Р3015 компаратор сопротивлений
Р3015; Р-3015; Р 3015; компаратор сопротивлений Р3015; Р-3015; Р 3015; компаратор Р3015; Р-3015; Р 3015; купить компаратор сопротивлений Р3015; Р-3015; Р 3015; цена компаратора сопротивлений Р3015; Р-3015; Р 3015; цена компаратора Р3015; Р-3015; Р 3015; купить дешевле компаратор Р3015; Р-3015; Р 3015; технические характеристики Р3015; Р-3015; Р 3015
НАЗНАЧЕНИЕ КОМПАРАТОРА СОПРОТИВЛЕНИЙ Р3015
Компаратор сопротивлений Р3015 предназначен для определения на постоянном токе относительной разности сопротивлений двух внешних дискретных и (или) интегральных резисторов, не имеющих между собой гальванической связи, и представления результата сравнения в процентах на цифровом табло.
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ Р3015
– температура окружающего воздуха от 10 до 35°С;
– относительная влажность воздуха 80 % при температуре 25°С;
– частота питающей сети (50±1)Гц или (60±1,2)Гц;
– коэффициент искажения кривой напряжения не более 5%;
– внешние электрические и магнитные поля, кроме Земного, отсутствуют;
Компараторы сопротивлений Р3015, поставляемые в районы с тропическим климатом (компараторы с маркировкой “Р3015-04.1**”), должны эксплуатироваться в помещении с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПАРАТОРА Р3015
Диапазон сравниваемых сопротивлений | 10-2 – 107 Ом |
Диапазон автоматического выбора относительной разности сопротивлений | (-100 – +100) % |
Мощность рассеяния на каждом из сравниваемых резисторов | не более 0,1 Вт |
Потребляемая мощность | не более 110 В·А |
Габаритные размеры Р3015 |
|
Масса Р3015 | не более 30 кг |
Значения сопротивлений | Основная погрешность |
0,01-10 Ом | 0,01 % |
0,03-102 Ом | 0,005 % |
0,10-103 Ом | 0,003 % |
0,30-104 Ом | 0,001 % |
1-10 | 0,0005 % |
3-104 Ом | 0,0003 % |
10-104 Ом | 0,00025 % |
30 -103 Ом | 0,0001 % |
104-105 Ом | 0,0002 % |
106-107 Ом | 0,1 % |
ooobvs.ru
Компаратор сопротивлений – Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
В статье А.Г. Зызюка [1] говорилось об одном методе измерения величин малых сопротивлений. Однако существует и другой метод измерения малых сопротивлений, на наш взгляд, более удобный. В этом случае не надо делать генератор стабильного тока, нет двух измерительных головок (амперметр и вольтметр), нет угрозы перегрузки измерительного прибора, мал измеряемый ток, а значит, можно использовать маломощный источник питания. Весь прибор выполнен в виде приставки («мыльницы») к мультиметру.
Устройство – это, по сути, компаратор, который увеличивает значение измеряемого сопротивления Rх как бы мало оно ни было, до 1000 раз (рис.1). Устройство содержит два операционных усилителя: DA1.1 – вырабатывает опорное напряжение, которое сравнивается с выходным напряжением DA1.2; DA1.1 – буферный каскад с усилением, равным единице, на неинвертирующий вход которого всегда подано напряжение смещения, равное половине питающего напряжения. Следовательно, его выходное напряжение имеет то же значение.
|
Для обеспечения необходимого умножения выходное напряжение усилителя DA1.2 в режиме покоя всегда должно быть равно половине напряжения питания, независимо от величины сопротивления, подключенного к входу.
Два светодиода индицируют разность выходных напряжений DA1.1 и DA1.2. При измерениях эта разность приводится к минимуму. Когда выходное напряжение DA1.2 равно половине напряжения, это означает, что напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах равны, т.е. мост R6, R7, Rх, R8 сбалансирован.
Переменный резистор R8 устанавливают с помощью светодиодов VD1, VD2 в такое положение, чтобы для любого измеряемого Rх мост был сбалансирован. Резистор R8 вращают до тех пор, пока оба светодиода не погаснут или не будут попеременно включаться при покачивании движка резистора вокруг некоторого порогового значения.
Таким образом, чтобы измерить величину сопротивления Rх, которая была преобразована в величину сопротивления R8, нужно только подключить его к входным клеммам обычного омметра.
При измерениях очень малых сопротивлений Rх сопротивления проводников внутри схемы и соединительных проводников, подключенных к Rх, должны быть исключены из окончательного отсчета. Величина этих сопротивлений может быть найдена путем закорачивания соединительных проводов Rx и установки R8 в положение, соответствующее порогу компаратора, как указано выше, и последующим измерением R8 омметром. Резисторы R1, R2, R6–R8 должны быть с допуском ±1%.Чтобы использовать компаратор для измерения величины сопротивления Rх более 10 Ом или100 Ом, надо изменить номинал резистора R6 соответственно на 10 Ом или100 Ом. Для этого можно использовать переключатель.
Если прибор с переключателем используется для измерения величины сопротивления Rх менее 10 Ом, то необходимо установить на передней панели прибора винтовые зажимы для подключения R6. Это следует сделать потому, что сопротивление контактов обычного переключателя непостоянно и имеет величину одного порядка с R6.
