Устройство для допускового контроля разбаланса сопротивления многоэлементных резисторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (ь 1)55 О 01 В 27/00 13/ ИЗС ЕТЕЛЬСТ ТЕЙИЯ Г 1 ИСАЙ ОРСКОМУ К ДБТ 2 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Гомельский политехнический институт (72) Е.Г,Абариков, Н.М.Смураго, Ю.А,Козусев и А.И.Никеенков(56) ГОСТ 21342.4-87. Резисторы переменные. Методы измерения разбаланса сопро. тивления многоэлементных резисторов, с.2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ РАЗБАЛАНСА СОПРОТИВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ РЕЗИСТОРОВ (57) Использование: в контрольно-измери-, тельной технике для технологического и вы-ходного контроля разбаланса сопротивления многоэлементного резистора. Сущность изо-. бретения: устроиство содержит источник 1 напряжения, коммутатор 2, контактирующий блок 3 для подключения многоэлементных резисторов 4, блок вычитания 5, формирователь 6 сигналов диапазонов, блок 7 сравнения, инвертирующий блок.8, блок 9 элементов И 10,11,12, блок 13 регистрации и индикации, Выходные напряжения двух элементов контролируемого резистора поступают на вход блока 5, разность напряжений сравнивается блоком 7 с пороговыми уровнями, пропорциональными текущему значению напряжения . одного из элементов. Блок 6 путем сравне-, ния напряжения питания резистора и напряжения элемента вырабатывает сигналы,соответствующие заданным диапазонам. 2 з п,ф-лы, 3 ил.1 сИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначенодля технологического и выходного контроляразбаланса сопротивления многоэлементных резисторов, 5Известно устройство для определениясопротивлений и их отношения, содержащее источник напряжения, контактирующее ус гройство для подключенияконтролируемого сопротивления, резистор, 10АЦП, ключи, магазин сопротивлений иизмерительный блок.Известнотакже устройство автоматического контроля и отбраковки резисторов,содержащее контактирующее устройство, 15коммутатор, блок управления, блок индикации, измерительный блок и блок запоминающих устройств,Недостатком известкых устройств является невозможность контроля разбаланса 20(логарифма отношения) сопротивлений переменных резисторов и многоэлементныхрезисторов,Из известных устройств наиболее близким к заявляемому является устройство для 25измерения и контроля разбаланса сопротивления многоэлементных резисторов, содержащее контактирующий блок дляподключения контролируемых К многоэлементных резисторов, источник напряжения 30постоянного тока, первый выход которогосоединен с первым входом коммутатора;второй выход источника соединен с вторымвходом коммутатора, первая группа входовконтактирующего блока, соединенная с 35первыми выводами соответствующего многоэлементного резистора, соединена с первой группой выводов коммутатора, вторая .труппа входов контактирующего блока,соединенная с вторыми соответствующими выводами многоэлементных резисторов,соединена со вторым выходом источниканапряжения, группа выходов контактирующего блока, соединенная с подвижными выводами движками) многоэлементного 45резистора, соединена с соответствующимиинформационными входами коммутатора,информационные выходы которого соедииены с входами блока измерения напряжения, выход которого соединен с входом 50блока регистрации и индикации,Известное устройство путем измерениянапряжений элементов резистора и вычисления разбаланса по формуле:О =2 О ц - 7 -- -гО ц - ,О 2/Е32 55017 Е О 1где 01 и 02 - выходные напряжения на информационных выходах коммутатора, соответствующие напряжениям на движках выбранных элементов контролируемого резистора;Е - напряжение питания источника, позволяет по величине 0 производить контроль и разбраковку резисторов.Недостатками устройства являются невысокие точность и быстродействие, Эти недостатки обусловлекы погрешностью и низким быстродействием применяемых измерителей напряжения, необходимостью проведения оператором вычислений логарифма отношения напряжений, а в случае применения электронных преобразователей - невысокой точностью и быстродействием этих преобразователей.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для допускового контроля разбаланса сопротивления многоэлементных резисторов, содержащее контактирующий блок для подключения контролируемых М многоэлементных резисторов, источник напряжения, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй выход источника соединен с вторым входом коммутатора, первая группа входов контактирующего блока; соединенная с первыми выводами соответствующего многоэлементного резистора, соединена с первой группой выводов коммутатора, группа выходов контактирующего блока, соединенная с подвижными выводами многоэлементного резистора, соединена с соответствующими информационными входами коммутатора, и блок регистрации и индикации, введены блок вычитания, формирователь сигналов