Измерители сопротивления прецизионные цифровые ИСПЦ-01В

Назначение

Измерители сопротивления прецизионные цифровые ИСПЦ-01В (далее - измеритель цифровой ИСПЦ-01В) предназначен для измерения электрического сопротивления и применяется в цепях постоянного тока в системах автоматизированной поверки и калибровки средств измерений электрического сопротивления.

Описание

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В является настольным переносным прибором, выполненный в металлическом корпусе, в котором расположены следующие блоки и узлы:

- блок лицевой панели с расположенными на нём устройствами управления, выдачи информации, входными зажимами;

- основная плата;

- термостат;

- сетевой трансформатор;

- блок задней панели с платой интерфейса.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В имеет возможность измерения значений сопротивления резистора Rx по двух- и четырёх-зажимной схемам подключения.

При двух-зажимной схеме для подключения Rx используются входные клеммы II, 12, клеммы UI, U2 с помощью реле отключаются от внутренних цепей измерителя цифрового ИСПЦ-01В и в процедуре измерения по данной схеме не используются. Вход преобразователя сопротивления в напряжения (ПСИ) подключается к клемме II, вход Входного Усилителя АЦП подключается к клемме 12.

Управление выбором двух/четырёх-зажимной схемы измерения значений сопротивления резистора Rx осуществляется с передней панели измерителя цифрового ИСПЦ-01В с помощью кнопки «2/4».

Четырёх-зажимная схема измерения значений сопротивления резистора Rx применяется, для измерения малых значений сопротивления (не более 10-100к0м), так как она существенно уменьшает влияние сопротивления соединительных проводов на точность измерения значения сопротивления резистора Rx, что позволяет получить высокую точность измерения.

Двух-зажимная схема измерения значений сопротивления резистора Rx применяется, для измерения средних и больших значений сопротивления (ЮОкОм - 1Гом), так как, в этом случае, влияние сопротивления соединительных проводов на точность измерения значения сопротивления резистора Rx мало.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В, в зависимости от выбора предела измерения значений сопротивления резистора Rx осуществляет измерения двумя различными методами.

На пределах измерения измерителя цифрового ИСПЦ-01В от «1 Ом» до «ЮОкОм» на вход узла генератора стабильного тока (ГСТ) поступает опорное напряжение -2,5В, преобразуемый схемой ГСТ с помощью набора опорных высокостабильных резисторов Ron в стабильный ток 10П, поступающий на клемму 11.

С помощью коммутатора Uon, Ron* опорные резисторы Rlon* (1МОм), R20n* (10МОм) закорачиваются на землю и в процессе измерения в дальнейшем не участвуют.

На данных пределах измерения могут осуществляться как по четырехпроводной, так и по двухпроводной схемам.

В связи с тем, что вход ПСН имеет крайне малый входной ток, то, вне зависимости от схемы подключения, практически весь стабильный ток 1оп проходит через измеряемое сопротивление Rx, вызывая падение напряжения на нём. Это напряжение является выходным для ПСН и присутствует на клеммах 12 и U2.

Так как преобразователь сопротивления в напряжения (ПСН) представляет собой инвертирующий усилитель, то его выходное напряжение, измеряемое между клеммой 12 и землей, может быть вычислено по формуле:

Ugbix.nCH ^оп ’ R-x?

Выходное напряжение ПСН прямо пропорционально значению Rx.

Далее выходное напряжение ПСН поступает на вход Входного Усилителя АЦП с переключаемым, в зависимости от предела измерения, коэффициентом усиления (Кусил.=1 или 10).

В связи с необходимостью получения высокой точности измерения с высокой температурной и временной стабильностью, в схеме ГСТ применены опорные резисторы, обладающие высокой долговременной стабильностью значения сопротивления.

