Pomiary elementów R i C. Dokładne pomiary elementów R i C mostkiem niezrównoważonym
Poniedziałek, 01 Czerwiec 2009
Precyzyjne rezystory można sprawdzać z dokładnością 0,01%
przyrządami mierzącymi z błędem 1%. Prawda czy fałsz? Na to
kwizowe pytanie odpowiedź wydaje się oczywista. To nawet nie
fałsz, ale absurd! Błąd pomiaru jest 100 razy większy od żądanej
dokładności! Jednak jak można przekonać się czytając ten artykuł,
takie rozumowanie nie musi być zgodne z prawdą.
68 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009
NOTATNIK KONSTRUKTORA
Na początek, tytułem wprowadzenia,
przykład z innej branży. Do sprawdzania
długości mamy kilkadziesiąt prętów około
dwumetrowych, które nie powinny różnić się
od pręta wzorcowego o więcej niż o ?5 mm,
czyli ?0,25%, przy czym dopuszczamy nie-
dokładność pomiaru 1 mm. Sprawdzanie
można przeprowadzać mierząc pręt wzorco-
wy, a następnie kolejne pręty przy pomocy
miarki, której dokładność powinna wynosić
ok. 100×1/2000=0,05%. Długość prętów
można jednak sprawdzać również inaczej.
Do pręta uznanego za wzorcowy przysta-
wiamy sprawdzany i mierzymy różnicę mię-
dzy nimi przy pomocy nieporównywalnie
mniej dokładnego narzędzia, którego błąd
pomiaru może sięgać 10%! Często można
nawet stwierdzić ?na oko?, że długość bada-
nego pręta mieści się w granicach tolerancji.
W ten sposób osiągamy zamierzony cel i do-
wiadujemy się o ile badany egzemplarz róż-
ni się od wzorca, natomiast jaka jest długość
badanych prętów nie jest w tym przypadku
informacją potrzebną. W rezultacie pomiar
może być dokładniejszy, mimo posługiwa-
nia się znacznie mniej precyzyjnymi narzę-
dziami. Podobnie można postępować także
sprawdzając elementy elektroniczne, takie
jak rezystory, kondensatory, dławiki i inne.
Np. w seryjnej kontroli rezystorów przyrzą-
dy zamiast o rezystancji w omach powinny
informować o względnej różnicy między
badanym egzemplarzem i wzorcem. Apa-
ratura przeznaczone do kontroli wyrobów
na automatycznych liniach produkcyjnych
sygnalizuje tylko, czy badany egzemplarz
mieści się w granicach tolerancji. Taka infor-
macja wystarcza także w wielu innych przy-
padkach, a układy przeznaczone do takiego
sprawdzania mogą być bardzo proste (np.
Pomiary elementów R i C
Dokładne pomiary
elementów R i C mostkiem
niezrównoważonym
Precyzyjne rezystory można sprawdzać z dokładnością 0,01%
przyrządami mierzącymi z błędem 1%. Prawda czy fałsz? Na to
kwizowe pytanie odpowiedź wydaje się oczywista. To nawet nie
fałsz, ale absurd! Błąd pomiaru jest 100 razy większy od żądanej
dokładności! Jednak jak można przekonać się czytając ten artykuł,
takie rozumowanie nie musi być zgodne z prawdą.
EP 2/09 str.74). Jednak często potrzebny jest
analogowy lub cyfrowy wynik pomiaru, wy-
rażany zwykle w procentach względnej róż-
nicy między wielkością badaną a wzorcową.
Przyrządy służące do tego celu nazywane są
komparatorami. W tym artykule opisywa-
ne są tylko takie komparatory, które stosują
mostek niezrównoważony do porównywania
elementów R, C lub L.
