Устройство для подгонки резисторов из изолированного провода Советский патент 1980 года по МПК H01C17/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ РЕЗИСТОРОВ ИЗ ИЗОЛИРОВАННОГО ПРОВОДА

I

Изобретение относится к технологичесvHM устройствам для производства моточных изделий из изолированного провода, в частности, микропровода, и -может быть использовано для подгонки до номинального значения резистивных из микропровода в . стеклянной изоляции без нарушения сплошности последней.

Известно устройство, реализующее способ подгонки проволочных резисторов и основанное на подгонке резисторов до номинального значения без разрушения изоля- ю ции сматываемого излишка провода 1. Электрическая схема этого устройства построена так, что подгоняемый резистор и сопротивление сматываемого провода включены как плечи в мостовую измерительную схему, в которой два других плеча образо- ваны магазинами сопротивления: магазином, на котором устанавливается сопротивление, равное номинальному для подгоняемого резистора, и магазином, иа котором устанавливается сопротивление, равное сопротивлению участка провода, подлежащего сматыванию с подгоняемого резистора. В образованную таким образом схему входят также источник переменного напряжения, включенный в диагональ мостовой схемы, и нуль-индикатор.

Известное устройство обеспечивает подгонку резисторов до 10 мОм с точностью не хуже 0,02%. Г1ри подгонке резисторов более высокого номинального значения точность изделий, получаемых на этом устройстве ухудшается из-за наличия реактивности подгоняемого резистора и сматываемого участка микропровода, укладываемого на вспомогательный каркас.

Наиболее близким к изобретнию по технической суш1иости и Достигаемому результату является устройство для автоматического контроля проволочных катушек в процессе их намотки без повреждения изоляции, где отдающая бобина - потенциальный источник помех - исключена из измерительной цепи 2. Устройство содержит гармонический генератор, емкостные токопроводящий и токосъемный электроды, мостовую измерительную схему, подключенные к последней фазочувствительиый нуль-индикатор и фазоинверсный электронный усилитель, между входом и. выходом которого включена одна ветвь мостовой измерительной схемы, образованной наматываемой катушкой и последовательно с ней включенным эталонным резистором, а выход фазоинверсного усилителя нагружен на прецизионный делитель напряжения, образующий вторую ветвь мостовой измерительной схемы.

Однако известное устройство предназначено только для намотки резистивных элементов и не может быть использовано для завершающего цикла изготовления моточных изделий для подгонки к номинальному значению прецизионных микропроволочных резисторов обмоток в основном, по следующим причинам. Известное устройство предусматривает использование в качестве токосъемного электрёда емкость, образованную электропроводящей поверхностью бобины и наматываемым на нее проводом или емкость между проводом на непроводящей поверхности бобин и электропроводящей средой, в которую погружают бобину. Величина емкости при этом постоянна и практически не зависит от количества витков провода, намотанного на бобину. Прецизионные микропроволочные резисторы не изготавлигзают с намоткой на электропроводящую поверхность, а помещать их для подгонки в электропроводящую среду нецелесообразно из-за опасности изменения номинала вследствие неполного удаления электропроводной среды. Кроме того, электропроводящая среда и последующая сушка подгоняемого резистора приводят к возникновению тензоэффекта в проводе и перераспределению механических напряжений в обмотке, что является одной из причин обрывов. Использование в качестве токосъемного электрода активного сопротивления подгоняемого резистора (которое в процессе подгонки является величиной переменной) приводит к тому, что при подгонке прецизионного резистора сопротивление сматываемого излишнего участка провода (которое включено в плечо измерительного моста последовательно с эталонным резистором) бывает невелико - в среднем 2-4% от величины сопротивления, подгоняемого резистора, а следовательно, невелико и сопротивление эталонного резистора. При таком положении обратная связь фазоинверсного усилителя становится настолько глубокой, а напряжение на его выходе малым, что оказывается недостаточным для питания фазочувствительного выпрямителя: подгоняемый резистор гасит на себе практически более 90°/о напряжения с гармоническог( генератора. Усилитель небаланса фазочувст вительного выпрямителя щунтирует сопротивление сматываемого с подгоняемого резистора участка излишнего провода, что снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение Td4HOCTH в широком диапазоне номиналь ных значений сопротивлений.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем гармонический генератор, токосъемный и емкостной токоподводящий

