SU1749846A1 - Устройство дл измерени сопротивлений - Google Patents

Abstract

Использование: в измерительной технике при контроле на посто нном токе сопротивлений , включающих соединение, например, накрутку, пайку, сварку и др. Сущность изобретени : в устройство, содержащее источник тока 1 с токозадагощей цепочкой, включенный последовательно с измер емым сопротивлением, подключенный параллельно усилителю 3 с цепочкой обратной св зи, введены два фильтра 7 и 8 на резисторах 20 и 21 и конденсаторах 22 и 23 с разными полосами пропускани , формирователь 9 и индикатор 10. Кроме того, в токозадающую цепь источника 1 и цепь регулировки коэффициента передачи усилител  3 включены синхронный ключ 5, а токозадающа  цепь и цепь регулировки коэффициента передачи усилител  выполнены так, что произведение изменени  коэффициента передачи усилител  и коэффициента изменени  тока  вл етс  посто нным числом. 3 ил, 1 табл.

Description

со

с

2

ю

00

о

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при контроле на посто нном токе сопротивлений , включающих соединени , например, накрутку, пайку, сварку и др.

Известно устройство дл  измерений сопротивлений , которое содержит источник тока, который через переключатель пол рности соединен с измер емым резистором, напр жение с которого поступает на диффе- ренциальный усилитель.

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что все измерительные операции выполн ют при одном выбранном значении тока, что не позвол ет обнаружить нестабильные сопротивлени , например, некачественную пайку.

Известно также устройство дл  измерени  малых сопротивлений, содержащее стабилизатор тока, соединенный последовательно с измер емым резистором , напр жение с которого поступает на усилитель посто нного напр жени .

Недостатком устройства  вл етс  отсутствие возможности обнаружени  неста- бильных сопротивлений.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  путем обнаружени  потенциально ненадежных соединений в электрических цеп х.

Цель достигаетс  тем, что в известное устройство, содержащее индикатор, источник тока, включенный последовательно с измер емым сопротивлением, подключенный параллельно измер емому сопротивле- нию усилитель, элемент управлени , введены два фильтра с разными полосами пропускани  и формирователь, а в токоза- дающую цепь источника тока и в цепи регулировки коэффициента передачи усилител  введены первый и второй синхронные ключи , при этом выход усилител  соединен с входами фильтров, выходы которых соединены с входами формировател , выход которого соединен с входом индикатора, выход элемента управлени  соединен с управл ющими входами синхронных ключей, а токо- задающа  цепь и цепь регулировки коэффициента передачи усилител  выполнены так, что коэффициент (а) изменени  тока и изменение $) коэффициента передачи усилител  св заны математической зависимостью «/0-1.

Следовательно, введение фильтров с разными полосами пропускани , которые включены на входах формировател , а также введение в токозздающую цепь источника тока и в цепь и цепи регулировки коэффициента передачи усилител  синхронных ключей , позвол ющих измен ть величину тока через измер емый резистор таким образом, что коэффициент (а изменени  тока и изменение (/3) коэффициента передачи усилител  св заны математической зависимостью о. / 1 , позвол ет обнаружить потенциально ненадежные соединени .

На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - электрическа  схема; на фиг. 3 - диаграммы сигналов,

Устройство содержит источник 1 тока (стабилизатор тока) с токозадающей цепью 2, Источник 1 соединен последовательно с измер емым сопротивлением Rx, параллельно которому подключен усилитель 3 с цепью 4 регулировки коэффициента передачи усилител . В токозадающую цепь 2 и в цепь 4 включены соответственно синхронные ключи 5i и 5а, которые св заны с элементом 6 управлени  ключами.

Выход усилител  3 соединен через фильтры 7 и 8, имеющие разные полосы пропускани , с входом формировател  9, выход которого соединен с индикатором 10. Источник 11 смещени  включен последовательно между источником 1 и измер емым сопротивлением Rx. Его назначение - задать посто нное смещение по посто нному току дл  усилител  3 и формировател  9.

Источник 1 тока может быть выполнен (фиг. 2) в виде силового транзистора 12, база которого соединена непосредственно с коллектором транзистора-усилител  13, и через резистор 14с шиной + источника U напр жени . Эмиттер транзистора 13 соединен через стабилитрон 15с шиной - источника U. Между этой шиной и коллектором транзистора 12 включена токозадающа  цепь 2, содержаща  резистор 16 с сопротивлением R и резистор 17 с сопротивлением RL Резистор 17 через ключ 5i подключен параллельно резистору 16. 8 качестве элемента управлени  синхронными ключами 5i, 62 применено реле б, которое через контакт кнопки S управлени  подключено к источнику U, замыкающие контакты реле 6  вл ютс  ключами 5i, 52- Цепь 4 рзгулировки коэффициента передачи усилител  3 выполнена в виде делител  на тарах 1-8 и 19 с сопротивлени ми KR и KRi соответственно. Один вход делител  подключен к выходу усилител  3, а другой через контакт 5а - к вьшоду измер емого резистора Rx.

