CN104101759B - 有五个步进盘的电位差计 - Google Patents

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Abstract

一种用于直流电压测量有五个步进盘的电位差计，其中它的后面四个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，后面四个步进盘测量盘与代换盘上的对应触点互相连接后三个步进盘上都没有电阻，它使电位差计内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对电位差计影响都能够忽略。

Description

有五个步进盘的电位差计
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
当前对于有五个步进盘的电位差计，在五个步进盘之间的连接上，中间盘普遍采用开关切换，这样就产生接触电阻的变差，给分辨率带来限制。为了克服该问题，一般采用大电刷以增大接触面积，并采用银-铜复合材料；申请号200810121911.4公开了有五个步进盘的电位差计解决开关接触电阻变差的新方法，它的五个步进盘都由测量盘及代换盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的五个步进盘上的测量盘与代换盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超差，就无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。
发明内容
本发明的目的是设计一种有五个步进盘的电位差计，它不采用桥式线路，这样误差可以独立，且后三个步进盘触点间没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。
本发明的技术方案这样采取：电位差计从调节范围在2～2.8V之间的外接工作电源E正极端钮经过由21只4Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由21只0.2Ω电阻串联构成的可调电阻RP2、及调节范围在0～0.22Ω之间的可调电阻RP3、经过五个步进盘，到101.8Ω调定电阻RN，再经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到调节范围在2～2.8V之间的外接工作电源E负极端钮组成电位差计工作回路；从不饱和标准电池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101.8Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200KΩ电阻R0到不饱和标准电池EN负极组成电位差计标准回路；用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，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到负极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘是有0、1、2、……20共21个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻触点间焊接0.01Ω电阻一只，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，测量盘II与代换盘II′上每两个相邻触点间焊接阻值是0.01Ω的电阻一只，测量盘II的第“0”触点为电路节点A，代换盘II′的第“10”触点为电路节点B，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第五步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘V′组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点、第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点、第五步进盘中测量盘V与代换盘V′上的各个触点与第二步进盘中测量盘II与代换盘II′对应触点连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用999.9Ω的电阻R1连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用9999.9Ω的电阻R2连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用100KΩ的电阻R3连接，第五步进盘测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R4连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第“0”触点即节点A连接测量盘I第“0”触点，测量盘I第“20”触点连接可调电阻RP3的低电位端，代换盘II′的第“10”触点即节点B连接调定电阻RN的高电位端，节点A与节点B之间通过112.4986Ω电阻R5连接，用于连接被测量“UX”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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后与测量盘II的第“10”触点连接。
通过以上技术方案，第三、第四、第五步进盘触点间都没有电阻，且五个步进盘误差独立，后三盘相同步进的误差一致，这给调试与维修带来方便，也使电位差计结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电位差计五个测量盘置“0”时，电位差计的内部线路总电势是A点电位，一点电位为“0”，所以本电位差计的零电势很小，五个步进盘各个支路几个μV的热电势都串联在以伏为单位的电压降上，因此热电势对“UX”的两个测量端钮影响可以忽略。
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，21×4Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有21只阻值是4Ω的电阻串联，同理，21×0.2Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有21只阻值是0.2Ω的电阻串联，第一步进盘测量盘I上的20×0.01Ω表示测量盘I有20只阻值是0.01Ω的电阻串联，
第二步进盘测量盘II与代换盘II′上的10×0.01Ω，表示测量盘II与代换盘II′上都有10只阻值是0.01Ω的电阻串联，
在图1中，步进盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭头表示金属电刷。
实施例1，在图1中，节点A、节点B之间的后四个步进盘中任意一个步进盘转动时，电流流过测量盘增加的电阻等于电流流过代换盘减少的电阻，反之也然，所以，后四个步进盘不管置何示值，该步进盘在节点A与节点B之间电阻值不变，这能保证后四个步进盘不管置何示值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证各步进盘的电流基本不变。
电位差计标准工作电流设计成10mA，电位差计10mA工作电流经过节点A后分成五路：一路经过测量盘II，一路经过测量盘III，一路经过测量盘IV，一路经过测量盘V，再一路经过112.5Ω电阻R5，五路电流汇合于节点B。除经过电阻R5支路外，节点A、节点B之间各支路电阻比：第五步进盘∶第四步进∶第三步进盘∶第二步进盘＝1000∶100∶10∶1，所以，除流过电阻R5支路外，流过节点A、节点B之间各支路电流比为：第五步进盘∶第四步进∶第三步进盘∶第二步进盘＝1∶10∶100∶1000，除电阻R5支路外，节点A、节点B之间电阻是1000KΩ/1111，让流过测量盘V、测量盘IV、测量盘III与测量盘II的总电流是1.111mA，流过电阻R5的电流为8.889mA，则8.889mA×R5＝1000KΩ/1111×1.111mA，电阻R5≈112.4986Ω。电位差计10mA工作电流经过电阻R5分流，使得流过测量盘V电流为0.001mA，测量盘IV电流为0.01mA，测量盘III为0.1mA，测量盘II电流为1mA；这时第一步进盘每个步进是1×10-4mV，第二步进盘每个步进是1×10-5mV，第三步进盘每个步进是1×10-6mV，第四步进盘每个步进是1×10-7mV，第五步进盘每个步进是1×10-8mV。
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，第IV测量盘掷n4，第V测量盘掷n5，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
UX＝10×0.01n1+1×0.01n2+0.1×0.01n3+0.01×0.01n4+0.001×0.01n5(mV)
UX＝100n1+10n2+1n3+0.1n4+0.01n5(μV)
电位差计工作电源要采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，工作电流10mA是比较大的，采用甲电池是稳定不了的，本电位差计采用比较大的工作电流及0.01Ω这种比较小电阻，是为了测量微小电压时，降低对检流计灵敏度的要求。
在标准回路中，为避免回路电流过大，采用200KΩ电阻R0来限流，由于不饱和标准电池的电动势是离散的，在1.0188V～1.0196V之间，标准化的工作电流为10mA，因此调定电阻RN取101.8Ω，外加0～0.2Ω可锁定的可调电阻RP4，可以覆盖标准电池电动势的变化范围。
电位差计的标准工作电流是这样获得：把2mV标准信号电压按极性与电位差计“Ux”两个测量端钮连接，电位差计各步进盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K掷向左边，调节可调电阻RP1、可调电阻RP2及可调电阻RP3，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K掷向右边，调节可调电阻RP4，使检流计G指零，再重复一次后，把可调电阻RP4锁定，这时电位差计的工作电流就标准化，仪器使用时，先校对标准，要对读数盘进行读数时，校对标准后再读数。

