Делитель напряжения

 

О И - Н И Е и 769682

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.04.75 (21) 2129731/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) M. Кл.

Н 02 М 3/06

G 01 R 15/04

G 01 R 35/00

Государственный комитвт

СССР по делам изобретений и откритий (53) УДК 621.316. .722.4 в 621. .317.7.089. .6(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. В. Пирожков и P. И. Шнейдер

Ленинградский завод «Вибратор» (71) Заявитель

3 (54) ДЕЛ ИТЕЛ Ь НАП РЯ)КЕН ИЯ, :".ФФ РТ т

Изобретение относится к приборостроению, может быть использовано при изготовлении устройств, предназначенных для поверки и калибровки (градуировки) электр оизмерительных приборов постоянного тока (такие устройства получили название калибраторов).

Известен делитель напряжения для калибратора постоянного напряжения и тока, содержащий две декады из последовательно соединенных резисторов, вспомогательный делитель напряжения и четыре переключателя, неподвижные контакты которых соединены с резисторами упомянутых декад, подвижные контакты первого и второго переключателей соединены с выходом вспомогательного делителя, подвижные контакты третьего и четвертого переключателей соединены с выходными зажимами делителя, а входные зажимы вспомогательного делителя являются одновременно входом всего делителя напряжения; при этом упомянутые декады предназначены для деления опорного напряжения на требуемое число частей, равное числу отметок шкалы поверяемого (градуируемого) при.бора, а вспомогательный делитель — для получения пределов опорного напряжения, т. е. для приведения входного напряжения делителя U».о к необходимому номинальному уровню его выходного напряжения живых.О (1) °

Недостатком известного делителя является низкое входное (R„) и высокое выходное (живых) сопротивление: в реальных устройствах R„=3 — 5 Ом, R, 150—

200 Ом. Это приводит к необходимости иметь в калибраторе сложный опорный источник напряжения (ОИН) с низким значением выходного сопротивления (Я;(0,2 — 0,3 Ом), обычно выполняемый в виде компенсационного стабилизатора напряжения. Этот недостаток обусловлен структурой известного делителя, в кото15 ром упомянутые декады и . вспомогательный делитель напряжения включены параллельно. В то же время увеличение входного сопротивления известного делителя невозможно, так как при этом одновременно увеличивается его выходное сопротивление, что приводит к увеличению погрешности (она не должна превышать сотых долей процента) из-за увеличения падения напряжения на R,„„ñâÿçàííîão с током некомпенсации усилителя мощности, подключенного к выходным зажимам делителя.

Другой недостаток известного делителя — невозможность получения непрерыв30 ного ряда значений коэффициента деления

769682 (т. е. отметок шкалы поверяемого прибора). Этот недостаток также связан со структурой делителя и объясняется наличием в «младшей» декаде резисторов, которые (при значениях коэффициента деления, не кратных десяти) не обтекаются током и на которых, следовательно, отсутствует падение напряжения, Указанный недостаток особенно существенен в тех случаях, когда делитель используется при автоматической поверке и градуировке электроизмерительных приборов и нужно иметь все точки (отметки шкалы) .

Еще один недостаток известного делителя — невозможность компенсации погрешности, обусловленной конечной величиной

Я,, при изменении коэффициента деления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является делитель напряжения, содержащий две декады из последовательно соединенных резисторов и четыре переключателя, неподвижные контакты которых соединены с резисторами упомянутых декад, подвижные контакты первого и второго переключателей соединены с входными зажимами делителя, а подвижные контакты третьего и четвертого переключателей — с его выходными зажимами 12).

Недостаток этого делителя — невозможность получения непрерывного ряда значений коэффициента деления, что, как и в случае делителя (1), объясняется наличием резисторов, которые не обтекаются током. Другой недостаток — невозможность компенсации погрешности из-за конечной величины Я; при изменении коэффициента деления. Еще один недостаток— невозможность приведения напряжения

U,,o к уровню U»»,О=U»,О.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков известного делителя — достигается благодаря тому, что делитель напряжения, преимущественно для калибратора постоянного напряжения и тока, содержащий первую и вторую декады из последовательно соединенных резисторов, четыре переключателя, неподвижные контакты первого и второго из которых соединены соответственно с резисторами первой и второй декад, а подвижные — с входными зажимами делителя, снабжен третьей и четвертой декадами резисторов, соединенных последовательно между собой и с резисторами первой и второй декад, неподвижные контакты третьего и четвертого переключателей соединены соответственно с резисторами третьей и четвертой декад, а их подвижные контакты — с выходными зажимами делителя, причем отношение сопротивления каждого из резисторов первой декады к величине сопротивления каждого из резисторов третьей декады, а также отношение сопротивлений резисторов второй и четвертой декад выбрано рав5

Зо

60 ным отношению входного напряжения делителя к выходному.