диапазонов, блок сравнения, инвертирующий блок, блок элементов И, причем вторая группа входов контактирующего блока, соединенная с вторыми соответствующими выводами многоэлементных резисторов, соединена с второй группой выводов коммутатора, первый вход формирователя сигналов диапазонов соединен с первым выходом источника напряжения, второй вход соединен с первым информационным выходом коммутатора, первым входом блока вычитания и первым входом блока сравнения, второй вход блока вычитания соединен с вторым информационным выходом коммутатора, а выход - с вторым входом блока сравнения и через инвертирующий блок - с третьим входом блока сравнения, и выходов которого соеди-, нены с соответствующей группой входов блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с и выходами формирователя сигналов, а и выходов блока элемен1781634 10 20 30 40 50 тов И соединены со входами блока регистрации и индикации.Формирователь сигналов диапазонов содержит четыре последовательно соединенных резистора, три компаратора, элементы ИЛИ-НЕ и И, второй вывод первого резистора соединен соответственно с первым входом формирователя, а второй вывод четвертого резистора - с общей шиной, неинвертирующие входы первого и третьего компараторов и инвертирующий вход второго компаратора соединены с вторым входом формирователя, другие входы компараторов соединены с соответствующими выводами резисторов, выход первого 15 компаратора соединен с первым выходом формирователя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со вторым выходом формирователя, выход второго компаратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ.и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего компаратора, а выход соединен с третьим выходом формирователя. Блок сравнения содержит шесть компараторов, три элемента ИЛИ и шесть делителей напряжения, входы которых соединены с первым входом блока сравнения, выходы делителей напряжения соединены с инвертирующими входами компараторов, неинвертирующие входы первого, третьего и пятого компараторов соединены с вторым входом блока сравнения, неинвертирующие. входы второго, четвертого и шестого компараторов соединены с третьим входом .35 блока сравнения, выходы первого и второго компараторов через первый элемент ИЛИ соединены с первым выходом блока сравнения,выходы третьего и червертого компара-торов через второй элемент ИЛИ соединены с вторым выходом блока сравнения, выходы пятого и шестого компараторов через третий элемент ИЛИ соединены с третьим выходом блока сравнения, На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - пример конкретного выполнения формирователя сигналов диапазонов; на фиг. 3 - пример конкретного выполнения блока сравнения. Устройство (фиг.1) содержит источник напряжения 1, коммутатор 2, контактирующий блок 3 для подключения контролируемого многоэлементного переменного резистора 4, блок вычитания 5, формирователь сигналов диапазонов 6, блок сравне ния 7, инвертирующий блок 8, блок 9 элементов И 10, 11, 12, блок регистрации ииндикации 13,Формирователь сигналов диапазонов 6(фиг. 2 содержит резисторы 14-16, компараторы 18 - 20, элемент ИЛИ - НЕ 21, элемент И 22.Блок сравнения 7 содержит шесть делителей напряжения 23 - 28, шесть компараторов 29-34 и три элемента ИЛИ 35-37..Первый выход источника напряжения 1 соединен с первым входом коммутатора 2 и первым входом формирователя сигналов диапазонов 6. Второй выход источника 1 соединен с вторым входом коммутатора 2 Группы входов контактирующего блока 3, соединенные с крайними выводами элементов резистора 4, соединены с первой и второй группами выводов коммутатора 2.Группа выходов контактирующего блока, связанная с подвижными выводами резистора 4, соединена с информационными входами коммутатора 2, первый информационный выход которого соединен с первым входом блока вычитания 5, вторым входом блока формирования сигналов диапазонов 6 и первым входом блока сравнения 7. Второй информационный выход коммутатора 2 соединен с вторым входом блока вычитания 9, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения 7 и через инвертирующий блок 8 - с третьим входом блока сравнения,п выходов блока сравнения 7 соединены с первой группой входов блока 9 элементов И 10,11,12,вторая группа входовкоторого соденена с и выходами формирователя 6.Выходы блока 9 элементов И соединены свходами блока регистрации и индикации 13.