Устройство для измерения сопротивлений

)3 001827Й КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯ СУДАРСТВЕО ИЗОБРЕТЕ и Гкнт ссс БРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ О ПИСАНИЕ 1(56) Авторское свидетельство СССР М 1368810, кл. С 01 В 27/02.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙЙ(57) Использование: в измерительной техни ке при контроле на постоянном токе сопротивлений, включающих соединение, например, накрутку, пайку, сварку и др, Сущность изобретения; в устройство, содержащее источник тока 1 с токозадающей й последовательно с влением, подключенлителю 3 с цепочкой ены два фильтра 7 и 8 и конденсаторах 22 и ми пропускания, форатор 10, Кроме того, в сточника 1 и цепь рента передачи усилитехронный ключ 5, а цепь регулировки кои усилителя выполнеедение изменения чи усилителя и коэфтока является посто- табл. цепочкой, включенны измеряемым сопроти ный параллельно уси обратной связи, введ на резисторах 20 и 21 23 с разными полоса мирователь 9 и индик токозадающую цепь и гулировки коэффицие ля 3 включены син токозадающая цепь и эффициента передач ны так, что произв коэффициента переда фициента изменения янным числом. 3 ил, 1операции выполняют при одном выбранномзначении тока, что не позволяет обнаружить 15 20 25 в электрических цепях 30 передачи усилителя выполнены так, что коэффициент а) изменения токо и изменение 50ф коэффицлентз передачи усилителя сняИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле на постоянном токе сопротивлений, включающих соединенля, например,накрутку, пайку, сварку и др.Известно устройство для измерений со противлений, которое содержит источниктока, который через переключатель полярности соединен с измеряемым резистором,напряжение с которого поступает на дифференциальный усилитель,Недостаток известного устройства заключается в том, что все измерительные нестабильные сопротивления, например, некачественную пайку.Известно также устройство для измерения малых сопротивлений, содержащее стабилизатор тока, соединенный последовательно с измеряемым резистором, напряжение с которого поступает на усилитель постоянного напряжения.Недостатком устройства является отсутствие возможности обнаружения нестабильных сопротивлений.Целью, изобретения является расширение области применения путем обнаружения потенцйальио ненадежных соединений Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее индикатор, источник тока, включенный последовательно с измеряемым сопротивлением, подключенный параллельно измеряемому сопротивлению усилитель, элемент управления, введены два фильтра с разными полосами пропускания и формирователь, а в токозадающую цепь источника тока и в цепи регулировки коэффициента передачи усилителя введены первый и второл синхронные ключи, при этом выход усилителя соединен с входами фильтров, выходы которых соединены с входами Формирователя, выход которого соединен с входом индикатора, выход элемента управления соединен с управляющими входами синхронных ключей, з токозадающая цепь и цепь регулировки коэффициента эаиы математической зависимостью а,о =1.Следовательно, введение Фильтров с разными полосами пропускания. которые включены на входах Формирователя, а также введение в токозздающую цепь источника тока и в цепь и цепи регулировки коэффициента передзчи усилителя синхронных клю 35 40 45 чей, позволяющих изменять величину тока через измеряемый резистор таким образом, что коэффициент (а) изменения тока и изменение Д коэффициента передачи усилителя связаны математической зависимостью а Р = 1, позволяет обнаружить потенциально ненадежные соединения.На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - электрическая схема; на фиг. 3 - диаграммы сигналов,Устройство содержит источник 1 тока стабилизатор тока) с токозадающей цепью 2, Источник 1 соединен последовательно с измеряемым сопротивлением Вх, параллельно которому подключен усилитель 3 с цепью 4 регулировки коэффициента передачи усилителя. В токозадающую цепь 2 и в цепь 4 включены соответственно синхронные ключи 51 и 52, которые связаны с элементом 6 управления ключами.Выход усилителя 3 соединен через фильтры 7 и 8, имеющие разные полосы пропускания, с входом формирователя 9, выход которого соединен с индикатором 10, Источник 11 смещения включен последовательно между источником 1 и измеряемым сопротивлением Вх. Его назначение - задать постоянное смещение по постоянному току для усилителя 3 и формирователя 9.Источник 1 тока может быть выполнен фиг, 2) в виде силового транзистора 12, база которого соединена непосредственно с коллектором транзистора-усилителя 13, и через резистор 14 с шиной "+" источника 0 напряжения, Эмиттер транзистора 13 соединен через стабилитрон 15 с шиной "-" источника О. Между этой шиной и коллектором транзистора 12 включена токозадающая цепь 2, содержащая резистор 16 с сопротивлением В и резистор 17 с сопротивлением В 1. Резистор 17 через ключ 5 подключен параллельно резистору 16. В качестве элемента управления синхронными ключами 51, 52 применено реле 6, которое через контакт кнопки Я управления подключено кисточиику О, замыкающие коитэкты реле 6 являются ключами 51, 52 Цепь 4 регулировки коэффициента передачи усиллтеля 3 выполнена в виде делителя на ре и.