Na rys. 1 pokazano mostek niezrówno-
ważony (nazywany także mostkiem odchyło-
wym lub mostkiem tolerancji) przeznaczony
do porównywania rezystancji wzorcowej RN
i badanej RX
pokazuje rys. 1. W odróżnieniu
od klasycznego mostka, w którym rezystan-
cje są zmieniane tak, aby uzyskać zero na-
pięcia wyjściowego, w mostku niezrówno-
ważonym gałęzie stosunkowe są stałe. Taki
mostek staje się szczególnie dobrym narzę-
dziem w dokładnych pomiarach elementów
R i C, jeśli R1
=R2
. Wtedy jest w równowadze
(tj. U2
=0) tylko, gdy RX
=RN
. Sprawdzenie,
czy gałęzie stosunkowe zostały dokładnie
zrównane, jest łatwe; po zamianie obu po-
równywanych rezystorów napięcie wyjścio-
we powinno różnić się tylko znakiem. Rezy-
stancje R1
i R2
, chociaż mają być jednakowe,
nie muszą mieć dokładnie określonych war-
tości. Dlatego można je korygować przyłą-
czając równolegle odpowiednie rezystory,
a więc równoważenie rezystorów układu nie
wymaga posługiwania się żadnymi precyzyj-
nymi przyrządami wzorcowymi. Te szcze-
gólne własności mostka niezrównoważonego
sprawiają, że posługując się nim można bez
większych problemów uzyskać największe
dokładności porównania 2 rezystancji, jakie
mogą być potrzebne w praktyce.
Mostek wg rys. 1 zasilany jest ze źródła
Z prądu stałego lub zmiennego, a wówczas
może służyć także do porównywania pojem-
ności i indukcyjności. Rezystancja rezystora
sprawdzanego różni się od wzorcowej o p
procent, czyli RX
=RN
(1+p/100}. Napięcie
wyjściowe nieobciążonego mostka jest rów-
ne .
Napięcie to po wzmocnieniu, gdy mo-
stek jest zasilany ze źródła prądu stałego,
może być mierzone np. przez przyrząd ana-
logowy z zerem w środku skali wycechowa-
nej w procentach. Jednak taka skala nie jest
idealnie liniowa. Jeśli wskazanie ma być
cyfrowe, to dla uzyskania liniowej zależno-
ści między napięciem a procentową różnicą
p można np. wykorzystać przetwornik A/C
z podwójnym całkowaniem. Wtedy napięcie
odniesienia w przetworniku powinno być
proporcjonalne do napięcia na rezystorze
wzorcowym RN
, które jest różnicą napięć na
rezystorze R1
(=?U1
) i wyjściowego U2
. Jed-
nak, gdy zakres pomiarowy różnicy procen-
towej p jest mały, np. 2%, to można przyjąć,
że U2
?U1
p/400, a wzmocnione wyjściowe
napięcie mostka mierzyć np. uniwersalnym
popularnym miernikiem 3?-cyfrowym. Przy-
kładowo przy napięciu zasilającym mostek
U1
=4 V, 10-krotnym wzmocnieniu napięcia
U2
i przełączeniu miernika na zakres 200 mV
otrzymamy zakres pomiarowy p=2% o roz-
dzielczości 0,001%. Na tym zakresie błąd
pomiarowy wynikający z przyjętego uprosz-
czenia jest mały i na ogół można go pominąć.
Bezpośrednie przyłączenie miernika do wyj-
ścia mostka też mogłoby wystarczyć w wielu
przypadkach (rozdzielczość 0,01%), ale nie-Rys. 1. Mostek niezrównoważony
69ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009
Pomiary elementów R i C
stety wpływ obciążenia wyjścia mostka rezy-
stancją 1 MV miernika powodowałby zauwa-
żalne błędy już przy sprawdzaniu rezystancji
większych od kilkunastu kV. Im mniejsza
jest różnica p, tym także mniejszy jest jej
wpływ na rezystancję. Dlatego dopuszczalny
błąd pomiaru tej różnicy przy sprawdzaniu
rezystorów precyzyjnych o wąskich toleran-
cjach może być paradoksalnie dużo większy
od maksymalnego wymaganego np. przy po-
równywaniu rezystorów 5%.