Коммутатор 2 выполняет две функции - подключает к крайним выводам элементов резистора 4 питание и подключает к информационным выходам блока 2 подвижные части выбранных двух элементов. Нулевой потенциал и напряжение Е источника 1 подключается соответственно к первой и второй группам выходов коммутаторов при контроле резисторов с функциональной характеристикой А и В, и наоборот: О - к второй группе и Е - к первой при контроле резисторов с характеристикой Б. (ГОСТ 21342,4-87 п.3,4). Следует отметить, что в прототипе соединение группы входов контактирующего устройства непосредственнок выходу источника вызывает необходимость гальванического разделения измерительной части и источника. Коммутатор 2 может быть выполнен в виде наборного поля, набора механических переключателей на два положения каждый или многоканального. электронного. или электромеханического (реле) коммутатора, управляемого оператором с клавиатуры или от внешнего устройства управления по заданной программе.входами компараторов 30, 32, 24 напряжение - ЛО инвертирующего блока 8, Выходы компараторов попарно через элементы ИЛИ соединены с выходами блока сравне ния. На выходах блока сравнения формируются сигналы лог. 1 в случае, если разбаланс превышает заданные допуски, величины которых устанавливаются с помощью коэффициентов передачи делителей 23 - 28.10 Работу устройства рассмотрим на примере контроля резисторов с нормируемьм разбалансом ГОСТ 24237-84):в диапазоне ослабления10% - 100% - Э 12 дБ15 3% - 10% - О 2ЗдБ1% - 3% - Оз4 дБВ соответствии с этим переменные резисторы 14 - 17 формирователя 6 устанавливаются такой величины, что О=О,1 Е, 20 О 2=0,03 Е, Оз=0,01 Е.Разбаланс определяется по формуле: Во(в , И,+о-(, ь 125 0:еое% в =20 ео - ,-е 0 еЯ(:еое. - ).+Осигналои ЬО 1, где 1 = ,10 2 о - 1), то можно осуществлять контроль разбаланса без вычисления логарифма отношения, напряжений. Для конкретного примера коэффициенты делителей 23-28 выбираются соответственно50 Конкретное выполнение блоков 6,7,9 зависит от числа и диапазенов, в которых контролируется разбаланс, Для резисторов группы А число диапазонов 1 или 2, а для Б и В - обычно 3,Конкретное выполнение блоков 6 и 7, число элементов И блока 9, число выходов блоков 6,7 и входов блока 9 дано для случая и= 3 диапазонов. В формуле изобретения чтобы не сужать функциональные возможности устройства преднамеренно не детализировано число элементов И блока 9 и число выходов блоков 6 и 7. Блок регистрации и индикации может быть выполнен на основе ВЯ-триггеров, Я-входы которых соединены с выходами соответствующего элемента И блока 9, а В- входы объединены и соединены со входом начальной установки (обнуления).Формирователь сигнала диапазона 6 (фиг.2) содержит резисторы 14 - 16, На выводах резисторов формируются опорные уровни, задающие границы диапазонов 0 ОцзО 2 ОдЕ и подключенные к входам компараторов 18 - 20. На другие входы подается напряжение О первого информационного выхода коммутатора 2, изменяющееся от нуля до Е при перемещении подвижной системы контролируемого резистора 4.В случае, если О 101 Е - первый диапазон - на выходе компаратора 18 и первом выходе формирователя - сигнал лог.1, Во втором диапазоне - Од 201 О 1 - компараторы 18 и 19 - в состоянии лог,О - на выходе элемента ИЛИ-НЕ 21 и втором выходе формирователя - сигнал лог,1, В третьем диапазоне - ОцзО 1 Оц 2 - компараторы 19 и 20 - состояний лог.1,на выходе элемента И 22 и третьем выходе формирователя сигнала лог,1 При 0 01 О оз сигнал лог.1 отсутствует на любом выходе формирователя, Таким об разом, при измерении сигнала О 1 в диапазоне 0-Е на выходах формирователя поочередно появляются импульсы, несущие информацию о диапазоне, в котором в данный момент находится О 1. При необходимости число диапа зонов можно увеличить путем увеличения числа резисторов и компараторов.Блок сравнения 7 фиг.З) содержитделители напряжения 23 - 28, компараторы 29- 34, элементы ИЛИ 35 - 37, На первый вход блока сравнения, соединенный с входами делителей напряжения 23 - 28, поступает напряжение О 1, На инвертирующие входы компараторов 29-34 поступают напряжения делителей. На второй вход блока срав нения, соединенный с неинвертирующими входами компараторов 29, 31 и ЗЗ, поступает напряжение ЛО = О 2-01, а на третий вход, соединенный с неинвертирующими Х)20 20К=(0 - (=(О - (: 0,257Кфо"-)=но о:оообЗг Ь,(, = (0 -( = (- (О = О,292аоао1,=(0 -(= (О -(=ода1) а1 =1 о "-=(-1 о :ойдоо6 Контролируемый резистор устанавливается в контактирующий блок 2, запитывается напряжением Е источника 1, К выходам9 1781634 10 10 15 20 25 тактирующего блока, соединенная с 30 ров блоков б и 7 35 40 При контроле малых разбалансов (О , 50 коммутатора подключаются напряжения 01 и 02 выбранной пары элементов резистора,Подвижная система резистора перемещается из одного крайнего положения в другое, причем начальное положение подвижной системы и направление перемещения йесущественно, Если разбаланс М превышает заданное значение, срабатывают компараторы 29,31 или 33 в случае положительного разбаланса (0201) и компараторы 30, 32 или 34 в случае отрицательного разбаланса (0201). Соответственно на выходах блока сравнения 7 появляются сигналы лог. 1 при превышении допусков О 1, 02 или Оз. При появлении сигнала соответствующего диапазона с выхода формирователя б сигналы превышения допуска с выхода блока 7 через элементы И блока 9 поступают на входы блока регистрации и индикации 13. Триггеры блока 13 переключаются и включают, например,светодиодные индикаторы превышенияразбаланса в заданном диапазоне, Числорегистрирующих триггеров и индикаторовсоответствует числу диапазонов,Устройство обладает высоким быстродействием и точностью, т.