Литература
1. Зызюк А.Г. Об измерении малых величин сопротивлений, и не только об этом//Электрик. – 2007. – №3. – С.72–75.
electrician.com.ua
Компаратор сопротивлений
«ения, четырехзажимный образцовый резистор, четыре эа>клMà для подклТОКОВЫМ ЭЯЖИМОМ ДПЯ ПОДКЛсТВ8ННо с первым потенциальным за>кимом для подключения измеряемого резистора и с первым потенциальным зажимом образцового резистора, а первый и второй BIкимом для подключения измеряемого резистора и вторым потенциальным 38>иг.3 и 4 псясняегся работа устройства.
Кампяратор сопротивлений содер>кит четырехэажимнь; 6 с первым 7 и вторым 8 токовыми зажимами и первым 9 и вторым 10 потенциальными зажимами, образцовый резистор 11 (Rig) с первым 12 и вторым 13 токовыми за>кимами!1 первым 14 и вторы ::
15 потенциальными зажимами: калибратор тока 16 (КТ 16) с первым 17 и вторым 18 выходами, компенсатор така 19 с первым 20 и вторым 21 входами и первым 22 и вторым
23 выходами; резистор 24 (R) компенсяторя тока 19, первый 26 и второй 27 входы измерителя выхода 25. коммутатора ток;1 28 г. входом 29 и первым 30 и вторым 31 н =.
Выход 2 KH 1 присоединен к и=-рнь м таковы м зажимам 7, 1 2 измерЯем “,га “.: (R X) и образцового 11 (RIa) резисторов, н”.орые таковые зажимы 8,13 которых соединены с первым 30 л вторым 31;-:ыход8!1!
22 компенсатора I ака 19, первый нхад которого соединен с входом 29 коммутатора То1780026
Ix = 1н, 1М = н.
Ux = Iq Rx, Ой =!н RN, (2) 103 О (3) 55 ка 28 и через него разновременно соединены с зажимами 8.13 резисторов б (Rxx), 11 (RN), при этом вторые выходы 3 КН 1, 18, КТ
16, 23 компенсатора тока 19, совместно с вторыми входами 21 компенсатора тока 19 и 27 измерителя выхода 25 присоединены к общей шине 40 устройства. Измеряемый 6 (R„) и образцовый 11 (Км)резисторы выполнены спервыми 9,,14 и вторыми 10,,15 потенциальными зажимами, KH 1 снабжен дополнительными первыми 4 и вторым 5 потенциальными выходами, при этом входы
33,37 первого 32 и второго 36 коммутаторов потенциальных цепей соединены соответственно с первым 4 и вторым 5 потенциальными выходами КН 1, выходы 34,35 коммутатора потенциальных цепей 32 соединены с первым потенциальным зажимом
9,14 резисторов 6(Rx).11(RN),.âûõîäû 38,39 коммутатора 36 соединены со вторыми потенциальными зажимами 10,15 резисторов
6(14), 11(Км), при этом коммутация выполнена таким образом, что одновременно коммутируются потенциальные и токовый .зажимы каждого из резисторов.
Работа компаратора сопротивлений поясняется фиг.2 и 3, В положении X (замкнут.ы контакты 29 и 30 коммут,атора 28) напряжение КН 1 создает ток 4, который в основном компенсируется током к, создаваемым калибратором тока 16.
Компенсатор тока 19. содержащий операционный усилитель и образующий совместно с резистором 24 систему с глубокой отрицательной обратной связью, создает ток i»x, компенсирующий разность токов Ix и I» таким образом, что результирующий ток, протекающий между входами 20,21 компенсатора 19, равен нулю, соответственно равно нулю и напряжение между упомянутыми зажимами.
Аналогичным образом устройство работает в положении N (замкнуты контакты
29,31 коммутатора 28). В этом случае компенсатор тока 19 создает ток !», компенсирующий разность токов IN и 1к.
Сопротивление R служит для преобразования тока 1к в напряжение, т.е. О2,1 = Овых =
4Я.
На фиг. и в тексте описания имеются следующие дополнительные обозначения:
I», 1хн — ток, протекающий через резистор 6 и его номинальное значение;
Ux, Охн — напряжение на резисторе 6 и его номинальное значение
Rx, Вхн — сопротивление резистора 6 и его номинальное значение;
lN — ток, протекающий через резистор
11:
UN — напряжение на резисторе 11;
RN — сопротивление резистора 11;
ЛR„ — — относительная погрешность peRx зистора б;
R — сопротивление резистора 24:
Овы»Х, UBbi»N — НаПряжЕНИя На ВЫХОДЕ измерителя выхода 25 в положениях X u N соответственно.
Устройство может быть использовано для выполнения двух видов измерений; для определения отношения сопротивления резистора Rx к сопротивлению резистора RN, т.е. для определения величины сопротивления резистора Rx e единицах сопротивления Йм; для определения относительной погрешности сопротивления резистора R»
ЛРх/Вх. При определении отношений соПРОтИВЛЕНИй РЕЗИСТОРОВ R> И RN (х RN) калибратор тока 16 в каждом из положений
X u N устанавливает ток I„= I„H, который затем разновременно посредством изменений напряжЕния U> (палОжЕниЕ X) и UN (пОложение N) компенсируется напряжением
Ux u UN таким образом, чтобы в каждом из
ПОЛОжЕНИй НаПРЯжЕНИЯ UBsi»x UBsi»N=O, ЧтО соответствует соотношениям
При этом напряжения О и UN определяются соотношениями откуда определяется отношение сопротивлений
Rx Ux . ux — Rx = % ч
uN uN
При необходимости устройство можно выполнить так, чтобы отсчет величины сопротивления Rx резисторов производился непосредственно по отсчетному устройству калибратора 1. Например, если принять
RN = 100 кОм. UN = 100 В; I = 1 мА, то U» ==100 В будет соответствовать Й = 100 кОм.
