Aktywny imitator rezystancji do wzorcowania megaomomierzy

• Autorzy: Guzik J.

Warianty tytułu

EN

Active resistance substituter for megaohmmeters calibration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano opis realizacji idei imitacji [1] średnich (0÷20 MΩ) i dużych rezystancji (0÷2000 MΩ), mającej zastosowanie do wzorcowania megaomomierzy metodą pośrednią z wykorzystaniem aktywnego konwertera U/U z optoizolacją. Zasada imitacji dużych wartości rezystancji z wykorzystaniem elementu aktywnego w postaci wzorcowego źródło napięcia stałego (np. kalibratora) o wartości e) została przedstawiona na rys. 1. Zaletą prezentowanej koncepcji imitacji rezystancji jest prostota, wadą natomiast - konieczność spełnienia relacji Ew -e>0, gdyż w przeciwnym wypadku, wartość imitowanej rezystancji RHI-LO osiąga wartości ujemne. Wady takiej nie posiadają analizowane w dalszym ciągu w pracy warianty A i B aktywnych imitatorów rezystancji zamieszczone na rys. 2 i opisane zależnościami (3a) - (3b). Z wzorów (3a) - (3b) wynikają dwa sposoby realizacji liniowej nastawy wartości rezystancji RHI-LO, tj. za pomocą zmian rezystancji 0≤RNB≤∞ lub współczynnika wzmocnienia 0≤k≤∞ konwertera U/U. Z punktu widzenia możliwości osiągnięcia dużych wartości imitowanych rezystancji RHI-LO korzystniejszym pod tym względem jest wariant B układu imitatora (zwłaszcza przy spełnionej relacji: RNC<

EN

In the paper the realization of substitution idea [1] of medium (0÷20 MΩ) and high resistances (0÷2000 MΩ), of possibile application for indirect calibration of megohmmeters with use of an active optoisolated U/U converter, was presented. In practice the calibration both analog and digital megohmmeters are performed with the help of one of two main methods [1- 4]: - the direct method (a). It is in general used for range of calibration values not exceed the value 10 8 Ω. It is based on adjustable standard resistor of well-known value, class 0,01 - 1, connected to measuring inputs of calibrated megohmmeter, - the indirect method (b). Several variants of the method are well-known. The interpolative method [3] depends on indication of the error of analog megohmmeter in individual points of reference megaohmmeter (e.g. at its lowest) range, and next suitable interpolation on higher ranges, by knowing the error value only in one point of higher range. Other indirect method variants are based on transformation like "star - delta " [1], when instead of standard resistor on measuring inputs of checked megohmmeter the circuits composed from three resistors substitute the large resistance, e.g. above 10 8 Ω. In the paper the realization of indirect method of megohmmeter calibration based on resistance substituter composed of active elements (e.g. the standard source of direct voltage (calibrator) with value e) there is analyzed, Fig. 1, [1]. The simplicity is the advantage of the presented idea of resistance substitution, the fault however - the necessity of fulfillment the relation EW -e>0, at which the value of substituted resistance achieves only positive values. Moreover for e EW, the uncertainty value u(RHI-LO) (1b) grows, what importantly limits the range of substituted resistance RHI-LO (at a priori founded uncertainty value u(RHI-LO). The analyzed in the paper active resistance substituters (presented in Fig.2a,b) with use of U/U converters with gain k have not such fault. For resistance substituters according to Fig.2a,b, the current value IM in measuring circuit of megohmmeter (for Rw=0) is defined by Eqs. (2a) - (2b), however Eqs. (3a) - (3b) give the substituted resistance value RHI-LO. From Eqs. (3a) - (3b) appear two ways of linear realization of resistance value settings, i.e. by the help of the resistance changes 0≤RNB≤∞ , or U/U converter gain 0≤k≤∞ . With point of view of higher substituted resistances values RHI-LO more profitable is the variant B of analyzed substituter (especially by the fulfilled relation: RNC<<RNA). It requires however the suitable selection of resistance ratio RNA/RNC, determining in essential degree the standard uncertainty u(RHI-LO) given by Eq. (4b). It is shown that for substituter variant B the uncertainty |u2|>>|u1| and it depends strongly on the resistance ratio value RNA/RNC. For the checking of usefulness of analyzed A and B resistance substituter variants for measurements the megohmmeter DI-2000M was used. Measuring ranges 20 MΩ and 2000 MΩ (with its own uncertainty: ±(2% of measured value +5digits )) were chosen. Two resistance values were given experimentally: RM(20 MΩ)=0,007 MΩ, and RM(2000 MΩ)=0,032 MΩ. For experiments was used the U/U optoisolated converter EVA-4360 (FRAMED) with the following parameters (see Fig. 2): u=(0…50) mV, e=(0 10,000) V, k=200,00, input resistance RWEu/u=10 MΩ and output resistance RWYu/u=100Ω . The measured and theoretical (according to Eqs. (3a)-(3b)) characteristics in the form RHI-LO=∫(RNB) for both analyzed resistance substituter variants A and B, at resistance changes 0≤RNB≤90 kΩ by 10 kΩ steps are presented in Fig.3a,b. It becomes noticeable that the resistance substituter variant B - in comparison with the variant A, enables practically the (1+RNA/RNC) multiplicity of upper range of substituted resistance, but it is bound oneself with increase in uncertainty value u(RHI-LO), strongly depended on its ratio value (see Eq. (4)). Moreover the application of optoisolated U/U converters confirmed the theoretical possibility of obtaining the linear realization of substituted resistance value RHI-LO settings (considering to resistance RNB or gain k).

Słowa kluczowe

PL

wzorzec rezystancji; megaomomierz

EN

standard resistance; megaohmmeter

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 9
• Strony: 766--768
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Guzik J.

• Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Guzik J.: Imitator dużych rezystancji do wzorcowania megaomomierzy, Materiały Konferencji „Podstawowe Problemy Metrologii PPM’08”, Sucha Beskidzka, 2008r., str. 141-146.
• [2] Kłos Z.: Problematyka wzorcowania aparatury elektrometrycznej, Oficyna Wydawnicza Pol. Wrocł., Wrocław 2004.
• [3] Lisowski M.: Metody wzorcowania analogowych mierników bardzo dużych rezystancji. Część I: Metoda bezpośrednia, Pomiary, Automatyka, Kontrola, Nr 6, s. 10-12, vol. 49, 2003, Część II: Metoda interpolacyjna i metody pośrednie, Pomiary, Automatyka, Kontrola, Nr 6, s. 12-14, vol. 49, 2003.
• [4] Lisowski M.: Metody wzorcowania cyfrowych mierników bardzo dużych rezystancji, Pomiary, Automatyka, Kontrola, Nr 10, s. 5-7, vol. 51, 2005.