CC BY
33УДК 65.011.56
111 2 Р.Г. Хадеев , С.Г. Синичкин , С.А. Манцеров , В.Ю. Максимов
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПОВЕРКИ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева1, Нижегородский центр стандартизации и сертификации2
В данной статье мы рассмотрим один из важных элементов схемотехники - делитель напряжений. В статье представлена методика поверки делителей напряжений постоянного тока. На каждом этапе данного процесса поверки описаны действия поверителя и, на его основе, разработана и проанализирована соответствующая функциональная модель данного процесса.
Ключевые слова: делители напряжений постоянного тока, поверка, моделирование процессов.
В процессе измерения любой физической величины происходят преобразования сигнала измерительной информации. Устройства, выполняющие преобразование сигнала, называют преобразователями. Конструктивно преобразователь может быть выполнен как неотъемлемая часть какого-либо средства измерения или как самостоятельное средство измерения, которое можно использовать в сочетании с другими средствами измерений. Преобразователи, выполненные как самостоятельное средство измерения, называют измерительными преобразователями. Метрологические характеристики измерительных преобразователей нормируются независимо от метрологических характеристик средства измерения, с которым используются преобразователи в каждом конкретном случае. Поэтому поверка измерительного преобразователя представляет самостоятельную метрологическую задачу.
Делитель напряжения - это устройство, состоящее из резистивной схемы с фиксированными коэффициентами деления, обеспечивающей между двумя выходными зажимами выходное напряжение, равное заранее определённой части входного напряжения, приложенного между двумя входными зажимами. Делители напряжения бывают индивидуальные, встроенные внутрь прибора, и взаимозаменяемые.
Одной из важнейших метрологических характеристик делителя напряжения является коэффициент деления. Коэффициентом деления к называют отношение входного напряжения UBX к выходному напряжению иВЫХ
к = иВХ / иВЫХ-
Погрешность делителя напряжения нормируется в относительной форме в процентах от номинального значения коэффициента деления. Предел допускаемой основной погрешности делителей напряжения численно равен классу точности делителя напряжения.
Методика поверки делителей производится в следующем порядке:
I. Внешний осмотр. При внешнем осмотре должны быть установлены:
• исправность контактных зажимов;
• надежность закрепления отдельных частей делителя;
• соответствие маркировки делителя требованиям.
• плавность хода и четкая фиксация переключателей (при наличии);
• соответствие комплектности делителя (кроме запасных частей) требованиям технической документации на делитель.
II. Опробование. Производится проверка работы термостатирующего устройства у
© Хадеев Р.Г., Синичкин С.Г., Манцеров С.А., Максимов В.Ю., 2014.
термостатированных делителеи.
III. Определение сопротивления изоляции. Сопротивление изоляции определяют между измерительной цепью делителя и его корпусом, а также между измерительной цепью и соединенными накоротко цепями термостатирующего устройства и между электрически соединенными цепями терморегулирования и корпусом.
IV. Проверка электрической прочности изоляции. Электрическую прочность изоляции проверяют между измерительной цепью и корпусом делителя. При наличии в делителе, кроме измерительной, других цепей (например, цепь терморегулирования) электрическую прочность изоляции определяют между этими цепями и измерительной цепью, а также между каждой из этих цепей и корпусом.
V. Определение основной погрешности делителей производится либо с устройством для самокалибровки, либо без устройства самокалибровки, или же для делителей, выпускаемых из ремонта, в случае замены резисторов измерительной цепи.
Определение основной погрешности делителей без устройства для самокалибровки.
Основную погрешность определяют измерением:
1. Входного к выходного сопротивлений делителя методом сравнения с образцовой мерой сопротивления или методом замещения (для делителей классов точности 0,001 и менее точных). Сопротивления делителя методом сравнения с образцовой мерой сопротивления измеряют по схеме, приведенной на рис. 1, а сопротивления делителя методом замещения - по схеме, приведенной на рис. 2.
