Р321 катушка сопротивления инструкция по применению

Продолжаю серию повествований о продукции совковых заводиков  которые производили метрологический унобтаний. Ранее я уже рассмотрел продукцию Кишеневского Микропровода, Новосибирского завода Эталон и Киевского ПО “Точэлектроприбор”.

Сегодня мои загребущие руки дошли до продукции Краснодарского Завода электроИзмерительных Приборов.

А именно, дело таки дошло до серии мер Р310, Р321, Р331. Большого интереса у меня к ним нет, просто хотелось их иметь “для коллекции”, ну а раз я их собрал, то немного поисследуем…
Кстати помимо них, Краснодарский ЗИП производил воистину огромный перечень приборов для метрологии.

Начнем с того, что это классические меры сопротивления в которых в качестве референсного сопротивления используется катушка намотанная манганином.

Манганин – прецизионный сплав на основе меди с добавками марганца и никеля. Известно несколько видов этого сплава, но основное его свойство – малый ТКС, и малое ТермоЭДС в паре с медью.

Сами меры имеют невзрачный и довольно олдскульный вид:

Прям ну очень ретро! 

Характерной чертой этих мер является истинное 4-х проводное подключение к резистивному элементу. Очень хорошо это видно на примере мер Р310, где сам манганиновый элемент, для достижения сопротивление 1мОм выполнен не намоткой, а прям цельным листом манганина.

Если присмотреться к деталям, то видно что токовые клеммы “Force” выполнены толстенными манганиновыми стержнями, в которые обжаты и пропаяны листы манганина, выполняющего роль сопротивления. А с боку к ним подключены медные прутки идущие к клеммам для измерения падения напряжения “Sense”.

Таким образом выполнены обе меры серии Р310, на номиналы 1мОм и 10мОм.

Другой характерной чертой серии Р310 является то, что это не “погружные”, а так-скажем “заливные” меры. То есть они не погружаются в ванну с маслом, а масло в них просто заливается, для чего на крышке у них есть винт-пробка.

Но они не герметичны, и если их с маслом опрокинуть, то будет ай-ай-ай.

Отверстие на крышке, это под градусник.

Хоть манганиновый элемент в них и покрыт лаком для защиты, следует учитывать, что агрессивная среда активно сжирает манганин, из за чего сопротивление меры может выйти из номинала. По этому хранить их можно ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО при нормальных условиях, в дали от любой химии.

Серии Р321 и Р331 внешне очень похожи. Я их не вскрывал, но думаю, что единственная их отличительная друг от друга черта – Р321 намотаны манганиновой лентой, а Р331 намотаны тонкой манганиновой проволокой.

Эти меры уже “погружные”, то есть, должны эксплуатироваться строго в конденсаторном масле, при контролируемой температуре, и при этом масло должно перемешиваться. Для чего они имеют “хитровыебанную конструкцию”, где манганин намотан на цилиндре, который герметично запаивается по шву с корпусом меры, а в корпусе выполнена специальная перфорация по бокам.

На дне присутствуют несколько выступов, типа маленьких ножек, чтобы масло беспрепятственно могло заливаться во внутреннее пространство. Перфорация по бокам там с той-же целью, чтобы масло могло циркулировать.

Масло нужно для отвода тепла от резистивного элемента, и для увеличения тепловой массы. Ведь если он будет в процессе работы с мерой нагреваться, то из за ТКС его сопротивление изменится. А ТКС этих мер по сегодняшним меркам довольно большой.

А значит нужна ванна, типа такой:

Интересен тот факт, что некоторые меры имеют “внешние” компенсационные элементы. Это когда подключение к катушке делается трехпроводным, а под крышкой меры есть кусок проволоки(или резистор) который служит для подгонки, и уже он подключается к двум терминалам, воссоздавая эдакую 4-х проводную схему на стероидах. К сожалению, мне не известно, что именно завод подгонял таким образом, но тут всего два варианта – либо вгоняли меру в номинал, либо до компенсировали ТКС, применив кусочек проволоки с противоположным значением ТКС. Хотя скорее всего просто вгоняли в номинал.