горах 18 и 19 с сопротивлениями Кй и КЯ 1 соответственно. Один вход делителя подключен к выходу усилителя 3, а другой через контакт 52 - к выводу измеряемого резистора Вх.Каждый из Фильтров 7 и 8 содержит резисторы 20 и 21 и конденсаторы 22 и 23. Входы фильтров объединены и подключены к выходу делителя иа резисторах 18 и 19, а выходы - к входам дифференциального усилителя 24, входящего в состав формирователя 9. Выход усилйтеля 24 подключен к базе транзистора 25, эмиттер которого подключен кисточйику смещения на стабилитройе 26, резисторе 27, а коллектор через ограничитель-резистор 28 - к индикатору 10 на светодиоде.На фиг, 3 приняты обозначения: х -ток в цепи измеряемого сопротивления; Ох, Оф - напряжение соответственно на входе и выходе усилителя 3; 01, 02 - напряженйе соответственно на первом и втором входах формирователя 9; д - ток светодиода.Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения на шины+О, -0 на резисторе 16 с помощью элементов 12- 15 источника 1 стабилизированного тока поддерживается с высокой точностью постоянное напряжение Оо, а,следовательно, в цепи измеряемого резистора йх протекает постоянный токх (1) где В - сопротивление резистора 16,При этом на йх выделяется напряжение Ох, которое поступает на вход усилителя 3:Ох=х Вх- Вх.Оо(2)На выходе усилителя 3 имеется напряжениеОф=О, В, (3) где В - коэффициент передачи усилителя с учетом делителя 4 на его выходе иВ=ВВ (4) где Ву -коэффициент передачи усилителя без учета делителя;Вд - коэффициент передачи делителя 4, В примере (фиг, 2) усилитель 3 без учета делителя имеет коэффициент передачи ВУ=1, а делитель при разомкнутом ключе 52 имеет коэффициент передачи Вд также равный 1. Поэтому В=1 иОф=0- " .8, (5)Для оценки стабильности (исправности) Вх на вход устройства (фиг. 2) на элемент 6 управления подают сигнал на -замыкание синхронных ключей 51, 52. В примере (фиг.2) сигналом является замыкание кнопки 3, при этом срабатывает реле 6 и своим замыкающим контактом 51 изменяет ток источника 1, а замыкающим контактом 52 одновременно изменяет коэффициент передачи усилителя 3 за счет подключения на его выход делителя 4. При этом ток увеличивается до значения . х= - =, (8+81),: (6)Оо ОоВэ В 81В 81где Вэ= - эквивалентное сопротив 8 +.81ление цепочки параллельно включенных резисторов 16 и 17 с сопротивлениями 8, 81.5 Напряжение О х на входе усилителя 3определяется выражением ФОх =хйхйх В 81Как и до замыкания ключей передаточный коэффициент усилителя с учетом делителя В определяется по аналогии с (4):При этом коэффициент передачи собственно усилителя в г 1 римере по-прежнему ВУ=1, а 81 8120 д 18+181 8 81(8) тогдаВВ 8+8 (9)Напряжение Оф на выходе усилителянаходят по аналогии с (3)Оф=0, В (10)После подстановки (7), (9) и вычисленияимеемОф - Вх (1 1)Иэ сравнения (5), (11) видно, что сигналОф(О ф) на выходе устройства зависит только от Вх и не зависит от условий, связанныхс коммутацией ключа 51, 52.Поэтому при стабильном (постоянном)Вх изменение тока скачком не вызывае появления сигнала на входе и выходе формирователя,4 ООтношение - " назовем коэффициенхтом а изменения тока в токозадающей цепи, Найдем а, поделив (1) на (6):45 а=В 1(1 2)8+81Поделив В на В, имеемР= = , (13)В 815 О где Р - изменение коэффициента передачиусилителя,Сравнивая выражения (12) и (13), видим,что коэффициент изменения тока в токозадающей цепи и изменение коэффициентапередачи усилителя изменяются в обратномотношении. т.е; произведениеа Р=Изменять коэффициент передачи в токозадающей цепи можно различными вариантами исполнения токозадаюЩей цепи,Например, можно токозадающие резисторы 16 и 17 включать последовательно, и для изменения тока один резистор шунтировать замыкающим контактом синхронного ключа, различным образом можно изменять ве, личину опорного напряжения, которое подается в рассматриваемом примере от опорного стабилитрона 15 на эмиттер усилителя 13. Также различным образом можно изменять коэффициент передачи усилителя.путем переключения синхронным ключом части резистора Й 1 или Вос.Таким образом, если в предлагаемом устройстве ток в измерительной цепи и коэффициент передачи усилителя изменяются синхронно в обратном отношении, то напряжение на выходе усилителя не зависит от тока в измерительной цепи, а только линейно зависит от измеряемого сопротивления. Сопротивления некоторых неустойчивых контактов, некачественных соединений, плохих паек и т.