Для компенсации влияния температуры данные резисторы помещены в термостат (на структурной схеме - «Термостат R оп»), а также высокостабильные операционные усилители (ОУ) с низким уровнем шума и температурного дрейфа, высоким входным сопротивлением и высоким коэффициентом усиления без обратной связи. Аналогичные ОУ применены в схемах ПСН и входного усилителя АЦП.

Для исключения влияния погрешности, возникающей из-за разности дрейфов источника опорного напряжения ГСТ и источника опорного напряжения АЦП использован единый источник опорного напряжения для ГСТ и АЦП (ИОН - 2,5В, см. рис.1).

На пределах измерения измерителя цифрового ИСПЦ-01В от «1 МОм» до «1 Гом» вход ГСТ отключается от выхода ИОН -2,5В и закорачивается на землю, ГСТ отключается и в процессе измерения в дальнейшем не участвует. На данных пределах измерения осуществляются по двухпроводной схеме.

Напряжение ИОН -10В с помощью коммутатора Uon, Ron* подключается, в зависимости от установленного предела измерения, либо к опорному резистору Rlon* (1М0м), либо к опорному резистору R2on* (ЮМОм). Приложенное к одному из данных резисторов опорное напряжение -10В вызывает протекание тока, поступающего на клемму Пи соответственно на вход ПСН.

Так как преобразователь сопротивления в напряжения (ПСН) представляет собой инвертирующий усилитель, то его выходное напряжение, измеряемое между клеммой 12 и землей, может быть вычислено формуле:

Ubmx ПСН Цион’ Rx/Ron*,

Выходное напряжение ПСН прямо пропорционально значению Rx.

Для согласования уровня выходного напряжения ПСН (на данных пределах могущего достигать значения 12В) с максимальным входным уровнем АЦП (не более ±2,5В), напряжение с выхода ПСН поступает на вход входного усилителя АЦП через делитель с коэффициентом передачи 0,2 (на структурной схеме рис.1 не обозначен). Коэффициент усиления входного усилителя АЦП на данных пределах измерения равен 1.

На пределах измерения «100 МОМ» и «1ГОм» между клеммами II, 12 с помощью реле подключается шунтирующий резистор Кш (ЮМОм). Подключение шунтирующего резистора Кш (ЮМОм) позволяет проводить измерения на данных пределах, не выходя за границы динамического диапазона выходного напряжения ПСН.

Выход АЦП и вход интерфейса управления, через гальваническую развязку, подключены к устройству ввода и вывода информации. Конструктивно устройство ввода и вывода информации представляет собой блок передней панели, на котором смонтированы входные клеммы II, 12, UI, U2, плата управления, осуществляющая управление процессом измерения через вход интерфейса управления и цифровые входы АЦП, получение, обработку и вывод результатов измерения на индикатор, осуществляющий вывод результатов измерения и визуализацию разделов меню, передачу данных на плату интерфейсов RS232, USB, обработку сигналов управления измерителем цифровым ИСПЦ-01В оператора, через клавиатуру

равления ИСПЦ-01В. С помощью платы интерфейсов RS232, USB осуществляется обмен данными с подключаемыми внешними устройствами.

Внешний вид измерителя цифрового ИСПЦ-01В с указанием мест пломбировки от несанкционированного доступа и нанесения знака утверждения типа приведены на рисунке 1.

1 - место нанесения знака утверждения типа

2 - места пломбировки от несанкционированного доступа Рисунок 1 - Внешний вид измерителя цифрового ИСПЦ-01В

Программное обеспечение

Метрологически значимая часть программного обеспечения (ПО) ИСПЦ-01В представляет собой специализированное ПО «ISPC.EXE».

Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО указаны в таблице 1.

Таблица 1

Метрологически значимая часть ПО ИСПЦ-01В и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от непреднамеренных и преднамеренных измерений. Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню защиты «Средний» по Р 50.2.077-2014.