Соответственно. U = 50 В будет соответствовать R» = 50 кОс, т.е. и отсчет величины Rx может производиться по отсчетному устройству калибратора 1 с соответственным масштабным коэффициентом.
При определении относительной погрешности Ь R»/R» резистора 6 К» в соответствии со спецификой прецизионных
1780026
20 венно иэ присоединения потенциальных зажимов 9,10 резистора 6 к потенциальным зажимам 4 и 5 КН 1. Аналогичным образом в положении N имеет место четырехзажимное включение резистора 11, 0 На фиг.1 представлен вариант электрической схемы устройства. Возможны другие варианты электрических соединений, в час- . тности первый вход 20 компенсатора 19 без нарушения сущности изобретения может
5 быть соединен с входом 37 коммутатора 36.
В случае необходимости поддерживать стабильный тепловой режим на резисторах возможно, в частности, при равнономинальных измеренИях соединять свободный за0 жим 8 или 13 с общей шиной 40 на время присоединения другого зажима к выходу калибратора тока 16.
Вследствие присоединения всех электронных устройств компаратора сопротивле5 ний к общей шине, в нем отсутствуют помехи, снижающие точность измерения, Формула изобретения
Компаратор сопротивлений, содержащий четырехзажимный калибратор напря0 жения, четырехзажимный образцовый резистор, четыре зажима для подключения измеряемого резистора, калибратор тока, первый и второй коммутаторы потенциальных цепей, каждый из которых имеет вход и
5 первый и второй выходы и измеритель выхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сопротивления резисторов, в него введены кампенсатор тока и коммутатор тока, при этом первый токовый выход калибратора напря(5) где
A R„Rx — RN
Rx
Ueeq= кх R-= (“” +i.) R)= измерений предполагаются известными его номинальное значение, величина тока IH, при которой будет производиться измерение, номинальное значение напряжение на измеряемом резисторе 6 U« = IHRx. значение сопротивления образцового резистора
11 Rtu, значение напряжения на образцовом резисторе Ug = 1нйм.
На первом этапе в положении N производится калибровка КТ 16. Для этого на КН
1 устанавливается напряжение Ом, при котором через резистор Rg течет ток IH = Ои/йи и КТ 16 регулируется так, чтобы значение тока lx компенсатора 19 было равным нулю, т.е.
Ix = н – !к = 0; Ig —; Овыхй = 0 (4)
На втором этапе в.положении Х íà KH 1 устанавливают напряжение Охн и по измерителю выхода 25 отсчитывают напряжение
Овыхх:
Uxн
Ueeixx = lkx R = (— н) = (Кн Охн), 1 хн х О н х хн Rx охн
Л йх. I,R
Rx
ARх 1 откуда = — — Овыхх
Rx н
Таким образом, устройство позволяет отсчитать в масштабе IHR относительную погрешность измеряемого резистора.
Возможно отказаться от точного уравнивания тока lg = IH и тока.lx на первом этапе в положении N, а использовать напряжение
U,,„N-(l„- .) R
% в качестве поправки к напряжению Овыхх, В этом случае
=(— — Ig) R — (UH UH
Rx пx
UXH — (R н) R -живых N х
R или Овыхх + Овыхй = Л вЂ” н, х. х
Таким образом
Лйх 1 (Овыхх + Овых й) (6) 25
4
В данном случае относительная погрешность сопротивления Л Rx/R, îïðåäåляется через сумму выходных напряжений в положениях Х и N.
Исключение влияния сопротивления потенциальных цепей на результат измерения поясняется фиг,4, Компаратор работает аналогично устройству на фиг.2 с тем отличием, что благодаря коммутации потенциальных цепей коммутатора 32,36 напряжения Ux u Ug формируются между потенциальными зажимами 9,10 резистора
6 и 14,15 резистора 11. Коммутаторы потенциальных цепей 32,36 работают синхронно с коммутатором тока 28 таким образом, что в.положении Х замкнуты попарно контакты
33-34, 37 — 38, 29 — 30, а в положении N — контакты 33 — 35. 37-39, 29-31. Как следует из фиг.4, где указано соединение цепей для положения Х, ни одна из потенциальных цепей (4-33-34-9 и 5-37-38-10) не обтека.ется током и соответственно имеет место четырехзажимное включение резистора 6.
Для обеих цепей это следует непосредст1780026
10 жения соединен с первым токовым зажимом образцового резистора и с первым токовым зажимом для подключения измеряемого резистора, второй токовый зажим образцового резистора и второй токовый зажим для подключения измеряемого резистора соединены соответственно с первым и вторым выходом коммутатора тока, вход которого соединен с первым выходом калибратора тока, с первым входом компенсатора тока и через резистор с первым входом измерителя выхода, второй токовый выход калибратора напряжения, вторые выходы калибратора тока, компенсатора тока и вторые входы компенсатора тока и измерителя выхода соединены с общей шиной, входы первого и второго коммутаторов потенциальных цепей соединены соответственно с первым и вторым потенциальными выходами калибратора напряжения, пер5 вый и второй выходы первого коммутатора потенциальных цепей соединены соответственно с первым потенциальным зажимом для подключения измеряемого резистора и с первым потенциальным за10 жимом образцового резистора, а первый и второй выходы второго коммутатора потенциальных цепей соединены с вторым потенциальным зажимом для подключения измеряемого резистора и вторым по15 тенциальным зажимом образцового резистора.