д. изменяются в зависимости от тока, протекающего через эти сопротивления, а именно при увеличении тока до некоторого критического значения бакр сопротивление соединения Вх уменьшается, причем скачком,Выберем значения токов 1 х и х в измерительной цепи такими, чтобы соблюдалось неравенство;1 хгкрв х (17) Пусть имеем некачественное соединение с сопротивлением й. Тогда, при вклю- ЧЕНИИ КЛЮЧЕЙ 5 И 52 тОК ЧЕРЕЗ йх обязательно в своем нарастании от 1 х до Г, пройдет через значение бакр (фиг, За) в момент времени бакр, при этом Ох возрастает в меньшей степени (линия Щ, чем увеличился х (фиг. Зб), а 0 ф изменится ступенькой (фиг.Зв, линия И). Таким образом, на вход ЙС - фильтров 7 и 8 появится ступенька спада напряжения. Постоянная времени йС-цепочки 21 и 23 выбрана значительно больше постоянной времени цепочки 20 и 22, Поэтому, хотя в установившемся состоянии напряжение 01 на выходе фильтра 21 и 23 больше напряжения 02 на выходе Фильтра 20 и 22 в переходном режиме в течение времени бакрс 1 имеет место обратное соотношение, когда 0102. И на выходе усилителя 24 образуется положительный импульс.Транзистор 25 на время бакрт 1 открывается, через светодиод 10 протекает ток 1 д(Фиг.Зб), и он на это время подсвечивается, что сигнализирует о нестабильности измеряемого сопротивления йх. С клеммы Овых снимается напряжение Оф. пропорциональное действительному значению измеряемого сопротивления Йх. Если же сопротивление йх не изменяется при изменении х (качественное соединение), то напряжение Оф=О фостается постоянным, импульс на выходеусилителя 24 не формируется. В любом случае по напряжению Оф(0 ф) можно опреде 5 лить йх из формул (3) и (11),Признаки, предопределяющие существенные отличия: введение фильтров с разными полосами пропускания, которыевключены на входах Формирователя, а так 10 же включение синхронных ключей в токозадающую цепь источника тока и в цепьизменения коэффициента передачи усилителя, позволяет изменять ток и коэффициент передачи усилителя в обратном15 отношении. Это позволяет повысить диагностические возможности путем выявлениянекачественных соединений, которые изменяют свое сопротивление в зависимости отпротекающего тока (приложенного напря 20 жения).Изложенное в изобретении подтверждают данные эксперимента, проведенные сдвумя реле типа РГКБГ 0.450.003 ТУ исполнение БГ 4.569.003-02 с номинальным25 сопротивлением обмотки 2,40 кОм. Первоереле было исправно и по всем параметрамсоответствовало ТУ, второе имело неустойчивый контакт в месте присоединения обмотки к выводному контакту.30 Результаты измерений приведены втаблице,Из таблицц видно, что у исправного реле сопротивление обмотки при монотонномувеличении тока сначала незначительно па 35 дает примерно на 5, а затем незначительно монотонно возрастает (тепловойэффект). У неисправного реле сопротивление монотонно и существенно уменьшаетсяпримерно в 2,5 раза при изменении тока от40 0,05 до 20,0 мА.Был поставлен также второй эксперимент. Для этого собран макет устройствасогласно схеме (фиг, 2) со следующими па;раметрами элементов. Элементы 12, 13 и 2545 транзистора КТ 315 Б, стабилитронц 11, 15 и26 тип 2 С 139 А, усилители 3,24 тип 153 УД 2,й 20 К. В 1=2 К, КВ 2,2 К, Кй 490 Ом, В 2 о,Й 21 ЗЗК, С 22 0,1, С 2 э, 20,0 мкФ,О"25 В. Реле 6 типа РГК. Далее ото 50 браны реле типа РГКисполнениеБГ 4.569.003-02 с номинальным сопротивлением обмоток йобм"2,4 кОм. Были взяты 2группы: 10 шт исправные и 10 шт, предварительно забракованные по нестабильности55 ЙобмВместо йх подключались обмотки контролируемых реле, Для всех исправных релесветодиод 10 при нажатии кнопки не светился, для всех неисправных светодиод подсвечяввяся нв время О,Е,5 с. Предпсявгветсяустройство первоначально внедрить на предприятии для входного контроля реле, а также предложить его предприятиям, выпускающим реле.5Формула изобретенияустройство для измерения сопротивлений, содержащее индикатор, источник тока, включенный последовательно с клеммами для подключения измеряемого сопротивле ния, параллельно которому подключен усилитель постоянного напряжения, элемент . управления,отл ича ющееся тем,что, с целью расширения области применения путем обнаружения потенциально нена дежных соединений, введены два фильтра с разными полосами пропускания, формирователь, а в токозадающую цепь источника тока и цепь регулировки коэффициента передачи усилителя введены первый и второй синхронные ключи, при этом выход усилителя соединен с входами фильтров, выходы которых соединены с входами формирователей, выход которого соединен с входом индикатора, а выход элемента управления соединен с управляющими входами синхронных ключей, при этом токозадающая цепь и цепь регулировки коэффициента передачи усилителя выполнены так, что коэффициент (а) изменения тока и изменение ф) коэффициента передачи усилителя связаны математической зависимостью а ф =. 1.. Ванюшки а Заказ 2594 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 но-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 роизво