Каждый из фильтров 7 и 8 содержит резисторы 20 и 21 и конденсаторы 22 и 23. Входы фильтров объединены и подключены к выходу делител  на резисторах 18 и 19, а выходы - к входам дифференциального усилител  24, вход щего в состав формировэтел  9. Выход усилител  24 подключен к базе транзистора 25, эмиттер которого подключен к источнику смещени  на стабилитроне 26, резисторе 27, а коллектор через ограничитель-резистор 28 - к индикатору 10 на светодиоде.

На фиг. 3 прин ты обозначени : 1Х - ток в цепи измер емого сопротивлени ; Ux. Уф - напр жение соответственно на входе и выходе усилител  3; Ui , Ua - напр жение соответственно на первом и втором входах формировател  9; 1д - ток светодиода.

Устройство работает следующим образом .

При подаче напр жени  на шины +U, -U на резисторе 16с помощью элементов 12- ,15 источника 1 стабилизированного тока поддерживаетс  с высокой точностью посто нное напр жение Uo, а.следовательно, в цепи измер емого резистора Rx протекает посто нный ток U0

1

R

(1)

где R - сопротивление резистора 16.

При этом на RX выдел етс  напр жение 25 Ux, которое поступает на вход усилител  3:

UX-IX RXUc

R

R

На выходе усилител  3 имеетс  напр жение

в,(3)

где В - коэффициент передачи усилител  с учетом делител  4 на его выходе и

,Вд,(4)

где By -коэффициент передачи усилител  без учета делител ;

Вд - коэффициент передачи делител  4.

В примере (фиг, 2) усилитель 3 без учета делител  имеет коэффициент передачи , а делитель при разомкнутом ключе 52 имеет коэффициент передачи Вд также равный 1. Поэтому и

иф-Ux- -Rx

(5)

Дл  оценки стабильности (исправности) Rx на вход устройства (фиг. 2) на элемент 6 управлени  подают сигнал на замыкание синхронных ключей 5i, 62. В примере (фиг. 2) сигналом  вл етс  замыкание кнопки S. при этом срабатывает реле 6 и своим замы- кающим контактом 5i измен ет ток источника 1, а замыкающим контактом 52 одновременно измен ет коэффициент передачи усилител  3 за счет подключени  на его выход делител  4. При этом ток увеличи- ваетс  до значени 

I - U° -U°( Р -L. О-

. о, (к +RUrfleRs

R Rt

- эквивалентное сопротивR -bRi

ление цепочки параллельно включенных резисторов 16 и 17 с сопротивлени ми R, Rt. Напр жение U x на входе усилител  3 определ етс  выражением

II -. .о- Uo(R+RQ .Е,т

их -IX-RXр тщ- Rx-Г7)

Как и до замыкани  ключей передаточный коэффициент усилител  с учетом делител  В определ етс  по аналогии с (4):

В -R В - Dy Од.

При этом коэффициент передачи собственно усилител  в примере по-прохно- му , а

Вл

k -Ri Ri

kR+kRi R-bRi

(8)

15 20

25

30

35

40 тогда

I

В

R

В + РГ(9)

Напр жение и ф на выходе усилител 

наход т по аналогии с (3)

иф и хВ (10)

После подстановки (7), (9) и вычислени 

имеем°

(11)

Из сравнени  (5), (11) видно, что сигьзл иф(и ф) на выходе устройства зависит только от Rx и не зависит от условий, св занных с коммутацией ключа 5i, 52.

Поэтому при стабильном (посто нном) Rx изменение тока скачком не вызывает по влени  сигнала на входе и выходе формировател .

Отношение

назовем коэффициен 40

45 50 55

(13)

том а. изменени  тока в токозадающей цепи . Найдем а, поделив (1) на (6):

а ТТЙГ(12)

Поделив В на В имеем

в R + RI

ВRt

где р - изменение коэффициента передачи усилител .

Сравнива  выражени  (12) и (13), видим, что коэффициент изменени  тока Б токозадающей цепи и изменение коэффициента передачи усилител  измен ютс  в обратном отношении т.е. произведение

Измен ть коэффициент передачи в токозадающей цепи можно различными вариантами исполнени  токозадающей цепи.

Например, можно токозадающие резисторы 16 и 17 включать последовательно, и дл  изменени  тока один резистор шунтировать замыкающим контактом синхронного ключа , различным образом можно измен ть ве- личину опорного напр жени , которое подаетс  в рассматриваемом примере от опорного стабилитрона 15 на эмиттер усилител  13. Также различным образом можно измен ть коэффициент передачи усилител , путем переключени  синхронным ключом части резистора RI или Roc.

Таким образом, если в предлагаемом устройстве ток в измерительной цепи и коэффициент передачи усилител  измен ютс  синхронно в обратном отношении, то напр жение на выходе усилител  не зависит от тока в измерительной цепи, а только линейно зависит от измер емого сопротивлени . Сопротивлени  некоторых неустойчивых контактов, некачественных соединений, плохих паек и т.д. измен ютс  в зависимости от тока, протекающего через эти сопротивлени , а именно при увеличении тока до некоторого критического значени  1кр сопротивление соединени  Rx уменьшаетс , причем скачком.

