直流電位差計的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有四個步進盤的直流電位差計，它的每個步進盤都由測量盤和與測量盤結構相同的代換盤組成，它第一步進盤上測量盤與代換盤的觸點間焊有電阻，其余步進盤上都沒有電阻，它使電位差計內部引線電阻、開關接觸電阻及變差、熱電勢對電位差計影響都能夠忽略。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。 直流電位差計

【背景技術】
[0002] 當前對于有四個步進盤的直流電位差計，在四個步進盤之間的連接上，中間盤普 遍采用開關切換，這樣就產生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一般 采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀一銅復合材料；申請號200810120441. X公開了有四 個步進盤的直流電位差計解決開關接觸電阻變差的新方法，它的四個步進盤都由測量盤及 代換盤組成，不含輔助盤，每個測量盤及代換盤上都有電阻，它的四個步進盤上的測量盤與 代換盤在電路中組成了橋式線路，它最大的毛病在于誤差不獨立，一旦測量盤某點示值超 差，就無法確定是哪只電阻超差引起的，這對鑒定與維修帶來不便。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是設計一種有四個步進盤的直流電位差計，它不采用橋式線路，這 樣誤差可以獨立，且后三個步進盤觸點間沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。
[0004] 本發明的技術方案這樣采取：從直流電位差計11?12V外接工作電源E的正極 端鈕經過由21只4Ω電阻串聯構成的可調電阻R P1、由21只0.2Ω電阻串聯構成的可調電 阻RP2、及調節范圍在0?0.22Ω之間的可調電阻R P3、經過經過四個步進盤，到96.5Ω調 定電阻RN，再經過〇?〇. 1 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4回到直流電位差計11?12V 外接工作電源E的負極端鈕組成直流電位差計工作回路；從不飽和標準電池E N正極經過兩 個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到96. 5 Ω調定電阻RN和調節范圍在0? 〇. 1 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過200KΩ電阻&到不飽和標準電池EN負 極組成直流電位差計標準回路；用于連接被測量"U x"的兩個端鈕，正極端鈕經過四個測量 盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成直流電位 差計補償回路；其特征在于第一步進盤由有〇、1、2、……20共21個檔位的測量盤I與由有 〇、1、2、……20共21個檔位的代換盤Γ組成，測量盤I與代換盤Γ各檔觸點間連接阻值 是0.01Ω的電阻一只，測量盤I的第"0"觸點為電路節點A，代換盤Γ的第"20"觸點為 電路節點B，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與由有0、1、2、…… 10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤 ΠΙ與由有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，第四步進盤由有0、1、2、…… 20共21個檔位的測量盤IV與由有0、1、2、……20共21個檔位的代換盤IV'組成，第四 步進盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點，與第一步進盤中測量盤I與代換盤Γ對 應觸點連接，第二步進盤中測量盤II第"0"觸點與第三步進盤中測量盤III第"0"觸點連 接第一步進盤測量盤I第"0"觸點，第二步進盤中測量盤II第"1"觸點與第三步進盤中測 量盤III第" 1"觸點連接第一步進盤測量盤I第"2"觸點，第二步進盤中測量盤II第"2" 觸點與第三步進盤中測量盤ΠΙ第"2"觸點連接第一步進盤測量盤I第"4"觸點，第二步 進盤中測量盤II第"3"觸點與第三步進盤中測量盤III第"3"觸點連接第一步進盤測量 盤I第"6"觸點，第二步進盤中測量盤II第"4"觸點與第三步進盤中測量盤III第"4"觸 點連接第一步進盤測量盤I第"8"觸點，第二步進盤中測量盤II第"5"觸點與第三步進盤 中測量盤III第"5"觸點連接第一步進盤測量盤I第"10"觸點，第二步進盤中測量盤II 第"6"觸點與第三步進盤中測量盤III第"6"觸點連接第一步進盤測量盤I第"12"觸點， 第二步進盤中測量盤II第"7"觸點與第三步進盤中測量盤III第"7"觸點連接第一步進 盤測量盤I第"14"觸點，第二步進盤中測量盤II第"8"觸點與第三步進盤中測量盤III 第"8"觸點連接第一步進盤測量盤I第"16"觸點，第二步進盤中測量盤II第"9"觸點與 第三步進盤中測量盤III第"9"觸點連接第一步進盤測量盤I第"18"觸點，第二步進盤 中測量盤II第"10"觸點與第三步進盤中測量盤III第"10"觸點連接第一步進盤測量盤 I第"20"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"0"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"0" 觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"〇"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"1"觸點與第三 