1780026
А ЖМмие М
Составитель Т.Е4>именко
Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп
Редактор
Производственно-издательский комбинат “Патент”, г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ .4434 Тираж Подписное
8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
findpatent.ru
Компаратор сопротивлений
Изобретение может быть использо™ вано при изготовлении и эксплуатации резистивных мер и прецизионных резисторов . Компаратор сопротивлений содержит образцовый резистор 3, измерительный усилитель 19, измеряемые резистор 5, ключи П 515. Компаратор сопротивлений имеетповьшенное быстродействие за счет уменьшения циклон кo G4yтaции и расчетных операций. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 G Ol R 17 02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3995334/24-21 (22) 24.12,85 (4о) 23.07.88. Вюл. Р 27 (71) Производственное объединение
“Краснодарский ЗИП” (72) В .П .Данильченко и А.А.Пескин (53) 621 ° 317ь331(088е8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 31 1206, кл. G 01 К 1?/02 1971
Компаратор напряжений Р3003. Техническое описание °
„„SU,,„14 I 1674 А 1 (54) КОМПАРАТОР СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение может быть использовано при изготовлении и эксплуатации резистивных мер и прецизионных резисторов. Компаратср сопротивлений содержит образцовый резистор 3, измерительный усилитель 19, измеряемые резистор 5„ ключи ll 15. Компаратор сопротивлений имеет повьппенное быстродействие за счет уменьшения циклов коммутации и расчетных операций. 1 ил.
1411674 ным, на один из входов которого поступает сигнал I.R, а на Другой вход — I.R>. Вследствие дифференциальности усилитель вырабатывает на выходе разность напряжений:
1) ыу = (Т ей Та Ry) Т (к о Rõ)
I R
Ro RY
R, (1)
Звено 16 обратной связи совместно с МДМ-усилителем производит масштабирование по I.R, т,е. преобразует формулу (l) в следующий вид:
UttHx Ro Rк
1) (2}
U Ro о
Формула изобретения
Составитель В.Семенчук
Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни,Редактор A.Âîðîâè÷
Заказ 3650/41 Тираж 772 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,целам изобретений и открытий
113035, Москва, Б-35, Раушская наб,, д; 4/5
Производственно-полиграфическое нреднриятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Изобретение относится к измерительйой технике, в частности к измерителям сопротивления, и может быть использовано при изготовлении и эксплу5 дотации резисторных мер и прецизионных резисторов.
Цель изобретения — повышение быстодействия за счет уменьшения циклов оммутации и расчетных операций. !
На чертеже представлена структурная схема компаратора сопротивлений, котором источник 1 тока одним вывоом подключен к токовому зажиму 2 обазцового резистора 3 (R>) а другим
ыводом — к токовому зажиму 4 измерямого резистора 5 (R„). Токовый sa
Потенциальный зажим 12 измеряемоо резистора соединен с . †.лючом 13 мо- 25 улятора, а зажим )4 – с первым вы1зодом второго ключа 15, второй вы од которого соединен с общей шиной.
Звено 16 обратной связи подсоедиено к общим выводам 17 и )8 NgN-уси- 30 ителя 19 и общей шине,, к второму выводу первого ключа 1) и к выходу МДМ1 усилителя 19, Измеритель 20 выходного напряжения подключен к выходу МДМусилителя )9 и к общей шине. Вывод управления первого ключа 1) соединен с выводом управления ключа 9 модулятора, а вывод 15 управления – с вывороМ управления ключа )3, т.е. дополнительные ключи работают синхронно с 10 ключами модулятора.
Устройство работает следующим образом, Вследствие дротекания тока I no компарируеыям резисторам на них со здается падение напряжения I.R и
Х,К,.
МДМ-усилитель 19 совместно с ключами )) и )5 является дифференциальгде U – результат отсчета по измери” телю 20 выходного напряжения.
Таким образом, автокомпенсационный принцип определения относительRa Rx ной разности — — — в едином цикле
R ф измерения позволяет значительно повысить быстродействие результата компарирования.
Компаратор сопротивлений, содержащий источник тока, образцовый резистор и зажимы для подключения объекта измерения, образующие замкнутый контур, измерительный усилитель, два входа которого соединены с соответствующими потенциальными зажима” ми для подключения образцового и измеряемого резисторов, о т л и ч а ю—
m, и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него введены два ключа„ при этом пер” вый вывод первого ключа соединен с вторым потенциальным зажимом для подключения образцового резистора, а второй вывод — с третьим входом из” мерительного усилителя, первый вывод второго ключа соединен с вторым потенциальным зажимом для подключения измеряемого резистора, а второй вывод ” с общей шиной.