к, эти параметры ограничены лишь точностью и быстродействием делителей напряжения и компаратоУстройство позволяет контролировать разбаланс резисторов с любой функцио.нальнай характеристикой и любым числомдиапазонов. Кроме того, если делители блока сравнения 7 выполнить с переменным коэффициентом передачи и проградуировать их в. соответствии с контролируемым разбалансом, то устройство позволяет и измерить разбаланс, а не только производить допусковый контроль, Для этого, непрерывно перемещая подвижную систему резистора 4 из одного крайнего поло)кения в другое и плавно уменьшая коэффициенты передачи делителей, определяют разбаланс па градуировочной шкале делителей в момент срабатывания соответствующего индикатораблока 13. 1 дБ) и для диапазонов, когда 01 и 02 роста- точно малы, для того, чтобы уменьшить погрешность сравнения из-за напряжений смещения компараторов блока сравнения 7 и погоешностей делителей напряжения, казффициенты передачи блока вычитания и инвертирующего блока могут быть выбраны больше единицы. В соответствующее число раз необходимо увеличить и коэффициенты передачи делителей 23 - 28. Формула изобретения 1. Устройство для допускового контроля разбаланса сопротивления многоэлементных резисторов, содержащее контактирующий блок для подключения И контролируемых многоэлементных резисторов, источник напряжения, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй выход - с вторым входом коммутатора, первая группа входов контактирующего блока, соединенная с первыми выводами соответствующего многоэлементного резистора, соединена с первой группой выводов коммутатОра, группа вь ходов контактирующего блока, соединенная с подвижными выводами многоэлементного резистора, соединена с соответствующими информационными вхадами коммутатора, и блок регистрации и индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены блок вычитания, формирователь сигналов диапазонов, блок сравнения, инвертирующий блок, блок элементов И, причем вторая группа входов конвторыми соответствующими выводами многоэлементных резисторов, соединена с второй группой выводов коммутатора, первый вход формирователя сигналов диапазонов соединен с первым выходом источника напряжения, второй вход - с первым информационным выходом коммутатора, первыми входами блока вычитания и блока сравнения, второй вход блока вычитания соединен с вторым информационным выходом коммутатара, а выход - с вторым входом блока сравнения и через инвертирующий блок - с третьим входом блока сравнения, и выходов которого соединены с соответствующей группой входов блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с и выходами формирователя сигналов, а и выходов блока элементов И соединены с входами блока регистрации и индикации,2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чта формирователь сигналов диапазонов содержит четыре последовательно соединенных резистора, три компаратора, элементы ИЛИ-НЕ и И, второй вывод первого резистора соединен с первым входом формирователя, а второй вывод четвертого резистора - с общей шиной, неинвертирующие входы первого и третьего компараторов и инвертирующий вход второго компаратара соединены с вторым входом формирбвателя, другие входы компараторов соединены с соответствующими выводами резисторов, выход первого компаратора соединен с первым выходомформирователя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход,которого соединен с вторым выходом формирователя, выход второго компаратора - с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего компаратора, а выход - с третьим выходом формирователя,3, Устройство по п.1, отл и ч а ю ще е-. с я тем, что блок сравнения содержит шесть компараторов, три элемента ИЛИ и шесть делителей напряжения, входы которых соединены с первым входом блока сравнения, а выходы - с инвертирующими входами компараторов, неинвертирующие входы первого, третьего и пятого компараторов соединены с вторым входом блока сравнения, неинвертирующие входы второго, четверто го и шестого компараторов - с третьим входом блока сравнения, выходы первого и второго компараторов через. первый элемент ИЛИ соединены с первым выходом блока сравнения. выходы третьего и четвер того компараторов через второй элементИЛИ - с вторым выходом блока сравнения, выходы пятого и шестого компараторов через третий элемент ИЛИ - с третьим выходом блока сравнения.1781634Составитель Ю,КозусевРедактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор, В Пе Заказ 4272 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101