步進盤中代換盤ΙΙΓ第"1"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"2"觸點，第二步進盤中代 換盤ΙΓ第"2"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"2"觸點連接第一步進盤代換盤Γ 第"4"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"3"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"3"觸 點連接第一步進盤代換盤Γ第"6"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"4"觸點與第三步 進盤中代換盤ΙΙΓ第"4"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"8"觸點，第二步進盤中代換 盤ΙΓ第"5"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"5"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第 "10"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"6"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"6"觸點 連接第一步進盤代換盤Γ第"12"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"7"觸點與第三步進 盤中代換盤ΙΙΓ第"7"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"14"觸點，第二步進盤中代換 盤ΙΓ第"8"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"8"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第 "16"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"9"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"9"觸點 連接第一步進盤代換盤Γ第"18"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"10"觸點與第三步 進盤中代換盤ΙΙΓ第"10"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"20"觸點，第一步進盤測量 盤I的金屬接觸環與代換盤Γ的金屬接觸環間用999.8Ω的電阻&連接，第二步進盤測 量盤II的金屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用20ΚΩ的電阻R 2連接，第三步進盤 測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用200ΚΩ的電阻R3連接，第四步 進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV的金屬接觸環間用2000ΚΩ的電阻R 4連接，每 個步進盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤I的第"0"觸點即節點A 連接可調電阻R P3的低電位端，代換盤Γ的第"20"觸點即節點B連接調定電阻RN的高電 位端，用于連接被測量"U x"的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的第"0"觸點連接，負極 端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K后與測量盤I的第"20"觸點 連接。
[0005] 通過以上技術方案，第二、第三、第四步進盤觸點間都沒有電阻，且四個步進盤誤 差獨立，后三盤相同步進的誤差一致，這給調試與維修帶來方便，也使直流電位差計結構簡 單，體積縮小，從而降低了生產成本；當直流電位差計四個測量盤置"〇"時，直流電位差計 的內部線路總電勢是A點電位，一點電位為"0"，所以本直流電位差計的零電勢很小，四個 步進盤各個支路幾個μ v的熱電勢都串聯在以伏為單位的電壓降上，因此熱電勢對"ux"的 兩個測量端鈕影響可以忽略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，21X4 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有21只阻值是4 Ω的電阻 串聯，同理，21X0. 2 Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有21只阻值是0.2 Ω的電阻串 聯，第一步進盤測量盤I與代換盤Γ上的20X0. 01 Ω，表示測量盤I與代換盤Γ上都有 20只阻值是0.01 Ω的電阻串聯，
[0008] 在圖1中，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環，空心小圓圈表示金屬觸點，雙向箭 頭表不金屬電刷。

【具體實施方式】
[0009] 實施例1，在圖1中，節點A、節點B之間四個步進盤中任意一個步進盤轉動時，電 流流過測量盤增加的電阻等于電流流過代換盤減少的電阻，反之也然，所以，四個步進盤不 管置何示值，該步進盤在節點A與節點B之間電阻值不變，這能保證四個步進盤不管置何示 值，各步進盤電阻比值不變，也保證各步進盤的電流不變。