—Петрологические и технические характеристики

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В обеспечивает измерение электрического сопротивления постоянному току от        до 1Гом. Пределы допускаемого значения

относительной основной погрешности 50Д (далее основная погрешность) за 1 год с учётом аддитивной и мультипликативной составляющих в расширенной до 120% области измерений во всех диапазонах измерения сопротивления приведены в таблице 1.

Дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающего воздуха, на каждые 10°С от нормальной, в пределах рабочих условий, не более величины основной погрешности, нормируемой за 1 год при температуре Т=(Тк±1)°С.

Таблица 1

Примечание.

1) Кк-конечное значение сопротивления на данном пределе, Ях-измеряемое сопротивление 2) Характеристики приведены при Тинд=1,28сек, после проведения автокалибровки, коррекция нуля после каждого измерения (N=l), 4х зажимная схема измерения.

Примечание

Основная погрешность определяется для нормальных условий, в том числе:

температура окружающего воздуха, °C                                     23±1;

атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.)                 от 84 до 106 (от 630 до 795);

относительная влажность воздуха, %                             от 30% до 80%;

среднеквадратическое значение напряжения питания, В                  220,0±4,4;

частота напряжения питания, Гц                                         50,0±0,5;

Рабочие условия эксплуатации:

- температура окружающего воздуха                            - от 15°С до 25°С;

- относительная влажность                         - до 80% при температуре 25°С;

- напряжение питающей сети                  - (220±22)В, частотой от 47 до 53Гц.

Измеритель сопротивления прецизионный цифровой ИСПЦ-01В в части климатических воздействий соответствует требованиям группы 1.1 исполнения УХЛ ГОСТ РВ 20.39.304 со следующими значениями воздействующих факторов:

- повышенная температура среды: рабочая 25 °C, предельная 50 °C;

- пониженная температура среды: рабочая 15 °C, предельная минус 50 °C;

- изменение температуры среды: от минус 50 до 50 °C;

- повышенная относительная влажность воздуха при температуре 30 °C до 95%;

- пониженное атмосферное давление: рабочее 6x104 Па (450 мм рт. ст.), предельное 2,3x104 Па (170 мм рт. ст.).

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В в части механических воздействий соответствует требованиям группы 1.3 ГОСТ РВ 20.39.304 (без предъявления требований работы на ходу) со следующими значениями воздействующих факторов:

- механические удары многократного действия с пиковым ударным ускорением 150 м/с2 (15g) и длительностью действия ударного ускорения от 5 до 10 мс;

- синусоидальная вибрация с амплитудой ускорения 19,6 м/с2 (2g) в диапазоне частот от 1 до 500 Гц.

Время установления рабочего режима -1ч.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 24 часов при сохранении своих технических характеристик. Время перерыва до повторного включения 1ч.

Падение напряжения на измеряемом сопротивлении не более 10В.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В обеспечивает ручное включение и индикацию:

- пределов измерения сопротивлений;

- режима автоматического выбора пределов измерения;

- 2х или 4х зажимной схемы измерения;

- установку математического нуля;

- режима коррекции нуля.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В обеспечивает прием управляющих и передачу измеренных значений сопротивления по интерфейсам RS-232, RS-485 и USB.

Измеритель цифровой ИСПЦ-01В сохраняет свои технические характеристики в пределах норм, установленных ТУ, при питании от сети переменного тока напряжением (220±22)В частотой от 47 до 53Гц и содержанием гармоник не более 5%.

Электрическая прочность изоляции между сетевыми цепями и клеммой заземления (корпусом) выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение 2,2кВ постоянного тока в нормальных условиях.

Электрическая прочность изоляции между входными клеммами и корпусом выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение 0,7 кВ постоянного тока в нормальных условиях.

Электрическое сопротивление изоляции между соединёнными вместе корпусом, цепями питания и входными клеммами не менее 109 Ом.

Электрическое сопротивление изоляции между соединёнными вместе цепями питания и корпусом не менее 108 Ом.

Мощность, потребляемая от сети питания не более 50 В А.

