CN1793983A

CN1793983A - 有五位读数采用滑线盘的三量程电位差计

Info

Publication number: CN1793983A
Application number: CN 200510062290
Authority: CN
Inventors: 骆乃光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2006-06-28

Abstract

一种用于直流电压测量的有五位读数采用滑线盘的三量程电位差计，有3个量程，它有20×20Ω，9×4.4Ω，10× 0.44Ω三个测量盘和0～2.42Ω滑线盘组成，提供五位读数，所有测量用电阻直接用导线连接，将测量步进开关的接触电阻及变差排除在测量结果之外，最小分辨为0.1μV时也有很好的重复性，量程转换用电阻是一位数或二位数乘10的整数次幂。

Description

有五位读数采用滑线盘的三量程电位差计

技术领域

本发明涉及测量直流电压的仪器。

背景技术

当前生产的电位差计，当测量盘有三个以上时，两个测量端钮间存在开关接触电阻及变差，因此，即使工作电流小到0.1mA，开关的电刷及触点不仅采用银铜复合材料，接触面积也做得挺大，来减小测量开关步进切换时变差带来影响，这就使仪器体积变大，即便如此，也不能使电位差计分辨率小到0.1μv，另外还存在开关的热电势与接触可变热电势影响。

发明内容

本发明要解决的问题是，当电位差计内用于测量部分有三个步进盘与一个滑线盘时，测量开关步进切换的接触电阻及变差，开关热电势不影响测量结果，使仪器分辨率达0.1μv。在量程转换时，量程转换用电阻是一位数或二位数乘10的整数次幂的阻值。

本发明的技术方案是这样的：工作电流调节电阻RP₁及RP₂，用于降低电源电压的固定电阻R₀，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于5.5mA；其特征在于第一步进盘由各有20×20Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由0点与1点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×4.4Ω的第II测量盘，有10×4.4Ω的第II′代换盘及不焊有电阻、0点独立、其余触点连接的第II″辅助盘组成，第三步进盘由同为10×0.44Ω电阻组成的第III测量盘和第III′代换盘及有10×0.22Ω电阻的第III″辅助盘组成，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值都是0～2.42Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，滑线的刻度盘标有0～10十一个示值的10个大格，每大格有10个小格，0示值往前有5个小格显示，再往前到滑线盘始端也相当于“-1”往后有5小格电阻在滑线盘内部，每大格对应的电阻值是0.22Ω，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过85.56Ω电阻R₁连接第III″辅助盘第10点，第III″辅助盘0点连接第II″辅助盘0点连接，该盘电刷与第II″辅助盘除0点外其余点连接，第II″辅助盘电刷一路连接第II′代换盘第10点，另一路通过39.6Ω电阻R₂与第III′代换盘第10点连接，第II测量盘第1点连接第III测量盘第10点，第II测量0点与第III测量盘0点共同连接阻值为40.22Ω电阻R₃后与第I测量盘0点连接，第I测量盘第20点连接第IV测量盘第10点，第IV′代换盘始端连接5097.58Ω电阻R₄后与第I′代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与50Ω电阻r₁并联在电位差计测量部份正极，电阻r₁按顺序串联450Ω电阻r₂，4500Ω电阻r₃，电阻r₁与电阻r₂的连接处，焊接405Ω电阻r₄与双刀三掷量程转换开关K_1-1的×0.1量程触点连接，电阻r₂与电阻r₃的连接点与×1量程触点连接，电阻r₃与第I测量盘电刷与量程转换开关K_1-1的×10量程触点连接，量程转换开关K_1-1的常闭触点连接在电位差计测量部份负极；测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K₂与第IV测量盘线始端连接。

通过以上技术方案，三个步进盘及一个滑线盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，接触电阻及变差，不在测量回路内，影响的只是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，电源电压是伏，热电势是多少μV，两者相差10的6次方数量级，因此影响可以忽略，退一步讲，即使接触电阻变差及热电势大到不可忽略程度，可通过对标准来调整RP₂的阻值得到修正，零电势可以通过调整滑线盘零位得到修正，或增大第IV测量盘与第I测量盘之间引线电阻来修正，因此本仪器分辨率为0.1μV时，能得到很好的重复性。由于量程转换用电阻是一位数或两位数乘10的整数次幂，可用过渡标准电阻对量程转换用电阻阻值进行修正，提高了电位差计量程比的准确度。

附图说明

附图是本发明原理电路。

具体实施方式

由“U_x”正极经过各个测量盘，再经过切换开关K₂到“U_x”负极是测量回路，由电源正极经过测量步进开关到调定电阻RN及RP₃，然后到电阻R₀，可调电阻RP₂及RP₁后，回到电源负极是工作回路，从标准电池EN正极经过切换开关K₂，到调定电阻RN及RP₃，再到标准电池负极是标准回路。当四只盘都掷“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻是550Ω，右边电阻等于5500Ω，第一步进盘两把电刷间总阻为500Ω，因此第一盘两把电刷间总电流的10/11在左边流动，1/11在右边流动。当第二盘掷0点时，第二盘与第三盘并联部份电阻相等，当第三盘掷不同示值时，电路阻值不变。当第二盘不掷在0时，第三盘掷不同示值，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，在第三辅助盘中每个步进减小同样阻值，当第二步进盘掷0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。由于第一盘及第四盘均由阻值相同的测量盘及代换盘组成，所以四个盘无论掷何示值，电路总阻不变。