Claims (1)

1.一种有五个步进盘的电位差计，电位差计从调节范围在2～2.8V之间的外接工作电源E正极端钮经过由21只4Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由21只0.2Ω电阻串联构成的可调电阻RP2、及调节范围在0～0.22Ω之间的可调电阻RP3、经过五个步进盘，到101.8Ω调定电阻RN，再经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到调节范围在2～2.8V之间的外接工作电源E负极端钮组成电位差计工作回路；从不饱和标准电池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101.8Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200KΩ电阻R0到不饱和标准电池EN负极组成电位差计标准回路；用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，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到负极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘是有0、1、2、……20共21个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻触点间焊接0.01Ω电阻一只，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，测量盘II与代换盘II′上每两个相邻触点间焊接阻值是0.01Ω的电阻一只，测量盘II的第“0”触点为电路节点A，代换盘II′的第“10”触点为电路节点B，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第五步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘V′组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点、第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点、第五步进盘中测量盘V与代换盘V′上的各个触点与第二步进盘中测量盘II与代换盘II′对应触点连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用999.9Ω的电阻R1连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用9999.9Ω的电阻R2连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用100KΩ的电阻R3连接，第五步进盘测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R4连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第“0”触点即节点A连接测量盘I第“0”触点，测量盘I第“20”触点连接可调电阻RP3的低电位端，代换盘II′的第“10”触点即节点B连接调定电阻RN的高电位端，节点A与节点B之间通过112.4986Ω电阻R5连接，用于连接被测量“UX”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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后与测量盘II的第“10”触点连接；所述工作电源E采用YJ49型高稳定度可调稳压电源。
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