Имитатор электрической проводимости и сопротивления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7 505 6 01 В 27/00 ЗОБ РЕТЕ ОПИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 420954, кл. 6 01 В 27/00, 1972.Авторское свидетельство СССР М 728221, кл. 6 01 В 27/00, 1980.(54) ИМИТАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ(57) Использование: злектроизмерительная техника, в качестве многофункциональной многозначной меры электрической проводимости и сопротивления. Сущность изобретения: содержит два токовых 1, 2 зажима Изобретение относится к электроизмеительной технике и может использоваться качестве многофункциональной меры лектрической проводимости и сопротивления. Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет увеличения количества воспроизводимых значений электрической проводимости и сопротивления с различной кратностью(масштабом) по отношению к эталону Ома (См),На фиг. 1 представлена структурная схема имитатора электрической проводимости и сопротивления; на фиг, 2 - 5 - эквивалентные схемы, иллюстрирующие функциональные возможности и особенности разных включений данного имитатора в различные внешние электрические цепи,и две потенциальные 4, 5 клеммы, управляемый делитель 9 напряжения. В устройство введены с соответствующими связями цифроуправляемый магазин 8 сопротивления, третий токовый 3 зажим, третья потенциальная 6 клемма и микропроцессорная система 7 управления, обработки и представления информации, а управляемый делитель 9 напряжения выполнен в виде двух соединен-, ных последовательно масштабных мультирезисторов - первого 10 и второго 11 трансферов, содержащих четные 13 и нечетные 15 ключи, коммутирующие резисторы 12, 14. Устройство дополнительно снабжено двумя дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, а также двумя дополнительными зажимами, 1 э.п.ф-лы, 5 ил,Имитатор электрической проводимости и сопротивления содержит первый, второй, третий токовые зажимы 1, 2, 3 и первую, вторую, третью потенциальные клеммы 4, 5, . 6, микропроцессорную систему 7 управления, обработки-представления информации, цифроуправляемый магазин 8 сопротивления и кодоуправляемый делитель 9 напряжения в виде последовательно соединенных мультирезисторов-трансферов 10 и 11, содержащих для коммутации равнономинальных резисторов-секций 12.1, 12.2, 12.3, , 12,й первого ключи 13,1, 13,2, 13.3, , 13.И+1 и резисторов-секций 14.1, 14.2, 14.3, , 14.й ключи 15.1, 15.2, 15.3, , 15.И+1, причем к стационарному первому полюсу 16 внутренней цепи устройства узлу соединения первых выводов трансферов 9 и 10 подсоединены токовыво(2) 10 15 20 25 30 35 йр 2-2 з)н " й, ) х 812 н,40 45 50 ды первого токового зажима 1 и первой потенциальной клеммы 4, Второй вывод трансфера 10 подсоединен к токовыводу второго токового зажима 2, а общий вывод нечетных ключей 13.1, 13.3, , 13.И+1 трансфера 10 соединен с токовыводом второй потенциальной клеммы 5. Второй вывод трансфера 11 подсоединен к токо- выводу третьего токового зажима 3, а общий вывод нечетных ключей 151, 15.3, 15.И+1 трансфера 11 соединен с токовыводом третьей потенциальной клеммы 6. Один вывод цифроуправляемого магазина 8 соединен с общим выводом четных ключей 13.2, 13,4, , 13.й трансфера 10, а второй вывод этого магазина соединен с общим выводом четных ключей 15.2, 15.4, , 15.М траисфера 11, К микропроцессорной системе 7 управления, обработкипредставления информации подключены канал 17 управления трансфером 10, канал 18 управления трансфером 11, канал 9 управления магазином 8 сопротивления, а также каналы 20 диалога с оператором 21.Указанные на фиг, 1 - 5 второй полюс 22 устройства - это узел между замкнутыми четным и нечетным ключами трансфера 10 третий полюс 23 устройства - это узел между замкнутыми четным и нечетнам ключами трансфера 11, т,е, полюса 22 и 23 виртуальны (переключаемы).По представленной на фиг. 2 обобщенной эквивалентной схеме описываемого устройства рассмотрим указанные в табл.1 три основные варианта подключения этого устройства во внешнюю цепь (фиг.2-4).