CN106353555A - 采用六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、采用六个步进盘的电位差计，它的第一步进盘采用20个档位的测量盘，以利于扩展测量范围，其余每个步进盘都由测量盘与代换盘组成，且把校对标准的回路设在支路上，有利于降低电源电压，并采用特殊的连接方式，使开关接触电阻变差及热电势不影响电位差计测量结果。

Description

采用六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
电位差计为了解决接触电阻的变差及热电势的影响，一般采用大电刷以增大接触面积，并采用银-铜复合材料，这就增大了开关也增大了仪器体积，增加了仪器成本，采用电流叠加的方法只能用于每个步进的电阻都采用小电阻，一般都是0.01Ω，如果每个步进电阻的阻值一大，电流的比值就会超差，由于步进盘电阻的阻值小，它能测量的电压相对也比较低。
发明内容
本发明的目的是设计一种有六个步进盘的电位差计，它克服接触电阻的变差及热电势的影响，也不需要大的开关，这可以降低成本，减小仪器体积，而且可以测量到2V。
本发明的技术方案这样采取：从工作电源E正极经过调节范围在0～100Ω之间的可调电阻RP1、再经过六个步进盘，回到工作电源E负极，组成电位差计工作回路，其特征在于：第一步进盘有0、1、2、……19共20个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻档位触点间焊接100Ω电阻一只，第二步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与代换盘II′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接10Ω电阻一只，测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环通过2000Ω电阻R1连接，第三步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与代换盘III′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环通过2220Ω电阻R2连接，第四步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与代换盘IV′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环通过96Ω电阻R3连接，第五步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与代换盘V′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环通过920Ω电阻R4连接，第六步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘VI与代换盘VI′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘VI的金属接触环与代换盘VI′的金属接触环通过909Ω电阻R5连接，工作电源E正极经过可调电阻RP1到节点A后分成两路：向上一路连接第三步进盘上代换盘III′第10触点，代换盘III′第0触点连接第二步进盘上代换盘II′第10触点，代换盘II′第0触点连接第一步进盘上测量盘I的第19触点，第一步进盘上测量盘I的第0触点连接第二步进盘上测量盘II第10触点，测量盘II第0触点连接第三步进盘上测量盘III第10触点，测量盘III第0触点连接节点B后与工作电源E负极连接；向下一路通过8490Ω电阻R6连接调节范围在0～10Ω之间可锁定的可调电阻RP2后，再经过9171.75Ω电阻R9连接第四步进盘上代换盘IV′的第0触点，代换盘IV′的第10触点连接第五步进盘上代换盘V′的第0触点，代换盘V′的第10触点连接第六步进盘上代换盘VI′的第0触点，第六步进盘上测量盘VI的第10触点连接第五步进盘上测量盘V的第0触点，测量盘V的第10触点连接第四步进盘上测量盘IV的第0触点，测量盘IV的第10触点经过988.25Ω电阻R8连接节点B，电位差计用于连接被测量的“UX”两个端钮，正极端钮连接测量盘I的金属接触环，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VI第0触点连接，电位差计内附标准电池EN负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连接100KΩ电阻R7后连接可锁定的可调电阻RP2的滑动触点，内附标准电池EN正极与节点A连接。
通过以上技术方案，与“UX”的两个测量端钮连接的六个测量盘上的电阻，在步进盘切换时，焊接在一起的电阻阻值是不会产生变化，步进盘切换时开关接触电阻变差在0.1～1mΩ之间，它只影响电流分配的比例，由于它串联在大电阻中，如第二步进盘的开关接触电阻变差串联在2000Ω电路中，因此对电流分流的影响可以忽略，步进盘切换时开关的热电势由于在电路中成对出现，大小相同、方向相反，可以抵消，且六个步进盘各个支路几个μV的热电势都直接或间接与电源两端连接，在以伏为单位的电压降上，几个μV的热电势对电流分流的影响也可以忽略，因此，采用技术方案，电位差计步进盘切换时开关接触电阻变差及热电势对“UX”的两个测量端钮没有影响。
附图说明
图1是本发明的原理电路。
具体实施方式
实施例1，在图1中，第一步进盘测量盘I上的19×100Ω，表示测量盘I有19只阻值是100Ω的电阻串联，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；步进盘转动时，测量盘I增加的电阻等于代换盘I′减少的电阻，以保持电路中总阻不变；其他几个步进盘同理。
电位差计标准工作电流设计成3.12mA，节点A与节点B之间下方的电流设计成0.12mA，节点A与节点B之间上方的电流设计成3mA。
第二步进盘两把电刷间是2000Ω电阻R1与电流流经第二步进盘与第一步进盘的2000Ω电阻并联，因此流过第一步进盘与流过2000Ω电阻R1的电流都是1mA，第二步进盘两把电刷间总电阻是1000Ω，第三步进盘两把电刷间电阻是流经第三步进盘、第二步进盘、第一步进盘1110Ω电阻与2220Ω电阻R2并联，2220Ω电阻是R2 1110Ω电阻两倍，所以流经2220Ω电阻是R2的电流是流经第二步进盘、第一步进盘电流和的一半，因此流经电阻R2的电流也是1mA。第三步进盘两把电刷间总电阻是740Ω，节点A与节点B之间上方电阻是750Ω，节点A与节点B之间下方电阻应该是750Ω×3mA÷0.12mA＝18750Ω。
因为电阻R4是920Ω，第五步进盘两把电刷间流过第六步进盘，经过909Ω电阻R5的电阻也是920Ω，不计第六步进盘叠加在第五步进盘上电流，第五、第六步进盘流过的电流都是0.01mA，第五步进盘两把电刷间电阻为460Ω，第四步进盘两把电刷间流过第五、第六步进盘电阻为480Ω，96Ω电阻R3的阻值是480Ω五分之一，则流过电阻R3电流为0.1mA。
电路中第四、第五、第六步进盘的电阻和是480Ω÷6+10Ω＝90Ω。
为满足节点A与节点B之间下方的电流是0.12mA，必须使：
电阻R8阻值+电阻R9阻值+电阻RP2阻值+电阻R6阻值＝18750Ω-90Ω＝18660Ω
由于不饱和标准电池的电动势是离散的，在1.0188V～1.0196V之间，标准化的工作电流流过电阻R6为0.12mA，因此电阻R6取8490Ω，外加0～10Ω可锁定的可调电阻RP2，可以覆盖标准电池电动势的变化范围；再确定电阻R8阻值：
当工作电流标准化后，第I测量盘置n1，第II测量盘置n2，第III测量盘置n3，第IV测量盘置n4，第V测量盘置n5，第VI测量盘置n6，开关K掷左边，这时连接被测量的“UX”两个端钮间电压为：
UX＝1×100n1+1×110+10n2+1×10+n3-0.12×R8-0.1×1(10-n4)-0.01×1(10-n5)-0.01×10-0.01×0.1(10-n6)-0.01×20(mV)
UX＝1×100n1+10n2+n3+0.1n4+0.01n5+0.001n6+110+10-0.12×R8-1-0.1-0.1-0.01-0.20
0.12R8＝118.59Ω R8＝988.25Ω
电阻R9阻值＝18660Ω-8500Ω-988.25Ω＝9171.75Ω
电位差计的标准工作电流是这样获得：把1V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，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RP2，使检流计G指零，再重复一次后，把可调电阻RP2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。
电位差计工作电源采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，它分段连续可调，本电位差计总电阻约721Ω，在3.12mA电流下电压约2.25V，要采用YJ49型高稳定度可调稳压电源的1～3V那段电源调节供电，并通过调节范围在0～100Ω的可调电阻RP1把电位差计能够精细调节于标准工作电流的3.12mA状态。

