Магазин сопротивления-калибратор напряжения Советский патент 1993 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для изготовления М-канальных магззинов-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 муль- типезистор 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 усилителя, выходы обеих усилителей соединены с вторым выводом мультирезистора и сигнальным входом цифрового делителя напряжения, к общему выводу которого присоединены неиивертирующий вход и общий вывод (шина) первого усилителя, а выход указанного делителя соединен с неинверти- рющим входом второго усилителя.

Недостатком аналога является его пригодность лишь для одноканального монофункционального применения.

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

Аналогу присущи следующие недостатки:

1) однофункциональность;

2) сложность, обусловленная наличием трех операционных усилителей с автономными сдвоенными плавающими источни- ками питания, что увеличивает массогзбариты 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 (ЭДС) Е0. 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 мультирезистора соединен с инвертирующим входом первого ОУ (повторителя напряжения) и является первым выходом магазина сопротивления. ЦДН - мера отношения включена между неинвертирующим входом и выходом 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-ключэх, 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 узкодиапазонного магазина сопротивления с двухзажимным подключением к внешней цепи;

2) данный аналог не является калибратором напряжения со шкалой

Xi ... Xi... Хц-Ео.О) где 0, Xi ... Xi ... Xk - нормализованная мантисса требуемого числового значения выходного напряжения Увых (1) калибратора;

XL ... , Xi, ... , Xk - коды-числа включенных ступеней соответственно 1-й, ..., i-й, ..., k-й декад калибратора,

а преобразователем исходного образцовой ЭДС Ео (равной 1 В или 10 В) в выходное напряжение прототипа

ивь,х (1-0, Xi... Xi-...Хк).(2) Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является специализированный цифроаналоговый преобразователь ЦАП сопротивления и напряжения, содержащий первый и второй операционные усилители, многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН) и микропроцессорную систему управления, обработки - представления информации (МПСУОПИ) - агрегат изобретений - аналогов и с МПСУОПИ 4. Недостатки прототипа:

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

2)малыедиапазоны показаний прототи- па как в качестве магазина сопротивлений, так и калибратора напряжений;

3) реализация коммутаторов в виде наборов ключей на базе полевых транзисторов с большими проходными сопротизле- нмями ограничивает величину рабочего тока калибратора сопротивления;

4) отсутствие защиты от влияния токов утечки через изоляцию-и паразитные емкости, что ограничивает возможность повыше- ния точности и расширения диапазонов показаний прототипа.

Целью заявляемого изобретения является расширение диапазонов воспроизводимых сопротивлений и напряжений универсальных магазинов сопротивлений- калибраторов напряжений типа.

Указанная цель достигается тем, что в агрегат аналогов : 3 универсальный цифро- аналоговый преобразователь сопротивле- ния и напряжения, содержащий первый и второй операционные усилители (ОУ) многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН) сменную меру образцового напряжения или электродвижущей силы (ЭДС), микропроцессорную систему управления, обработки - представления информации (МПСУОПИ)дополнительно вводятся управляемый масштабный мультирезистор (УММР), второй управляемый, коммутатор, 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 ( 1) , причем в первом (базовом)

- / . --

варианте заявляемого устройства инвертирующий вход первого ОУ соединен с первым потенциальным выводом УММР, к первому токовому вы воду которого присоединены первая группа N зажимов и вывод подвижного контакта первого направления второго коммутатора, ко второму токовому выводу УММР 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 ОУ соединены с общей шиной (1), выводом подвижного контакта третьего направления второго коммутатора и первым (внутренним) корпусом-экраном, третьей группой N зажимов, второй выоод 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 no-отдельности с механически спаренными первым и вторым выводами каждой пары неподвижных контактов каждого из N направлений этого коммутатора соединены накоротко и далее каждый по отдельности соединен .с выводом одного каждой пары их в группе 2N зажимов, второй (внешний) корпус- экран снабжен зажимом для подключения к внешнему контуру заземления -), входы каналов управления-информации УММР, второго и первого коммутаторов, МЦДН 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 (УБММС), причем зход канала управления- информации УБММС соединяется с выходом пятого канала управления-информации МПСУОПИ, первый потенциальный вывод УБММС соединяется с любым из первой группы N зажимов, второй потенциальный выеод УБММС соединяется с любым из второй группы N зажимов, а первый и один из вторых, а именно - второй избранной ступе-5

v4

v3

v-2

vl

ни сопротивления 10 , 10 , 10 , , 10 , 10°, 10 Ю2, 103, 104. 105 Ом УБММС являются 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 последних.