На фиг. 1 показаны два варианта структурной схемы предлагаемого делителя, на фиг. 2 — пример принципиальной схемы, на фиг. 3 — структурная схема калибратора постоянного напряжения и тока с предлагаемым делителем.

Делитель содержит: блок 1 для получения пределов опорного напряжения (т. е. для приведения входного напряжения делителя к необходимому но-. минальному уровню выходного напряжения), состоящий из первой 2 и второй 3 декад из последовательно соединенных резисторов — соответственно 2, 2, ..., 2 и

3, 3, ..., 3, причем каждая из этих декад включена по схеме переменного сопротивления (количество резисторов этих декад в общей последовательной цепи изменяется с изменением числа отметок шкалы поверяемого или градуируемого прибора, включенного на выходе калибратора); включенный последовательно с блоком 1 блок 4 для деления опорного напряжения на требуемое число частей, равное числу отметок шкалы поверяемого прибора, состоящий из третьей 5 и четвертой 6 декад резисторов, соединенных последовательно между собой и с резисторами декад 2, 3; декада 5 содержит резисторы 5, 5, ..., 5", а декада 6 — резисторы 6, 6, ..., 6 ",причем каждая из этих декад включена по схеме потенциометра (количество резисторов этих декад в общей последовательной цепи неизменно). Число резисторов в декадах 2, 5 и 3, 6 соответственно одинаково; четыре переключателя 7 — 10, неподвижные контакты первого 7 и второго 8 из которых соединены соответственно с резисторами первой 2 и второй 3 декад, а третьего 9 и четвертого 10 — с резисторами третьей 5 и четвертой 6 декад, подвижные контакты переключателей 9 и 10 соединены с выходными зажимами 11 делителя, а переключателей 7 и 8 — с входными зажимами 12 делителя (один из входных зажимов может соединяться со свободным зажимом блока 4, как показано на фиг. 1,б, при этом подвижный контакт переключателя 8 соединяется со свободным зажимом блока 1).

В любой схеме фиг. 1 декады 2 и 3, 4 и 5 можно соответственно поменять местами, т. е. порядок включения этих декад может быть таким: 2 — 5 — 6 — 3, 2 — 6 — 5 — 3 (фиг.1,а), 2 — 3 — 5 — 6, 3 — 2 — 5 — 6 (фиг.1,б) и т, д.

Сопротивления резисторов выбраны из соотношений:

R, (R, = R,) R, = 10 (1) Ra (Rs — Rs) Rs — 7вх.О/ 7выя.О, (2) где U„ä и U„rx.Π— номинальные значения

769682

10 (3) соответственно входного и выходного напряжения делителя.

Так как выходное напряжение делителя определяется отношением количества резисторов декад 5 и 6, подключенных к выходным зажимам делителя 11, к общему количеству резисторов всех четырех декад, подключенных к входным зажимам 12, то— с учетом соотношения (2) — получим:

U,„. У,ых.p/(C+ 1), где С= живых.p/U *.o.

В реальных устройствах С((1, поэтому /вых= /вых.р С бОЛЬШОЙ СТЕПЕНЬЮ ТОЧНОсти.

В качестве примера на фиг. 2 показана принципиальная схема делителя, соответствующая структурной схеме фиг. 1,а, позволяющая делить опорное напряжение на равное число частей К, причем К может изменяться от 1 до 150.

Первая («старшая») декада 2 содержит

15 резисторов, причем сопротивления резисторов 22 — 2" одинаковы и составляют

Rz —— 2 кОм, а сопротивление резистора 2 уменьшено приблизительно на 0,3 /о с учетом конечного значения внутреннего сопротивления ОИН (R; 6 Ом). Это позволяет обеспечить постоянное значение выходного тока и соответственно выходного напряжения U»«p делителя с погрешностью не более 0,05О/о при любом коэффициенте деления опорного напряжения. (В известных делителях такой возможности нет, так как резистор 2 включен одновременно и в выходную цепь, поэтому уменьшение его сопротивления приводит к уменьшению выходного напряжения, и погрешность сохраняется прежней).

Вторая («младшая») декада 3 содержит

10 резисторов 3 ... 3 о, сопротивление каждого из которых R> — — 0,1 R =200 Ом.

Третья декада 5 содержит 15 резисторов

5 — 5", сопротивление каждого из которых

Р5=4,44 Ом, а четвертая декада — 10 резисторов 6 — 6" с сопротивлением R<=

=0,1 R5=0,444 Ом, При номинальном значении входного напряжения У„p=9 В (ОИН вЂ” параметрический стабилизатор напряжения на кремниевом стабилитроне) U„„p — — 20 мВ, что следует из соотношения (2).