Выберем значени  токов 1х и Г х в измерительной цепи такими, чтобы соблюдалось неравенство:

(17)

Пусть имеем некачественное соединение с сопротивлением Rx. Тогда, при включении ключей 5t и 52 ток через RX об зательно в своем нарастании от 1Х до Гх пройдет через значение 1кр (фиг. За) в момент времени tup. при этом Ux возрастает в меньшей степени (лини  II), чем увеличилс  fx (фиг, 36), а и ф изменитс  ступенькой (фиг. Зв, лини  II). Таким образом, на вход RC - фильтров 7 и 8 по витс  ступенька спада напр жени . Посто нна  времени RC-це- почки 21 и 23 выбрана значительно больше посто нной времени цепочки 20 и 22. Поэтому , хот  в установившемс  состо нии напр жение Ui на выходе фильтра 21 и 23 больше напр жени  U2 на выходе фильтра 20 и 22 в переходном режиме в течение времени tKp... ti имеет место обратное соотношение , когда . И на выходе усилител  24 образуетс  положительный импульс. Транзистор 25 на врем  tKp... ti открываетс , через светодиод 10 протекает ток 1Д (фиг. 36), и он на это врем  Подсвечиваетс , что сигнализирует о нестабильности измер емого сопротивлени  Rx. С клеммы КВых снимаетс  напр жение Уф, пропорциональное действительному значению измер емого сопротивлени  Rx. Если же сопротивление RX не измен етс  при изменении 1Х (качественное соединение), то напр жение ифЧ/ф остаетс  посто нным, импульс на выходе усилител  24 не формируетс . В любом случае по напр жению иф(й ф) можно определить Rx из формул (3) и (11).

Признаки, предопредел ющие существенные отличи : введение фильтров с разными полосами пропускани , которые включены на входах формировател , а так0 же включение синхронных ключей в токоза- дающую цепь источника тока и в цепь изменени  коэффициента передачи усилител , позвол ет измен ть ток и коэффициент передачи усилител  в обратном

5 отношении. Это позвол ет повысить диагностические возможности путем вы влени  некачественных соединений, которые измен ют свое сопротивление в зависимости от протекающего тока (приложенного напр 0 жени ).

Изложенное в изобретении подтверждают данные эксперимента, проведенные с двум  реле типа РГК-15 БГО.450.003 ТУ исполнение БГ4.569.003-02 с номинальным

5 сопротивлением обмотки 2,40 кОм, Первое реле было исправно и по всем параметрам соответствовало ТУ. второе имело неустойчивый контакт в месте присоединени  обмотки к выводному контакту.

0 Результаты измерений приведены в таблице.

Из таблицы видно, что у исправного реле сопротивление обмотки при монотонном увеличении тока сначала незначительно па5 дает примерно на 5%, а затем незначительно монотонно возрастает (тепловой эффект). У неисправного реле сопротивление монотонно и существенно уменьшаетс  примерно в 2,5 раза при изменении тока от

0 0,05 до 20,0 мА.

Был поставлен также второй эксперимент . Дл  этого собран макет устройства согласно схеме (фиг. 2) со следующими параметрами элементов. Элементы 12,13 и 25

5 транзистора КТ315Б,стабилитроны 11,15и 26 тип 2С 139А, усилители 3,24 тип 153 УД2, . . ,2K, Ом, R20. R21-33K, С22-ОЛ, C23-20.0 мкФ.

U-25B. Реле 6 типа РГК-15. Далее ото0 браны реле типа РГК-15 исполнение БГ4.569.003-02 с номинальным сопротивлением обмоток ,4 кОм. Были вз ты 2 группы: 10 шт исправные и 10шт, предварительно забракованные по нестабильности

5 Ro6M.

Вместо Rx подключались обмотки контролируемых реле. Дл  всех исправных реле светодиод 10 при нажатии кнопки не светилс , дл  всех неисправных светодиод подсве- чивалс  на врем  0,4-1,5 с. Предполагаетс 

устройство первоначально внедрить на предпри тии дл  входного контрол  реле, а также предложить его предпри ти м, выпускающим реле.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  сопротивлений , содержащее индикатор, источник тока, включенный последовательно с клеммами дл  подключени  измер емого сопротивлени , параллельно которому подключен усилитель посто нного напр жени , элемент управлени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  путем обнаружени  потенциально ненадежных соединений, введены два фильтра с разными полосами пропускани , форми0

   5

   рователь, а в токозадающую цепь источника тока и цепь регулировки коэффициента передачи усилител  введены первый и второй синхронные ключи, при этом выход усилител  соединен с входами фильтров, выходы которых соединены с входами формирователей , выход которого соединен с входом индикатора, а выход элемента управлени  соединен с управл ющими входами синхронных ключей, при этом токозадающа  цепь и цепь регулировки коэффициента передачи усилител  выполнены так, что коэффициент (а) изменени  тока и изменение {fy коэффициента передачи усилител  св заны математической зависимостью а 1.

   Фиг. 2

   Фш.З