Pierwszenstwo: Opublikowano: 25. IV. 1966 50933 QU #f/0£ KI. 21e, 29/OS MKP G 01 r VUoi UKD BIBLIOTEKA! Urzedu Pafenlowege Wspóltwórcy wynalazku: Janusz Wielinski, Jerzy Goliasz Wlasciciel patentu: Zaklad Podzespolów Radiowych „OMIG" Przedsie¬ biorstwo Panstwowe, Warszawa (Polska) Przyrzad pomiarowy z elektronowym wskaznikiem optycznym, slu¬ zacy do pomiaru opornosci elektrycznych Przedmiotem wynalazku jest przyrzad pomiaro¬ wy z elektronowym wskaznikiem optycznym, slu¬ zacy do pomiaru opornosci elektrycznych elemen¬ tów oporowych, w szczególnosci oporników.Przyrzad ten znajduje najkorzystniejsze zasto¬ sowanie przy selekcji elementów oporowych i kla¬ syfikowaniu ich wedlug posiadanej przez te ele¬ menty opornosci rzeczywistej.Przy produkcji elektrycznych elementów oporo¬ wych, np. oporników, nawet przy najwiekszej dy¬ scyplinie technologicznej nie jest mozliwym wy¬ produkowanie serii oporników posiadajacych jed¬ nakowa wartosc opornosci elektrycznej, a to z po¬ wodu tak niejednorodnosci materialu oporowego, jak tez nierównomiernosci nalozonej warstwy opo¬ rowej. Z tego tez wzgledu przy produkcji oporni¬ ków zaklada sie pewna nominalna wartosc opor¬ nosci i dla tej wartosci ustawiany jest proces technologiczny, zas po wyprodukowaniu elemen¬ tów oporowych nastepuje ich selekcja wedlug od¬ chylek od opornosci nominalnej, po czym klasyfi¬ kuje sie je na grupy mieszczace sie w dopuszczal¬ nych, dla danego szeregu, przedzialach tolerancji opornosci.Poniewaz produkcja elementów oporowych, szczególnie oporników znajdujacych zastosowanie w radiotechnice i teletechnice, ma charakter maso¬ wy, przeto niezmiernie waznym jest dokonywanie selekcji w sposób szybki, niezawodny, a jednoczes¬ nie mozliwie najmniej skomplikowany. 10 Znane urzadzenia do pomiaru opornosci, sluzace jednoczesnie do selekcji oporników, budowane sa najczesciej w ukladzie mostkowym, ze wskazni¬ kiem wychylowym (elektromechanicznym) lub tez zamiast takiego wskaznika stosowany jest zespól przekazników sterujacych lampki kontrolne sygna¬ lizujace odpowiedni przedzial opornosci. Znane sa takze przyrzady pomiarowe bedace zestawem wzorcowych oporników z oscyloskopem, na ekra¬ nie którego uwidoczniane jest porównanie opor¬ nosci wzorcowej z opornoscia mierzonego elemen¬ tu oporowego.Opisane powyzej znane urzadzenia, a szczegól- 19 nie urzadzenia ze wskaznikami mechanicznymi, posiadaja wiele niedogodnosci tak w dzialaniu, jak i obsludze oraz konserwacji.Niedogodnosci te nie wystepuja w zasadzie w ukladzie dokonujacym pomiaru — najczescisj opartym na zasadzie mostka Wheatstone'a — lecz glównie we wskazniku ukladu pomiarowego.I tak np. najwieksza wada wskazników wychy- lowych (elektromechanicznych) jest duza bezwlad¬ nosc mechanizmu, powodujaca znaczne ogranicza¬ nie wydajnosci przyrzadu, jak równiez stosunkowo duza niedokladnosc wskazan wynikajaca z nie¬ liniowej skali, jaka posiada omomierz. Skala taka posiada zageszczona podzialke dla zwiekszajacych sie wartosci omowych. Ponadto, na skutek doko¬ nywania duzej ilosci pomiarów, jak to ma miejsce 20 23 30 5093350933 przy selekcji oporników, wskazniki wychylowe ulegaja szybkiemu mechanicznemu zuzyciu.Zastapienie wskazników wychylowych ukladem przekazników sygnalizujacych (poprzez zalaczenie znajdujacych sie w ich obwodzie zarówek) osiag¬ niecie pewnych wybranych