[0010] 各步進盤電阻比：第一步進盤：第二步進盤：第三步進盤：第四步進盤= 1 : 20 : 200 : 2000,所以，流過各步進盤電流比：第一步進盤：第二步進盤：第三步進 盤：第四步進盤= 2000 : 200 : 20 : 1。直流電位差計標準工作電流設計成10.555mA， 則標準工作電流流過第一步進盤10mA，流過第二步進盤0. 5mA，流過第三步進盤0. 05mA, 流過第四步進盤是0. 005mA,這時第一步進盤每個步進是IX lO^mV，由于第二、第三步進盤 每個步進是兩個〇. 01 Ω電阻，所以第二步進盤每個步進是1 X KT2mV，第三步進盤每個步 進是IX l(T3mV，第四步進盤每個步進只有一個0.01 Ω電阻，因此第四步進盤每個步進是 0. 5 X 10_4mV，第一步進盤在節點A、B之間的阻值是1000 Ω，測量盤與代換盤的開關接觸電 阻變差一般小于2 X 1(Γ4 Ω，變差引起誤差可以忽略，第二步進盤往后的三個步進盤，測量盤 金屬接觸環與代換盤的金屬接觸環間連接的電阻阻值更大，開關接觸電阻變差的影響更可 以忽略。
[0011] 當工作電流標準化后，第I測量盤擲化，第II測量盤擲112，第III測量盤擲11 3，第 IV測量盤擲n4，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[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] 這里ni及n4都是有20個步進，第一步進盤及第四步進盤都采用兩個相鄰觸點間 夾角為15°的雙層開關，與10個步進比較起來，第一步進盤擴大了一倍測量范圍，第四步 進盤，每個步進為半個刻度，把最小分辨率從〇. 1 μ V，提高到〇. 05 μ V。
[0015] 直流電位差計工作電源要采用YJ49型高穩定度穩壓電源，工作電流10. 555mA是 比較大的，采用甲電池是穩定不了的，本直流電位差計采用比較大的工作電流及0.01Ω這 種比較小電阻，是為了測量微小電壓時，降低對檢流計靈敏度的要求。
[0016] 在標準回路中，為避免回路電流過大，采用200ΚΩ電阻R。來限流，由于不飽和標 準電池的電動勢是離散的，在1.0188V?1.0196V之間，標準化的工作電流為10. 555mA，因 此調定電阻RN取96. 5 Ω，外加0?0. 1 Ω可鎖定的可調電阻RP4，可以覆蓋標準電池電動勢 的變化范圍。
[0017] 直流電位差計的標準工作電流是這樣獲得：把2mV標準信號電壓按極性與直流電 位差計"Ux"兩個測量端鈕連接，直流電位差計各步進盤總示值與標準信號電壓值相同，雙 刀雙擲開關κ擲向左邊，調節可調電阻R P1、可調電阻RP2及可調電阻RP3，使檢流計G指零； 再將雙刀雙擲開關K擲向右邊，調節可調電阻R P4，使檢流計G指零，再重復一次后，把可調 電阻Rp4鎖定，這時電位差計的工作電流就標準化，儀器使用時，先校對標準，要對讀數盤進 行讀數時，校對標準后再讀數。
【權利要求】
1. 一種有四個測量盤的直流電位差計，從直流電位差計11?12V外接工作電源E的正 極端鈕經過由21只4Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由21只0.2Ω電阻串聯構成的可調 電阻R P2、及調節范圍在0?0.22Ω之間的可調電阻RP3、經過經過四個步進盤，到96.5Ω調 定電阻R N，再經過〇?〇. 1 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4回到直流電位差計11?12V 外接工作電源E的負極端鈕組成直流電位差計工作回路；從不飽和標準電池E N正極經過兩 個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到96. 5 Ω調定電阻RN和調節范圍在0? 〇. 1 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過200KΩ電阻&到不飽和標準電池EN負 極組成直流電位差計標準回路；用于連接被測量"U x"的兩個端鈕，正極端鈕經過四個測量 盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成直流電位 差計補償回路；其特征在于第一步進盤由有〇、1、2、……20共21個檔位的測量盤I與由有 〇、1、2、……20共21個檔位的代換盤Γ組成，測量盤I與代換盤Γ各檔觸點間連接阻值 是0.01Ω的電阻一只，測量盤I的第"0"觸點為電路節點A，代換盤Γ的第"20"觸點為 電路節點B，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與由有0、1、2、…… 10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤 ΠΙ與由有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，第四步進盤由有0、1、2、…… 20共21個檔位的測量盤IV與由有0、1、2、……20共21個檔位的代換盤IV'組成，第四 步進盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點，與第一步進盤中測量盤I與代換盤Γ對 應觸點連接，第二步進盤中測量盤II第"0"觸點與第三步進盤中測量盤III第"0"觸點連 接第一步進盤測量盤I第"0"觸點，第二步進盤中測量盤II第"1"觸點與第三步進盤中測 量盤III第" 1"觸點連接第一步進盤測量盤I第"2"觸點，第二步進盤中測量盤II第"2" 