CN201576042U - 有四个步进盘的电位差计 - Google Patents

Abstract

一种用于直流电压测量有四个步进盘的电位差计，把步进盘上的电阻都被设计成阻值是10整数次幂，可用标准电阻在电桥进行对比，这对仪器制造带来方便，提高了测量盘与代换盘上电阻的制造精度，从而也提高了电位差计整机的测量准确性；它的四个测量盘间用导线直接连接，不通过开关切换，使电位差计测量时不存在开关接触电阻变差影响；由于采用相同材料制成触点与全环，使热电势及电刷运动产生的可变热电势都大小相等、方向相反，因此使电位差计可以测量微小电压。

Description

有四个步进盘的电位差计

技术领域

本实用新型涉及测量直流电压的仪器。

背景技术

2008年5月7日公布了ZL200510062367.7发明专利，它是一种有四个步进盘的电位差计，它的第三、第四步进盘各有测量盘、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，由于第三步进盘不置在第10点时，第四步进盘置不同示值时电路总阻是变化的，第三步进盘置在第10点时，第四步进盘置不同示值时电路总阻不变，为此第三步进盘除有测量盘、代换盘外，增加了辅助盘来区别步进盘置第10点及不置第10点两种情况的电路连接，第四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，使步进盘上的开关接触电阻变差影响排除在测量回路之外。

由于第三、第四步进盘都有辅助盘，增加了第三、第四步进盘开关的层数，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三、第四步进盘测量数据超差，要修正第三、第四步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。申请号200820120442.4比ZL200510062367.7有进步，但这二种电位差计的电流流经第一步进盘的代换盘电刷后，分成两路，经过各步进盘，汇合在第一步进盘的测量盘电刷；它带来的问题是第二、三、四盘上电阻的阻值都是两个相同数字组成，阻值又小，没有标准电阻可以比对；如使用过渡标准电阻，那么两只过渡标准电阻间的引线误差就难处理；因此该电位差计第二、三、四盘的电阻阻值很难做准确。

实用新型内容

本实用新型的目的是，当电位差计有四个步进盘时，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；并且第三、第四步进盘都不用辅助盘。使步进盘上的电阻都被设计成阻值是10整数次幂，可用标准电阻在电桥进行对比，这对仪器制造带来方便。

本实用新型的技术方案是：

电流从外接3～6V可调稳压电源E正极经过节点A、B之间的四个步进盘上的电阻网络到318Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.7Ω可锁定的可调电阻R_P3，再经过调节范围在0～56Ω之间的可调电阻R_P1及调节范围在0～3.3Ω之间的可调电阻R_P2回到可调稳压电源E的负极组成电位差计工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G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电位差计标准回路；其特征在于节点A、B之间的第一步进盘有20个触点和二个定位钉，每个触点、每个定位钉都占一个档位，二个定位钉之间空二个档位，它们成15°角按圆周均布，每个触点间用100Ω电阻连接，共19个电阻组成的第I测量盘，与所有触点对称的是一只全环，全环和触点是用同种材料制成，第一步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触全环；第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘，第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过2000Ω电阻R₂连接，第三步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘，第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过2220Ω电阻R₃连接，第四步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷间通过22800Ω电阻R₄连接；外接3～6V可调稳压电源E正极连接节点A后分成两个支路：左边支路节点A经过1500Ω电阻R₁，再经过21610Ω电阻R₅，连接节点B；右边支路节点A连接第IV′代换盘第0触点，第IV′代换盘第10触点连接第III′代换盘第0触点，第III′代换盘第10触点连接第II′代换盘第0触点，第II′代换盘第10触点连接第I测量盘第0触点，第I测量盘第19触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点第IV测量盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接节点B；节点B连接调定电阻RN的高电位端，电位差计用于连接被测量的“U_X”两个端钮，正极端钮与电阻R₁和电阻R₅的连接点连接，负极端钮通过检流计的切换开关K与第I测量盘全环连接。

通过以上技术方案，在补偿回路内四只测量盘连接的线路上没有经过开关，而是用导线直接连接的，所以第一步进盘的电刷切换引起阻值变化不影响测量数值，只影响检流计阻尼，且与整个补偿回路的电阻变化比起来电刷切换引起阻值变化可以忽略；第一步进盘电刷切换引起热电势及可变热电势，由于触点与全环是用同种材料制成的，产生的热电势及可变热电势都大小相等方向相反，正好抵削；测量盘与代换盘上的电阻阻值都被设计成10的整数次幂，这种电阻的示值误差可以在电桥上用标准电阻比对，可提高仪器测量盘上的电阻精度，这对仪器制造带来方便，并从而也提高了电压测量装置整机的测量准确性。步进盘的开关触点间夹角是15°，开关一个圆周有24个触点匀布，每个步进盘的测量盘与代换盘都是0～10十一个触点，每个步进盘里测量盘与代换盘共占22个触点，每个步进盘里测量盘与代换盘需用二个定位钉把它们分开，二个定位钉占二个触点位置，因此，采用本技术方案，第二、第三、第四三个步进盘的测量盘与代换盘上的触点及电阻都只要一层，这降低了步进盘的高度，也就减小了仪器的体积，第一步进盘的测量盘有19个电阻，也只要一层，把量程扩大了一倍多。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理电路。