электроды, мостовую и измерительную схему с фазочувствительным нуль-индикатором, управляющим двигателем намотки, и источник опорного напряжения в виде фазоинверсного электронного усилителя, между входом и выходом которого включена одна ветвь мостовой схемы, образованная наматываемой катущкой и последовательно с ней включенным эталонным резистором, а выход нагружен на прецизионный делитель напряжения, образующий вторую ветвь измерительной мостовой схемы, в качестве токо,съемиого электрода использовано активное сопротивление подгоняемого к номинальному значению резистора, связанного через эмиттерный повторитель с упомянутым фазоинверсным усилителем, выход которого дополнительно нагружен на усилитель-ограничитель опорного, напряжения, а между входом фазочувствительного нуль-индикатора и выходом мостовой измерительной схемы включен усилитель с входным сопротивлением 10 -10 Ом. .

Емкостной токопроводящий электрод предложенного устройства может быть выполнен в виде остеклованного изнутри паза 1В электропроводящем материале и снабжен СО стороны наматываемой катушки фиксаТором провода в форме открытой спирали, при этом наматываемая катушка может быть выполнена в виде неподвижной констоли, на свободном конце которой установлен приемный механизм сматываемого провода в форме стального тора, насаженного на ось вращения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 функциональная схема измерительного контура; цд фиг. 3 и 4 - токопроводящий электрод и наматываемая катушка (приемный механизм сматываемого с подгоняемого резистора излишка провода).

Предлагаемое устройство для изготовления моточных изделий из микропровода в стеклянной изоляции содержит изолированный провод 1, образующий сопротивление подгоняемого резистора 2 и наматываемой катушки 3. Гармонический генератор 4, подключенный одним из полюсов к токопроводящему электроду 5, образующему с проводом 1 емкость 6, а другим (заземленным) подсоединен к эмиттерному повторителю 7, через который подгоняемый резистор 2 связан с фазоинверсным усилителем &, являющимся источником опорного напряжения мостовой измерительной схемы.

Наматываемая катушка 3 и соединенный с нею последовательно через контакт 9 эталонный резистор 10 охватывает эмиттерный повторитель 7 и фазоинверсный усилитель 8 обратной связью, образуя при этом одну из ветвей мостовой измерительной схемы.

Выход фазоинверсного усилителя 8 нагружен прецизионным делителем из резисторов 11 и 12, образующих другую ветвь мостовой измерительной схемы, и усилите

лем-ограничителсм 13 опорного напряжения, KOTOpt iH, в свою очередь, нагружен на первичную обмотку трансформатора 14 с симметричным выходом.

Общий вывод (точка 15) резисторов II и 12 и контакт 9 подключены к соответствующим клеммам на высокоомном входе усилителя 16, который предотвращает щунтирование наматываемой катушки 3 элементами нуль-индикатора, состоящего из усилителя небаланса 17, фазочувствительного выпрямителя 18 и поляризованного реле 19, включенного в цепь питания двигателя 20 йамотки. Фазочувствительный выпрямитель 18 в, качестве опорного использует напряжение со вторичной обмотки трансформатора 14.

Для фиксации провода 1 в пазу токоподводящего электрода на конце его со стороны наматываемой катушки выполнена открытая спираль 21, а поверхность паза покрыта стеклянной пленкой толщиной 80- 100 мм, которая является дополнительной защитой от пробоя изоляции провОда 1 при высоких напряжениях на выходе гармонического генератора 4.

Емкость 6 при такой фиксации провода 1 остается практически постоянной, а провод легко заправляется самозаходом в паз, щирина которого составляет не более трех диаметров провода 1, а протяженность в электропроводящем материале - 5-10 мм (протяженность провода I в пазу обозначена точкой а).

Для исключения погрешностей, возникающих при использовании щеточных контактов, и обеспечения безынерционной смотки провода 1, предотвращающей тензоэффект в проводе 1, наматываемая катушка 3 выполнена в виде неподвижной консоли, защемленной одним концом в опоре 22, на которой выполнены контактная площадка 23 для осуществления гальванического контакта 9 и предохранительная крышка 24, покрытая с внутренней стороны слоем поре-, лона.

На свободном конце консоли размещен стальной тор 25, имеющий свою ось вращения, кинематически связанную с двигате; ем намотки 20.

