直流电位差计的制作方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量有四个步进盘的直流电位差计，它的每个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，它第一步进盘上测量盘与代换盘的触点间焊有电阻，其余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。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。 直流电位差计
【背景技术】
[0002] 当前对于有四个步进盘的直流电位差计，在四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，并采用银一铜复合材料；申请号200810120441. X公开了有四 个步进盘的直流电位差计解决开关接触电阻变差的新方法，它的四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，它的四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】
[0003] 本发明的目的是设计一种有四个步进盘的直流电位差计，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。
[0004] 本发明的技术方案这样采取：从直流电位差计11?12V外接工作电源E的正极 端钮经过由21只4Ω电阻串联构成的可调电阻R P1、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R P3、经过经过四个步进盘，到96.5Ω调 定电阻RN，再经过〇?〇. 1 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到直流电位差计11?12V 外接工作电源E的负极端钮组成直流电位差计工作回路；从不饱和标准电池E N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96. 5 Ω调定电阻RN和调节范围在0? 〇. 1 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200KΩ电阻&到不饱和标准电池EN负 极组成直流电位差计标准回路；用于连接被测量"U x"的两个端钮，正极端钮经过四个测量 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到负极端钮组成直流电位 差计补偿回路；其特征在于第一步进盘由有〇、1、2、……20共21个档位的测量盘I与由有 〇、1、2、……20共21个档位的代换盘Γ组成，测量盘I与代换盘Γ各档触点间连接阻值 是0.01Ω的电阻一只，测量盘I的第"0"触点为电路节点A，代换盘Γ的第"20"触点为 电路节点B，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与由有0、1、2、…… 10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘 ΠΙ与由有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ组成，第四步进盘由有0、1、2、…… 20共21个档位的测量盘IV与由有0、1、2、……20共21个档位的代换盘IV'组成，第四 步进盘中测量盘IV与代换盘IV'上的各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘Γ对 应触点连接，第二步进盘中测量盘II第"0"触点与第三步进盘中测量盘III第"0"触点连 接第一步进盘测量盘I第"0"触点，第二步进盘中测量盘II第"1"触点与第三步进盘中测 量盘III第" 1"触点连接第一步进盘测量盘I第"2"触点，第二步进盘中测量盘II第"2" 触点与第三步进盘中测量盘ΠΙ第"2"触点连接第一步进盘测量盘I第"4"触点，第二步 进盘中测量盘II第"3"触点与第三步进盘中测量盘III第"3"触点连接第一步进盘测量 盘I第"6"触点，第二步进盘中测量盘II第"4"触点与第三步进盘中测量盘III第"4"触 点连接第一步进盘测量盘I第"8"触点，第二步进盘中测量盘II第"5"触点与第三步进盘 中测量盘III第"5"触点连接第一步进盘测量盘I第"10"触点，第二步进盘中测量盘II 第"6"触点与第三步进盘中测量盘III第"6"触点连接第一步进盘测量盘I第"12"触点， 第二步进盘中测量盘II第"7"触点与第三步进盘中测量盘III第"7"触点连接第一步进 盘测量盘I第"14"触点，第二步进盘中测量盘II第"8"触点与第三步进盘中测量盘III 第"8"触点连接第一步进盘测量盘I第"16"触点，第二步进盘中测量盘II第"9"触点与 第三步进盘中测量盘III第"9"触点连接第一步进盘测量盘I第"18"触点，第二步进盘 中测量盘II第"10"触点与第三步进盘中测量盘III第"10"触点连接第一步进盘测量盘 I第"20"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"0"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"0" 触点连接第一步进盘代换盘Γ第"〇"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"1"触点与第三 步进盘中代换盘ΙΙΓ第"1"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"2"触点，第二步进盘中代 换盘ΙΓ第"2"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"2"触点连接第一步进盘代换盘Γ 第"4"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"3"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"3"触 点连接第一步进盘代换盘Γ第"6"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"4"触点与第三步 进盘中代换盘ΙΙΓ第"4"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"8"触点，第二步进盘中代换 盘ΙΓ第"5"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"5"触点连接第一步进盘代换盘Γ第 "10"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"6"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"6"触点 连接第一步进盘代换盘Γ第"12"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"7"触点与第三步进 盘中代换盘ΙΙΓ第"7"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"14"触点，第二步进盘中代换 盘ΙΓ第"8"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"8"触点连接第一步进盘代换盘Γ第 "16"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"9"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"9"触点 连接第一步进盘代换盘Γ第"18"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"10"触点与第三步 进盘中代换盘ΙΙΓ第"10"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"20"触点，第一步进盘测量 盘I的金属接触环与代换盘Γ的金属接触环间用999.8Ω的电阻&连接，第二步进盘测 量盘II的金属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用20ΚΩ的电阻R 2连接，第三步进盘 测量盘III的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用200ΚΩ的电阻R3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2000ΚΩ的电阻R 4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I的第"0"触点即节点A 连接可调电阻R P3的低电位端，代换盘Γ的第"20"触点即节点B连接调定电阻RN的高电 位端，用于连接被测量"U x"的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的第"0"触点连接，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I的第"20"触点 连接。
[0005] 通过以上技术方案，第二、第三、第四步进盘触点间都没有电阻，且四个步进盘误 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，也使直流电位差计结构简 单，体积缩小，从而降低了生产成本；当直流电位差计四个测量盘置"〇"时，直流电位差计 的内部线路总电势是A点电位，一点电位为"0"，所以本直流电位差计的零电势很小，四个 步进盘各个支路几个μ v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。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的一种原理电路。
[0007] 在图1中，21X4 Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有21只阻值是4 Ω的电阻 串联，同理，21X0. 2 Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有21只阻值是0.2 Ω的电阻串 联，第一步进盘测量盘I与代换盘Γ上的20X0. 01 Ω，表示测量盘I与代换盘Γ上都有 20只阻值是0.01 Ω的电阻串联，
[0008] 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 头表不金属电刷。
【具体实施方式】
[0009] 实施例1，在图1中，节点A、节点B之间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，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，这能保证四个步进盘不管置何示 值，各步进盘电阻比值不变，也保证各步进盘的电流不变。
[0010] 各步进盘电阻比：第一步进盘：第二步进盘：第三步进盘：第四步进盘= 1 : 20 : 200 : 2000,所以，流过各步进盘电流比：第一步进盘：第二步进盘：第三步进 盘：第四步进盘= 2000 : 200 : 20 : 1。直流电位差计标准工作电流设计成10.555mA， 则标准工作电流流过第一步进盘10mA，流过第二步进盘0. 5mA，流过第三步进盘0. 05mA, 流过第四步进盘是0. 005mA,这时第一步进盘每个步进是IX lO^mV，由于第二、第三步进盘 每个步进是两个〇. 01 Ω电阻，所以第二步进盘每个步进是1 X KT2mV，第三步进盘每个步 进是IX l(T3mV，第四步进盘每个步进只有一个0.01 Ω电阻，因此第四步进盘每个步进是 0. 5 X 10_4mV，第一步进盘在节点A、B之间的阻值是1000 Ω，测量盘与代换盘的开关接触电 阻变差一般小于2 X 1(Γ4 Ω，变差引起误差可以忽略，第二步进盘往后的三个步进盘，测量盘 金属接触环与代换盘的金属接触环间连接的电阻阻值更大，开关接触电阻变差的影响更可 以忽略。
[0011] 当工作电流标准化后，第I测量盘掷化，第II测量盘掷112，第III测量盘掷11 3，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：
[0012] Ux = 10X0. Oln^O. 5X0. 02n2+0. 05X0. 02n3+0. 005X0. 01n4(mv)
[0013] Ux = 0. ln^O. 01n2+0. 001n3+0. 00005n4(mv)
[0014] 这里ni及n4都是有20个步进，第一步进盘及第四步进盘都采用两个相邻触点间 夹角为15°的双层开关，与10个步进比较起来，第一步进盘扩大了一倍测量范围，第四步 进盘，每个步进为半个刻度，把最小分辨率从〇. 1 μ V，提高到〇. 05 μ V。
[0015] 直流电位差计工作电源要采用YJ49型高稳定度稳压电源，工作电流10. 555mA是 比较大的，采用甲电池是稳定不了的，本直流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。
[0016] 在标准回路中，为避免回路电流过大，采用200ΚΩ电阻R。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10. 555mA，因 此调定电阻RN取96. 5 Ω，外加0?0. 1 Ω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。
[0017] 直流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直流电 位差计"Ux"两个测量端钮连接，直流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κ掷向左边，调节可调电阻R P1、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R P4，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。
【权利要求】