Напряжение индустриальных радиопомех и напряженность поля индустриальных радиопомех, создаваемых измерителем цифровым ИСПЦ-01В не превышает значений для оборудования класса Б по ГОСТ Р 51522 (МЭК 61326-1).

Изделие устойчиво к электростатическим разрядам по ГОСТ Р 51317.4.2, к радиочастотному электромагнитному полю по ГОСТ Р 51317.4.3, наносекундным импульсным помехам по ГОСТ Р 51317.4.4, к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями по ГОСТ Р 51317.4.6, к динамическим изменениям напряжения электропитания по ГОСТ Р 51317.4.11.

Средняя наработка на отказ                                   не менее 10000 часов.

Средний ресурс ИСПЦ-01В                                 не менее 10000 часов.

Средний срок службы                                            не менее 10 лет.

Масса ИСПЦ-01В                                                  не более 6 кг.

не более (ШхВхГ) 335*120*360.

Габаритные размеры ИСПЦ-01В

Конструкция измерителя цифрового   ИСПЦ-01В   исключает возможность

несанкционированного влияния на встроенное ПО и измерительную информацию.

Комплектность

В комплект поставки входят:

- Измеритель сопротивления прецизионный цифровой ИСПЦ-01В - 1 шт.;

- одиночный комплект ЗИП - 1 шт.;

- эксплуатационная документация - 1 к-т.

Знак утверждения типа

наносится на корпус измерителя цифрового ИСПЦ-01 в виде наклейки и на титульные листы эксплуатационной документации методом компьютерной графики

Поверка

осуществляется в соответствии с документом ЦЕКВ 411182.006РЭ «Измеритель сопротивления прецизионный цифровой ИСПЦ-01 В. Руководство по эксплуатации», раздел 8 «Указания по поверке», согласованным начальником ФГБУ «ГНМЦ» Минобороны России в апреле 2015 года и входящим в комплект поставки.

Основные средства поверки:

- компаратор-калибратор универсальный К2-88К (Per. № 44500-10): Компарирование напряжений постоянного тока до 10 В; погрешность компарирования 0,0002 %, выдача напряжений до 20 В и токов до 10 А с нестабильностью ±Г10'4 %;

- мера электрического сопротивления многозначная Р3026 (Per. № 8478-91): номинальные значения величин электрического сопротивления от 0,01 Ом до 100 кОм; класс точности 0,005;

- катушка электрического сопротивления Р321 (Per. № 1162-68): номинальные значения сопротивлений 0,1 Ом; 1 Ом; 10 Ом; нестабильность за год ±0,001 %;

- катушка электрического сопротивления МС3005 (Per. № 12757-91): номинальные значения сопротивлений 100 Ом; 1 кОм; 10 кОм; 100 кОм; нестабильность за год ±0,0005 %;

- катушка электрического сопротивления Р4013 (Per. № 5084-75): номинальные значения сопротивлений 1 МОм; нестабильность за год ±0,005 %;

- катушка электрического сопротивления Р4023 (Per. № 5085-75): номинальные значения сопротивлений 10 МОм; нестабильность за год ±0,005 %;

- катушка электрического сопротивления Р4033 (Per. № 5086-75): номинальные значения сопротивлений 100 МОм; нестабильность за год ±0,005 %;

- мера-имитатор Р4085-М1 (Per. № 4124-88): номинальные значения сопротивлений 1 ГОм; нестабильность за год ±0,05 %;

Сведения о методах измерений

Измеритель сопротивления прецизионный цифровой ИСПЦ-01 В. Руководство по эксплуатации. ЦЕКВ 411182.006РЭ.

Нормативные документы

ГОСТ РВ 20.39.304-98.

ГОСТ Р 8.764-2011 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления».

ЦЕКВ 411182.006ТУ «Измеритель сопротивления прецизионный цифровой ИСПЦ-01В. Технические условия».