Взамен УБММС можно использовать комплект четырехзажимных измерительных катушек сопротивления, соединенных по схеме УБММС или подключаемых к первому варианту устройства по отдельности 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 УБММС 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.VMMP 5, представленный схемой замещения в виде управляемого образцового регистора 6 с первым полюсом 7 и вторым полюсом 8. с токовым и потерциальным вы вода ми от каждого полюса, первый коммутатор 9. В пространстве между внешним корпусом- экраном 10 и внутренним корпусом-экра- ном 1 расположена первая группа 11 N за жимов, к которой присоединены токовый вывод полюса 7 УММР 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 вывод меры 13 образцового напряжения (ЭДС), третья группа 14 N зажимов, соединенная с корпусом-экраном 1 и общей шиной (1)устрЬйства, первый коммутатор 15 с Двумя механически спаренными подвижными контактами и N парами неподвижных контактов, выводы которых попарно соеди нены накоротко в узлах-полюсах 16.1, .... 16.}..., 16.N и далее соединены с выводами 2N зажимов группы 17 последних, где 1,.,., j, N - номе ра 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 диалога 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 каналы управления-информации коммутаторов 9 и 15. Четвертый выход 23управления МПСУОПИ 19 соединен с входом канала управления-информации

мцдн 4. ; :.-: :

Каждыйi 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 1st, избранного

при помощи коммутатора 15 (см. группу 17 2N зажимов на фиг. 1),

Каждый из поверяемых низкоомных че- тырехзажимных омметров 25 подключается первымтоковым выводом к одному из зажимое, 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

группы: 12, вторым выводом - к одному из двух зажимов соответствующего канала группы.17 2N зажимов..

Входящий в состав перв.ого варианта описываемого устройства УММР 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 потенциальным выводом 27;

- вторым потенциальным выводом 28; . - резисторным элементом 29 с сопротивлением R29 0,1 Ом, с сопротивлением

Рзо -$0,1 Ом потенциального вывода 30 вместе с замкнутым ключом 31, с сопротивлением Рз2 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

eapnaHt полюса 7, а полюс 8,1. - 1-й вариант полюса 8);

- резисторным элементом 34 с српро- тивлением Взд 1 Ом, с сопротивлением

,1 Ом потенциального вывода 32 вместе с ключом 36, с сопротивлением РЗ порядка 0.03 Ом токового вывода 37 с ключом 38, полюсами 7.2 и 8.2;

:.- резисторным элементом 39 с сопротивлением Взэ ТО Ом и с ключом 40 потенциального вывода и ключом 41 токового вывода, полюсами 7. 3 и 8.3;

- резисторным элементом 42 с сопротивлением R42 Ю2 Ом и ключом 4.3 потенциального вывода, ключом 44 токового вывода, полюсами 7.4 и 8.4;

- ключом 45 для соединения первых потенциального и токового выводов в полюсе 7.5;

- мультирезистором-трансфером 5 46 с десятью резисторными секциями сопротивления по 104 Ом и ключами 47-58;

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

- мультирезистор-трансфер 73 с тремя резисторными секциями сопротивления по 3 -ТО8 Ом и ключами 74-76;

- мультирезистор-трансфер 77 с де- сятью резисторными секциями сопротивления 10 Ом и ключами 78-88.

Далее в табл. 1 указаны номедэа замкнутых ключей УММР 5 приустанове требуемого сопротивления PS последнего из следующе- го ряда возможных его значений 10 , ТО0, 101. Ю2, 103, 104, 105,........ - 1012 Ом.

В УММР 5 сопротивления ключей и коммутационных проводников Сем. 30, 32, 35, 37, .,. ,57, ... 71)приН5 1020мнесуммиру- ются с последним, а при Rs 10J Ом сумми- руются.

Максимальный рабочий ток I УММР 5 при Rs R29 0,1 Ом может быть до 1 А, что обеспечивает между потенциальными выво- дами 11 и 12 достаточно большие сигналы в виде напряжения холостого хода

Мхх IR29 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

l lWR34 0,1 В/1 Ом 0.1 А. (5)

и далее при том же токе (5) сигнал Uxx на резисторном элементе 39 может быть увеличен до

Uxx - Г R39 0,1А -1 Ом 1 В (6)

и так далее до Uxx 10 В и более для рези- сторных элементов 42 и 46, 59, 73, 77.

На фиг. 3 представлена структурная 50 схема второго варианта описываемого уст- ройства для работы во внешних электроце- пях 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

5

10

15

20

25 .

