CN101354410B - 采用滑线盘的直流电位差计 - Google Patents

Abstract

一种用于直流电压测量的采用滑线盘的直流电位差计，它有三只步进盘与一只双滑线盘，四只盘都有电阻值相同测量盘与代换盘组成，工作电流在第一步进盘两把电刷间分成10∶1的两个支路，两个盘并联的支路内又分成10∶1的两个支路，除第一步进盘外，其余各盘测量盘的电刷与代换盘的电刷之间通过电阻连接或用导线连接，每只步进盘或双滑线盘都没有辅助盘，这就减小了仪器的体积，降低仪器的生产成本，同时三只测量盘、一只测量盘滑线间用导线连接，消除了变差与热电势的影响。

Description

采用滑线盘的直流电位差计

技术领域

本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。

背景技术

申请号2005100623569、2005100622674、2005100622903等公开了有三个步进盘、一个双滑线盘的直流电位差计，它的第二、第三步进盘各有测量盘、代换盘与辅助盘组成，测量盘与代换盘上的电阻阻值相同，测量盘每增加一个电阻，代换盘就减小相同电阻，当第二步进盘置第0点时，第二步进盘与第三步进盘并联部分电阻相等，当第三步进盘置不同示值时，电路阻值不变。当第二步进盘不置在“0”时，第三步进盘置不同示值，电路阻值在没有第III”辅助盘时阻值是变化的，第三步进盘每增加一个步进，电路阻值会增加每个步进电阻一半的阻值，为了保持电路总阻不变，在第III”辅助盘每个步进减少同样阻值，当第二步进盘置第0点时阻值最小，这时让第III”辅助盘电阻全部串入电路，使电路阻值不变。由于第一步进盘及双滑线盘均由阻值相同的测量盘及代换盘组成，所以四个盘无论置何示值，电路总阻不变。为此第二步进盘除有测量盘、代换盘外，增加了辅助盘来区别步进盘置第0点及不置第0点两种情况的电路连接，第三步进盘也增加了辅助盘，上面有10只电阻来分别接入或切出若干个电阻使电路总阻不变。四个测量盘连接在两个测量端钮间，使步进盘开关上的电刷排除在测量回路之外，四个测量盘上的电阻之间不存在开关切换，也就不产生变差；也解决了开关的热电势与接触可变热电势影响。

由于第二、第三步进盘都有辅助盘，增加了第二、第三步进盘开关的层数，从而增大了仪器的体积，也使开关及仪器结构变得复杂，特别是仪器检定过程中如果发现第二、第三步进盘测量数据超差，要修正第二、第三步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。

发明内容

本发明的目的是设计一种采用滑线盘的直流电位差计，在四个测量盘的连接上不通过开关切换，三个步进盘、一个双滑线盘都取消辅助盘，这能减小仪器的体积，降低生产成本。

本发明采用的技术方案这样是：电流从直流电位差计4.5V工作电源的正极经过三个步进盘、一个双滑线盘上的电阻网络到926Ω调定电阻RN和调节范围在0～2Ω的可调电阻RP₃，再到960Ω固定电阻R₀，经过0～35Ω的可调电阻R_P2及22×30Ω的可调电阻R_P1回到工作电源的负极组成直流电位差计的工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K，到调定电阻RN及可锁定的可调电阻R_P3，再到标准电池负极组成直流电位差计的标准回路；被测量的“U_X”的正极端钮经过三个测量盘、一个测量盘滑线的电阻网络后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成直流电位差计的补偿回路；其特征在于第一步进盘由各有20×1000/11Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×11Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，在第二步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过12.1Ω电阻R₂连接，第三步进盘由各有10×10Ω的第III测量盘与第III′代换盘组成，在第三步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过导线连接，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值范围都是0～11Ω，即始端为0Ω，末端为11Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，双滑线盘的刻度盘标有0、1、2……10十一个示值点的10大格，每大格有不标数字均匀分布的10小格，每大格对应阻值为1.1Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第0触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的始端，双滑线盘的刻度盘“10”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第10触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的末端；两根滑线电阻上的电刷是同一片金属片；第I′代换盘电刷连接直流电位差计工作电源正极，第I′代换盘第20触点连接第II′代换盘第10触点，第II′代换盘第0触点连接第IV′代换盘滑线第10触触点，第IV测量盘滑线第0触点连接第II测量盘第10触点，第II测量盘第0触点经过一只2000/11Ω电阻R₁后与第I测量盘第0触点连接，第I′代换盘第0触点经过一只212210/11Ω电阻R₃后与第III′代换盘第0触点连接，第III测量盘第10触点与第I测量盘第20触点连接；第I测量盘电刷连接调定电阻RN高电位端；被测量的“U_x”的正极端钮连接第IV测量盘滑线第10触点，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K后与第III测量盘第0触点连接。

通过以上技术方案，三个步进盘与一个双滑线盘都不用辅助盘，这使直流电位差计结构简单，体积缩小，整台仪器外型尺寸减小许多，也降低了生产成本；仪器用于测量部分的测量盘是用导线连接的，接触电阻及变差不在补偿回路内，影响的只是直流电位差计工作回路总阻，由于总阻阻值很大，所以变差可以忽略，几个μV的热电势影响的是电源电压，因此影响可以忽略，零电势大可增大第I测量盘与右边测量盘之间引线电阻来修正，零电势小可增大第I测量盘与左边测量盘之间引线电阻来修正。