Для оптимизации измерительных и вычислительных операций в устройстве обеспечивают выполнение условия 812 н= 814 н х А = 10 х 814 н, (1) где 812 н. - номинальное значение сопротивления одного резисторатупени трансфера10,814 Н - номинальное значение сопротивления одного резистора-ступени трансфера11,А" 10 - основание принятой системысчисления,При первом варианте подключения(фиг. 3) устройство между полюсами 22 и 23воспроизводит сопротивление 822-2388 810 + 811188+ 810 + 811=-810+811)где 81 о - 812.1++ 812, - сумма сопротивлений включенных 2 резисторов-ступеней трансфера 10;811= 814,1++ 814 - сумма сопротивлений включенных ) резисторов-ступеней трансфера 11;88 - О, Х 1 Х ХеЯ - сопротивление магазина 8;О, Х 1Х 1Х - нормализованная мантисса числового значения сопротивления магазина 8, а Х 1, , Х 1Х - коды-циФры, равные числу включенных ступеней сопротивления 1-го, , 1-го, , к-го разрядов магазина;Й - масштаб нормализованной шкалы магазина 8;В =(1+(81 о+ 811)/88) - коэффициент коррекции.Микропроцессорная система 7 управления, обработки-представления информации имеет память и обеспечивает выполнение вводимых в последнюю оператором 21 по каналам 20 программ, например, она производит:1) вычисление номинального результата сопротивления Рр 2-2 з)н при учете номинальных значений 81 он, 811 н и Ввн, когда (2) с учетом (1) упрощается к виду 8(22-23)н= (й 10+ 811)х В = г, ) хй 12 н х В (3)или же при В = 1, О 1010 (88 = м ) (За) 2) вычисление результата сопротивления 8(22-2 з)д при учете действительных значений (с учетом поправок, хранящихся в памяти системы 7 81 од, 811 д,и номинального значения йвн,когда (2) с учетом (1) уп рощается к видуйр 2-2 з)д- (810+ 811) В =или же при В - 1, 01О 0 (Яв = д ) Й(м)д Й(22-23)н + Ь й 1 о + Ь Я 11, (4 д) гдЕ Ь 810 - пбправка сопротивления трансфера 10;6811 - поправка сопротивления трансфера 11.1775684 устройстве от зажима 1 до зажима 3 протекает рабочий ток 1, который между потенциальными клеммами 4, 5 устройства создает разность потенциалов - напряжение холо стого хода Вю Вв + В 10 + В 11 Вв+ Вю 10 йю В 111 В 8 В 10 + В 11 В 10 В 11 15 Хй 20 х(10)где О, У 1. УУк- нормализованная мантисса числового значения проводимости (10);В 10 ВВ 11 10См - масштаб число вого значения проводимости 10,В процессе обработки информации по(9) и выдачи ее результатов в виде (1 0) микропроцессорная система 7 не только учитывает поправкуР-(В 10+ В 11)(В (11) 279,2640 5733 - 487,12 Ом .(8) при переходе от нормализованной мантиссы О, Х 1Х 1Хи сопротивления магазина 55 8 к нормализованной мантиссе О, У 1УУк проводимости устройства, но и по соответствующей команде оператора (программе) может по формуле йя - 1/Ол(12) В метрологической практике часто приходится составлять и использовать образцовые схемы замещения требуемого точного сопротивления, например; В(22-2 э)д 16,1270 Ом . (5) Для решения задач, аналогичных(5), наиболее подходит первый вариант с первым трансфером А х 10 Ом и вторым трансфером А х 1 Ом, с помощью которых можно устанавливать при В = 1 любое образцовое сопротивление от 1 Ом ступенями через 1 Ом до максимального сопротивления обеих трансферов 10 х 10 Ом+ 10 х 1 Ом = 110 Ом.Для получения требуемого сопротивления (5) на трансфере 10 необходимо установить сопротивление 1 х 10 Ом, а трансфере 11 установить сопротивление 7 х 1 Ом= 7 Ом, затем, пользуясь поправками сопротивлений трансферов 10 и 11,система 7 определит действительное сопротивление суммы 16 4270 Ом - 17,0003 Ом х Вв17,0003 Ом х йвоткуда сопротивление магазина 8 8 любом варианте устройства решение рутинных математических операций выполняет микропроцессорная система 7, а оператор 21 лишь вводит в память последней необходимые данные-характеристики цели, например, (5) и включает соответствующую программу для достижения этой цели используемым вариантом устройства.Следует отметить, что для получения образцового сопротивления можно было регулировать сопротивление Вв от его максимального значения до значения "487,12 Ом", когда согласно (7) на дисплее системы 7 будет представлен искомый результат "16,4270 Ом".При втором варианте включения (фиг. 4) вобщем токовом контуре внешней цепи и в В 10 + В 11 + О, Х Х Хь В р (9)О,У 1 У.Ук 10 (См откуда воспроизводимая (имитируемая) устройством проводимость 6 о = - = О, У 1 . У У 10 Р См, 1 Оххг 5,гь,а" 10+р См, (13) где г 1, , г), , гя - мантисса числового 10значения сопротивления (13),Я 1 о ЯЙ 1- 10 Ом - масштаб числовогозначения сопротивления (13).