0

5

0

5

0

5

12 подключение входа канала управления1 информации этого УММР к соответствующему входу 93 МПСУОПИ 17 в составе первого варианта 89 описываемого устройства, при этом в УММР 5 согласно табл. 1 устанавливается сопротивление RS .

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.М, содержит группу резисторных элементов 96.Т,..., 96.q, .... 96.М с присоединенными к общему зажиму 94 первыми токовыми выводами и присоединенными к отдельным зажимам 95.1, ..., 95.q, ..., 95.М вторыми токовыми выводами, присоединяемыми ключами 97.1, ... 97.q, ..., 97.М к первому потенциальному выводу 91 УММР 90 первыми потенциальными выводами этих элементов и присоединяемыми ключами 98.1, .... 98.q, ..., 98.М к второму потенциальному выводу 92 УММР 90 вторыми потенциальными выводами этих элементов.

В качестве УБММС 90 можно использовать комплект четырехзажимных измерительных катушек сопротивления 10 , 10 , , .1, 10, 102, 103, 10. 1050м.

По сравнению с аналогами и прототипом описываемое устройство имеет преимущество в том, что оно может быть использовано в качестве магазина (калибра- тора) сопротивления не только при двухза- жимном, но и трехзажимных и четырехзажимных подключениях к внешним электрическим цепям (ВЭЦ), 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 I, который, протекая через сопротивление RS УММР 5, создаст между вы- водами 91, 92 последнего разность потенциалов - напряжение холостого хода

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

и :Ш7

Аи Коу2 106-108,

и

(8)

равной коэффициенту усиления OY 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

/ о, xi..; ... хк,

(9)

где Xi,..., Xi,.., Xk - цифры-коды 1-го,.... i-ro,

k-ro разрядов (9),

преобразует свой входной сигнал

U U в следующие два своих выходных

сигнала:

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

UIMLWH MJ О, Xi ... Xi... Xk IRs, (10)

2) напряжение холостого хода выходом и сигнальным входом МЦДН 4

и2мцдн Ј U (1 - О, Xi ... Xi... Xk) IRs.

/(11)

При указанном на фиг. 1 соединении МЦДН 4 и ОУ 3 последний повторяет сигнал (11) первого в виде своего выходного напряжения

(1 -О, Xi... Xi...Xk)IRs /ilRs, (12)

которое между узлами-полюсами 7 и 16.J (фиг. 1), суммируясь с разностью потенциалов (7), создает итоговую разность потенциалов

U7rl6.j U -p-ms-(1 - О, Xi ... Xi... Xk)lRs 0, Xi ...Xi.,.Xk IRs /aiRs,(13);

откуда имитируемое между указанными узлами-полюсами сояротйвление.

Rn U7r|16J 0. Xi ...Xr;..Xk-Rs 10pOM

(14)

При двухзажимных включениях устройства в ВЭЦ (табл. 2) к сопротивлению Rn (или 10 Rn) добавляются сопротивления RTi и RT2 : выводов токовых зажимов TI и Та (см. табл.

2). . ;

При трехзажимнрм подключении уст ройства можно исключить влияние одного 15. изуказанкихсопротивленийВТ- или RT2, что указано в.табл.2..

В цепи устройства коммутатор 15 позволяет соответственно подключать (или выключать) любой j-й проверяемый омметр 20 (вольтметр), что делает устройство М-ка- нальным, т.е. пригодным для поверки N ом- . метров (вольтметров) или М-канального омметра (вольтметра).

Для использования устройства в качест- 25 ве калибратора напряжения для поверки вольтметров 26 и иных использований необходимо коммутатор 4 переключить во второе: положение, противоположное указанному на фиг. Т, а на УМ1У1Р 5 устано- 30 вить любое сопротивление RS 10 Ом (можно в УММР предусмотреть вариант включения RS ). .

В данном случае выходное напряжение (ЭДС) Ео источника 13 будет входным сигна- 35 лом для ОУ 1 взамен сигнала 1RP в предыдущем применении устройства.

ОУ 1 через коммутатор 4, установленный в противоположное указанному на чертеже положение, передаст этот сигнал Е0 на 40 входы (сигнальный вход и общий вход) МЦДН 4 в виде напряжения

U Ео,

45 в результате будут получены следующие два выходных сигнала МЦДН 4;

1) напряжение холостого хода между . выходом и общим выводом МЦДН 4 пропорционально как цифровому коду fi.;... , . . (9), так и масштабу-сопротивлению RS Юр 50 ишцдн /м Е0 О, Xi ... Xi... xk-E0, (15) 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 55 сопротивление

2) напряжение холостого хода между сигнальным входом и общим выводом МЦДН4 .

