Устройство для выделения кривых нагрева резисторов Советский патент 1984 года по МПК G01R27/14 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования, например, при разбраковке резисторов из высокоомных проводников по их теплофизическим 5 параметрам.

Известно устройство для измерения нагрева сопротивлений с определением теплоемкости и коэффициента потерь, содержащее генератор тока и усилн- to тель, соответственно выход и вход которых со динены-с клеммами для подключения испытуемого резистора, а также вычислительньш узел с последовательно включенными аналого-цифровым 15 преобразователем, вход которого соединен с выходом усилителя, и логическим блоком, один из входов которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, один из выходов , - -I 20 к входу последнего, а другой выход к входу блока индикации .

Недостатки данного устройства проявляются в технической сложности изготовления и настройки. Кроме 25 того, при его. практическом использовании имеют место дискретность измерения, обуславливающая существенные погрешности в итоговых результатах, и повышенное время иссле- ЗО

дования.

Г . .

Наиболее близким к изобретению

является устройство для выделения кривых нагрева резисторов с измерением коэффициента электротермичес- 35 кой нелинейности, содержащее генератор тока, выход которого через испытуемый резистор соединен с входом ключа и одним из входов дифференциального усилителя, другой вход ко- 0 торого и выход взаимосвязаны один с другим через блок.автобалансировки, вьиислительный узел с последователь- . HO включенными блоком измерения сопротивления, вход которого соединен 5 с. выходом ключа, а один из выходов с управляющим входом генератора тока, и блоком измерения коэффициента электротермической нелинейности, один из входов которого подключен к выходу 50 дифференциального усилителя, а выход - к входу блока индикации. В блок измерения сопротивления вычислительного узла входит формирователь импульсов, являющийся связующим эле- 55 ментом между данным блоком и генератором тока, а в блок автобалансировки - запоминающий конденсатор 2j .

