61660 IMG�60 (2)

I _fR.T ^m I    RmT - R_mT_m , co daje K,mH&’-i,_t    (46)

Zauważmy jak niewiele trzeba dodać do woltomierza o podwójnym całkowaniu, zęby małym kosztem zrealizować dodatkową funkcję pomiaru rezystancji, praktycznie z dokładnością woltomierza i żeby woltomierz stał się omomierzem cyfrowym

W multimetrach cyfrowych (mniej dokładnych) rezystancję na napięcie przetwarza się w układzie ze źródłem prądowym Wówczas otrzymuje się U_M = IpR, = SR_X, bo I_p = const Wskazanie w omach wyniesie /?, = kU_K gdzie stałą k jest wielkość wyrażająca liczbę omów na jeden wolt Jako stałą k dobiera się całkowitą potęgę liczby 10. Utrzymanie stałej wielkości prądu pomocniczego gdy zmienia się znacznie rezystancja R_M, me jest zbyt dokładne, a dodatkowo spadek napięcia na mierzonej rezystancji trzeba najczęściej wzmacniać¹

W dokładniejszych multimetrach cyfrowych stosuje się układ komparacyjny zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym w ten sposób, że rezystancja mierzona znajduje się w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, a rezystancja wzorcowa na jego wejściu Układ taki może być wykonany w wersji dwuprzewodowej (rys 4 4b) lub w wersji cztero-przewodowej (rys 4.4c).

W układzie 4 4b (jak też w układzie 4.4c) takie same, lecz o kierunkach przeciwnych prądy pomiarowe I_p płyną przez R_m i R,, tzn natężenia prądu UJR_X oraz prądu UwJR_m co do bezwzględnej wartości są równe. Jest tak dlatego, bo wzmacniacz ma rezystancję wejściową nieskończenie wielką, a ponadto przyjmuje się, że wzmacniacz w pętli otwartej ma nieskończenie wielkie wzmocnienie Przy takich założeniach otrzymuje się równanie przetwarzania pomiarowego (4 7)

(4.7)

•*§

Są możliwe dwie procedury zastosowania tej zależności Procedura pierwsza - praktyczna - polega na realizacji źródła napięcia wzorcowego U_m dużej dokładności, a więc również o dużej stałości, którego wartość może być przyjęta jako stała konstrukcyjna przyrządu Wówczas mierzone jest tylko napięcie na wyjściu wzmacniacza woltomierzem cyfrowym i jego wartość jednoznacznie odwzorowuje wartość mierzonej rezystancji Wartość stałej przyrządu Rwz/Ufz projektuje się o wartości takiej, żeby wskazania na wyświetlaczu otrzymać w odpowiednich jednostkach rezystancji. Według takiej procedury układ realizuje funkcję przetwarzania rezystancji na napięcie

Procedura druga zastosowania układu polegałaby na numerycznym obliczeniu stosunku UJU_m albo np. wykorzystaniu układu przetwornika o podwójnym całkowaniu. Taka procedura jest w istocie realizacją metody komparacyjnęj. Sposób będzie mógł być zastosowany w określonych okolicznościach.

Komparacja rezystancji w układzie wzmacniacza może być też realizowana w wersji i czteroprzewodowej (rys.4 4c). Jest to rozwiązanie względnie proste w przyrządzie zmikropro-cesorowanym, ponieważ wymagane jest tutaj wykonanie obliczeń na wynikach pomiaru napięcia (4.7a) w kilku punktach układu (punktach znajdujących się wewnątrz przyrządu). Taką wersję stosuje się w przyrządach dokładnych, bo tylko wówczas rezystancja przewodów doprowadzających prąd do badanego rezystora może być przyczyną istotnego powiększenia błędu pomiaru rezystancji R_M ponad błąd przyrządu