и2МЦДН(«Ео (1 -О, Xi ... Xi ... Xk) Ео.

(16) .

Rn,«Rs (1 -О, Xi ... Xi... Xk 10pOM.

(14)

что является дополнительной полезной функцией устройства, которой при необходимости можно пользоваться.

При четырехзажимных подключениях устройства сопротивления Rn и Rn измеряются (используются в ВЭЦ) омметрами непосредственно.

При двухзажимных включениях устройства в ВЭЦ (табл. 2) к сопротивлению Rn (или Rn) добавляются сопротивления RTi и RT2 выводов токовых зажимов TI и Та (см. табл.

2). . ;

При трехзажимнрм подключении уст ройства можно исключить влияние одного . изуказанкихсопротивленийВТ- или RT2, что указано в.табл.2..

В цепи устройства коммутатор 15 позволяет соответственно подключать (или выключать) любой j-й проверяемый омметр (вольтметр), что делает устройство М-ка- нальным, т.е. пригодным для поверки N ом- метров (вольтметров) или М-канального омметра (вольтметра).

Для использования устройства в качест- ве калибратора напряжения для поверки вольтметров 26 и иных использований необходимо коммутатор 4 переключить во второе: положение, противоположное указанному на фиг. Т, а на УМ1У1Р 5 устано- вить любое сопротивление RS 10 Ом (можно в УММР предусмотреть вариант включения RS ). .

В данном случае выходное напряжение (ЭДС) Ео источника 13 будет входным сигна- лом для ОУ 1 взамен сигнала 1RP в предыдущем применении устройства.

ОУ 1 через коммутатор 4, установленный в противоположное указанному на чертеже положение, передаст этот сигнал Е0 на входы (сигнальный вход и общий вход) МЦДН 4 в виде напряжения

1) напряжение холостого хода между выходом и общим выводом МЦДН 4 .;... , . . ишцдн /м Е0 О, Xi ... Xi... xk-E0, (15)

2) напряжение холостого хода между сигнальным входом и общим выводом МЦДН4 .

и2МЦДН(«Ео (1 -О, Xi ... Xi ... Xk) Ео.

(16) .

Приостановке коммутатора 4 во второе положение, противоположное указанному

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 и 15 напряжение

у,«Ео 0, Xi... X|...Xk Eo. (17)

На фиг, 1 показано, что источник 13 можно менять, например, можно брать вариант данного источника с разными значениями его напряжения (ЭДС) Е0 из ряда

Е0 0,1; 1; 10В.

(18)

Принципиально можно принять

Е0 100 В, 1000В,(19) если остальные элементы устройства будут выполнены с учетом такого выбора.

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 устройства во всех применениях.

Аналоги устройства одноканальны, а многоканальный прототип содержит в своем составе ОУ и очень сложный коммутатор.

Объединяя положительные свойства аналогов и прототипа, описанное устройство лишено отмеченных ранее их недостатков, имеет гораздо большие диапазоны и множества показаний как а качестве магазина - многоканального калибратора сопротивления, так и многоканального калибраторз напряжения.

Для оценки предельных функциональных возможностей устройства необходимо учитывать приведенные в табл. 3 технические характеристики слаботоковых приборных коммутатора, и ключей.

При переходе к управлению устройством с помощью МПСУОПИ 19 (микропроцессоров) очень медленно действующие 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 (контакторы) с золотыми или серебрянными контактами, в отдельных случаях можно использовать перспективные герконы с тер-, мостатированием (табл. 3).

В СССР и за рубежом освоены серийные приборы на базе ОУ с разрешающей способностью до 10,11 мкВ.

Можно прогнозировать улучшение этой способности до 10,05 - 0.011 мкВ в специальных приборах, принимая во внимание следующее:

1) паразитная термоЭДС на концах медного проводника длиной 1мв лабораторных условиях порядка 10,01-0,05 мкВ;

2) в бифилярном проводнике длиной 1 м под действием переменной составляющей напряженности магнитного поля Земли наводится медленно изменяющаяся ЭДС до 10,01-0,051 мкВ, - т.е. это довольно влияющие факторы при создании приборов с чувствительностью к сигналам напряжения менее 10,11 мкВ.

При номинальном рабочем сигнале

UMHH (10-100) мВ -(0.01-0.1) В, (20)

характерном для шунтов и иных измерительных преобразователей, разрешающей способности ОУ в составе устройства

-7

Ди 10,11 мкВ |В

(21)

целесообразно число разрядов (декад) 25 МЦДН 4 принять

U

К ogio()logio(10-VlO- ) S. (22)

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

Тмцдн Ю7.

