Способ температурной компенсации детекторных приборов Советский патент 1944 года по МПК G01R19/32 G01R17/10 

Основной трудностью при построении детекторных приборов, например, купроксных электроизмерительных приборов, является достижение высокой степени компенсации температурной погреш ности. Температурная погре.шность в купроксных приборах, как известно, обусловлена неодинаковым изменением сопротивления купроксов в пропускающем и запорном направлениях с изменением температуры.

Предметом настоящего изобретения является простой и эффективный способ компенсации температурной погрешности детекторных приборов, построенных по той ИЛИ иной известной схеме с купроксами {или иными твердыми выпрямителями). Согласно изобретению, каждый твердый выпрямитель шунтируют независящим от температуры сопротивлением, подобранным так, чтобы были выравнены температурные коэфициенты эквивалентных сопротивлений в обоих направлениях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. которого изображена известная схема детекторного прибора с двумя купроксами, на фиг. 2 - ее эквивалентная схема, на фиг. 3 - аналогичная схема прибора с двумя купроксами, выполненная согласно предлагаемому способу, на фиг. 4- ее эквивалентная схема и на фиг. 5-пояснительная диаграмма.

На чертеже обозначено:

jfcTj и К -купроксы (или иные твердые выпрямители), Л(,ч:,)пр.- сопротивление купрокса (в данном случае К-) в пропускающем направлении.

Д(Л„)зап--то же купрокса (вданном случае К) в запорном направлении,

j(r - сопротивление гальванометра,

ЕМ - сопротивление дополнительное (из манганина и т. п.),

Sm - два одинаковых сопротивления, из которых в каждый данный момент одно включено последовательно с гальванометром,а второе шунтирует систему сопротивлений If г , :., , шЕсли рассматривать процесс прохождения тока через прибор по схеме фиг. I для одного полупериода переменного тока, то можно схему прибора привести к эквивалентной схеме, изображенной на фиг. 2. Эта схема представляет собою схему моста переменного тока. два плеча которого составлены из сопротивлений Лш, а два других из сопротивления первого купрокса в пропускающем направлении R( Ki)np и сопротивления второго купрокса в запорном направлении Щ Гальванометр включен в диагональ моста. Условное направление тока на схеме показано стрелками. В следующий полупериод произойдет изменение паправления тока на обратное. Но благодаря перемене купроксов своими местами (пропускающее направление второго купрокса и запорное сопротивление первого) ток в диагонали моста сохранит прежнее направление и, следовательно, стрелка гальванометра магниточлектрической системы, при одинаковых сопротивлениях купроксов и неизменности силы тока в общей цепи, будет отклонена на тот же угол и в том же направлении, что и в течение первого полупериода. Источником температурной погрешности купроксных приборов описываемого типа (т. е. по схеме фиг. 1) является свойство купроксов изменять свое сопротивление пои изменении температуры. Это изменение происходит таким образом, что с повышением температуры сопротивление уменьщается как в пропускающем, так и в запорном направлениях. При этом, однако, в запорном направлении сопротивление уменьитается гораздо быстрее, чем в пропускающем. Так например, измерения, произведенные изобретателями над меднозакисными выпрямителями, дали следующие результаты. Сопротивление купрокса при напряжении в 0,4V в пропускающем направлении при 18° С равнялось 40 ОМ; а при 40° С-26 ом, т. е. оно уменьшилось на 35% от первоначальной величины; соответственно в запорном направлении-сопротивление уменьщилось с 9989 ом при 18° С до 3322 ом при 40° С, или на 67%. При измерениях на втором купроксе при напряжении 0,4-8V были получены аналогичные результаты, а именно: в пропускающем направлении сопротивление уменьщилось с 19 ом при 18° С до 12,4 ом при 40- С или на 34,7%, соответственно в запорном направлении уменьшение произошло с 5000 ом до 1910 ом, или на 62%. Из рассмотрения этих примерогз становится соверщенно очевиднь1м, что при сильном и неодинаковом уменьщеник сопротивлений Ii(K.j,,- и й( ,о)за11 (см. схему фиг. 2) точ- . диагонали моста, вследствие расстройки последнего при повышении температуры прибора, будет, при прочих равных условиях, уменьшаться, и стрелка гальвано.метра отклонится на меньщий угол. Это подтверждается и опытом. В основу предлагаемого способа уменьшения температурной погрещностн купроксных. приборов полон ено стремление не только препятствовать более быстрому уменьшению сопротивления в том плече моста, в котором находится сопротивление купрокса, работающего в запорном направлении, но и добиться того, чтобы в этом плече сопротивление с увеличением температуры изменялось меньше, чем в другом плече, содержащем сопротивление другого купрокса, работающего в пропускающем направлении. В этом случае, несмотря на абсолютное уменьшение сопротивлений В( и Е( К2)зан С увеличением температуры, можно было бы на концах диагонали моста получить неизменную от температуры разность потенциалов. Предлагаемый способ заключается Б щунтировании купроксов и К« двумя такими сопротивлениями В, которые были бы относительно велики по сравнению с сопротивлением купроксов в пропускающем направлении и малы -по сравнениЕО с сопротивлением их в запорном направлении. Эти компенсирующие сопротивления Д должны быть изготовлены из материала с нулевым или неболыиилг температурным коэфициентом. Схема прибора с подключен 1ь:ми компенсирующими сопротивлениями В приведена на фиг. 3, а эквивалентная ей схема-на фиг. 4. Разница от схемы по фиг. 1 заключается в том, что в плечах моста вместо сопротивлений (ДкОпр и Л{ К2)за.1 включены системы, состоящие из двух параллельно соединенных сопротивлений (««пр, -R и R( к-)згп, Ц. Подбором надлежа-. щей величины сопротивления S можно добиться того, что результирующее сопротивление в одном плече Е{ K)i,p, В будет определяться величиной сопротивления купрокса в пропускающем направлении, а в другом - величиной компенсирующего сопротивления R. Обратимся к подсчету результирующих сопротивлений в плечех моста на основе данных измерений, приведенных в разобранных выше примерах. Для первого купрокса возьмем в качестве компенсирующих сопротивлений две катушки манганиновой проволоки по 1500 ом. Теперь сопротивление плеча с купроксом в пропускающем направлении фи 18° С будет 40 - 3500

