6.5. Цифрові вимірювачі опорів

Цифрові прилади знаходять досить широке застосування і при вимірах опорів. На мал. 6.8 показаний принцип роботи цифрового моста змінного струму. Напруга в діагоналі моста, обумовлена відсутністю балансу, перетвориться і підсилюється в порівнюючому пристрої СУ, після чого впливає на блок автоматичного керування БАУ. Цей блок здійснює набір елементів змінних зразкових опорів і доти, доки не наступить врівноважування. Одночасно БАУ керує роботою блоку цифрового відліку БЦО і з його допомогою видає цифрове зображення результату.

Мал. 6.8. Схема цифрового моста змінного струму

На мал. 6.9а приведена спрощена схема електронного омметра, що працює по методу дискретного рахунка. Із її допомогою виміряється електронно-рахунковим методом часовий інтервал, рівний постійній часу ланцюга розряду зразкового конденсатора С через вимірюваний опір . На мал. 6.9б показані тимчасові діаграми роботи елементів схеми (0; 1; 2; 3; 4; 5).

При замиканні лівого контакту реле Р (вручну або автоматично через деякі проміжки часу визначаємі керуючим пристроєм) конденсатор заряджається до напруги E(0). При замиканні правою контакту реле Р починається розряд конденсатору через вимірюваний опір (момент ). У той же момент керуючий пристрій видає імпульс (1), що переводить тригер у перше положення (2), чим забезпечуються відкривання тимчасового селектора і подача на вхід електронного лічильника імпульсів строго визначеної частоти F, що безупинно надходять від кварцового генератора (3).

Підрахунок імпульсів відбувається доти, доки не зрівняються обидві напруги, і що надходять на входи пристроїв, що порівнює. При цьому - напруга, що знімається з конденсатора й убутне по експоненті з постійної часу , а - постійна напруга, що знімається з резистора прецизійного дільника напруги ( ), зроблено рівним .При в момент часу , коли порівнюючий пристрій видає імпульс (5), що перекидає тригер у нульове положення, отчого закривається часовий селектор і припиняється відлік імпульсів (4).

Мал. 6.9. Спрощена схема електронного омметра з цифровим відліком (а) і його часова діаграма (б)

За час лічильник підраховує імпульсів, що слідували зі строго визначеним періодом , і (з похибкою ). Звідси .Звичайно параметри Т и вибираються так, щоб Ом/імп, де ; +1; +2; і т.д.

Прилад придатний і для виміру ємностей, якщо замість уключити зразковий резистор , а замість _- вимірюваний конденсатор. При досить високих значеннях F і за допомогою такого вимірювача можна одержати похибки дискретності порядку десятих часток відсотка.

6.6. Вимірювання опорів заземлень

Різного роду заземлення (робочі, призначені служити другим проводом якогось ланцюга; захисні — для усунення впливу на лінії й апаратуру наведених небезпечних і напруги, що заважають; допоміжні — для проведення вимірювань) контролюють за допомогою змінного струму, оскільки використання постійного струму приводить до помилок, обумовленим явищами поляризації.

Тому що кожне заземлення має тільки один вивід, то для визначення опору заземлення за будь-якою схемою необхідно мати не менш трьох заземлень (з опорами _{, ,} ). Найпростішим способом визначення цих величин може бути метод трьох сум: комбінуючи ці опори по два, одержимо , звідкіля можна знайти кожне з них. Однак такий спосіб дає занадто велику похибку, якщо опори сильно відрізняються друг від друга.

Частіше для виміру опорів заземлень використовують метод амперметра і вольтметра (мал. 6.10), на якому засновано, наприклад, пристрій приладу МС-08. Якщо опір вольтметра досить великий, то , де — показання вольтметра, а — амперметра.

Мал. 6.10. Вимір опору заземлення Мал. 6.11. Компенсаційний спосіб

Методом амперметра і вольтметра вимірювання опору заземлення

Широко застосовується компенсаційний спосіб виміру опорів заземлень, схема якого представлена на мал. 6.11 (за подібною схемою працює прилад типу ИЗ). Регулюючи опір , можна домогтися мінімальної голосності звуку в телефоні. Це буде означати, що потенціал у контакту движка потенціометра , створюваний струмом на опорі має ту ж величину і знак, як і потенціал землі, створюваний струмом , що протікає через опір _. Інакше кажучи, _, тобто ці напруги в кожен момент компенсують один одного. Щоб така компенсація могла бути досягнута при різних , трансформатор Тр робиться секційним, з змінним коефіцієнтом трансформації, що дає можливість змінювати силу струму . Можливість зміни фази цього струму показана на схемі перехрещуванням проводів вторинної обмотки. Якщо , де — коефіцієнт трансформації, те (при відсутності струму в телефоні) _.

Важливою перевагою компенсаційного способу є відсутність необхідності брати і приблизно рівними ; вони можуть бути істотно відмінними від , оскільки їхньої величини практично не впливають на значення величини струму при компенсації. Треба однак мати на увазі, що при занадто малих значеннях точність вимірювань невелика внаслідок неминучості деякого зрушення фаз у трансформаторі і заземленнях.

Похибка вимірювань опорів заземлень компенсаційним методом за допомогою приладу ВЗ складає 3÷50 % від нижньої межі вимірювань (у приладі три межі: 0,02—1,5; 0,2— 15; і 2—150 Ом). Що стосується нормальних значень опорів заземлень, то вони можуть бути різні в залежності від значення заземлення і кількості проводів, уведених на станцію.

Наприклад, допоміжні заземлення, призначені для вимірювань, можуть мати опору до 100 Ом; на телеграфних станціях від 20 (до 5 проводів) до 2 Ом (більш 150 проводів); на міжміських телефонних станціях від 30 (при кількості лінії до 25) до 0,5 Ом (при кількості лінії більш 1000). Опору захисних заземленні здебільшого не повинні перевищувати 10 Ом.