Предлагаемый делитель включается в схему калибратора постоянного напряжения и тока (фиг. 3), содержащего ОИН 13 в виде параметрического стабилизатора, создающего опорное напряжение U„„о на входных зажимах 12 делителя, и усилитель мощности 14, входная цепь которого соединяется с выходными зажимами 11 делителя.. К выходным зажимам усилителя 14 подключается поверяемый или градуируемый прибор 15.

На фиг. 3 также обозначены: R; — внутреннее сопротивление параметрического

65 стабилизатора (на его эквивалентной схеме), 1 — ток делителя, 1в и R,- — входной ток (ток некомпенсации) и входное сопротивление усилителя мощности.

Остальные обозначения те же, что на фиг. 1 и 2.

Предлагаемый делитель работает следующим образом.

Подвижные контакты переключателей 7 и 8 устанавливают в положение, соответствующее количеству поверяемых (градуируемых) отметок шкалы прибора 15. Подвижные контакты переключателей 9 и 10 устанавливают в положение, соответствующее поверяемой (градуируемой) отметке шкалы.

Рассмотрим конкретные примеры.

Пусть необходимо поверить прибор с пределом измерения U U„,,-p=20 мВ и количеством отметок шкалы А=150.

В этом случае переключатель 7 устанавливают в положение «150» (фиг. 2), переключатели 8, 9, 10 — в положение «О».

Переводя переключатель 10 в положения

«1», «2», ..., «10», получают первые десять отметок. Затем устанавливают переключатель 9 в положение «1» и с помощью переключателя 10 получают отметки с 11-й по

20-ю (при этом переключатель 10 вновь

«пробегает» положения «О», «1», ..., «10»).

Переключатель 9 устанавливают в положение «2», переключателем 10 получают отметки с 21-й по 30-ю и т. д.

Если U„=20 мВ и А=65 (прибор с 60-ю номинальными и 5-ю «перегрузочными» делениями на шкале), то переключатели 7 и 8 устанавливают соответственно в положения «6» и «5» (как показано на фиг. 2), а переключателями 9 и 10 работают, как в предыдущем случае; в частности, положение этих переключателей, показанное на фиг. 2, соответствует 55-й поверяемой отметке.

Таким образом, предлагаемый делитель позволяет получить непрерывный ряд значений коэффициента деления (отметок шкалы), обеспечивает приведение напряжения U„„-О к уровню U »»»о и компенсацию погрешности, обусловленной конечной величиной R;. Кроме того, по сравнению с известным делителем (2) он обеспечивает примерно вдвое большее количество значений коэффициента деления (более точно это соотношение составляет 2К„,/ (К; +1), где К„= 10 nI + n — максимальный коэффициент деления). Так, при К =

=150 делитель по заявке обеспечивает

22 500 значений коэффициента деления, известный делитель — только 10650.

При использовании делителя не в калибраторе. а в других устройствах, где необходимо делить напряжение, это преимущество имеет большое значение.

Еще одно преимущество предлагаемого делителя — большое входное сопротивле769682

Фиг, 1 ние, что позволяет использовать в калибраторе без увеличения погрешности простой параметрический ОИН с большим внутренним сопротивлением.

Формула изобретения

Делитель напряжения, преимущественно для калибратора постоянного напряжения и тока, содержащий первую и вторую декады из последовательно соединенных ре- 10 зисторов, четыре переключателя, неподвижные контакты первого и второго из которых соединены соответственно с резисторами первой и второй декад, а подвижные — со входными зажимами делителя, 15 отличающийся тем, что, с целью получения непрерывного ряда значений коэффициента деления, он снабжен третьей и четвертой декадами резисторов, соединенных последовательно между собой и с ре- 20 зпсторами первой и второй декад, неподвижные контакты третьего и четвертого переключателей соединены соответственно с резисторами третьей и четвертой декад, а их подвижные контакты — с выходными зажимами делителя, причем отношение сопротивления каждого из резисторов первой декады к величине сопротивления каждого из резисторов третьей декады, а также отношение сопротивлений резисторов второй и четвертой декад выбрано равным отношению входного напряжения делителя к выходному.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 277090, кл. G 01 R 35 00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 257608, кл. G 01 R 35/00, 1968 (прототи.п) .

769682 ///г 2

Puz. d

Составитель П. Скулаков

Техред В. Серякова

Редактор Б. Федотов

Корректор Н. Федорова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2258/6 Изд. № 524 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь|тнй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5