CN1769911A - 一种三量程转换的携带式电位差计 - Google Patents

Abstract

用于直流电压测量的一种三量程转换的携带式电位差计，有×10、×1、×0.1三个量程，它采用20×20/11Ω作第I测量盘，10×0.2Ω作第II测量盘，0～2.2Ω作第III测量盘，三个测量盘间用导线连接，不存在接触电阻及变差，引线电阻产生的零电势通过负电势得到补偿，×10量程时它测量上限为211mv，×0.1量程时最小分辨率是0.1μV，测量时重复性好。

Description

一种三量程转换的携带式电位差计

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

当前便携式电位差计中，由于用于测量两个端钮在电位差计内部存在开关接触电阻及变差，还有热电势影响，所以不能使产品做到分辨率是0.1μV。

发明内容

本发明的目的，是设计一种便携式电位差计，有三个量程，在量限最小时分辨率达到0.1μV，它能排除开关间接触电阻及变差影响，并将热电势影响也排除在外。

本发明的技术方案是这样的：把工作电流调节电阻RP₁及RP₂，固定电源压降的固定电阻R₀，对标准时取样用的调定电阻RN，及测量电路串联在电位差计电路中；测量部份用两只步进盘及一只双滑线盘，第一步进盘由20×20/11Ω第I测量盘与20×20/11Ω的第I’代换盘组成，第二步进盘由10×0.2Ω的第II测量盘与10×0.2Ω的第II’代换盘组成，该步进盘两把电刷相互连接，第三盘即双滑线盘，两根电阻丝阻值相同，同为0～2.2Ω，其示值刻度盘有10个大格，每大格对应阻值为0.2Ω，并有105个小格，每小格0.02Ω，电阻丝始端“-1”至0.1Ω的5小格阻值在滑线盘内部，伸出滑线盘部分首先是5小格，后面是有0、1、2……10十一个刻度值的10大格。二根滑线中一根作第III’盘代换滑线，另一根作第III盘的测量滑线，该盘二根滑线电阻上的电刷是从同一片金属上冲下来的。

第I’代换盘第20点连接12.8Ω电阻R₂后与第II’代换盘第10点连接，第1I测量盘O点连接0.2Ω加40/11Ω的一只电阻R₁后与第I测量盘O点连接，该盘第20点连接第III测量盘未端，第III’代换滑线始端连接一只阻值为40/11Ω加507.8Ω电阻R₃后与第I’代换盘O点连接。

第I’代换盘电刷与5Ω电阻r₁并联在测量电路正极，5Ω电阻串联40.5Ω电阻r₄与双刀双掷开关的K_1-1×0.1量程触点连接，5Ω电阻与40.5Ω电阻连接处，再焊上45Ω电阻r₂后与×1量程触点连接，该触点与×10量程触点用450Ω电阻r₃连接，×10量程触点与第I测量盘电刷连接，双刀双掷开关中的K_1-1的常闭触点接在测量电路负极。

用于连接被测量的U_X两端钮，正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计的切换开关与第III测量滑线始端连接。

由于三个测量盘都是用导线连接所以不存在接触电阻及变差问题，开关的热电势也不在三个测量盘之内，只影响1.5V电源电压，对测量结果影响可以忽略，由于第III测量滑线上有负电势，引线产生的零电势，在滑线盘零刻度定位时增加第一步进盘两把电刷间右边引线电阻即可解决掉，因此本电路在分辨率为0.1μV时，电位差计内部的各种干扰因素都得到解决。

附图说明

附图是本发明原理电路

具体实施方式

在图中，当三个测量盘掷“0”时，第I’代换盘电刷与第I测量盘电刷间左边部份阻值是20×20/11Ω+12.8Ω+2.2Ω+40/11Ω＝55Ω，右边部份阻值是20×20/11Ω+2.2Ω+40/11Ω+507.8Ω＝550Ω，所以第一盘两把电刷间总阻是50Ω，由于测量盘增加一个电阻值时代换盘减少同样一个阻值，所以测量盘掷其它值时阻值不变。在×10量程时，与测量盘并联电阻是500Ω，这时流过测量盘总电流是5.5mA，并联的500Ω电阻上电流是0.55mA，在×1量程时，与测量盘并联电阻是50Ω，与测量盘串联在一起的电阻是500Ω，所以流过测量盘总电流是0.55mA，同理，在×0.1量程时，流过测量盘总电流是0.055mA，在该量程使阻值减小，因此串联40.5Ω电阻使电路阻值不变。

在第一盘两把电刷间右边电阻是左边电阻10倍阻值，因此左边电流是右边电流的10倍，测量端钮U_X在电位差计内部电压，在×10量程时设第I测量盘掷n₁，第II测量盘掷n₂，第III测量盘掷n₃，这时U_X间电压为：5(0.2n₂+0.2+40/11+20n₁/11)-0.5[(20-n₁)×20/11+(10-n₃)×0.2](mv)

