PL94101B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru malych wartosci rezystancji oraz uklad do pomiaru malych wartosci rezystancji.

Dotychczasowe sposoby polegaly na stosowaniu metody technicznej pomiaru rezystancji lub metody mostkowej Thomsona. Metoda techniczna (oraz jej odmiany) polega na wyznaczaniu rezystancji z pomiaru pradu i napiecia na danej rezystancji. W odmianie tej metody ustala sie stala i znana wartosc pradu plynacego przez badany rezystor, a mierzy sie tylko napiecie którfego wartosc jest wprost proporcjonalna do mierzonej rezystancji. Znane sa równiez mostkowe metody pomiaru opornosci opisane na przyklad w publikacji—A.

Sowinski, „Cyfrowa technika pomiarowa" WKL, Warszawa, 1967 r.str. 364-367.

Ponadto rozwiazanie cyfrowego miernika opornosci z mostkiem pomiarowym jest podane w polskim opisie patentowym nr 60539. Istota tego rozwiazania polega na tym, ze w kompensacyjnym woltomierzu cyfrowym, zawierajacym w zasadzie wszystkie elementy automatycznego mostka opornosci, wykorzystano uklad przedstawiajacy soba elektronicznie regulowana opornosc lub przewodnosc niezbedna do pomiaru opornosci metoda mostkowa. Jako element równowazacy uklad mostka wykorzystano przelaczany tranzystorowo cyfrowy dzielnik napiecia analogiczny jak dzielnik napiecia wzorcowego w kompensacyjnym woltomierzu cyfrowym.

Wada znanych rozwiazan jest koniecznosc utrzymywania.duzej wartosci pradu pomiarowego. Poniewaz rezystancja wyznaczona jest na podstawie pomiaru dwóch wielkosci trudno uzyskac duza dokladnosc pomiaru.

Metoda mostkowa Thomsona jakkolwiek dokladna wymaga jednak przeplywu przez rezystor duzego pradu pomiarowego, a ponadto moze byc stosowana tylko do pomiaru rezystorów czterozaciskowych. Do wad tej metody mozna takze zaliczyc trudnosc zautomatyzowania mostka Thomsona, a w zwiazku z tym duza stosunkowo czasochlonnosc pomiaru. Ostatnia z wymienionych wad powoduje, ze metoda nie nadaje sie do pomiaru malych rezystancji zmiennych w czasie.

Colem wynalazku jest usuniecie wad i niedogodnosci znanych metod przez opracowanie nowego sposobu pomiaru malych wartosci rezystancji oraz ukladu do pomiaru malych wartosci i .zystancji.2 94 101 Istota wynalazku polega na tym, ze wartosc mierzonej rezystancji przetwarza sie na wartosc wieksza, bedaca dokladnie okreslona wielokrotnoscia wartosci rezystancji mierzonej i mierzy sie te zwielokrotniona wartosc rezystancji, przy czym wytworzenie tej zwielokrotnionej rezystancji dokonuje sie w czesci podwójnego mostka pomiarowego, a równowaga w tej czesci mostka ustala sie samoczynnie pod wplywem napiecia pojawiajacego sie na przekatnej tego mostka, natomiast pomiaru tej zwilokrotnionej rezystancji dokonuje sie w drugiej czesci podwójnego mostka.

Uklad do pomiaru malych wartosci rezystancji sklada sie z mostka podwójnego utworzonego z galezi pomiarowej zawierajacej stala rezystancje oraz szeregowo polaczona rezystancje mierzona i z galezi regulacyjnej zawierajacej stala rezystancje oraz szeregowo polaczona rezystancje a galezie regulacyjna i pomiarowa tworza jedna czesc mostka podwójnego, przy czym wartosc czwartej rezystancji sterowana jest poprzez wzmacniacz operacyjny za pomoca napiecia pojawiajacego sie na przekatnej wyjsciowej pierwszej czesci mostka podwójnego, a sterowanie odbywa sie w taki sposób, ze dla dowolnych wartosci rezystancji mierzonej zawartych w granicach zakresu pomiarowego równowaga mostka ustala sie samoczynnie, oraz z galezi odniesienia skladajacej sie z dwóch rezystancji i tworzacej z galezia regulacyjna druga czesc mostka, a na przekatnej drugiej czesci mostka polaczony jest wskaznik równowagi, przy czym przynajmniej jedna z dwu rezystancji galezi odniesienia stanowi element regulacyjny.

Zaleta sposobu i ukladu wedlug wynalazku jest to, ze w pomiarze nie jest wymagana duza wartosc pradu plynacego przez mala rezystancje mierzona, mozliwe jest uzyskanie stosunkowo duzej dokladnosci pomiaru, nie wymaga sie by rezystor badany byl w wykonaniu czterozaciskowym, metoda daje sie w latwy i dogodny sposób zautomatyzowac, dzieki czemu mozliwe jest uzyskanie bardzo krótkiego czasu pomiaru, przy czym wynik pomiaru moze byc przedstawiony w postaci numerycznej-Powyzsze cechy metody predestynuja ja do pomiaru malych rezystancji zmiennych w czasie oraz do pomiarów w których obciazenie mierzonej rezystancji duzym pradem nie jest wskazane.

Przyklad. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat ukladu do pomiaru rezystancji,uklad sklada sie z podwójnego mostka pomiarowego, w którym galaz pomiarowa GP i galaz regulacyjna GR tworza mostek przetwarzajacy M1. Mostek ten sluzy do przetwarzania rezystancji. Galaz GR wraz z galezia odniesienia GO tworzy mostek pomiarowy M2. Galaz GR jest wspólna dla obu mostków. Galaz GP utworzona jest z rezystancji stalej R0 oraz z rezystancji stalej R0 oraz z rezystancji mierzonej Rx. Galaz reulacyjna tworzy rezystancja stala Rt oraz rezystancja regulacyjna R4.