Jak już wspomniano, istotną zaletą ukła-
du pomiarowego wykorzystującego mostek
niezrównoważony wg rys. 1 jest łatwy sposób
kontroli i skorygowanie jego wskazań. Spraw-
dzenie stosunku gałęzi mostka R1
/R2
=1 (zera
procent) można przeprowadzić przyłączając
do zacisków mostka dwa rezystory o możli-
wie mało różniących się rezystancjach. Po
odczytaniu wyniku pomiaru zamieniamy je
miejscami, a uzyskane teraz wskazanie po-
winno różnić się tylko znakiem. Jest pożąda-
ne, aby taki układ sprawdzający równowagę
mostka był częścią zestawu pomiarowego.
Ponadto, przy porównywaniu rezystancji
mniejszych od 100 V dla zapewnienia naj-
lepszej dokładności konieczne jest zastoso-
wanie pomiaru czterostykowego. Na rys. 2
pokazano mostek spełniający te wymaga-
nia. Spadki napięć na stykach ?prądowych?
1, 4, 5 i 8 powodują zmniejszenie napięcia
zasilającego mostek; mogą więc nieznacznie
(na ogół pomijalnie) zmniejszyć wskazania
różnicy p, ale nie wpływają na wskazanie
zera. Rezystancje styków ?napięciowych? są
bardzo małe w porównaniu z rezystancjami
dołączonymi do tych styków i praktycznie
nie mają wpływu na wyniki pomiarów. Mo-
stek został zaopatrzony w układ potrzebny
do opisanej wyżej
operacji sprawdzania
zera procent. Układ
ten, zawierający jed-
nakowe rezystory,
łączy z wejściem
wzmacniacza prze-
łącznik S1, natomiast
przełącznik S2 służy
do zamiany miejsca-
mi rezystorów. Po-
tencjometrem można
dokładnie wyrównać
gałęzie stosunkowe
mostka. Zestykiem
S3 dołącza się rów-
nolegle dodatkowy
rezystor powodując
zmianę równowagi
układu sprawdza-
jącego i uzyskując
w ten sposób napię-
cie kontrolne pomoc-
ne przy regulowaniu
wskazania różnicy
procentowej p. Dla
podanych na rys.2 rezystancji napięcie to ma
taką wartość, jaka powstaje, gdy procentowa
różnica p wynosi ?15,15% lub +17,85% za-
leżnie od pozycji przełącznika S2. Korygując
napięcie zasilające mostek lub wzmocnienie
wzmacniacza trzeba uzyskać wymienione
wskazania. Do wyjścia mostka powinien być
dołączony różnicowy wzmacniacz pomiaro-
wy o bardzo dużej rezystancji wejściowej.
Jest oczywiste, że rezystory gałęzi sto-
sunkowych mostka decydujące o dokładno-
ści wskazania zera procent powinny być jed-
nakowe o możliwie stabilnej rezystancji. Dla
zminimalizowania wpływu temperatury mu-
szą mieć mały temperaturowy współczynnik
rezystancji TWR, a w przypadku rezystorów
R1
i R2
z rys. 1 o rezystancjach kilkuset V tak-
że stosunkowo dużą obciążalność (np. 1 W
lub więcej), Zauważmy, że jeśli TWR wyno-
si np. 50 ppm/0
C, jak to ma miejsce w stan-
dardowych rezystorach metalizowanych, to
zmiana temperatury tylko o 2°C zmieni rezy-
stancję o 0,01%. Jednak zmiany te mogą nie
wpływać na równowagę mostka, jeśli w obu
gałęziach stosunkowych będą jednakowe.