- 18 40+1500 Р 2гГ. 1500

о 2бТ150сГ Уменьшение получилось равным 34,6%, т. е. лишь немноги.м меньше прежнего.

В запорном направлении сопротивление плеча моста при 18° С теперь равно

9989 15СО

18- 9989+1500 - J300

ом и при 3322 1500

40 С: -ffjo 3322+ГОО Уменьшение получилось равным 20,4% .от первоначальной величины сопротивления при 18° С. Как видим, получилась большая разница в уменьшении сопротивления по сравнению с тем, что наблюдалось при отсутствии компенсируюп,их катзшек, когда уменьшение было равно 67%.

Аналогичным подсчетом получаем для второго купрокса (при /г 1000 OMJ уменьшение в плече с пропускающим купроксол на 34,7%, т. е. прежнюю величину, а в другом плече-уменьшение всего лишь на 21,4% против 62% при отсутствии компепсируюиих катушек.

Идея предлагаемого способа заключается в том, что, щунтируя сопротивление купрокса в запорном направлении неизменяюшимся от температуры сопрогивлением 7, мы тем самым как бы фиксируем изменение величины сопротивления в запорном направлении в таких пределах, чтобы разность нотенциалов на концах диагоплли моста оставалась по возмол ности н;из.енной.

Р1зобретатели указь ва;от, что предлагаемый способ уменьшения температурной погрешности был испытан на купроксном миллиамперметре переменного тока. Опыты показали, что, по мера ул еньшения компенсирующих сопротивлений, относительная погрешность, вызванная изменением температуры прибора, постепенно уменьшается и, наконец, при компенсирующем сопротивлении и, равном 500 ом, 1 1епяет знак. Следовательно, компенскрзющее сопротивление при 9ТОМ должно проходить величину, при которой температурная погрешность практически равна нулю.

Эта зависн.юсть относительной температурной погрещности от величины компенсирующих сопротивлений Е для разных сил токов изображена графически на фиг. 5. Из этого графика видно, что кривые для всех токов пересекают линию нулевой относительной погрещности приблизительно в одноГ точке. Величина соответствующих компенсирующих сопротивлений / должна быть равна около ШОО ом. Однако и достигнутая при испытаниях величина относительной температурной погрешности в ОА% для значений компенси.руюнщх сопротивлений порядка 900 о.м является уже исключительно низкой для купроксных приборов.

Все приведенные выл:-.: соображения относились к cxe.ie купроксного прибора с двумя купроксами, как -JTO изображено на чертеже. Но, очевидно, предлагаемый способ уменьшения температурной погрегиности применим и к купро:ссны:. прибора., собранным по

схеме Греца. В этом случае необходимо лишь включить не два, а четыре компенсирующих сопротивления для шунтирования каждого из четырех купроксов, составляющих схему моста.

8 заключение необходимо еще раз подчеркнуть, что температурная погрешность по настоящему изобретению уменьшается благодаря тому, что здесь доведено до минимума изменение соотношений сопротивлений плеч моста при изменении температуры.

Разумеется, что предложенкь:л способ приложим не только к купроксам ,в узком смысле этого -слова, а к твердым выпрямителям вообще. Вместе с тем данный метод компенсации применим не

ФИ1 1

только к измерительным приоорам, но и ко всем другим установкам, где используются твердые выпрямители - зарядка аккумуляторных батарей, получение стабильной силы выпрямленного тока, получение стабильных выпрямленных напряжений.

Предмет и 3 о о р е т е и и я

Способ температурной компенсации детекторных приборов, отличающийся тем, что каждый твердый выпрямитель шунтируют независящим от температуры сопротивлением, подобранным так, чтобы были Быравнены температурные коэфициенты эквивалентных сопротивлений в обоих направлениях.

Pus

iu

Фиг. 2

Vf

/ vе-- ,

Фиг. 3

WA®

/ .

А., с. И f 2 .§

fI- гш

.x:

ТЧ(

l4,,.fef -.

i /-% .,..г.. т ,е„.

Ф

-для Cufui rr.onS Т- 3 rriA