(23)

Представленный на фиг. 1 основной (ба- зовый) вариант описанного устройства содержит универсальный УММР 5, выполненный по схеме согласно фиг. 2 и обеспечивающий ряд масштабов-сопротивлений RS от 0,1 до 1-1012 Ом. Можно этот 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 I проходит через последнее от зажима 2 через УММР 5 до зажимов группы 13 и далее

через выход ОУ 2, коммутатор 10м один из зажимов группы 15. В данном случае величина тока I не может быть более меньшего из допустимых токов указанных выше элементов, например, ОУ 2..

Принципиально возможно в качестве ОУ 2 использовать уникальный и громоздкий усилитель с рабочим током до 100 А и более, что сильно увеличивает массогабари- ты заявляемого устройства по сравнению с его реализацией, в которой ОУ 1 и ОУ 2 унифицированы и выполняются на базе серийных микросхем с рабочими напряжением ±10В и током ±10мА (см. фиг. 3).

Во втором варианте устройства в контур большого рабочего тока ВЭЦ включается с помощью токовых зажимов Ti и Т2 (табл. 2) резисторный элемент из группы 96.1,,-..., 96.q,..,, 96.М с требуемым сопротивлением- масштабом, например, Rge.i.

Во всех случаях применения алгоритм работы устройства предельно лаконичен: .

1) установить требуемый масштаб 10 Ом (или.10Р В);. ....

2) установить требуемую мантиссу О, Xi ... Xi...

3) использовать результат работы устройства

О, Xi ... ХГ... Xk 10рОм (0,Xi,..X|....Xk ЮРВ)

или

(1 -о,XT ;.. Xi... xi) юр OM

(,Xi...Xi...Xk)(25) Описанное устройство можно использовать с цифровой коррекцией результатов показаний (24) и (25), поскольку в память

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

5Наличие МПСУОПИ 19 и возможность применения устройства с внешней микро ЭВМ позволяют повысить быстродействие и автоматизировать поверку омметров (вольтметров), например, проводить повер10 кус 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 измери15 тельной, может быть использовано в вычислительной технике для моделирования требуемых функций изменения во времени сопротивлений и напряжений (ЭДС), задаваемых в цифро-временных программах

20 для МПСУОПИ 19 оператором и реализуемых в данном устройстве и без участия оператора.

Наличие в устройстве рациональной 25 двуэкранной системы защиты от токов утечек через сопротивление изоляции и паразитные монтажные емкости существенно уменьшает влияние токов утечек с узлов и элементов функциональной электроцепи 30 этого устройства, обеспечивает его совместимость с ВЭЦ, имеющими соответствующие системы защиты. 4

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-за- жимов, 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

Формула изобретения 1. Магазин сопротивления - калибратор напряжения, содержащий первый и второй .операционные усилители, многоразрядный цифровой делитель напряжения (МЦДН), первый коммутатор, сменную меру образцового напряжения и микропроцессорную систему управления, обработки-представления информации (МПСУОПИ), от л ич зюйд и и с я тем, что, с целью расширения диапазонов воспроизводимых сопротивле ний и напряжений, в него введены управляемый масштабный мультирезистор (УММР), 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

первого ОУ и с выводом первого подвижного контакта первого коммутатора, неинвертирующий вход и общий вывод первого ОУ соединен с общей шиной, первый токовый вывод УММР соединен с первой группой зажимов и выводом второго подвижного контакта первого коммутатора, второй токовый вывод УММР 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 четвёртого неподвижных контактов которого соединены с третьим выходом МЦДН, вывод пятого неподвижного контакта первого коммутатора соединён с отрицательным выводом сменной меры образцового напряжения, вывод третьего подвижного контакта первого коммутатора

соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с выводом первого подвижного контакта второго коммутатора: вывод второго подвижного контакта которого соединен с общим выводом второго ОУ, вход канала управления УММР 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 соединена с общей шиной, каждая пара неподвижных контактов с первого по п второго коммутатора соединена с соответствующей парой выходных зажимов с первой по 2N.

Таблица

Таблица 2

Зажимный (медный) термостатированный

Рычажный (медный) в масле Штепсельный (латунь) Рычажный (латунь-бронза) Реле с контактами из золота

Реле с контактами из се- pebpa

Герконь (термостатированные)

На биполярных транзисторах На полевых транзисторах

Технические характеристики приборных коммутаторов

«

0,001-0,002±0,001

0,007-0,002-±0,001

0,001-0,002tO,001

0,002-0,005±0,002 0,01-0,02 .iO,01

0,02-0,05±0,02

0,1-0,2±0,1

10-20t1

10-200±1