findpatent.ru
Компаратор сопротивлений
Изобретение относится к ус тррй ствам для сравнения величин сопротив-. ления и предназначено для использования в прецизионном приборостроении. Цель изобретения – повьшение произво Изобретение относится к устройствам для сравнения величин сопротивлений и предназначено для использования в прецизионном, электроприборостроении . Целью изобретения является повышение производительности труда при компарировании сопротивлений за счет исключения ручной операции учета поправки . На чертеже представлена структурная схема устройства. Компараторсодержит усилитель 1, мезщу инвертирующим входом 2 которого и выходом 3 включен потенциальным 4 и токовым 5 зажимами измеряемый резистор 6, а к нейнаертирующему входу 7 и выходу 8 присоединен потенциальным 9 и токовым 10 зажимаю образцовый резистор 11, компаратор напряжений 12, зажим 13 которого присоединен к потенциальному зажиму 14- измеряемодительности труда при компарировании сопротивленнй – достигается за счет исключения ручной операции учета поправки . Компаратор сопротивлений содержит усилитель , подключаема к измеряемому резистору 6, образцовый резистор 11, компаратор 12 напряже-. ния, усилитель : Г5, источник 20 опорного напряжения, резисторы и зажим 1. Между потещиальным зажимом 24 образцового резистора 11 и неинвертирующим входом 22 усилителя 15 включен .источник 25 для введения поправки к действительному значению сопротивления образцового резистора П. 1 ил. го резистора, усилитель 15, выходы 16 и 17 которого присоединены к токовым зажимам 18 и 19 измеряемого 6 и образцового 11 резисторов соответственно; источник опорного напряжения 20, включенный между инвертирующим входом 21 усилителя 15 и инвертирующим входом 2 усилителя 1. При этом неинвертирующий вход 22 усилителя 15, соединен с зажимом 23 компаратора напряжений 12, а резистор 1 снабжен потенциальным зажимом 24. Источник напряжения 25 дпя введения поправки к действительному значе 1П1ю сопротивления образцового резистора 11 включен между потенциальным зажимом 24 образцового резистора 1 и неинвертирующим входом 22 усилителя 15.. Источник напряжения 25,выполнен в виде маоитабированного по двухпо-. лярного многодекадного калибратора наN3 :о 0 о сд ел
взамен ранее изданного
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)5 С О1 к 17/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И ASTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫ«ИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2I) 3396765/24-21 (2 2) 26, 10, 76 (46) 15.09.90. Бюл. 11 34 . (71) Производственное объединение
“Краснодарский ЗИП” (72) А.А.Пескин (53) 621.317.61 (088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР
I9 541125, кл, G Ol R 27/00, 1972. (54) КОМПАРАТОР СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к устройствам для -сравнения величин сопротив-. ления и предназначено для использования в прецизионном приборостроении.
Цель изобретения — повышение произвоИзобретение ОтнОсится к устрОист вам для сравнения величин сопротивле- . ний и предназначено для использования в прецизионном. электроприборостр оении, Целью изобретения является повышение производительности труда при компарировании сопротивлений за счет исключения ручной операции учета поправки.
На чертеже представлена структурная схема устройства.
Компаратор- .содержит усилитель 1, между инвертирующим входом 2 которого и выходом 3 включен потенциальным 4 и токовым 5 зажимами измеряемый резистор 6, а к неинвертирующему входу
7 и выходу 8 присоединен потенциапьным 9 и токовым 10 зажимами образцо”
BblA резистор 11, компаратор напряжений 12, зажим 13 которого присоединен к потенциальному зажиму 14 измеряемодительности труда при компарировании сопротивлений — достигается за счет исключения ручной операции учета поправки. Компаратор сопротивлений содержит усилитель 1, подключаемый к измеряемому резистору 6, образцовый ре зистор 1 1, компар атор 12 напряжения, усилитель 1 5, источник 20 опорного напряжения, резисторы и зажимы.
Между потенциальным зажимом 24 образцового резистора 11 и неинвертирующим входом 22 усилителя 15 включен источник 25 для введения поправки к действительному значению сопротивления образцового резистора 11. 1 ил. го резистора, усилитель 15, выходы
16 и 17 которого присоединены к токовым зажимам 18 и 19 измеряемого 6 и образцового 11 резисторов соответственно; источ«п«к опорного напряжения
20, включенный между .инвертирующим входом 21 усилителя 15 и инвертирующим входом 2 усилителя 1. При этом неинвертирующий вход 22 усилителя 15; соединен с зажимом 23 компаратора напряжений 12, а резистор 11 снабжен потенциальным зажимом 24.
Источник напряжения 25 для введения поправки к действительному значе ««««ю сопротивления образцового резистора 11 включен между потенциальным зажимом 24 образцового резистора 11 и неинвертирующим входом 22 усилителя
15.
Источник напряже«п«я 25.выполнен в виде масшт абиро в анно го по Е N двухподярного многодекадного калибратора на3 12330
Р пряжения, декады которого оцифрованы соответственно десятичным разрядом поп равки. Например, если в.устройстве предусмотрено введение поправки, имеющей три десятичных разряда с максимальным значением поправки 0,0999%, калибратор снабжен первой декадой с оцифровкой в значениях поправки 1; 2…9 0,1%, второй декадой с оцифровкой 1; 2>.,9» 10
«0,001%, третьей декадой с оцифров кой 1; 2…9»0,0001%..
Для прецизионного измерения сопротивлений используется сравнение (компарирование) измеряемого резистора
Б„, с образцовым резистором R того же номинала. Конечным результатом измерения является относительная разность где R — номинальное значение образ 1н цового резистора с действительным значением R1„.
