимального сопротивления шунтирующей цепи декады х 0,0001 Ом при показании декады равным нулю. Основная допускаемая погрешность сопротивления шунирующих резисторов этой, цекады ,1%. Основная допускаемая погрешность этой шунтирующей цепи с учетом вариации контактов равна ±0,43% или cf2 0,0043. .. Основная допускаемая погрешность сопротивления параллельно включенных резисторов 31 и 41 с учетом вариации сопротивления контактов (0) переключателя 100, вычисленная по формуле (2), равна 0,061%. Декады 97 (х 0,0001 Ом) имеют только шунтирующие резисторы 32 . Сопротивление параллельно включен- ных резисторов 31 и 41 является начальным сопротивлением магазина. Токовые и потенциальные отводы (не обозначены) резисторов 42-51 декады 94 (х 0,001 Ом) поочередно в зависимости от положения переключателя 101 через контакты начального положения переключателя 102 декады 95 (х 0,1 С), затем через контакты (не обозначены) начального положения переключателя 103 декады 96 (х 10 Ом) соединены с вторьм потенциальным 105 и с вторым токовым 107 зажимами магазина. При установке декады 95 (х 0,1 Ом) из нулевого положения в любое другое положение потенциальные и токовые отводы {не обозначены) резисторов декады 94 (х 0,001 Ом) автоматически отключаиотся от зажимов 105 и 107 магазина и к этим зажимам поочередно. В зависимости от положения переключателя 102 подключаются токовые и потенциальные отводы (не обозначены) резисторов 62 - 71 декады 95. (х 0,1 Ом). При этом все резисторы декады 99 (х 0,001 Ом) остаются последовательно включенными с резистора ми декады 95 (х 0,1 Ом). Для выполне ния регулирования сопротивления мага ина ступенями по 0,001 Ом при введе НОЙ в работу декаде 95 (х 0,1 Ом) ил декаде 96 (х 10 Ом) или обоих этих декад переключатель IQl декады 94 (,001 Ом) имеет третью группу кон тактов (не обозначень) с подключенны ми к нимШунтирующими резисторами 52 - 61, которые шунтируют резисг тор 62 первой ступени декады 95 (х 0,1 Ом). Сопротивление шунтирующе го резистора 61 с учетом переходного сопротивления контактов переключателя 101 равно 0,9 Ом ± 0,07%. Сопротивление параллельно включенных резисторов 62 и 61 равно 0,09 Ом ±0,02 Для других положений переключателя 101 декады 94 (х 0,001 Ом) сопротивление шунтирующих резисторов выб рано по формуле (1). При установке декады 96 bt 10 Ом) из начального положения в любое другое потенциальные и токовые отводы резисторов декад 94 (х 0,001 Ом) .. и 95 (х 0,1 Ом) автоматически отключаются от зажимов 105 и 107 магазина и к этим зажимам поочередно в зав11си мости от положения переключателя 103 подключаются токовые и потенциальные отводы резисторов 82 - 91. При этом все резисторы декады 94 (х 0,001 Ом) остаются последовательно включенными с резисторами декады 96 (х 10 Ом). выполнение регулирования сопротив ления ступенями по 0,001 Ом, при вве денной в работу декаде 96 (х 10 Ом) производится шунтирующими резисторами 52 - 61 и третьей группой контактов (не обозначены) переключателя 10 декады 94 (х 0,001 Ом). Для выполнения регулирования сопротивления магазина ступенями по О,1 Ом при введенной в работу декаде 96 (х 10 Ом) переключатель-102 декады 95 (хО,1 Ом имеет третью группу контактов (не обозначены) с подключенными на них шунтирующими резисторами 72 - 81 которые шунтируют резистор 91 первой ступени декады 96 (х 10 Ом). Сопротивление шунтирующего резистора 72 с учетом переходного сопротивления контактов переключателя 103 равно. 90 Ом ± 0,06%. Сопротивление параллельно включенных резисторов 91 и 72 равно 9 Ом ± 0,02%. Для других положений переключателя 102 декады 94 X 0,1 Ом сопротивление шунтирующих резисторов 72 - 81 выбрано по формуле (1). Работу магазина рассмотрим на примере набора сопротивления на магазине, равного 5,4321 Ом. В этом примере потенциальный зажим 105 через контакты начального положения первой группы контактов переключателя 103 декады 96 (х 10 Ом) подключается к контактам первой группы переключателя 102 декады 95 (х 0,1 Ом) и в четвертом положении декады 95 (х 0,1 Ом) подключается к потенциальному отводу резистора 65. Аналогично через вторые группы контактов переключателей 103 и 102 токовый зажим 107 подключается к токовому отводу резисторов 65. Второй потенциальный зажим 104 через контакты пятого положения первой группы контактов переключате- : ля 98. декады 92 (х 1 Ом) подключается к потенциальному отводу резистора 5. Аналогично через контакты пятого положения второй группы контактов переключателя 98 декады 92 (х 1 Ом) торой токовой зажим 106 подключаетг ся-К токовому отводу резистора 5. Декаду 93 (х 0,01 Ом) устанавливаем в положение 3x0,01 Ом. Ее шунтирующие резигсторы 17 - 20 через контакт 3 третьей группы контактов переключателя 99 декады 93 (х 0,01 Ом) шунтирует резистор 1 первой ступени декады 96 (х 1 Ом). Общее сопротивление .резисторов 1 и 17 .- 20 равно 0,93 Ом. Декаду 94 (х 0,001 Ом) устанавливаем в положение 2х 0,001 Ом. Ее шунтирующие.резисторы 59 - 61 через контакт 2 третьей группы контактов переключателя 101 декады 94 (х 0,001 Ом) шунтируют резистор 62 первой ступени декады 95 (х 0,1 Ом). Общее сопротивление резисторов 62, 59 - 61 равно 0,092 Ом. Декаду 97 (х 0,0001 Ом) устанавливаем в положение 1 X 0,0001 Ом. Ее шунтирующие резисторы 40 и 41 через контакт 1 переключателя 102 декады 97 : (х 0,0001 Ом) шунтируют резистор 31 начального сопротивления магазина. Общее сопротивление .резистора 31 и резисторов 40 и 41 равно 0,091 Ом. последовательная цепь резисторов магазина, подключенная к зажимам 107 - 107 в точках разделения токовых и потенциальных цепей, будет иметь споротивление, равное 4x1 Ом (резисторы 2-5) + 0,93 Ом (резисторы 1; 17; 20) + 9x0,01 Ом (резисторы 21 - 29) 0,001 Ом (резистор 30) + 0,0091 Ом (резисторы 31 и 40 , 41) 4- 10 X 0,001 Ом (резисторы 42 - 51)+ 0,092 Ом (резисторы 62.и 59 - 61) + 3x0,1 (резисторы 63 - 65) 5,4321 Ом. Магазин сопротивления может быть использован в работе без включения унтирующих резисторов. В этом слуае участвуют только две первые

