Устройство для выделения кривых нагрева резисторов

(19) Ш) А ш С 01 К 27/14ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛ ЬСТЙУ И АВТОРСКОМУ С(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯКРИВЫХ НАГРЕВА РЕЗИСТОРОВ содержащее генератор тока, потенциальныйвыходной вывод которого соединен склеммой для подключения одного из вы"водов испытуемого резистора, форми-.рователь импульсов, выход которогоподключен к управляющему входу генератора тока, запоминающий конденсатор, ключ, дифференциальный усилитель, о т л и ч а ю щ е .е с я тем,что, с целью повышения его точности,в неговведены эмиттерный повторительтокоограничивакщий резистор и блокзадержки, причем вход эмиттерногоповторителя соединен с клеммами дпяподключения выводов испытуемого резистора, а в его выходную цепь вклю"чены последовательно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управляющийвход ключа через блок задержки под"ключен к выходу формирователя импульсов дифференциальный усипитель включен по схеме повторителя напряженияи неинвертирующим входом соединен собщим выводом ключа и токоограничивающего резистора.1128192 5Изобретение относится к электро- измерительной 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 усили тель, соответственно выход и вход которых соединены с клеммами для подключения испытуемого резистора, а также вычислительный узел с последо" вательно 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, - .1 20 к входу последнего, а другой выход - к входу блока индикации 1.Недостатки данного устройства проявляются в технической сложности изготовления и настройки. Кроме 25того, при его. практическом использовании имеют место дискретность измерения, обуславливающая существенные погрешности в итоговых результатах, и повышенное время иссле дования. Наиболее близким к изобретению является устройство для выделениякривых нагрева резисторов с измерением коэффициента электротермичес- З 5кой нелинейности, содержащее генератор тока, выход которого через испвтуемый резистор соединен с входомключа и одним из входов дифференциального усилителя, другой вход ко торого и выход взаимосвязаны один с другим через блок,автобалансировки,вычислительный узел с последовательно включенными блоком измерения сопротивления, вход которого соединен 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 ментом между данным блоком и генера. тором тока, а в блок автобалансировки - запоминающий конденсатор 21,2Недостаток известного устройства заключается в низкой точности, обусловленной перегрузкой и разбалансировкой 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 определяется разрядом запоминающего конденсатора к концу действия импульса тока. Поскольку уровень подставки", т.е. напряжение на холодном резисторе, на два-трипорядка превышает уровень измеряемой электротермической нелинейности, разряд запоминающего конденсатора даже на сотые доли процента вызовет погрешности ито говых результатов до десятков процентов. Снизить эту погрешность путем 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 тепло- физических параметров.Пель изобретения - повышение точ ности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения кривых нагрева резисторов, содержащее генератор тока, потенциальный выходной вывод 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 эмиттерный повторитель, токоограничивающий резистор и .блок задержки, причем вход эмиттерного повторителя соединен с клеммами для подключения выводов испытуемого резистора, а в его выходную цепь включены последова" тельно соединенные запоминающий конденсатор, токоограничивающий резистор и ключ, управляющий вход ключа через блок задержки подключен к выходу формирователя импульсов дифференциальный усилитель включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим входом соединен с общим вы1128192 4где 0 - напряжение "подставки" нахолодном резисторе 9,0 - напряжение электротермической нелинейности,5лс - тепловая постоянная времени.Кривая нагрева. характеризуется на- пряжением 1 О водом ключа и токоограничивающегорезистора.На фиг. 1 представлена Функцио-,нальная схема устройства для выделения кривых нагрева резисторов; нафиг. 2 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу (индексы при напряжениях соответствуютцифровым позициям блоков).Устройство содержит генератор 1тока, формирователь 2 импульсов(мультивибратор), эммитерный повторитель 3, запоминающий конденсатор4, токоограничивающий резистор 5,ключ 6, блок 7 задержки (одновибратор и набор логических элементов)дифференциальный усилитель 8. Позицией 9 на схеме обозначен испытуемьгй резистор. Потенциальный выходнойвывод генератора 1 тока соединен склеммой для подключения одного извыводов.