В прототипе каждый из усилителей благодаря большому коэффициенту усиления охвачен местной глубокой отрицательной обратной связью, вследствие чего, напряжение между его входными зажимами равно нулю, При этом входное 3g сопротивление усилителя 1, охваченного параллельной обратной связью резис” тором б, представляет короткое замыкание а входное сопротивление усилителя 15 между выходом и входом которого 3 включен источник напряжения. 20, бес-. конечно велико. Поэтому в установившемся режиме усилитель 15 своими выходами 16 и 17 создает в цени токовых зажимов 18 и 19 ток такой величины, чтобы между зажимами 9 и 24 резистора 11 напряжение было равно напряжению Е 1 источника 20. Соответственно ток а
Eg (2)
Усилитель 1 охваченный параллельной обратной связью рсэистором 6, является относительно цепи резистора 6 повторителем тока, протекающего через входы 2 и 7.
Падение напряжения на резисторе б между -потенциальными зажимами 4 и 14 равно
К»- З. и
clU U – Е =Е к Я Я R
И (4) (10) масштабе Е (12) Для исключения напряжения Е иэ реМ эультатов компарирования компаратор
12 масштабирован по Е . Результат компарирования, полученный относительно действительного значения сопротивления R
R»=RH (5)
Z=
Е.,1 Ен
Учитывая, что действительное и номинальное значения величины сопротивления образцового резистора связаны соотношением
R -ЕяМ(1+ d ) (6) где Ф вЂ” поправка к действительному я значению сопротивления образцового резистора, я (7) т.е. дпя i получения конечного результата измерения Z и результата я компарирования Z должна быть вычтена поправка д „ .
Устройство работает следующим образом„
В отличие от прототипа величина тока Х через резисторы 6 и 11 определяется совместным действием усилителей 1„,15 и источников 20 и 25, причем величина напряжения источника 25 напряжения ф Е определяется поправкой дя образцового резистора и масштабнс связана с Е„, При этом ток через резисторы равен
Е +А1Ем
1. 1 (8)
R напряжение на измеряемом резисторе
Ux=XR = — – -= — —Ем(1+d м)Ех х Е э (9) и или с учетом выражения (6):
Rx
U -= g — ——
R „ Напряжение на компараторе 12 х
Rõ R Ní (11} к я » Е
Отсчет по компаратору в
4П Ех- В ин
«р»
Ем Еян производится относительно номиналь ного значения сопротивления образцоsего резистора и не требует коррекции е
Ц =ТЕ =Е (3) 55 х х яЕ„
Соответственно напряжение на входных зажимах 13 и 23 компаратора напряжений ;2
Формула изобретения
Компаратор сопротивлений, содержащий первый и второй усилители, инвертирующий вход первого усилителя соединен с первым потенциальным зажимом
3055
Составитель Н.Помякшева
Редактор 0.Филиппова Техред М.Ходанич Корректор Л.Бескид
Заказ 3322 Тираж 564 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат “Патент”, г.Ужгород, ул. Гагарина,101
123 дпя подключения измеряемого резистора, первый выход второго усилителя соединен с первым токовым зажимом для подключения измеряемого резистора, источник напряжения, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом второго усилителя,, второй вывод источника напряжения соединен с первым потенциальным зажимом образцового резистора, первый вход компаратора напряжения соединен с вторым потенциальным зажимом дпя подключения измеряемого резистора, первый выход первого усилителя соединен с вторым токовым зажимом для подключения измеряемого резистора, второй выход второго усили3 теля соединен с первым токовым зажимом образцовоro резистора, первый по -: тенциальный и второй токовый зажимки которого соединены соответственно с неннвертирующим входом и вторым выходом первого усилителя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности труда, в него введен источник опорного напряжения, первый вывод которого соединен с инвертирующнм входом второго усилителя, а второй вывод — с иннертирующкм входом первого усилителя, второй вход компаратора напряжений соединен с неинвертирующим входом второго усилителя.
findpatent.ru
Расчет компаратора на операционном усилителе
Простая схема триггера Шмитта на операционом усилителе имеет симметричные пороговые напряжения относительно нулевой точки и требует для своей работы двуполярное питание. Симметричные пороги ограничивают возможности применения схемы, а двуполярное питание подразумевает использование соответствующего источника, что неудобно, если схема триггера используется совместно с микроконтроллером, напряжение питания которого обычно 5 или 3,3 Вольта.
Существует еще одна схема триггера Шмитта на операционном усилителе, в которой используется однополярное питание и можно задавать отличающиеся друг от друга пороговые напряжения. О расчете такой схемы и пойдет речь в этой статье.
Рассматриваемая схема имеет два устойчивых состояния – когда на выходе операционного усилителя нулевое напряжение и когда на выходе положительное напряжение насыщения (+Usat). Нам нужно разобраться, как рассчитать номиналы резисторов R1, R2 и R3 для произвольно задаваемых верхнего и нижнего порогов.
Принимая во внимание упрощения, используемые при анализе схем на операционных усилителях (бесконечное входное сопротивление и, соответственно, нулевые входные токи, нулевое выходное сопротивление , бесконечный коэффициент усиления без обратной связи, бесконечная полоса пропускания), мы можем перерисовать схему триггера Шмитта, заменив операционный усилитель источником напряжения.
U1 – источник питания операционного усилителя.
U2 – источник напряжения, имитирующий выход операционного усилителя.
Напряжение между точками A и B – это входное напряжение операционного усилителя.