Przy stałym napięciu zasilającym mostek 4 V
zmiana napięcia wyjściowego o 10 mV ozna-
cza zmianę równowagi mostka o 0,001%. Dla
korzystania z tak znacznej czułości układu
pomiarowego nie wystarcza duża stabilność
układu mostkowego, ale także konieczne
jest zapobieżenie błędom wnoszonym przez
pozostałe człony układu pomiarowego. Do
napięcia wyjściowego ynikającego z nie-
równowagi mostka dodaje się wejściowe
napięcie niezrównoważenia wzmacniacza,
a także możliwe jest oddziaływanie napięć
termoelektrycznych. Przez skorygowanie
gałęzi stosunkowych mostka kompensuje
się te wpływy, ale jeśli są niestabilne, za-
bieg ten musi być często powtarzany. Rów-
nowagę mostka może przesunąć także prąd
wejściowy wzmacniacza operacyjnego, gdy
badane rezystancje są duże. Zastosowanie
wzmacniaczy operacyjnych z wejściem FET
skutecznie temu zapobiega, ale napięcie
niezrównoważenia takich wzmacniaczy jest
na ogół znaczne, zwykle kilka miliwoltów.
Z kolei precyzyjne wzmacniacze operacyjne
mają wystarczająco małe wejściowe napięcie
niezrównoważenia oraz dryft tego napięcia,
lecz ich prąd wejściowy może wynosić kilka
nanoamperów, a to w przypadku sprawdza-
nia dużych rezystancji będzie powodować
znaczące błędy pomiarowe. Wyeliminowa-
nie wyżej wymienionych źródeł błędów jest
możliwe przez zmiennoprądowe zasilanie
mostka i zastosowanie detektora fazowego
w torze wzmacnianego sygnału. Jeśli mo-
stek ma służyć do pomiarów rezystorów lub
dużych pojemności, to 100 Hz jest zalecaną
częstotliwością sinusoidalnego źródła prądu.
Wtedy detektor fazowy sprawia, że na jego
wyjściu średnia wartość zarówno sygnałów
stałoprądowych jak i zakłócających o często-
tliwości sieci jest równa zeru.
W przypadku porównywania konden-
satorów napięcie wyjściowe ?2
=U1
(A+jB).
W rzeczywistym kondensatorze przesunię-
cie fazowe między prądem i napięciem jest
mniejsze od 90° o kąt ?. Tangens tego kąta
jest miarą strat w kondensatorze. Zwykle
tg<0,01, a wówczas
i ,
przy czym p=100(CX
/CN
?1).
Wyrażenie A ma znak ujemny, wynika
stąd, że celem wykorzystania tej samej po-
działki skali p dla rezystorów i kondensa-
torów należy w mostku wg rys. 1 w miejsce
dla rezystora RX
wstawić kondensator CN
i podobnie rezystor RN
należy zastąpić kon-
densatorem CX
.
W mostkach prądu zmiennego zarówno
w przypadku rezystorów jak i kondensato-
rów może być użyty oscyloskop jako wskaź-
nik nierównowagi. Uzyskuje się w ten spo-
sób dużą szybkość pomiaru. Wyjście mostka
łączy się z kanałem odchylania pionowego
Y-Y oscyloskopu, natomiast sygnał proporcjo-
nalny do napięcia zasilającego mostek służy
do odchylania w kierunku osi X-X. Chociaż
dokładność takiego wskaźnika może wyda-
wać się zbyt mała, to w rzeczywistości na
ogół jest całkowicie wystarczająca. Szczegól-
nie dotyczy to sprawdzania kondensatorów.
Wtedy dla sinusoidalnego źródła zasilania
mostka i znacznej różnicy stratności porów-
nywanych kondensatorów otrzymujemy na
ekranie oscyloskopu elipsę. Rys. 3 wyjaśnia,
jak z takiego obrazu otrzymuje się informacje
o składowych wyjściowego napięcia mostka,
a więc o procentowej różnicy p oraz różni-
cy tg?. Zdarzają się przypadki złego styku
i ,i ,
Rys. 2. Mostek niezrównoważony przystosowany do
porównywania małych rezystancji
70 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009
NOTATNIK KONSTRUKTORA
między okładziną kondensatora a jego wy-
prowadzeniem. Taki kondensator może mieć
jeszcze akceptowalną pojemność, ale staje
się przyczyną niesprawności układu (np.