附图说明

图1是本发明的一种原理电路。

具体实施方式

在图1中，当三个步进盘与一个双滑线盘都置“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻值等于2121Ω，右边电阻值等于21210Ω，因此，第一步进盘两把电刷间总电流的10/11左边流动，1/11右边流动。当三个步进盘与一个双滑线盘置其它触点时，每个步进盘里测量盘增加的电阻等于代换盘减少的电阻，所以第一步进盘两把电刷间左、右边电阻值不变。

直流电位差计标准工作电流为1.1mA，第一步进盘两把电刷间左边电流1mA，右边电流0.1mA，左边电流流到与第II′代换盘电刷接触的触点后分成两个支路，一路经过第II′代换盘电刷、电阻12.1Ω电阻R₂、到与第II测量盘电刷接触的触点，这一路阻值是12.1Ω，另一路经过双滑线盘后到与第II测量盘电刷接触的触点，这一路阻值是121Ω，因此，12.1Ω电阻R₂上的电流是10/11mA，双滑线盘上的电流是1/11mA。

当工作电流标准化后，第I测量盘掷n₁，第II测量盘掷n₂，第III测量盘掷n₃，双滑线盘掷n₄(n为某大格示值)，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝1/11×1.1n₄+1/11×110+10/11×11n₂+1×R₁+1×1000n₁/11-0.1×(20-n₁)×1000/11-0.1(10-n₃)×10(mV)

＝0.1n₄+10+10n₂+2000/11+1000n₁/11-2000/11+100n₁/11-10+n₃(mV)

＝1000n₁/11+100n₁/11+10n₂+n₃+0.1n₄+10+2000/11-2000/11-10(mV)

＝100n₁+10n₂+n₃+0.1n₄(mV)

内附标准是这样校准的：在“U_x”两端的两个测量端钮按极性接上2V标准电压信号，开关K掷向左边，测量盘示值与标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻R_P1及R_P2，使检流计指零，再将开关K掷向右边，不饱和标准电池的电动势在生产厂出厂时是离散的，在1.0188～1.0196V之间，取样用调定电阻RN的阻值是926Ω，串联了0～2Ω可调电阻R_P3，调节可调电阻R_P3，使检流计再次指零，再将开关K掷向左边，调节可调电阻R_P2，使检流计指零，又将开关K掷向右边，调节可调电阻R_P3，使检流计指零，当开关K掷向左边及掷向右边不作调节，检流计均指零时，说明直流电位差计的工作电流已标准化，即调定电阻上的压降与不饱和标准电池EN的电动势已经相等，这时将可调电阻R_P3锁定，这台直流电位差计今后就以此为标准。

直流电位差计工作电压为1.5V，由于干电池每节稳定电动势在1.4V～1.65V之间，为实现电源电压在4.2V～4.95V均能把直流电位差计工作电流调整到标准状态，取固定电阻R₀＝960Ω，可调电阻R_P1＝22×30Ω，可调电阻R_P2调节范围在0～35Ω之间。

Claims (1)

1.一种采用滑线盘的直流电位差计，电流从直流电位差计4.5V工作电源的正极经过三个步进盘、一个双滑线盘上的电阻网络到926Ω调定电阻RN和调节范围在0～2Ω的可调电阻RP₃，再到960Ω固定电阻R₀，经过0～35Ω的可调电阻R_P2及22×30Ω的可调电阻R_P1回到工作电源的负极组成直流电位差计的工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K，到调定电阻RN及可锁定的可调电阻R_P3，再到标准电池负极组成直流电位差计的标准回路；被测量的“U_X”的正极端钮经过三个测量盘、一个测量盘滑线的电阻网络后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成直流电位差计的补偿回路；其特征在于第一步进盘由各有20×1000/11Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×11Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，在第二步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过12.1Ω电阻R₂连接，第三步进盘由各有10×10Ω的第III测量盘与第III′代换盘组成，在第三步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过导线连接，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值范围都是0～11Ω，即始端为0Ω，末端为11Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，双滑线盘的刻度盘标有0、1、2……10十一个示值点的10大格，每大格有不标数字均匀分布的10小格，每大格对应阻值为1.1Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第0触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的始端，双滑线盘的刻度盘“10”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第10触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的末端；两根滑线电阻上的电刷是同一片金属片；第I′代换盘电刷连接直流电位差计工作电源正极，第I′代换盘第20触点连接第II′代换盘第10触点，第II′代换盘第0触点连接第IV′代换盘滑线第10触触点，第IV测量盘滑线第0触点连接第II测量盘第10触点，第II测量盘第0触点经过一只2000/11Ω电阻R₁后与第I测量盘第0触点连接，第I′代换盘第0触点经过一只212210/11Ω电阻R₃后与第III′代换盘第0触点连接，第III测量盘第10触点与第I测量盘第20触点连接；第I测量盘电刷连接调定电阻RN高电位端；被测量的“U_X”的正极端钮连接第IV测量盘滑线第10触点，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K后与第III测量盘第0触点连接。

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