Если воспользоваться методом узловых потенциалов, то можно определить значение этого напряжения. Оно будет равно:
Uab = (U1*g1 + U2*g3)/(g1 + g2 + g3)
где g1, g2, g3 – проводимости ветвей цепи. Проводимость – это величина обратная сопротивлению g = 1/R, если ты не знал или забыл. Измеряется в сименсах.
Подробное рассмотрение метода узловых потенциалов выходит за рамки этой статьи, поэтому просто прими это выражение на веру.
Используя приведеное выше выражение, запишем уравнения, определяющие пороги триггера Шмитта.
при U2 = 0
Uab = Ult = U1*g1 /(g1 + g2 + g3)
при U2 = +Usat
Uab = Uht = (U1*g1 + Usat*g3)/(g1 + g2 + g3)
Ult, Uht – нижнее и верхнее пороговые напряжения. Эти значения мы задаем. U1 и Usat – напряжение питания и насыщения соответственно.
Все, что теперь от нас требуется – решить эту систему из двух уравнений, задав значение одного из резисторов, например R3. Выполнить эти вычисления вручную несложно, но довольно муторно. Нужно выразить из первого уравнения g1, подставить это выражение во второе, выразить g2 через g3, а затем последовательно вычислить значения резисторов.
Лично я предпочитаю использовать для расчета компаратора Маткад. Он позволяет изменять любые параметры схемы и тут же получать ответ. Это удобно, когда требуется подобрать значения резисторов соответствующих номинальному ряду, например Е24.
Ниже приведен пример расчета компаратора на операционном усилителе.
Фактическое значение задается только для резистора R3, для резисторов R1 и R2 задаются только начальные значения. Сам маткадовский файл для расчета приведен в конце статьи.
Несколько слов по поводу выбора номиналов резисторов.
Номиналы резисторов должны быть достаточно большими, чтобы не нагружать источник питания и выход операционного усилителя и достаточно маленькими, чтобы входное сопротивление реального операционного усилителя оказывало как можно меньшее влияние на наши расчеты. В схемах, которые мне доводилось применять, я обычно задавал сопротивление обратной связи от 10 до 100 кОм. Получаемые расчетные значения двух других резисторов были ~от 10 кОм до 2 МОм.
Также не следует забывать, что все резисторы имеют разброс номинала и это в какой-то мере будет влиять на реальные значения пороговых напряжений.
Ну вот собственно и все, что я хотел поведать по этой теме. Надеюсь материал пригодится начинающим электронщикам.
chipenable.ru
это что такое? Микросхема и принцип работы
Компаратор – это устройство, предназначенное для сравнения каких-либо величин (от лат. comparare – “сравнивать”). Является операционным усилителем с большим коэффициентом умножения. Имеет входы: прямой и инверсный. При необходимости опорный сигнал может быть подключен к любому из них.
Как работает компаратор?
На один из входов подается постоянный сигнал, который называется опорным. Он используется как образец для сравнения. Ко второму поступает испытуемый сигнал. На выходе стоит транзистор, меняющий свое состояние в зависимости от условий:
- Напряжение прямого входа выше инверсного – транзистор открыт.
- Напряжение инверсного входа выше прямого – закрыт.
Соответственно, выходное напряжение меняется скачком от минимума до максимума, или наоборот.
Напряжение выходных каскадов соответствует входным уровням большинства цифровых микросхем. Это необходимо для случаев, когда компаратор – это формирователь импульса, управляющего работой логических элементов.
Применение компаратора
Используются в схемах измерения электрических сигналов и в аналогово-цифровых преобразователях. В логических цепях работают элементы «или» и «не», также являющиеся компараторами. Соответственно, использование этого компонента не ограничивается конкретными примерами, поскольку он применяется повсеместно.
Стоит отметить, что устройство сравнения можно сделать из любого операционного усилителя, но не наоборот. Коэффициент усиления компаратора достаточно высок. Соответственно, его входы очень чувствительны к разнице напряжений между ними. Расхождение в несколько милливольт значительно изменяет напряжение выхода.
Таким образом, компаратор позволяет наблюдать минимальные колебания уровней входных напряжений. Это делает его незаменимым элементом схем сравнения и измерительных приборов высокой точности:
- индикаторы уровня входящего сигнала;
- металлоискатели;
- микро- и милливольтметры;
- детекторы электромагнитных излучений;
- лабораторные датчики;
- компараторы массы;
- газоанализаторы.
Принцип действия аналогового компаратора
Аналоговый компаратор сравнивает непрерывные сигналы – входной измеряемый и входной опорный. Как работает устройство, показано на графике ниже.
При медленном изменении входного сигнала, происходит многократное переключение компаратора за малый отрезок времени. Такое явление называют «электронным дребезгом». Его наличие значительно снижает эффективность сравнения. Поскольку часто повторяющиеся смены состояния выхода, вводят оконечный транзистор в состояние насыщения.
Для уменьшения эффекта «электронного дребезга», в схему вводят ПОС – положительную обратную связь. Она обеспечивает гистерезис – небольшую разницу между уровнем напряжения включения и отключения. Некоторые компараторы имеют встроенную ПОС, что уменьшает количество дополнительных элементов построения конструкции. Например, при незначительной потери чувствительности, добиваются стабильной работы компаратора.