opornosci, zwiekszylo wprawdzie szybkosc dokonywania pomiaru, a tym samym wydajnosc selekcjonowania, lecz nie po¬ zbawilo takich przyrzadów wad bezwladnosci me¬ chanicznej, dodajac do tego wady samych prze¬ kazników jak zawodnosc w pracy, skomplikowana regulacja, mala odpornosc na wplywy atmosfe¬ ryczne, zanieczyszczenia oraz podatnosc styków na korozje.Najbardziej sprawnym ze znanych urzadzen do przeprowadzania selekcji oporników jest urzadze¬ nie skladajace sie z oporników wzorcowych, z któ¬ rymi porównywuje sie oporniki mierzone, przy czym porównanie ich wartosci odbywa sie na dro¬ dze porównania charakterystyk mierzonych opor¬ ników na ekranie lampy oscyloskopowej. Urzadze-, nie takie nie jest jednak równiez pozbawione wa¬ dy stosunkowo duzej niedokladnosci pomiaru, po¬ niewaz opornosc elementów porównywanych wy'^ kazywana jest jako opornosc nominalna (zgodna z opornoscia wzorcowa) lub tez, jako opornosc mniejsza lub wieksza od opornosci nominalnej, bez okreslenia rzeczywistej wartosci. Wyplywa to stad, iz male wymiary geometryczne ekranu lampy oscyloskopowej nie pozwalaja na naniesienie od¬ powiednio dokladnej podzialki. Urzadzenia tego rodzaju nie sa takze pozbawione wady bezwlad¬ nosci wskaznika, a to z powodu wlasciwosci utrzy¬ mywania przez lampe oscyloskopowa kilkusekun¬ dowej poswiaty promienia swietlnego. Zbyt szyb¬ kie wiec dokonywanie pomiarów wytwarza obraz skladajacy sie ze wskazan aktualnych na tle wska¬ zan poprzednich, w postaci poswiaty, co nie ulat¬ wia aktualnego odczytu.Celem rozwiazania zagadnienia szybkiego i do¬ kladnego pomiaru elementów oporowych jest wiec taki przyrzad, w którym wyeliminowana bylaby bezwladnosc wskaznika, a jednoczesnie wykazy¬ wana bylaby opornosc rzeczywista elementów mie¬ rzonych, jak równiez zastosowana bylaby podzial- ka równomierna, liniowa, dajaca najwieksza do¬ kladnosc pomiaru.Cel ten jest osiagniety na przykladzie przyrza¬ du pomiarowego z elektronowym wskaznikiem optycznym, wedlug wynalazku, a to dzieki temu, ze wartosc potencjalu wystepujacego na przekat¬ nej mostka (np. mostka Wheatstone'a), na skutek zachwiania jego równowagi, podawana jest na uklad poziomego odchylania telewizyjnej lampy kineskopowej, przy czym na uklady odchylania poziomego i pionowego lampy kineskopowej przy¬ lozone jest napiecie przemienne o czestotliwosci zgodnej, przez co zmiana wielkosci amplitudy po¬ tencjalu wynikajacego z niezrównowazonego most¬ ka pomiarowego powoduje proporcjonalne odchy¬ lanie sie promienia swietlnego na osi odcietych, wykazujac tym róznice opornosci elementu mie¬ rzonego w stosunku do opornosci nominalnej, przy której mostek jest w równowadze. 20 Blizsze objasnienie istoty wynalazku przedsta¬ wione jest ponizej.W idei wynalazku jest wykorzystane zjawisko powstawania krzywej Lissajous. Jak wiadomo, gdy 5 do plytek oscyloskopu doprowadzone zostana dwa napiecia sinusoidalne o równych czestotliwosciach, na ekranie oscyloskopu powstanie krzywa, bedaca geometryczna suma sinusoid napiec rzednej i od¬ cietej. Ksztalt tak powstalej krzywej zalezny jest 10 tylko od róznicy faz przylozonych napiec. I tak np. w przypadku róznicy faz wynoszacej 90° krzy¬ wa bedzie miala ksztalt kola, gdy fazy przesuniete beda o kat inny niz 90° — ksztalt elipsy, natomiast w przypadku zgodnosci 'faz — powstanie prosta, 15 nachylona pod katem 45° do