觸點與第三步進盤中測量盤ΠΙ第"2"觸點連接第一步進盤測量盤I第"4"觸點，第二步 進盤中測量盤II第"3"觸點與第三步進盤中測量盤III第"3"觸點連接第一步進盤測量 盤I第"6"觸點，第二步進盤中測量盤II第"4"觸點與第三步進盤中測量盤III第"4"觸 點連接第一步進盤測量盤I第"8"觸點，第二步進盤中測量盤II第"5"觸點與第三步進盤 中測量盤III第"5"觸點連接第一步進盤測量盤I第"10"觸點，第二步進盤中測量盤II 第"6"觸點與第三步進盤中測量盤III第"6"觸點連接第一步進盤測量盤I第"12"觸點， 第二步進盤中測量盤II第"7"觸點與第三步進盤中測量盤III第"7"觸點連接第一步進 盤測量盤I第"14"觸點，第二步進盤中測量盤II第"8"觸點與第三步進盤中測量盤III 第"8"觸點連接第一步進盤測量盤I第"16"觸點，第二步進盤中測量盤II第"9"觸點與 第三步進盤中測量盤III第"9"觸點連接第一步進盤測量盤I第"18"觸點，第二步進盤 中測量盤II第"10"觸點與第三步進盤中測量盤III第"10"觸點連接第一步進盤測量盤 I第"20"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"0"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"0" 觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"〇"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"1"觸點與第三 步進盤中代換盤ΙΙΓ第"1"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"2"觸點，第二步進盤中代 換盤ΙΓ第"2"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"2"觸點連接第一步進盤代換盤Γ 第"4"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"3"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"3"觸 點連接第一步進盤代換盤Γ第"6"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"4"觸點與第三步 進盤中代換盤ΙΙΓ第"4"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"8"觸點，第二步進盤中代換 盤ΙΓ第"5"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"5"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第 "10"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"6"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"6"觸點 連接第一步進盤代換盤Γ第"12"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"7"觸點與第三步進 盤中代換盤ΙΙΓ第"7"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"14"觸點，第二步進盤中代換 盤ΙΓ第"8"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"8"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第 "16"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"9"觸點與第三步進盤中代換盤ΙΙΓ第"9"觸點 連接第一步進盤代換盤Γ第"18"觸點，第二步進盤中代換盤ΙΓ第"10"觸點與第三步 進盤中代換盤ΙΙΓ第"10"觸點連接第一步進盤代換盤Γ第"20"觸點，第一步進盤測量 盤I的金屬接觸環與代換盤Γ的金屬接觸環間用999.8Ω的電阻&連接，第二步進盤測 量盤II的金屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用20ΚΩ的電阻R 2連接，第三步進盤 測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用200ΚΩ的電阻R3連接，第四步 進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV的金屬接觸環間用2000ΚΩ的電阻R 4連接，每 個步進盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤I的第"0"觸點即節點A 連接可調電阻R P3的低電位端，代換盤Γ的第"20"觸點即節點B連接調定電阻RN的高電 位端，用于連接被測量"U x"的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的第"0"觸點連接，負極 端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K后與測量盤I的第"20"觸點 連接。
【文檔編號】G01R17/22GK104101762SQ201410363556
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】袁樂香, 駱曉峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部