Особенности цифрового компаратора
Цифровой компаратор – это однобитный аналогово-цифровой преобразователь. Напряжение выхода представляет либо логический «0», либо «1». На вход может быть подан как аналоговый, так и цифровой сигнал. Устройство используется в качестве формирователя импульсов для сопряжения схем датчиков и устройств отображения. Может применяться для анализа спектра звукового или светового сигнала. Компаратор – это также логические элементы «или» и «не», используемые в вычислительной технике.
Теоретически при незначительно малых колебаниях уровня входного сигнала, может возникать состояние неопределенности выхода. На практике равенство измеряемого и опорного напряжений не наступает. Поскольку компаратор имеет ограниченный коэффициент усиления или положительную обратную связь.
Характерным примером является триггер Шмитта (ТШ). У него не совпадают уровни включения и выключения, что определяется ПОС. Это позволяет пренебречь дискретной помехой при работе компаратора.
Компаратор-микросхема
Промышленность выпускает компараторы в виде интегральных схем. Их использование позволяет создавать компактные приборы, с минимумом навесных элементов. Также преимущество малогабаритных деталей в незначительной длине соединительных проводников. В условиях повышенного электромагнитного излучения они являются приемными антеннами для всевозможных электрических помех.
Компаратор на операционном усилителе
У компараторов есть немалое сходство с операционными усилителями:
- коэффициент усиления;
- входное сопротивление;
- значение входных токов;
- состояние насыщения.
Чувствительность, по-другому разрешающая способность, – это специфический параметр. Она определяет точность сравнения. Характеризуется минимальной разностью сигналов, при которой происходит срабатывание компаратора. Ее значение у интегральных микросхем имеет сотен микровольт. Это несколько хуже, чем у компараторов на операционных усилителях.
Время переключения характеризует быстродействие компараторов. Определяется минимальным временем изменения выходного сигнала: от момента сравнения до момента срабатывания. Зависит от разности сигналов на входах. Значения времени переключения составляют десятки и сотни наносекунд.
Как сделать компаратор своими руками?
Кто умеет читать принципиальные схемы и паять, без труда соберет простейшие компараторы для использования в быту. Область применения весьма обширна. На них можно построить массу конструкций с минимальными затратами. Простейший компаратор – это операционный усилитель без положительной обратной связи.
В качестве основы для компаратора используется ОУ серии LM339. Для контроля и наглядности работы схемы введены красный и зеленый индикаторы. При подключении питания на ОУ должен засветиться один из светодиодов, причем какой из них – неважно. Это определяется множеством факторов: сетевые наводки на схему, особенности партии и параметров ОУ. Даже если взять несколько одинаковых микросхем, получатся различные результаты.
Если входной сигнал близок к «0» – будет светиться зеленый, а если близкое к напряжению питания, то красный светодиод. Затем можно попробовать сменить логическое состояние компаратора, подав на один из входов напряжение равное, например, половине напряжения питания ОУ. Сигнал на выходе не зависит от абсолютного значения напряжений на прямом и инверсном входе. А только от разницы напряжений.
Данные опыты демонстрируют работу компаратора без ПОС. Такой компаратор может быть использован там, где не требуется особой точности измерений. Такими приборами являются бытовые термостаты, зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов, устройства десульфатации (восстановления) автоаккумуляторов, фотореле.
Пример практического применения компаратора
На принципиальной схеме представлен датчик освещенности.
Опорное напряжение задается резисторами RV1 и R2. При этом, RV1 служит регулятором чувствительности конструкции. Индикация реализована на светодиоде D1. Датчиком является элемент LDR1, который меняет омическое сопротивление в зависимости от освещенности. Собственно компаратор представлен операционным усилителем LM324. Это простое устройство демонстрирует то, как работает компаратор на практике.
Компараторы массы: понятие
Компаратор массы это устройство, предназначенное для уточнения разности значений массы гирь при контроле стандартов массы и веса, а также, для прецизионного взвешивания. Наиболее точные компараторы массы способны взвесить любой образец и сравнить его с иным, подобным ему. Происходит это на уровне атомов. Необходимость в таких устройствах возникает по причине несовершенства эталонных образцов мер веса и объема жидкости.
Примеры и использование устройств уточнения веса
Российским стандартом массы является платиновый цилиндр. Он был скопирован с французского образца 125 лет назад. За прошедшие годы, эталон потерял в виде окислов около 40 мкг от первоначального веса. Соответственно, его использование для нужд производств, с высокой точностью измерения массы сейчас затруднительно.
Был разработан новый стандарт массы. Ученые назначили таковым кремниевый шар с четным количеством атомов. Сейчас это наиболее точный вариант эталона килограмма. Его характеристики приняты международным сообществом для использования.
Созданный образец нуждается в многократном копировании. Так как современные направления в науке, особенно фармакология, биоинженерия, компьютерная электроника, нанотехнологические разработки требуют прецизионной точности измерений. Для таких областей науки и техники критичны сотые доли микрограмма. Эту задачу должен решить атомный компаратор массы – устройство способное определить разницу в несколько частиц.
Атомный компаратор использует для измерений опорный сигнал, полученный от высокоточного кварцевого генератора. Измеряемое напряжение берется с квантового дискриминатора, определяющего стабильность линии мельчайших частиц. Ее изменения вызываются расхождением в количестве атомов образца. Поэтому сейчас – это самый точный прибор измерения.
Существуют и менее точные компараторы массы. Их стоимость гораздо ниже атомных, но для них всех находится работа в промышленности, торговле, стандартизации.
fb.ru