oscylatora LC), w którym został zastosowa-
ny. Przy seryjnym sprawdzaniu kondensa-
torów egzemplarz wadliwy o dużym tg? jest
łatwo rozpoznawalny, gdyż wtedy pole elip-
sy staje się znacznie większe. Przy często-
tliwości pomiarowej 1 kHz i rezystancjach
sond oscyloskopu 10 MV zakres pomiarowy
kondensatorów może wynosić od ok. 1 nF
do kilku mF. Przy sprawdzaniu pojemności
mniejszych częstotliwość pomiarowa po-
winna być większa np. 10 kHz. Jeśli napięcie
zasilające mostek wynosi ok. 5,7 V, a czułość
kanału Y-Y oscyloskopu 20 mV/cm, to dla
p=+1% odchylenie kA wyniesie ok. 10 mm.
Przy wynikającej stąd podziałce skali nanie-
sionej na ekran oscyloskopu można osiąg-
nąć dokładność porównywania pojemności
lepszą od 0,2% szczególnie, gdy względne
różnice p pojemności są małe np. nie prze-
kraczają 2%. W pomiarach pojemności wy-
starcza to w zdecydowanej większości przy-
padków występujących w praktyce. Oprócz
mostka do skompletowania takiego zestawu
pomiarowego potrzebny jest jedynie genera-
tor o stabilnej lecz regulowanej amplitudzie,
aby można było dostosować wskazania do
skali na ekranie oscyloskopu. powinien zasi-
lać mostek poprzez transformator, aby masy
generatora i oscylo-
skopu mogły być ze
sobą połączone.
Uzyskanie li-
niowej zależności
między napięciem
wyjściowym most-
ka a względną róż-
nicą rezystancji p
jest możliwe przez
utworzenia aktyw-
nego mostka przy
pomocy wzmacnia-
cza operacyjnego.
W takim mostku po-
kazanym na rys. 4
U 2
= U 1
( ? p / 2 0 0 ) .
W p o r ó w n a n i u
z mostkiem kon-
w e n c j o n a l n y m
czułość jest dwa
razy większa, a po-
nadto rezystancja
wyjściowa mostka jest mała, więc nie ma
specjalnych wymagań dla wzmacniacza
przyłączanego do wyjścia mostka. Jednak
na równowagę mostka wpływają parametry
wejściowe wzmacniacza operacyjnego (na-
pięcie niezrównoważenia, prąd wejściowy),
a poza tym porównywane rezystancje tworzą
gałąź sprzężenia zwrotnego wzmacniacza,
więc w niekorzystnym przypadku, np. przy
sprawdzaniu rezystorów drutowych, może
to być przyczyną niestabilności układu.
Wtedy niezbędne jest uzupełnienie układu
o odpowiednie człony odsprzęgające.
Rys. 5 przedstawia schemat układu
z mostkiem aktywnym, który w zestawie
z popularnym 3?-cyfrowym miernikiem
uniwersalnym tworzy komparator rezystan-
cji. Cały układ zasilany jest z jednego źródła
o napięciu +12 V, natomiast napięcie zasila-
jące mostka jest stabilizowane i wynosi +5 V.
Napięcie wyjściowe mostka jest wzmocnio-
ne czterokrotnie i przy zmianie równowagi
mostka o 1% wskazanie miernika przyłączo-
nego do wyjścia układu zmieni się o 100 mV.
Wynika stąd, że po wybraniu zakresu mier-
nika 2 V uzyskuje się rozdzielczość pomia-
rową 0,01%, a po przełączeniu na zakres
200 mV ? 0,001%. Aby do tych liczb zbliżyła
się także dokładność pomiaru, równowaga
mostka musi być sprawdzana i dostatecznie
stabilna, aby nie wymagała częstej korekcji.