Недостаток известного устройства заключается в низкой точности, обусловленной перегрузкой и разбапансировкой дифференциального усилителя из-за принципиально неодновременной подачи напряжений на его входы. Перегрузке и разбалансировке способствует также значительная синфазная составляющая напряжения, поступающая на входы усилителя и.на два-три порядка превышающая дифференциальную составляющую - уровень кривой нагрева. Еще одна причина разбалансировки оп1зеделяется разрядом запоминающего конденсатора к концу действия импульса тока. Поскольку уровень подставки, т.е. напряжение на холодном резисторе, на два-три порядка превышает уровень измеряемой электротермической нелинейности, разряд запоминающего конденсатора даже на сотые доли процента вызовет погрешности ит говых результатов до десятков процентов. Снизить эту погрешность путе увеличения емкости запоминающего конденсатора не удается, поскольку это влечет за собой рост постоянной времени его заряда, задержку выборки нагрев резистора за время выборки и погрешности в измерениях теплофизических параметров. I Цель изобретения - повьш1ение точ- ности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вьщеления кривых нагрева резисторов, содержащее генератор тока,, потенциальный выходной вьшод которого соединен с клеммой для подключения одного из. выводов испытуемого резистора, формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу генератора тока, запоминающий конденсатор, ключ, дифференциальный усилитель, введены эмиттерньй повторитель, токоограничиваюш1ий резистор и .блок задержки, |причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора, а в .его вькодную цепь включены последовательно соединенныезапоминающей конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управляющий вход ключа через блок задержки подключен к выходу формирователя импульсовj дифференциальный усилитель включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим выводом ключа и токоограничивающего резистора. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для вьиеле ния кривых на.грева резисторов; на фиг. 2 .- временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу (индексы при напряжениях соответствуют цифровым позициям блоков). Устройство содержит генератор 1 тока, формирователь 2 импульсов . (мультивибратор), эммитерный повторитель 3, Запоминающий конденсатор 4, токоограничивающий резистор 5, ключ 6, блок 7 задержки (одновибратор и набор логических элементов),, дифференциальный усилитель 8. Позицией 9 на схеме обозначен испытуемьй резистор. Потенциальный выходно вывод генератора 1 тока соединен с клеммой для подключения одного из выводов.испытуемого резистора 9. Вы ход формирователя 2 импульсов подключен к управляющему входу генератора t тока. Вход эмиттерного повторителя 3 соединен с клеммами дпя подключения выводов испытуемого резистора 9, а в его выходную цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор 4 токоограничивающй резистор 5 и ключ 6. Упра ляющий вход ключа 6 через блок 7 заде жки подключен к выходу формирователя 2 импульсов. .Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим выводом ключа 6 .и токоограничивающего резистора 5. Устройство работает следующим образом. С выхода формирователя 2 импульсо на вход генератора 1 тока поступает периодическая последовательност импульсов U (фиг. 2,а), под действием которых импульсы стабильного тока .1 с выхода генератора 1. подаются в испытуемый резистор 9. На испытуемом резисторе 9 возникает падение напряжени-: (фиг. 2 д) ), (1) гдeRq(.Q1 - сопротивление, резистора 9 в функции температуры,. 0 - повышение температуры ре. зистора 9 нал средой. Выражение (1) легко приводится к ), 24 где Uv - напряжение подставки на холодном резисторе 9, ,- напрялсение электротермической нелинейности, с - тепловая постоянная времени. Кривая нагрева.характеризуется- напряжением . -, . Задача, решаемая- предлагаемым устройством, состоит- в выделении )j, из напряжения Uq путем вычитания значительно превышающего напряжения подставки tlj . Кривая нагрева несет, в себе всю информацию о теплофизических параметрах изделия. По отклонению теплофизи- ческих параметров от нормы можно осуществлять разбраковку, резисторов, поэтому точность вьвделения кривых на-грева существенно влияет на погрешности контроля изделий. . G испытуемого р.езистора 9 напряжение Uq поступает на вход эмиттерного повторителя: 3, служащего для развязки цепей. С выхода эмиттерного повторителя 3 напряжение Ilq подается на вход цепи. Состоящей из запо1Ф1нающего конденсатора Л с емкостью С, токоограшчивающего резистора 5 и ключа 6. В момент прихода переднего фронта напряжещ1я Oq ключ 6 открыт и его прямое сопротивление мало. Запоминающий конденсатор 4 быстро заряжается через токоограничивающий резистор 5 с сопротивлением Rg до напряжения иц.(фиг. 2 г). Постоянная времени t-jap; депи заряда выбирается из условия . ;,ар-1Ч Кб С4«-Ьвуб, гдetg |c - время выборки напряжениям определяемое временем задержки в блоке 7 (фиг. 2 б и в). При -выборе, например,4,ад tgye запомин ающий конденсатор 4 успевает зарядиться, до величины U , 0,99995, т.е. практически, до уровня подставки .11 j( . Бремя выборки должно быть хотя бы на два порядка меньше тепловой постоянной времени ty при этом за время выборки -изделие |остается почти холодным. Токоограниг. чивашщий резистор 5 служит-для ослабления.начального скачка тока через запоминающий конденсатор 4 и ключ 6 в момент прохождения переднего фронта импульса напряжения tlq . Величина 85 должна выбираться, с одной стороны, по возможности малой с целью снижения постоянной йременйЦдр заряда запоминанщего конденсатора 4, а с другой .- ДОСтаточной-для ослабления начального тока через ключ 6. Практически можно ограничиться- величиной ftj (5-10)R. В продолжение выборки 6 остается замкнутым и напряжение на нем, т.е. на входе дифференциального - усилителя 8 мало. Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме повторителя и напряжение на его выходе совпадает с напряжением на клю че 6. По окончании времени выборки шюч 6 закрывается., его сопротивление возрастает примерно в 10 раз и составляет -сотни-десятки, мегаом. Входное сопротивление дифференциального усилителя 8, именнцего полевые транзисторы на входе, также составляет сотни мегаом. Постоянная времени цепи заряда запоминающего конденсатора 4 резко возрастает, его подзаряд ,прекращается и напряжение.на запоминающем, конденсаторе 4 остается .практически неизменным и равным Uj, в течение длительности импульса тока. В отсутствие тока подзаряда запоминающего конденсатора 4 падения напряжения на токоограничивающем резисторе 5 нет и напряжение на ключе 6, а значит и на выходе дифференциального усили- теля 8, равно разности напряжений на резисторе 9 и запоминакяцем конденсаторе 4 (фиг. 2 е) ,-U,.U,U,-U(l-e-, По окончании длительности импульса тока ключ 6 вновь открывается и запоминакщий конденсатор 4 быстро разряжается ерез выходное сопротивление эмиттерного повторителя 3, ключ 6 и токоограничивающий резистор 5. Устройство осуществляет вьщеление кривой нагрева тем точнее, чем больше постоянная времени ар цепи заряда запоминающего конденсатора 4 по сравнению с длительностью импульса тока. Основой балансировки в устройстве является, таким образом,. параметрическая R С-цепь с изменяющейся скачкообразно постоянной времени заряда. Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными проявляются в отсутствии перегрузки дифференциального усилителя.8 во время Ььйорки UK и синфазной составлянщей на входах последнего, что положительно сказывается иа точности устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ КРИВЫХ НАГРЕВА РЕЗИСТОРОВ соде(жащёе генератор тока, потенциальный выходной вывод которого соединен с клеммой для подключения одного из выводов испытуемого резистора, формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу гене KCOff) /ts Ш /Э «.; 5Ч,-... fj . . .. / ОГйУл ратора тока, запоминающий конденсатор, ключ, дифференцнальньй усилитель, о т л и ч а ю щ е ..е с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены эмиттерньй повторитель токоограничивающий резистор и блок задержки, причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора, а в его выходную цепь включены последовательно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управлякяций вход ключ через блок задержки подключен к выходу формирователя импульсов дифференциальный усилитель включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим выводом ключа и токоограничиванщего резистора.