испьггуемого резистора 9, Выход формирователя 2 импульсов подключен к управляющему входу генератора 1 тока. Вход эмиттерного повторителя 3 соединен с клеммами дляподключения выводов испытуемого резистора 9, а в его выходную цепьвключены последовательно соединенныезапоминающий конденсатор 4 токоограничивающий резистор 5 и ключ 6. Управляющнй вход ключа 6 через блок 7 задержки подключен к выходу формирователя2 импульсов, Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме повторителя напряжения и неинвертирующим вхо 35дом соединен с общим выводом ключа"6 и токоограничивающего резистора 5.Устройство работает следующим образом.С выхода Формирователя 2 импульсовна вход генератора 1 тока поступа"ет периодическая последовательностимпульсов 1 (фиг. 2,а), под действием которых импульсы стабильногоФЭ 45тока .ч с выхода генератора 1. подаются в испьггуемый резистор 9.На испытуемом резисторе 9 возникает падение напряжени-. (Фиг. 2 д)О=й (9), (1)где 1 е 1 Я) - сопротивление резистора .9 в функции температуры,.О - повышение температуры ре.зистора 9 над средой.,Выражение (1) легко приводится квиду55 Задача, решаемая предлагаемым устройством., состоит в выделении 1 к изнапряжения Ц путем вычитания значительно превышающего напряжения"подставки" 0,Кривая нагрева несет. в себе всюинформацию о теплофизических параметрах изделия. По отклонению теплофизических параметров от нормы можно осуществлять разбраковку. резисторов, поэтому точность выделения кривых нагрева существенно влияет на погрешности контроля изделий.С испьггуемого резистора 9 напряжение В поступает на вход эмиттерно 9го повторителя: 3, служащего для развязки цепей. С выхода эмиттерного повторителя 3 напряжение 3 подается навход цепи, состоящей из запоминающего конденсатора .4 с емкостью С,токоограничивающего резистора 5 и .ключа 6. В момент прихода переднегофронта напряжения Ц ключ 6 открыти его прямое сопротивление 0 мало.Запоминающий конденсатор 4 быстро заряжается через токоограничивающийрезистор 5 с сопротивлением Й до на"5пряжения 0 (Фиг. 2 г). Постояннаявремени ,. цепи заряда выбираетсяиз условия ьо В 5+ 861 С 4 сс 1 Ре гдето),) - время выборки напряжения О определяемое временем задержки в бло ке 7 (фиг, 2 би в).При выборе, напримере 1,Зад ="Ьыв 10 ес, запоминающий кондейсатор 4 успевает зарядиться. до величины 04,= 0,99995, т.е. практически. до уровня "подставки" .6. Время выборки щ должно быть хотя бы на два порядка меньше тепловой постоянной времени с при этом за время выборки изделие 1 остается почти холодным. 7 окоограничивающий резистор 5 служит для ос-лабления.начального скачка тока через запоминающий конденсатор 4 и ключ 6 в момент прохождения переднего фронта импульса напряжения О . Величина Й 5должна выбираться, с одной стороны, по возможности малой с целью сниже- ния постоянной времени св заряда запоминающего коцценоатора 4, а с другой .- достаточной для ослабления начального тока через ключ 6, Практически можно ограничиться величиной 1 = (5-10)Я 6. В продолжение выборки ыаключ 6 остается замкнутым и напряжение на нем, т.ена входе диф ференциального-усилителя 8 мало. Дифференциальный усилитель 8 включен по схеме. повторителя и напряжение на его выходе .совпадает с напряжением на клю. че 6. 5По окончании времени выборки , слюч 6 закрывается., его сопротивление )озрастает примерно в 10 раз и составляет сотни-десятки мегаом. Входное сопротивление дифференциального 20 усилителя 8, имеющего полевые, тран. зисторы на входе, также составляет сотни мегаом. Постоянная времени цепи заряда запоминающего конденсатора 4 резко возрастает, его подзаряд пре кращается и напряжение,на запоминающем. конденсаторе 4 остается .практически неизменным и равным 0 в течение длительности импульса тока. В отсутствие тока подэаряда запоминакщегоЗО конденсатора 4 падения напряжения на токоограничивающем резисторе 5 нет и напряжение на ключе б, а значит и на выходе дифференциального усилителя 8, равно разности напряжений на резисторе 9 и запоминающем конденса-торе 4 (фиг. 2 е)Ц.%,-04 ц,-О = О (1- е фПо окончании длительности импульса тока ключ 6 вновь открывается и запоминающий конденсатор 4 быстро раз ряжается через выходное сопротивление эмиттерного повторителя 3, ключ 6 и .токоограничивающий резистор 5Устройство осуществляет выделение кривой нагрева тем точнее, чем больше постоянная времени ов цепи зарядРда запоминающего конденсатора 4 по сравнению с длительностью импульса тока. Основой балансировки в устройстве является, таким образом параметрическая 1 С"цепь с изменяющейся скачкообразно постоянной времени заряда.Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными проявляются в отсутствии перегрузки дифференциального усилителя .8 во время Ьыборки 3 и синфазной составлящцей 1 на входах последнего, что .положительно сказывается иа точности устройства.1128192 Составитель Л Морозедактор В.Петраш Техред С.Легеза Корректор В ни аказ 9024/ВНИИПИ Тираж 710осударственного каи изобретений иМосква, Ж-.35, Рауш одписн митета СССР крытийкая наб., д, 4/5 по де 13035,филиал ППП"Патент", г. Ужго роектная, 4