Декады, устанавливаемого на магазине показания сопротивления, все последующие декады устанавливаются в последнее (10) положение переключателя декады. При этом отсчет,показания с. магазина производится о всех декад магазина. В этом случае й«5лностью исключается вариация переходного сопротивления контактов переключателей декад и к показаниям магазина вводятся поправки с температурными козфффициентами резисторов магазина.

Магазин сопротивления может быть использован в работе и по двухзажимной схеме подключения. В этом случае в измерительную схему он включается только двумя згикимами 104 и 105 или 106 и 107. Точность показания магазина в этом случае снижается, так как его показания не учитывают переходное сопротивление контактов переключателей двух первых декад, участвующих в показаниях магазина и сопротивление всей остальной электрической цепи от этих переключателей декад до зажимов магазина.

. Использование магазина низкоомных сопротивлений предлагаемой конструкции по сравнению с известным позволяет расимрить диапазон регулирования сопротивления магазина в сторону его меньших значений (с 0,035 Ом в известном до 0,009 См) ступенями до 0,0001 См, уменьишть влияние вариации переходных сопротивлений подвижных контактов переключателей декад на показания магазина и получить следующие технические паргичетры: регулировать величины сопротивлений 0,009 - 0,1 Ом ступенями по 0,0001 Ом и основной погрешностью 0,2%; 0,1 - 111,1110 Ом ступенями по 0,0001 Ом и основной погрешностью io,02%; 0,01 - 0,1 Ом ступенями через 0,001 Ом и основной погрешностью ±0,02% при условии, что декада 0,0001 Ом установлена в положение 10. Cim r r T tVrTTTi tVT T iEiift i iiZt i i iZ iT

1. МАГАЗИН НИЗКООМЖСС СОПРОТИВЛЕНИЙ, содержащий декады эталонных резисторов, соединенных последовательно, входные и выходные зажимы, переключатели декад эталонных резисторов, отличающийся тем, что,с целью повышения точности работы и расширения области применения, в него введейы декады шунтируюпщх резисторов, соединенных подекадно последовательно, и переключатели декад шунтирующих резисторов. причем декады эталонных резисторов включены последовательно в неразрывную цепь, а декады эталонных резисторов с большими значениямн сопротивления включены по краям цепи эталонных резисторов, а смежные с ними декады эталонных резисторов имеют значения сопротивлений на два порядка меньше, при этом переключатели декад шунтируйщих резис оров совмещены с переключателями смежных декад эталонных резисторов, а резисторы декад шунтирующих резисторов включены с возможностью шунтирования наименыдих резисторов декад эталонных резисторов. 2. Магазин низкоомных сопротивлений поп., отличающийся тем, что он выполнен по схеме с разделенньми токовыми и потенциальными цепями и соответствующими им токовыми и потенциальными входнымн и выход ными зажимами.