W wykonaniu cztero przewodowym dwa przewody tzw prądowe służą do zamknięć n obwodu prądowego od zacisków prądowych przyrządu do badanego rezystora R, (na rys 4 4c te połączenia są narysowane limą grubą) Obwód jest tak zbudowany, ze ten sam prąd przepływa przez rezystor wzorcowy R_m, znajdujący się wewnątrz przyrządu Osobne dwa przewody, tzw napięciowe, łączą odpowiednie punkty badanego rezystora z zaciskami napięciowymi przyrządu Zainicjowanie pomiaru rezystancji wg układu z rys 4 4c powoduje, ze automatycznie mierzone jest kolejno napięcie (/;, U₂ i napięcie (/„ a wyniki tych pomiarów wpisywane są do rejestrów przyrządu Z takich danych w mikroprocesorze obliczona jest rezystancja R, wg (4 7a)

(4 7a)

Zauważmy, że mierzone napięcia i napięcie doprowadzone do wzmacniacza są wyprowadzone z tych punktów, w których potencjały układu określają rezystancję wzorcową R_m lub mierzoną R, Nawet U„ - co moZe me być takie oczywiste - wyraża spadek napięcia na R„ ponieważ przy dużym wzmocnieniu wzmacniacza napięcie na jego wejściu jest praktycznie równe zeru (a więc wejście odwracające wzmacniacza jest o potencjale masy). W konkretnym multimetrze (dużej dokładności), w którym zastosowano ten sposób mierzenia rezystancji, zapewniono dokładność przyrządu dla funkcji pomiaru rezystancji porównywalną z dokładnością - i to bardzo dużą dla funkcji pomiaru napięcia tego multimetru Takie fakty ilustrują, jak dokładna może być komparacja rezystancji w układzie ze wzmac-maczem'

Zacuk masy pozornej układu pomiem rezystancji

Rm

"•Zacisk HI napięciowy

—    • Zacisk HI prądowy

-•Zacisk LO prądowy

■ Zacisk LO napięciowy •Zacisk ekranu

Rys. 4.5. Schemat połączeń rezystora R, przy pomiarze jego rezystancji w układzie cztcroprzcwodowym. gdy zastosowane jest ekranowanie rezystora ze względu na zakłócenia

Dokładny pomiar rezystancji - szczególnie dużej wielkości - wymaga ekranowania przewodów i ewentualnie ekranowania rezystora oraz takiego połączenia ekranów, zęby prąd upływnościowy do ekranów „nie był wliczony do wyniku pomiaru” jako część prądu „niby” przepływającego przez rezystor mierzony Ekrany przewodów i rezystora wymagają odpowiedniego połączenia z przyrządem Na rysunku 4 5 pokazano przykład układu połączeń Połączenie ekranu przewodów HI (napięciowego i prądowego) z odpowiednim zaciskiem „masy pozornej układu pomiaru rezystancji" znajdującym się na przyrządzie (patrz rys 4 4c) oznacza, że prąd skrośny od przewodów do ekranu obciąży wzmacniacz ale ominie węzeł na wejściu wzmacniacza i z tego powodu nie będzie „wchodzić do pomiaru” Gdyby me było

197

1

Ograniczenie wielkości spadku napięcia wynika z ograniczonej mocy rezystora (bo się grzeje), którego rezystancję mierzy się Spadek napięcia na rezystorze badanym dobiera się tak, żeby można było mierzyć rezystancję rezystorów przy możliwie malej mocy obciążającej rezystor, a równocześnie lak, żeby spadek napięcia był możliwie jak największy, bo można wówczas osiągnąć większą dokładność.

Konkretny przykład: w dokładnym multimetrze cyfrowym deklarowany przez wytwórcę błąd dopuszczalny dla funkcji pomiaru rezystancji był 2 razy większy niż deklarowany dla funkcji pomiaru napięcia stałego, np. gdy najmniejsza możliwa wartość blądu dopuszczalnego dla funkcji pomiaru rezystancji wynosiła 10 004% , to odpowiednia wartość dla funkcji pomiaru napięcia stałego wynosiła ±0 002%