На сегодняшний день эти меры уже морально устарели, учитывая их класс 0.01, но тем не менее небольшой интерес к ним у меня все-же есть, и вот почему:

• Гарантированный уход сопротивления в течении года не превышает 0.002%(20ppm), а с учетом того, что все эти меры уже естественным образом состарены, то можно ожидать лучших показателей.
• Удобный ряд номиналов от 0.001 Ом, до 100 000 Ом.
• Гарантированный ТКС менее 20ppm. Не супер конечно, но вообще говоря не так уж и плохо.
• Они очень дешевы. Цена варьируется от 1000руб. до 2500руб. на барахолках. Если кто-то просит денег больше, смело посылайте этого человека нахер(можете сослаться на мою рекомендацию). Потому-что если смотреть по металлу, то кроме меди и ее сплавов и незначительного количества серебрянного припоя там ничего нет. А по техническим характеристикам, на сегодняшний день они большего и не стоят.
• Их можно официально измерить в лабораториях занимающихся поверкой.

К сожалению есть и минусы:

• 70% от всех мер на рынке имеют повреждения и сколы на пластиковой крышке. А такие меры ни одна поверочная лаборатория не возьмёт.
• Паспорта, и главное! формуляры практически всегда утеряны продавцом. А именно в формуляре содержаться данные о ТКС конкретного экземпляра меры.

У моих мер к сожалению формуляров не нашлось. Мне достался один паспорт и формуляр, но от чужой меры. В общем продавцы как всегда – раздолбаи… ну не суть… это нынче норма…

Кстати техническое описание можно скачать тут. А формуляр тут.

А раз так, то мне пришлось измерить им ТКС. Для этого, я вооружился термокамерой и мультиметром Keithley DMM6500 с скан-картой.

После чего был составлен уже знакомый читателям набор из 7-ми точек сопротивления  и температуры 20°C→24°C→16°C→20°C→24°C→16°C→20°C. И педантично был рассчитан ТКС мер по  ГОСТ 8.237-2003:

• Р331 10 кОм α=7.616ppm β=-0.576ppm.
• Р331 1 кОм α=10.225ppm β=-0.546ppm.
• Р331 100 Ом α=11.205ppm β=-0.657ppm.
• Р321 10 Ом α=1.574ppm β=-0.626ppm.
• Р321 1 Ом α=-0.417ppm β=-0.559ppm.

С мерой Р321 1 Ом меня ждал сюрприз, мой кейтлик не осилил ее измерение с ппм-ной стабильностью, по этому пришлось сдуть пыли с SMU Keithley 2450, чтобы выполнить прогон этой меры на токе 100 мА. Благодаря кейтлику, экселю и изрядной доли смекалки, таки удалось снять данные по её ТКС.

Но измерять ТКС мер 0.1 Ома и менее, я уже не рискнул. По хорошему, для их измерения нужен стенд с двумя мерами в двух термокамерах, где одна мера будет стабилизирована по температуре, а вторая будет измеряться на разных температурах. Но это уже совсем другая история.

Я делаю вывод, что в целом ТКС не так уж и плох, но выполнять точные измерения с этими мерами можно только зная эти коэффициенты для каждой конкретной меры, т.к.  ТКС около 10ppm/°C я считаю уже достаточно большим для мер сопротивления. Вообще говоря, для мер 1 Ом и менее, ТКС можно и не измерять, так как вклад ошибки ТКС 20ppm/°C(предельное значение по паспорту) к на мере 100 мОм это всего-то 2мкОм/°C, что скорее всего не сыграет роли при реальных измерениях.

Поскольку метрологическое высокоточное вооружение должно правильно транспортироваться и хранится, то к этим мерам мною был заказан кастомный кейс на базе Калибр 4040.

ТО предписывает транспортировать их в мягкой бумаге, в картонных коробках, в опилках и так далее… Но в виду того что на дворе уже таки 21-й век, то кейс для них самое-то!

Интересное замечание: Keithley DMM6500 несмотря на то, что он уже 4 года не калибровался, уверяет меня, что все меры в своем допуске. Ну так ли это, выясним! В следующем году планирую отправить их на поверку с оформлением протокола. И наверное начну строить под них аквариум.

Резюмирую: для своего времени (1960-1991 года выпуска) это были отличные меры. Сегодня их можно с успехом применять в домашних лабораториях, для хранения единицы сопротивления. В определенной степени они имеют небольшую коллекционную ценность, в случае если исправны, содержат полный комплект документов включая оригинальные ТО и Формуляры и если пройдут поверку.

Интересное наблюдение: эти меры на ряду с квантовыми эталонами на эффекте Холла все еще используются в составе первичных эталонов в некоторых бывших республиках СССР, пруф:

Что они там делают, не ясно, но довольно занимательный факт.