在×10量程，第一步进盘两把电刷间电阻被10倍于自身阻值的电阻r₁、电阻r₂、电阻r₃串联后并联，因此流过第一步进盘两把电刷间总电流为电位差计电流的10/11，流过电阻r₁、r₂、r₃的电流为电位差计工作电流的1/11；在×1量程时，第一步进盘两把电刷间的电阻串联电阻r₃后10倍于互相串联的电阻r₁和电阻r₂相并联，使流过测量盘电流减小到×10量程的1/10；在×0.1量程时，第一步进盘两把电刷间总阻串联了电阻r₂与r₃后与电阻r₁并联，串联后的电阻是r₁的109倍，因此流过第一步进盘两把电刷间总电流是电位差计工作电流的1/110，该电流是×10量程时的电流的1/100。

基本量程电位差计工作电流为5.5mA，第一步进盘两把电刷间左边电流50/11mA，右边电流为5/11mA，左边电流流过第II″辅助盘电刷后分成相等的两个支路，当第二盘掷0点时，流过第II测量盘及第III测量盘的两个支路是分开的，当第II测量盘不掷0时，流过第II测量盘支路电流全部流过第III测量盘电阻，第III测量盘10只电阻起到第II测量盘第1只电阻的作用，当第III测量盘掷n₃时，n₃～0电阻上的电流虽然就是左边电流，但可以看成是两个支路电流叠加而成，因此计算时可以以分开计算；

5.5mA工作电流是这样确定的，在“U_x”两端的两个测量端钮按极性接上接近满量程的标准电压，开关K₂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RP₁及RP₂，使检流计指零，再将开关K₂掷向右边，取样用调定电阻RN的阻值是185Ω，串联了0～1Ω可调电阻RP₃，调节RP₃，使检流计再次指零，再将开关K₂掷向左边，调节RP₂使检流计指零，又将开关K₂掷向右边调节RP₃使检流计指零，当开关指向左边及右边不作调节检流计均指零时，说明电位差计工作电流已标准化，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RP₃锁定，该电位差计今后就以此为标准。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，开关K₂掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

Ux＝25/11×4.4n₂+25/11×0.44n₃+50/11(40+0.22)+50/11×20n₁-5/11×(20-n₁)×

20-5/11(10-n₄)×0.22(mv)

＝10n₂+n₃+2000/11+1+1000n₁/11-2000/11+100n₁/11-1+0.1n₄(mv)

＝100n₁+10n₂+n₃+0.1n₄(mv)

以上是×10量程四个测量盘示值，在×0.1量程时，四个测量盘示值表达为n₁+0.1n₂+0.01n₃+0.001n₄(mv)，以上n₄按大格阻值计算，因此在×0.1量程每小格分辩率为0.1μv。

电位差计工作电压为4.5V，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均能把电位差计工作电流调整到标准状态，取固定电阻R₀＝123Ω，可调电阻RP₁＝20×6.8Ω，RP₂为0～7.5Ω。

双刀双掷开关K_1-2对×10、×1量程进行输入信号的衰减，在×0.1量程全部信号进入放大器，在×1量程输入信号为全部信号的(R₁₀+R₉)/(R₈+R₉+R₁₀)，在×10量程时，输入信号为全部信号的R₁₀/(R₈+R₉+R₁₀)

Claims

一种五位读数采用滑线盘的三量程电位差计，它有工作电流调节电阻RP₁及RP₂，用于降低电源电压的固定电阻R₀，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于5.5mA；其特征在于第一步进盘由各有20×20Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由0点与1点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×4.4Ω的第II测量盘，有10×4.4Ω的第II′代换盘及不焊有电阻、0点独立、其余触点连接的第II″辅助盘组成，第三步进盘由同为10×0.44Ω电阻组成的第III测量盘和第III′代换盘及有10×0.22Ω电阻的第III″辅助盘组成，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值都是0～2.42Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，滑线的刻度盘标有0～10十一个示值的10个大格，每大格有10个小格，0示值往前有5个小格显示，再往前到滑线盘始端也相当于“-1”往后有5小格电阻在滑线盘内部，每大格对应的电阻值是0.22Ω，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过85.56Ω电阻R₁连接第III″辅助盘第10点，第III″辅助盘0点连接第II″辅助盘0点连接，该盘电刷与第II″辅助盘除0点外其余点连接，第II″辅助盘电刷一路连接第II′代换盘第10点，另一路通过39.6Ω电阻R₂与第III′代换盘第10点连接，第II测量盘第1点连接第III测量盘第10点，第II测量0点与第III测量盘0点共同连接阻值为40.22Ω电阻R₃后与第I测量盘0点连接，第I测量盘第20点连接第IV测量盘第10点，第IV′代换盘始端连接5097.58Ω电阻R₄后与第I′代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与50Ω电阻r₁并联在电位差计测量部份正极，电阻r₁按顺序串联450Ω电阻r₂4500Ω电阻r₃，电阻r₁与电阻r₂的连接处，焊接405Ω电阻r₄与双刀三掷量程转换开关K_1-1的×0.1量程触点连接，电阻r₂与电阻r₃的连接点与×1量程触点连接，电阻r₃与第I测量盘电刷与量程转换开关K_1-1的×10量程触点连接，量程转换开关K_1-1的常闭触点连接在电位差计测量部份负极；测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K₂与第IV测量盘线始端连接。