Claims (1)

1.一种采用六个步进盘的电位差计，从工作电源E正极经过调节范围在0～100Ω之间的可调电阻RP1、再经过六个步进盘，回到工作电源E负极，组成电位差计工作回路，其特征在于：第一步进盘有0、1、2、……19共20个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻档位触点间焊接100Ω电阻一只，第二步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与代换盘II′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接10Ω电阻一只，测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环通过2000Ω电阻R1连接，第三步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与代换盘III′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环通过2220Ω电阻R2连接，第四步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与代换盘IV′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环通过96Ω电阻R3连接，第五步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与代换盘V′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接1Ω电阻一只，测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环通过920Ω电阻R4连接，第六步进盘由各有0、1、2、……10共11个档位的测量盘VI与代换盘VI′组成，测量盘及代换盘上每两个相邻档位触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘VI的金属接触环与代换盘VI′的金属接触环通过909Ω电阻R5连接，工作电源E正极经过可调电阻RP1到节点A后分成两路：向上一路连接第三步进盘上代换盘III′第10触点，代换盘III′第0触点连接第二步进盘上代换盘II′第10触点，代换盘II′第0触点连接第一步进盘上测量盘I的第19触点，第一步进盘上测量盘I的第0触点连接第二步进盘上测量盘II第10触点，测量盘II第0触点连接第三步进盘上测量盘III第10触点，测量盘III第0触点连接节点B后与工作电源E负极连接；向下一路通过8490Ω电阻R6连接调节范围在0～10Ω之间可锁定的可调电阻RP2后，再经过9171.75Ω电阻R9连接第四步进盘上代换盘IV′的第0触点，代换盘IV′的第10触点连接第五步进盘上代换盘V′的第0触点，代换盘V′的第10触点连接第六步进盘上代换盘VI′的第0触点，第六步进盘上测量盘VI的第10触点连接第五步进盘上测量盘V的第0触点，测量盘V的第10触点连接第四步进盘上测量盘IV的第0触点，测量盘IV的第10触点经过988.25Ω电阻R8连接节点B，电位差计用于连接被测量的“UX”两个端钮，正极端钮连接测量盘I的金属接触环，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VI第0触点连接，电位差计内附标准电池EN负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连接100KΩ电阻R7后连接可锁定的可调电阻RP2的滑动触点，内附标准电池EN正极与节点A连接。
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