Rezystancje te stanowi rezystancja Rps kanalu tranzystora polowego. Galaz odniesienia GO utworzona jest z rezystancji stalej R2 oraz z rezystancji o wartosci regulowanej R3. Mostki zasilane sa napieciem stalym przylozonym w punktach D i N. Na przekatna wyjsciowa AB mostka przetwarzajacego M1 zalaczony jest wzmacniacz A o symetrycznym wejsciu.

W przypadku zastosowania tranzystora polowego z kanalem typu N mostek zasilany jest napieciem dodatnim, a wejscie nieodwracajace wzmacniacza polaczone jest z punktem 8 mostka, natomiast wejscie odwracajace z punktem A mostka. Wyjscie tego wzmacniacza polaczone jest do bramki tranzystora polowego stanowiacego element regulacyjny w mostku M1. Na przekatna wyjsciowa BC mostka pomiarowego M2 wlaczony jest wskaznik równowagi tego mostka.

Dzialanie mostka przetwarzajacego M1 jest nastepujace: napiecie pojawiajace sie na przekatnej AB mostka wzmocnione we wzmacniaczu wysterowuje tranzystor polowy w ten sposób, ze dzieki zmianie rezystancji R^s kanalu mostek osiaga równowage, co powoduje zanik napiecia na przekatnej AB do wartosci bliskiej zeru.

Zwiekszenie rezystancji Rx powoduje wzrost potencjalu w punkcie A. Zmiana tego potencjalu wysterowuje wzmacniacz w ten sposób, ze nastepuje obnizenie potencjalu na wyjsciu wzmacniacza i przytkanie tranzystora polowego, a tym samym zwiekszenie rezystancji Rps kanalu tego tranzystora. W rezultacie potencjal punktu B ulegnie podwyzszeniu i mostek dochodzi do stanu równowagi. Zmniejszenie rezystancji Rx wywoluje proces odwrotny.

Przy zalozeniu, ze wzmocnienie wzmacniacza jest dostatecznie duze bardzo mala wartosc napiecia na przekatnej AB wystarcza, ze mostek osiaga stan bliski równowagi. Dla stanu równowagi wartosc rezystancji Rqs równa jest wartosci rezystancji Rx pomnozonej przez wartosc stosunku rezystancji Ri do R0. Wartosc tego stosunku moze byc wybrana jako znacznie wieksza od jednosci a stad wartosc Rrjs jest znacznie wieksza od wartosci rezystancji mierzonej Rx Dzieki scisle okreslonej zaleznosci rezystancji RDs od rezystancji Rx w mostku, mostek stanowi przetwornik rezystancji Rx na rezystancje Rps- Blad wzgledny przetworzenia rezystancji Rx na R^s spowodowany skonczona wartoscia wzmocnienia wzmacniacza jest rzedu odwrotnosci wzmocnienia, co przy duzej wartosci wzmocnienia stanowi blad przemijalnie maly.94101 3 Pomiar rezystancji Rqs odbywa sie za pomoca metod konwencjonalnych dla srednich rezystancji.

W rozwiazaniu przykladowym do pomiaru Rqs sluzy mostek pomiarowy M2.

Wartosci rezystancji mostka moga byc tak dobrane, ze wartosc Rx odczytuje sie bezposrednio na rezystorze R3. Przy pomiarze bardzo malych rezystancji mozna zwielokrotnic wartosc rezystancji mierzonej za pomoca mostków przetwarzajacych polaczonych kaskadowo.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób pomiaru malych wartosci rezystancji za pomoca mostka pomiarowego,znamienny tym, ze wartosc mierzonej rezystancji przetwarza sie na wartosc wieksza bedaca dokladnie okreslona wielokrotnoscia wartosci rezystancji mierzonej i mierzy sie te zwielokrotniona wartosc rezystancji, przy czym wytworzenie tej zwielokrotnionej rezystancji dokonuje sie w czesci (M1) podwójnego mostka pomiarowego a równowage w tej czesci mostka ustala sie samoczynnie pod wplywem napiecia pojawiajacego sie na przekatnej (AB) tego mostka , natomiast pomiaru tej zwielokrotnionej rezystancji dokonuje sie w czesci (M2) podwójnego mostka.

2. Uklad do pomiaru malych wartosci rezystancji za pomoca mostka pomiarowego, z namienny tym, ze sklada sie z mostka podwójnego utworzonego z galezi pomiarowej (GP) zawierajacej stala rezystancje (R0) oraz szeregowo polaczona rezystancje mierzona (Rx) i z galezi regulacyjnej (GR) zawierajacej stala rezystancje (Rt) oraz polaczona szeregowo rezystancje R4, a galezie (GP) i (GR) tworza czesc (M1) mostka podwójnego, przy czym wartosc rezystancji (R4) sterowana jest poprzez wzmacniacz operacyjny za pomoca napiecia pojawiajacego sie na przekatnej wyjsciowej czesci (Ml) mostka podwójnego, a sterowanie odbywa sie w taki sposób, ze dla dowolnych wartosci (Rx) rezystancji mierzonej zawartych w granicach zakresu pomiarowego równowaga mostka ustala sie samoczynnie, oraz z galezi odniesienia (GO) skladajacej sie z rezystancji (R2 i R3) i tworzacej z galezia (GR) czesc (M2) mostka, a na przekatnej (BC) czesci (M2) polaczony jest wskaznik równowagi, przy czym przynajmniej jedna z rezystancji (R2) lub (R3*) stanowi element regulacyjny.94101 "czytelnia Prac. Poligraf. IT PRL naklad 120 + 18 Cena 10 zl