Рис. 1
П - потенциометр постоянного тока; ПНТ -переключатель направления тока; Я0 - образцовая мера сопротивления; Мх- измеряемое сопротивление; М - регулировочный магази сопротивлений; НЭ - нормальный элемент; Б1, Б2 - источники питания
Рис. 2
МПТ - мост постоянного тока, НИ - нулевой индикатор
2. Входного и выходного напряжений делителя компенсационным методом (для делителей классов точности 0,005 и менее точных). В этом случае используют потенциометры, классы точности которых зависят от классов точности делителей и их коэффициентов деления. Делители поверяют по схеме, приведенной на рис. 3. Источник питания выбирают таким, чтобы напряжение на входе делителя было близко к верхнему пределу измерения по-
тенциометра.
Рис. 3.
ДН - делитель напряжения
Рис. 4.
Roi,Ro2 - сопротивления меры отношения; R1,R2 - сопротивления делителя
3. Отношения сопротивлений делителя методом сравнения с образцовой мерой отношения (для делителей классов точности 0,01 и более точных). Отношение сопротивлений делителя с образцовой мерой отношения сравнивают по схеме, приведенной на рис. 5. При
2 5
этом сравниваемые сопротивления должны иметь значение в диапазоне 10-10 Ом.
4. Входного и выходного напряжений делителя при номинальном напряжении с помощью образцовых мер напряжения (для делителей класса точности 0,0005 и менее точных). В данном случае определяют основную погрешность измерением входного и выходного напряжений делителя при номинальном напряжении. Измерение выполняют по схемам, приведенным на рис. 5.
Схема измерения калибратором
Схема измерения регулируемым источником постоянного напряжения
Рис. 5.
ДН - делитель напряжения; К - образцовая мера постоянного напряжения (калибратор); РИ -регулируемый источник постоянного напряжения; П - образцовое средство измерения постоянного напряжения
Определение основной погрешности делителей с устройством для самокалибровки (автономной поверки). Перед определением основной погрешности делителя с устройством для регулирования коэффициентов деления следует произвести подстройку делителя. Основную погрешность делителей классов точности 0,0001 и менее точных определяют сравнением сопротивлений делителя, имеющих одинаковые значения. Принципиальная схема делителя с устройством для поверки без измерительных катушек сопротивления приведена на рис. 6.
Рис. 6.
Определение основной погрешности делителей, выпускаемых из ремонта, в случае замены резисторов измерительной цепи. Основную погрешность делителей определяют в такой последовательности: на вход делителя в течение 2 ч подают напряжение, максимально возможное для поверяемого коэффициента деления. Затем сразу же после снятия напряжения определяют основную погрешность делителя одним из методов, указанных в «определение основной погрешности делителей без устройства для самокалибровки» и «определение основной погрешности делителей с устройством для самокалибровки». Допускается применять другие методы поверки, обеспечивающие необходимую точность. Основная погрешность делителей должна соответствовать требованиям ГОСТ 11282-75.
Для данного процесса поверки делителей напряжений разработаем и представим функциональную модель (рис. 7-9).
Рис. 7. Контекстная диаграмма процесса поверки делителей напряжений
Рис. 8. Декомпозиционная диаграмма процесса поверки делителей напряжений (начало)
Рис. 9. Декомпозиционная диаграмма процесса поверки делителей напряжений (продолжение)
Проанализировав представленную модель проведения поверки делителей напряжений можно говорить о том, что данный процесс является однотипным, и в последующем его рекомендуется автоматизировать.
Библиографический список
4. ГОСТ 8.278-78. ГСИ. Делители напряжения постоянного тока измерительные. Методы и средства поверки.
5. Усеинов А.Р. Поверка и калибровка аналоговых измерительных преобразователей: учеб. пособие / А.Р. Усеинов. - М.: АСМС, 2002. - 62 с.
Дата поступления в редакцию 11.12.2014
R. G. Khadeev1, S. G. Sinichkin1, S. A. Mantserov1, V. Yu. Maksimov2
MODEL DEVELOPMENT OF DIRECT CURRENT VOLTAGE DIVIDERS VERIFICATION PROCESS
Nizhny Novgorod state technical university n. a. R. E. Alexeev1, Nizhny Novgorod Standardization and Certification Centre2
This article deals with one of the main elements of circuit engineering - a voltage divider. This article presents methods of direct current voltage dividers verification. A verification officer's actions at each stage of the process are described, and a relevant functional model of this process is set up and analyzed on this basis.
Key words: direct current voltage dividers, verification (calibration), processes modeling.