osi wspólrzednych.Stwierdzono, ze przy zachowaniu ostatniego przypadku, tj. zgodnosci faz, zmiana amplitudy jed¬ nego z przylozonych napiec powoduje obrót prostej wokól punktu zerowego wspólrzednych, przy czym wielkosc katowa obrotu jest proporcjonalna do ¦ wielkosci zmienianej amplitudy.Stwierdzono równiez, ze kierunek przeplywu pradu przy zachwianiu równowagi mostka, np. t._ mostka Wheatstone'a, zmienia sie o 180°, gdy za¬ chwianie równowagi wyplywa z przylozenia do jednego z ramion opornosci zdazajacej do nieskon^ czonosci lub opornosci nieskonczenie malejacej w stosunku do równowazacej mostek opornosci 30 tej galezi.Powyzsze zjawiska sa wykorzystane jako zasada dzialania przyrzadu pomiarowego wedlug wyna¬ lazku.Przykladowo wykonany przyrzad pomiarowy 35 wedlug wynalazku uwidoczniony jest w postaci schematu blokowego na rysunku.Przyrzad sklada sie z mostka pomiarowego 1, wzmacniacza napieciowego 2, ukladu odchylania poziomego 3, ukladu odchylania pionowego 4, te- 40 lewizyjnej lampy kineskopowej 5 — bedacej wskaznikiem przyrzadu oraz ukladów zasilaczy: napiecia piloksztaltnego dla lampy kineskopowej 6 i glównego zasilacza przyrzadu 7.Mostek pomiarowy 1, najlepiej mostek Wheat- 45 stone'a, sklada sie z czterech ra-mion utworzonych z oporników z tym, ze jedno z ramion mostka utworzone jest przez opornik mierzony o niezna¬ nej opornosci.Mostek pomiarowy 1 zasilany jest ze zródla na- 50 piecia przemiennego, np. z sieci energetycznej o czestotliwosci 50 Hz. Jak wiadomo, stan równo¬ wagi mostka zostanie osiagniety, jezeli na przekat¬ nej mostka nie wystepuje róznica potencjalów. Do stanu takiego doprowadza sie mostek pomiarowy 1 55 przed pomiarem, po czym odlacza sie opornosc jednego z ramion, przykladajac w to miejsce opor¬ nik mierzony. W przypadku, gdy opornik mierzony posiada opornosc równa opornikowi równowazace¬ mu mostek — równowaga jest zachowana. Jezeli 60 natomiast wartosc opornika mierzonego jest mniej¬ sza lub wieksza od opornosci równowazacej, na przekatnej mostka wystepuje napiecie, z tym, ze napiecie to zmienia swoja faze o 180° przy przej¬ sciu przez stan równowagi. Zjawisko to zostalo 65 wykorzystane w przyrzadzie wedlug wynalazku5 dla zbudowania liniowej podzialki przyrzadu, po¬ siadajacej punkt zerowy w srodku podzialki na¬ niesionej na ekran telewizyjnej lampy kineskopo¬ wej. Punkt zerowy przedstawia stan równowagi mostka pomiarowego, a wiec stan przy którym 5 brak jest napiecia sinusoidalnego na osi odcietych.Napiecie powstale na przekatnej mostka pomia¬ rowego 1, na skutek zachwiania jego równowagi, zostaje nastepnie wzmocnione we wzmacniaczu napieciowym 2 i steruje wzmacniacz ukladu od- lc chylania poziomego 3.Wzmacniacz odchylania poziomego 3 zbudowany jest w ukladzie mostkowym, w którym dwa ra¬ miona stanowi dowolny wzmacniacz parametrycz- ll ny, zas pozostale dwa ramiona stanowi dzielnik napiecia stalego, zlozony z oporników stalych i re¬ gulowanych. W przekatna tak utworzonego mostka wlaczone sa cewki odchylania poziomego telewi¬ zyjnej lampy kineskopowej 5. Powyzszy uklad ma za zadanie skierowanie przez cewki odchylania poziomego sygnalu skladowej stalej, która umozli¬ wia ustawienie wiazki elektronów w polozeniu srodkowym ekranu lampy kineskopowej 5.Po przyjsciu sygnalu z mostka pomiarowego 1, wzmocnionego we wzmacniaczu napieciowym 2, równowaga