1. 一种有四个测量盘的直流电位差计，从直流电位差计11?12V外接工作电源E的正 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R P2、及调节范围在0?0.22Ω之间的可调电阻RP3、经过经过四个步进盘，到96.5Ω调 定电阻R N，再经过〇?〇. 1 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到直流电位差计11?12V 外接工作电源E的负极端钮组成直流电位差计工作回路；从不饱和标准电池E N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96. 5 Ω调定电阻RN和调节范围在0? 〇. 1 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200KΩ电阻&到不饱和标准电池EN负 极组成直流电位差计标准回路；用于连接被测量"U x"的两个端钮，正极端钮经过四个测量 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到负极端钮组成直流电位 差计补偿回路；其特征在于第一步进盘由有〇、1、2、……20共21个档位的测量盘I与由有 〇、1、2、……20共21个档位的代换盘Γ组成，测量盘I与代换盘Γ各档触点间连接阻值 是0.01Ω的电阻一只，测量盘I的第"0"触点为电路节点A，代换盘Γ的第"20"触点为 电路节点B，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与由有0、1、2、…… 10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘 ΠΙ与由有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ组成，第四步进盘由有0、1、2、…… 20共21个档位的测量盘IV与由有0、1、2、……20共21个档位的代换盘IV'组成，第四 步进盘中测量盘IV与代换盘IV'上的各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘Γ对 应触点连接，第二步进盘中测量盘II第"0"触点与第三步进盘中测量盘III第"0"触点连 接第一步进盘测量盘I第"0"触点，第二步进盘中测量盘II第"1"触点与第三步进盘中测 量盘III第" 1"触点连接第一步进盘测量盘I第"2"触点，第二步进盘中测量盘II第"2" 触点与第三步进盘中测量盘ΠΙ第"2"触点连接第一步进盘测量盘I第"4"触点，第二步 进盘中测量盘II第"3"触点与第三步进盘中测量盘III第"3"触点连接第一步进盘测量 盘I第"6"触点，第二步进盘中测量盘II第"4"触点与第三步进盘中测量盘III第"4"触 点连接第一步进盘测量盘I第"8"触点，第二步进盘中测量盘II第"5"触点与第三步进盘 中测量盘III第"5"触点连接第一步进盘测量盘I第"10"触点，第二步进盘中测量盘II 第"6"触点与第三步进盘中测量盘III第"6"触点连接第一步进盘测量盘I第"12"触点， 第二步进盘中测量盘II第"7"触点与第三步进盘中测量盘III第"7"触点连接第一步进 盘测量盘I第"14"触点，第二步进盘中测量盘II第"8"触点与第三步进盘中测量盘III 第"8"触点连接第一步进盘测量盘I第"16"触点，第二步进盘中测量盘II第"9"触点与 第三步进盘中测量盘III第"9"触点连接第一步进盘测量盘I第"18"触点，第二步进盘 中测量盘II第"10"触点与第三步进盘中测量盘III第"10"触点连接第一步进盘测量盘 I第"20"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"0"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"0" 触点连接第一步进盘代换盘Γ第"〇"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"1"触点与第三 步进盘中代换盘ΙΙΓ第"1"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"2"触点，第二步进盘中代 换盘ΙΓ第"2"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"2"触点连接第一步进盘代换盘Γ 第"4"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"3"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"3"触 点连接第一步进盘代换盘Γ第"6"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"4"触点与第三步 进盘中代换盘ΙΙΓ第"4"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"8"触点，第二步进盘中代换 盘ΙΓ第"5"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"5"触点连接第一步进盘代换盘Γ第 "10"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"6"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"6"触点 连接第一步进盘代换盘Γ第"12"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"7"触点与第三步进 盘中代换盘ΙΙΓ第"7"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"14"触点，第二步进盘中代换 盘ΙΓ第"8"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"8"触点连接第一步进盘代换盘Γ第 "16"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"9"触点与第三步进盘中代换盘ΙΙΓ第"9"触点 连接第一步进盘代换盘Γ第"18"触点，第二步进盘中代换盘ΙΓ第"10"触点与第三步 进盘中代换盘ΙΙΓ第"10"触点连接第一步进盘代换盘Γ第"20"触点，第一步进盘测量 盘I的金属接触环与代换盘Γ的金属接触环间用999.8Ω的电阻&连接，第二步进盘测 量盘II的金属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用20ΚΩ的电阻R 2连接，第三步进盘 测量盘III的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用200ΚΩ的电阻R3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2000ΚΩ的电阻R 4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I的第"0"触点即节点A 连接可调电阻R P3的低电位端，代换盘Γ的第"20"触点即节点B连接调定电阻RN的高电 位端，用于连接被测量"U x"的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的第"0"触点连接，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I的第"20"触点 连接。
【文档编号】G01R17/22GK104101762SQ201410363556
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】袁乐香, 骆晓峰 申请人:富阳兴远仪器仪表经营部