Poprawność wskazań miernika można skon-
trolować posługując się prze-
łącznikami S1, S2, S3, jak to
zostało opisane przy objaśnia-
niu rys. 2, i dokonując korekcji
wskazań potencjometrami P1
i P2. Wejściowe napięcie nie-
zrównoważenia wzmacniacza
operacyjnego kilka miliwoltów
powoduje zmianę równowagi
rzędu dziesiątych części pro-
centu, więc zwykle konieczne staje się skory-
gowanie zgrubne rezystorów stosunkowych
R1 i R2 przez dołączanie do nich równole-
gle odpowiednio dobranych rezystorów. Do
wzmacniania napięcia wyjściowego mostka
służy precyzyjny wzmacniacz operacyjny
o stosunkowo bardzo małym wejściowym
napięciu niezrównoważenia, a dzięki temu
nie ma ono praktycznie wpływu na działa-
nie układu. Możliwe jest zastąpienie obu
wzmacniaczy układem w jednej obudowie
(np. TL082), jednak wtedy trzeba liczyć się
z dodatkowym zwiększeniem obszaru korek-
cji równowagi mostka i możliwością gorszej
stabilności wskazań. Napięcie na mierzonym
rezystorze wynosi ok. 2,5 V zatem przy jego
rezystancji 25 V jest obciążany mocą 0,25 W.
Chociaż badanie trwa krótko, to przy bardzo
dokładnych pomiarach nagrzewanie rezysto-
ra może znacząco zmienić wyniki. Ponadto
inne błędy spowodowane rezystancją styków
ograniczają dolną granicę rezystancji. Kon-
densator C1 ma na celu usunięcie oscylacji
pasożytniczych, jakie mogłyby pojawić się
przy sprawdzaniu rezystorów drutowych.
Pokazany na rys. 6. układ pomiarowy jest
w porównaniu z wyżej opisanym wg rys. 5
bardziej rozbudowany, ale też znacznie lepszy.
Przede wszystkim umożliwia pomiary rezysto-
rów w układzie czterostykowym, a dzięki zasi-
laniu aktywnego mostka zmiennym napięciem
prostokątnym 100 Hz i zastosowaniu detekcji
fazowej w torze wzmacniania, usuwany jest
wpływ na wyniki pomiarów sygnałów stało-
prądowych m.in. napięć niezrównoważenia
wzmacniaczy operacyjnych. Dla uzyskania
lepszej czytelności działania układu na sche-
macie klucze elektroniczne z układu CMOS
4053 narysowane są jako oddzielne przełącz-
niki. Ponadto na rys. 6 brak jest układów zwią-
zanych z kontrolą wskazań przeprowadzaną
za pośrednictwem przełączników S1, S2 i S3
pokazanych na rys. 2 i 5 oraz diod zabezpie-
czających wejścia wzmacniaczy operacyjnych
(por. rys. 5). Z przerzutnika U6B taktowanego
sygnałem 200 Hz z układu 555 (U5) pracują-
cego jako multiwibrator otrzymuje się prosto-
kątne napięcie symetryczne 100 Hz służące
do sterowania kluczy elektronicznych. Klucz
4053B łączy na przemian poprzez człon CR
wejście generatora z punktami układu o na-
pięciach różniących się o 5 V. Sterowany w ten
sposób generator napięcia prostokątnego zesta-
wiony jest ze wzmacniacza operacyjnego U1
i tranzystorów zwiększających jego moc wyj-
ściową. Międzyszczytowa wartość napięcia
wyjściowego generatora wynosi 5 V, a chwi-
lowe napięcie wejściowe mostka aktywnego
+2,5 V lub ?2,5 V względem stabilizowanego
napięcia stałego +6 V. W porównaniu z ukła-
dem z rys. 5 napięcie na rezystorze RX
jest więc
2 razy mniejsze (= ok. 1,25 V), a moc tracona
na rezystorze dla takiej samej rezystancji ? 4
razy mniejsza. Jednak rezystory 6 V są już ob-
ciążane mocą ok. 0,25 W. Napięcie wyjściowe
Rys. 3. Odczyt składowych napięcia wyjściowego mostka z ekranu
oscyloskopu
Rys. 4. Aktywny mostek niezrównoważony
71ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009
Pomiary elementów R i C
Rys. 6. Układ do porównywania rezystancji ze zmiennoprądowym aktywnym mostkiem niezrównoważonym
Rys. 5. Układ do porównywania rezystancji ze stałoprądowym aktywnym mostkiem
niezrównoważonym
mostka jest wzmacniane ośmiokrotnie, a na-
stępnie odwracane w fazie o 180° przez inwer-
ter (U3A). Funkcję detektora fazowego spełnia
klucz 4053A, który łączy na przemian, zgodnie
z fazami zasilania mostka, wyjścia wzmacnia-
cza U2B i inwertera U3A.