В основу работы предлагаемого устройства положены следующие положения:

- входное сопротивление любого однои многокаскадногоусилителя,, охваченного параллельной отрицательной обратной связью, меньше суммарного сопротивления обратной связи во столько раз, какова величина коэффициента усиления усилителя. Если учесть, что коэффициент усиления фазоинверсного усилителя 8 не менее 1000, а суммарное сопротивление- наматываемой катушки 3 и эталонного резистора мало (сматывается провода 1 не более 3-5% по сопротивлению от подгоняемого резистора), то сопротивлением эмитсерного повторителя 7 и усилителя 8 можно пренебречь и считать точку а (сосредоточенный параметр контролируемого электродом 5 провода 1) закороченной на корпусе устройства. Теория и эксперимент позволяют в этом случае считать, что сопротивление катушки 3, эталоиный резистор 10 и резисторы 11 и 12 образуют измерительную мостовую схему, источником питания которой является фазоинверсный усилитель 8;

-в условиях, когда гасящий на себе напряжение гармонического генератора 4

0 резнстивный элемент - подгоняемый резистор 2 - не является по сопротивлению постоянным, напряжение на выходе фазоинверсного усилителя 8 будет подвержено значительным колебаниям: от минимального и недостаточного для чувствительных нуль-, индикаторов (на практике менее 2 мкВ), до максимального (1 В и более) при больщой смотке провода с подгоняемого резистора 2. Для оптимальной работы нуль-индикатора, а точнее его фазочувствительного

0 выпрямителя 18, следует в первом случае усиливать напряжение с фазоинверсного усилителя 8, а во втором - ограничивать величину выходного напряжения. Таким образом, применение усилителя-ограничителя 13, нагруженного на выход фазоинверсно го усилителя 8, является необходимым для точного измерения сопротивления сматываемого провода;

-любой высокоомный вход Эутектрнческого звена является гарантией от шунтироваO ния подключенного к нему низкоомного элемента другими элементами схемы, поэтому для повышения точности измерения на входе нуль-индикатора предложенного устр-ойства необходим промежуточный усилитель 16 с высокоомным входом для предотвращения шунтирования сопротивления катушки 3;

-точность измерения сопротивления сматываемого провода 1 с подгоняемого резистора 2 определяется также эталонным ре« зистором 8 и соотношением резисторов 11 и 12, поэтому в качестве резисторов И и 12 использованы точные микропроволочные резисторы, а эталонным резистором 8 является магазин сопротивлений безреактивный. Устройство работает следующим образом.

Подгоняемый резистор 2 устанавливают в центре, один нз которых кинематически связан с двигателем намотки 20, а другой электрически соединен со входом эмнттер0 ного повторителя 7. Провод I с токопропода, не имеющего ггрямой электрической свят зи со входом эмиттерного повторителя 7, отсоединяют, фиксируют в электроде 5, и осуществляют гальванический контакт 9

на контактной площадке 23. Пое.ме этою закрывают крышку 24, создавая при этом пружинящее давление на участок проноая . размещенный на площадке 23. Это даплеиис предотвращает прямое воздействие на комтакт 9 от кручения провода 1 при его укладке на катушку 3, и тем самым исключается нарушение контакта 9 даже при достаточно высоких скоростях смотки микропровода. В спирали 21 провод фиксируется самозаходом.

На магазине эталонного резистора 10 выставляют сопротивление, равное сопротивлению излишнего провода на подгоняемом резисторе 2. Мостовая измерительная схема при этом оказывается разбалаисированной, реле 19 срабатывает и включает питание двигателя 20 намотки, который начинает вращать резистор 2 и тор 25.

За счет Эффекта сцепления трущихся друг о друга поверхностей электризованной изоляции провода 1 и тора 25, тор 25 захватывает провод I и укладывает его на катушку 3. При этом движущийся провод 1 самозаходом по спирали 21 опускается к ее центру и фиксируется в пазу электрода 5.

На мотка продолжается до тех пор, пока сопротивление катущки 3. не станет равным эталонному на магазине эталонного резистора 10 и не обесточится реле 19, отключив питание двигателя намотки 20.

Провод 1 обрывают (после останова двигателя 20) в средней части электрода 5, заделывают его на токопровод резистора 2 и вынимают последний из центров, как готовый подогнанный к номинальному значению резистор.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 246640, кл. И 01 С 17/22, 1966.

MO 255412, кл. Н 01 С 17/22, 1968 (прототип). Фиг.1 И

,6

г

Z5