在图1中，19×100Ω的第I测量盘表示第I测量盘由19只100Ω的电阻组成，同理，10×10Ω表示由10只10Ω的电阻组成，10×1Ω表示由10只1Ω的电阻组成。

具体实施方式

实施例1：在图1中，第一步进盘只有测量盘，另三只步进盘都由数量及阻值相同的测量盘与代换盘组成，每只步进盘里测量盘增加电阻，代换盘减少同样阻值的电阻，反之也一样，所以，不管步进盘置何种示值，节点A、B间右边电阻值不变。

电流在第II′代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间分成二路，一路经过2000Ω电阻R₂，另一路经过第一步进盘，经过第一步进盘的电阻是：1900Ω+100Ω＝2000Ω，它与电阻R₂相等，当电阻R₂上的电流与第一步进盘上的电流也相等；电位差计工作电流标准化时电阻R₂上的电流与第一步进盘上的电流都设计成1mA，第II′代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间电阻是1000Ω。

电流在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间分成二路，一路经过2220Ω电阻R₃，另一路经过第一、第二步进盘，在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间经过第一、第二步进盘总电阻是1110Ω，经过2220Ω电阻R₃的电流是经过第一、第二步进盘总电流的一半，经过2220Ω电阻R₃的电流与第一步进盘上的电流相等，也是1mA。在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间的电阻是1110×2220/(1110+2220)Ω＝740Ω。

电流在第IV′代换盘电刷接触的触点与第IV测量盘电刷接触的触点间分成二路，一路经过22800Ω电阻R₄，另一路经过第一、第二、第三步进盘，在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间总电阻是740Ω，加第四、第三步进盘上各10只电阻共20Ω，第IV′代换盘电刷接触的触点与第IV测量盘电刷接触的触点间经过第一、第二、第三步进盘的电阻是760Ω；经过22800Ω电阻R₄阻值是760Ω的30倍，所以流过电阻R₄的电流是0.1mA。

节点A、B间右边电阻：10Ω十(760×760×30/760×31)Ω＝10Ω+(760×30/31)Ω

节点A、B间左边电流设计成0.1mA，节点A、B间左边电阻是节点A、B间右边电阻31倍：

为31×[10Ω+(760×30/31)Ω]＝310Ω+(760×30)Ω＝23110Ω

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K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝0.1×21610-1×120-1×100×(19-n₁)-1×20-1×10×(10-n₂)-1×10-1×1×(10-n₃)-0.1×1×(10-n₄)(mV)

U_X＝2161-120-1900+100n₁-20-100+10n₂-10-10+n₃-1+0.1n₄(mV)

U_X＝2161-2020+100n₁-120+10n₂-21+n₃+0.1n₄(mV)

U_X＝100n₁+10n₂+n₃+0.1n₄(mV)

外接工作电源采用富阳精密仪器厂生产的YJ49a型高稳定性稳压电源，它分0～3V、3～6V、6～9V三段，每段连续可调，本仪器采用3～6V连续可调的一段；为了调节方便，用调节范围为0～56Ω的可调电阻R_P1进行粗调，调节范围为0～3.3Ω的可调电阻R_P2进行微调。

标准工作电流是这样准定的：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，通过调节高稳定性稳压电源的输出电压，并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318Ω，串联了0～0.7Ω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，这台电位差计今后就以此为标准。

Claims (1)

1.一种有四个步进盘的电位差计，电流从外接3～6V可调稳压电源E正极经过节点A、B之间的四个步进盘上的电阻网络到318Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.7Ω可锁定的可调电阻R_P3，再经过调节范围在0～56Ω之间的可调电阻R_P1及调节范围在0～3.3Ω之间的可调电阻R_P2回到可调稳压电源E的负极组成电位差计工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G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电位差计标准回路；其特征在于节点A、B之间的第一步进盘有20个触点和二个定位钉，每个触点、每个定位钉都占一个档位，二个定位钉之间空二个档位，它们成15°角按圆周均布，每个触点间用100Ω电阻连接，共19个电阻组成的第I测量盘，与所有触点对称的是一只全环，全环和触点是用同种材料制成，第一步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触全环；第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘，第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过2000Ω电阻R₂连接，第三步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘，第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过2220Ω电阻R₃连接，第四步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷间通过22800Ω电阻R₄连接；外接3～6V可调稳压电源E正极连接节点A后分成两个支路：左边支路节点A经过1500Ω电阻R₁，再经过21610Ω电阻R₅，连接节点B；右边支路节点A连接第IV′代换盘第0触点，第IV′代换盘第10触点连接第III′代换盘第0触点，第III′代换盘第10触点连接第II′代换盘第0触点，第II′代换盘第10触点连接第I测量盘第0触点，第I测量盘第19触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点第IV测量盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接节点B；节点B连接调定电阻RN的高电位端，电位差计用于连接被测量的“U_X”两个端钮，正极端钮与电阻R₁和电阻R₅的连接点连接，负极端钮通过检流计的切换开关K与第I测量盘全环连接。