＝n₂+1+200/11+100n₁/11-200/11+10n₁/11-1+0.1n₃(mv)

＝10n₁+n₂+0.1n₃(mv)

以上数字表达其余量程是一样的，只不过量值单位变成0.1mv及0.01mv，第III盘×10量程n₃表示一个大格，其对应阻值为0.2Ω，该量程每小格相应为10μv，因此在×0.1量程时每小格值为0.1μv。

测量盘与量程转换电阻组成测量总电路A、B两点间电压U_AB＝5.5×50＝275mv，调定电阻RN阻值为168Ω，另加0～0.6Ω可调电阻RP₃，测量总电路与调定电阻尾端C点两部分总压降为U_AC＝1.295V，由于电池到1.4V以下就不移稳定，因此用17Ω电阻R₀来抬高到1.4V，干电池新的时候电动势能到1.65V，为了有0.25V范围可调，采用10×4Ω可调电阻RP₁，0～5Ω可调电阻RP₂。

调定电阻可调部分是这样确定的，把100mv～200mv标准电压信号输入到测量接线柱Ux的“+”“-”两端，量程开关K_1-1掷×10量程及测量盘示值与标准电压值相等，开关K₂掷向左边，调节RP₁及RP₂使检流计G指零，再将开关K₂掷向右边不饱和和标准电池的电动势EN在1.0188～1.0196V之间，通过调整RP₃使检统计G再次指零，并将RP₃值锁定。

在放大电路中，电阻R₄与R₅阻值要配对，尽可能相同，阻值可取1MΩ，电阻R₆的阻值大小关系到表头G的灵敏度，电阻R₆阻值过小，放大倍数过高，不仅操作困难，而且会使表头G产生抖动，电阻R₆阻值过大灵敏度就降低，根据电位差计精度在0.05级，电位差计满度变化万分之五时，指针偏转1mm国家标准，这时电阻R₆值应该是200Ω。二极管D₁及D₂正反接在输入端是为了进行输入保护，电阻R₇、R₈、R₉组成分压电路，在×10量程时信号最强，信号取R₉/(R₇+R₈+R₉)，在×1量程时，信号取(R₈+R₉)/(R₇+R₈+R₉)，在×0.1量程时，以上三个电阻上的信号全部进入放大器。电阻R₇取3.3KΩ，电阻R₈取1KΩ，电阻R₉取120Ω。

开关K₂掷向右边用于校对标准，电阻R₁₀取51KΩ～75KΩ，以限制不饱和标准电池放电电流，调节RP₁及RP₂使检流计G指零，这时电位差计工作电流被“标准化”，开关K₂掷向左边时，在U_X两个端钮间按极性接上被测量，通过调节量程转换开关及测量盘使表头G指针指零，这时测量盘读数乘上倍率即被测量的电压值。

Claims (1)

1. 一种三量程转换的携带式电位差计把工作电流调节电阻RP₁及RP₂，固定电源压降的固定电阻R₀，对标准时取样用的调定电阻RN，及测量电路串联在电位差计电路中；其特征是测量部份用两只步进盘及一只双滑线盘，第一步进盘由20×20/11Ω第I测量盘与20×20/11Ω的第I’代换盘组成，第二步进盘由10×0.2Ω的第II测量盘与10×0.2Ω的第II’代换盘组成，该步进盘两把电刷相互连接，第三盘即双滑线盘，两根电阻丝阻值相同，同为0～2.2Ω，其示值刻度盘有10个大格，每大格对应阻值为0.2Ω，并有105个小格，每小格0.02Ω，电阻丝始端“-1”至0.1Ω的5小格阻值在滑线盘内部，伸出滑线盘部分首先是5小格，后面是有0、1、2……10十一个刻度值的10大格；二根滑线中一根作第III’盘代换滑线，另一根作第III盘测量滑线，该盘二根滑线电阻上的电刷是从同一片金属上冲下来的；第I’代换盘第20点连接12.8Ω电阻R₂后与第II’代换盘第10点连接，第II测量盘0点连接0.2Ω加40/11Ω的一只电阻R₁后与第I测量盘O点连接，该盘第20点连接第III测量盘未端，第III’代换滑线始端连接一只阻值为40/11Ω加507.8Ω电阻R₃后与第I’代换盘O点连接；第I’代换盘电刷与5Ω电阻r₁并联在测量电路正极，5Ω电阻串联40.5Ω电阻r₄与双刀双掷开关的K_1-1×0.1量程触点连接，5Ω电阻与40.5Ω电阻连接处，再焊上45Ω电阻r₂后与×1量程触点连接，该触点与×10量程触点用450Ω电阻r₃连接，×10量程触点与第I测量盘电刷连接，双刀双掷开关中的K_1-1的常闭触点接在测量电路负极；用于连接被测量的U_X两端钮，正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计的切换开关与第III测量滑线始端连接。

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