mostkowego ukladu odchylajiia pozio¬ mego 3 zostaje zachwiana i w zaleznosci od wiel¬ kosci amplitudy oraz fazy napiecia sygnalu, wiaz- Ra elektronów na ekranie kineskopu zostaje od¬ powiednio odchylona od polozenia srodkowego, przy czym faza decyduje o kierunku, zas wielkosc amplitudy — o katowej wielkosci odchylenia w7iazki.Ustawianie wiazki elektronów w pionie odbywa sie na skutek regulacji napiecia stalego plynacego przez cewki odchylania pionowego, sterowane 4Q ukladem odchylania pionowego 4. Do cewek tych przylozone jest takze napiecie przemienne o cze¬ stotliwosci • zgodnej z czestotliwoscia napiecia po¬ dawanego dla zasilania mostka pomiarowego 1.Takie rozwiazanie powoduje utworzenie sie na 45 ekranie telewizyjnej lampy kineskopowej 5 figu¬ ry Lissajous, z tym, ze dzieki zgodnosci czestotli¬ wosci, napiec oraz faz, powstaje prosta nachylona pod katem 45° do osi wspólrzednych. Przy braku napiecia sinusoidalnego z mostka pomiarowego 1, 50 prosta ta zajmuje polozenie na osi rzednych.Zasilanie przyrzadu pomiarowego odbywa sie z zasilacza glównego 7, dostarczajacego potrzeb¬ nych napiec zmiennych i wyprostowanych. Rów- 55 niez z tego zasilacza podawane jest napiecie na zasilacz napiecia piloksztaltnego 6 dla lampy ki¬ neskopowej. Uklady zasilaczy sa rozwiazane kon¬ wencjonalnie i sa ukladami stosowanymi w radio¬ technice i technice telewizyjnej. 60 Tak wykonany przyrzad pomiarowy wedlug wy¬ nalazku pozwala na zastosowanie^ jako wskaznika, telewizyjnej lampy kineskopowej, o mozliwie naj¬ wiekszych wymiarach ekranu, np. ®1 lub 23 cale, 85 jakie to wymiary ekranu nie sa praktycznie wy¬ konywane przy lampach oscyloskopowych, elektro¬ statycznych. Dzieki temu na ekranie wskaznika mozna naniesc odpowiednio dokladna podzialke li¬ niowa, pozbawiona wady zageszczenia dzialek . na krancach.Przyrzad ten pozbawiony jest praktycznie takze wTady bezwladnosci, gdyz przekazanie wyniku po¬ miaru na wskaznik nastepuje w formie przekaza¬ nia-odpowiedniego impulsu elektrycznego.Brak wystepowania poswiaty na ekranie lampy kineskopowej umozliwia zwiekszenie czestosci po¬ miarów, uzaleznionej tylko od mozliwosci fizycznej obslugujacego przyrzad.Ponadto, dla wykonania przyrzadu pomiarowego wedlug wynalazku wystarczajace sa typowe ele¬ menty i podzespoly, tj. stosowane powszechnie w popularnych urzadzeniach radiowych i telewi¬ zyjnych. Wynika wiec z tego znaczna korzysc go¬ spodarcza, albowiem zbednym sie staje uzywanie do budowy przyrzadu elementów wykonywanych specjalnie dla potrzeb metrologii, a wiec odpo¬ wiednio kosztownych.Przyrzad wedlug wynalazku nie wymaga kon¬ serwacji okresowych, regulacji oraz innych zabie¬ gów i zabezpieczen, np. przed wplywami atmosfe¬ rycznymi, kurzem, korozja, itp., poniewaz nie za¬ wiera elementów ruchomych i nie jest narazony na wplyw tych czynników.Do powyzszych zalet nalezy dodac równiez za¬ lete szczególnego przystosowania przyrzadu do przeprowadzania selekcji wyprodukowanych opor¬ ników, gdyz dla tej czynnosci mozna pod kazda dzialka skali wskaznika umiescic pojemnik ozna¬ czony liczba dzialki i wówczas promien swietlny wskazujacy na skali wartosc opornosci elementu wskazywac bedzie jednoczesnie pojemnik, do któ¬ rego nalezy wlozyc ten element. Umozliwia to ob¬ sluge przyrzadu nawet przez osobe niewykwalifi¬ kowana w miernictwie elektrycznym. PL