При третьем варианте включения (фиг,5) устройству присущи те же функции(9 Н 13) 15с тем отличием. что при данном включениирабочий ток меньше, поскольку трансфер10 от трансфера 11 отличается большимисопротивлениями резисторов-ступеней,т.е. при одном и том же рабочем токе 20будет потреблять мощность во столькораз большую, во сколько раэ его сопротивление Р 1 о больше сопротивления Р 11трансфера 11.В составе устройства могут быть трансферы с греэисторами-ступенями в 0.01; 0,1;1;10;10;10;104;10 Ом,амагазин 8 можетобеспечивать изменение своего сопротивления Ра в диапазоне 0,01-10 Ом. Для боль 9шинства практических целей та 5 ие пределы 30изменения укаэанных сопротивлениЯ достаточны.Р и м е ) 1, При О, Х 1ХХ й - 104Ом, Й 1 о10 Ом, йа 10 Ом УстРойствовоспроизводит сопротивление . 35 Я 1 О Я 11Й 1 о+Й 11+О, Х 1 ХХмЯ 1 О 1 О - О- Ои (1) "10 1 + 10 + 10 ИИИ ОООИОДИМОстЬБПМФХС ВМВХМММ -10 СВ 15)-1 Ф 7Пример 2,ПРиО,Х 1 ХХк й5 Ом, Й 1 о Й 11 10 Ом устройство воспроизводит сопротивление й 1 о Й 1Я 1 о+ Й 11+О,ХХ"Хк Й50- З,З 10 Ом (16)10 ф 10 ф10 ф + 10 ф + 10 ф ИлИ проводимость Опнин Йхмакс мо 310См. (17)Далее в табл. 2 указаны при Р" 10 Омвозможные масштабы 10 Р См шкалы (10) устройства при включении его во внешние электроцепи согласно фиг, 4 и 5.При приведенных в табл. 2 масштабах 10 Р См устройство воспроизводит следующее множество проводимостей бп; О,У 1%Ук 10+ См,О, У 1У)Ук 10 См,ВЕЕЕВЕЕВЕВВВВВФФВФЕВФФО, У 1У 1У 10 См,которое в соответствии с (12) с помощью микропроцессорной системы 7 управления, обработки-представления информации может быть преобразовано в следующее множество сопротивлений, Р: В заключение следует отметить, что устройство и его составные части, отдельные соединения последних могут использоваться во внешних электроцепях автономно или же в составе разнцх измерительно-вычислительных агрегатов и мультимерметров.Отсутствие усилителей упрощает изготовление, калибровку и эксплуатацию описанного имитатора электрической проводимости и сопротивления. Формула изобретен ия 1. Имитатор электрической проводимости и сопротивления, содержащий два токовых зажима и две потенциальных клеммы, управляемый делитель напряжения, подключенный одним выводом к первому токовому зажиму первого полюса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения количества воспроизводимых величин с различным масштабом, в него введены цифроуправляемый магазин сопротивления, третий токовцй зажим, третья потенциальная клемма и микропроцессорная система управления, обработки и представления информации, а управляемый дели- телЬ напряжения выполнен в виде двух соединенных последовательно масштабных мультирезисторов - первого и второго трансферов, содержащих четные и нечетные ключи, коммутирующие резисторы, к первому токовому зажиму подсоединены вывод четных ключей первого трансфера и10 1775684 Таблица 1 аблица 2 при этом один вывод цифроуправляемого магазина сопротивления, первая потенциальная клемма подсоединена к выводу нечетных ключей первого трансфера, другой вывод цифроуправляемого магазина сопротивления и токовые выводы от четных ключей второго трансфера подсоединены к второму токовому зажиму второго полюса, выводы от нечетных ключей второго трансфера подсоединены к второй потенциальной клемме, привем соединенные между собой выводы первого и второго трансферов подсоединены к третьему токовому зажиму и третьей потенциальной клемме третьего полюса, а выводы управления ключами трансферов и цифроуправляемого магазина сопротивления подключены к микропроцессорной системе управления, 5 обработки и представления информации.2, Имитатор поп.1. отл и ча ю щи йся тем, что он дополнительно снабжен двумя дополнительными выводами от первых ключей первого и второго трансферов, сое диненными между собой, а также двумядополнительными зажимами, подсоединенными каждый к общей точке соединения четного и,нечетного ключей последней ступени первого и второго трансферов.1775684 орректор А Козориз ктор ям при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 10 аказ 4032 ВНИИП тавитель М.Соловьеред М.Моргентал Тираж Подписнорственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5