Każda zmiana polaryzacji mostka wiąże
się z zakłóceniami w przenoszonym sygna-
le spowodowanymi nieidealnymi własno-
ściami użytych wzmacniaczy operacyjnych.
Celem uniknięcia błędów, które mogą te za-
kłócenia wywoływać, klucz 4053C odłącza
chwilowo stopień wyjściowy U3B od kanału
pomiarowego. Klucz ten sterowany jest im-
pulsem o czasie trwania ok. 10 ms generowa-
nym przez przerzutnik U6A w czasie zmiany
znaku napięcia zasilającego mostek. Zastoso-
wanie napięcia prostokątnego do zasilania
mostka ma zalety np. napięcie wyjściowe
detektora fazowego jest niemal stałe, jeśli
napięcia niezrównoważenia wzmacniaczy
są nieznaczne (ewent. można je skompenso-
wać); nie ma więc problemów z jego wygła-
dzaniem. Jednak taki kształt napięcia unie-
możliwia wykorzystanie mostka do spraw-
dzania kondensatorów i dławików. Podobnie
jak w układzie wg rys. 5 względna różnica
rezystancji 1% powoduje zmianę napięcia
wyjściowego o 100 mV, a uzyskiwana roz-
dzielczość pomiarowa na zakresie 200 mV
3?-cyfrowego miernika wynosi 0,001%. Jed-
nak korzystanie z takiej wysokiej czułości
układu pomiarowego może być celowe tylko
wyjątkowo przy porównywaniu rezystorów
precyzyjnych o bardzo małym TWR. Jeśli
TWR jest znaczny, to już dotknięcie rezysto-
ra spowoduje zauważalną zmianę jego rezy-
stancji. Zwykle rozdzielczość 0,01%, którą
uzyskuje się na zakresie 2 V (20%) miernika,
jest całkowicie wystarczająca.
Komparatory rezystancji mogą zastąpić
pięcio-, a nawet sześciocyfrowe omomierze na
stanowisku sprawdzającym precyzyjne rezy-
story. Są od tych przyrządów nieporównywal-
nie tańsze i na ogół wydajniejsze. Wzorcem
może być jeden ze sprawdzanych rezystorów
uprzednio zmierzony aparaturą laboratoryjną.
Zależnie od rezystancji takiego wzorca można
ustalić graniczne wartości tolerancji uwzględ-
niające także błędy pomiarowe. Dzięki ukła-
dowi umożliwiającemu korekcję wskazań
uzyskanie małego sumarycznego błędu np.
mniejszego od 0,01% przy sprawdzaniu rezy-
storów 0,5% o rezystancjach od kilkudziesię-
ciu omów do kilku megomów nie jest trudne
nawet przy założeniu, że wynik pomiaru po-
kazuje 3?-cyfrowy miernik z błędem 1%. Do-
kładna rezystancja wzorca nie musi być znana,
jeśli wybiera się pary rezystorów o możliwie
jednakowych rezystancjach. Są one potrzeb-
ne w wielu układach np. w inwerterze U3A
(rys. 6), a także w gałęziach stosunkowych opi-
sywanych mostków. Proste przyrządy z most-
kami niezrównoważonymi mogą nie tylko
ułatwić dokładną selekcję sprawdzanych ele-
mentów, ale także są przydatne w pomiarach
małych zmian badanych wielkości np. TWR
lub pracując z różnego typu czujnikami.
Jan Srzednicki
Zobacz więcej w kategorii Notatnik konstruktora