有一只溫度補償盤的電位差計的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有一只溫度補償盤的電位差計，有五個步進盤，它后面四個步進盤都由測量盤和與測量盤結構相同的代換盤組成，后面四個步進盤測量盤與代換盤上的對應觸點互相連接，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】有一只溫度補償盤的電位差計
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及對直流電壓進行測量的儀器。
【背景技術】
[0002] 當前對于有五個步進盤的電位差計，在五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-銅復合材料；申請?zhí)?00810121911. 4公開了有五個步 進盤的電位差計解決開關接觸電阻變差的新方法，它的五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，它的五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(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的是設計一種有五個步進盤的電位差計，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(fā)明的技術方案這樣采取：電位差計從調節(jié)范圍在2. 2?3V之間的外接工作電 源E正極端鈕經過由22只4 Ω電阻串聯(lián)構成的可調電阻RP1、由22只0. 2 Ω電阻串聯(lián)構成 的可調電阻RP2、及調節(jié)范圍在〇?〇. 22 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤，到101. 8 Ω 調定電阻RN，再經過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W回到調節(jié)范圍在2. 2? 3V之間的外接工作電源E負極端鈕組成電位差計工作回路；從外接飽和標準電池 EN正極 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K2到101. 8 Ω調定電阻RN再經 過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W回到外接飽和標準電池 EN負極端鈕組成電 位差計標準回路；用于連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經過五個測量盤后，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 2到負極端鈕組成電位差計補償回路；其特 征在于第一步進盤是有〇、1、2、……20共21個檔位的測量盤I，測量盤I上每兩個相鄰觸 點間焊接〇. 1Ω電阻一只，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與有 〇、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II與代換盤ΙΓ上每兩個相鄰觸 點間焊接阻值是0.1 Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點為電路節(jié)點Α，代換盤ΙΓ的 第"10"觸點為電路節(jié)點Β，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與 有〇、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、……10共11 個檔位的測量盤IV與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤IV組成，第五步進盤由有 〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤V與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤V'組 成，第三步進盤中測量盤ΠΙ與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點，第四步進盤中測量盤IV與代 換盤IV'上的各個觸點，第五步進盤中測量盤V與代換盤V'上的各個觸點，與第二步進 盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應觸點連接，第二步進盤測量盤II的金屬接觸環(huán)與代換盤 ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用999Ω的電阻Ri連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換 盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9999Ω的電阻R2連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環(huán)與 代換盤IV'的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環(huán) 與代換盤V'的金屬接觸環(huán)間用1000ΚΩ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II的第"0"觸點即節(jié)點A連接測量盤I第"0"觸點，測 量盤I第"20"觸點經過6 Ω的電阻R8連接節(jié)點C后再連接可調電阻RP3的低電位端，節(jié)點 C另一路經過12Ω電阻R6連接雙刀雙擲開關imiVi層的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關 I中L層與IV2層的常閉觸點用導線連接，代換盤Γ的第" 10"觸點即節(jié)點B連接雙刀雙 擲開關I中L層的X 1量程觸點及1_2層的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關&中1_2層 的X0. 1量程觸點經過97. 2 Ω電阻R7與1_2層的X 1量程觸點連接，再經過101. 8 Ω調定 電阻RN后連接上面有18 X 0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W，溫度補償盤W兩端并聯(lián)0. 1 Ω 電阻R9后連接電位差計外接工作電源E負極端鈕；用于連接被測量"Ux"的兩個測量端鈕， 正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環(huán)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 2后與測量盤II的第"10"觸點連接。
[0005] 通過以上技術方案，第三、第四、第五步進盤觸點間都沒有電阻，且五個步進盤誤 差獨立，后四盤相同步進的誤差一致，這給調試與維修帶來方便，也使電位差計結構簡單， 體積縮小，從而降低了生產成本；當電位差計五個測量盤置"〇"時，電位差計的內部線路總 電勢是Α點電位，一點電位為"0"，所以本電位差計的零電勢很小，后五個步進盤各個支路 幾個μ v的熱電勢都串聯(lián)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(fā)明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，22 X 4 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有22只阻值是4 Ω的電阻 串聯(lián)，同理，22X0. 2 Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有22只阻值是0.2 Ω的電阻串 聯(lián)，第一步進盤測量盤I上的20X0. 1 Ω表示測量盤I有20只阻值是0. 1 Ω的電阻串聯(lián)， 第二步進盤測量盤II與代換盤ΙΓ上的10X0. 1Ω，表示測量盤II與代換盤ΙΓ上都有 10只阻值是〇. 1Ω的電阻串聯(lián)，在圖1中，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，空心小圓圈 表不金屬觸點，雙向箭頭表不金屬電刷。
【具體實施方式】
[0008] 實施例1，在圖1中，節(jié)點A、節(jié)點B之間的后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，后四個 步進盤不管置何示值，該步進盤在節(jié)點A與節(jié)點B之間電阻值不變，這能保證后四個步進盤 不管置何示值，各步進盤電阻比值基本不變，也保證流經各步進盤的電流基本不變。
[0009] 電位差計標準工作電流設計成10mA，在X 0. 1量程時，從節(jié)點C經過6 Ω電阻R8、 五個步進盤到節(jié)點B阻值是108Ω，連接到雙刀雙擲開關&中1^_2層的X0. 1量程觸點時， 與12 Ω電阻R6并聯(lián)，108 Ω阻值是12 Ω電阻R6阻值的9倍，所以流過12 Ω電阻R6的電流 是9mA，流過五個步進盤的電流是1mA，與12 Ω電阻R6并聯(lián)后使電路減小的電阻，通過串聯(lián) 97. 2 Ω電阻R7來保持電路總阻不變。
[0010] 在x 1量程時，流過節(jié)點A與節(jié)點B之間為總工作電流10mA。電位差計10mA工 作電流經過節(jié)點A后分成五路：一路經過測量盤II，一路經過測量盤III，一路經過測量盤 IV，一路經過測量盤V，再一路經過112. 4986 Ω電阻R5，五路電流匯合于節(jié)點B。除經過電阻 R5支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間各支路電阻比：第五步進盤：第四步進：第三步進盤：第二 步進盤= 1000 : 100 : 10 : 1，所以，除流過電阻R5支路外，流過節(jié)點A、節(jié)點B之間各支路 電流比為：第五步進盤：第四步進：第三步進盤：第二步進盤=1 : 10 : 100 : 1000,除 電阻R5支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間電阻是1000K Ω /1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量 盤III與測量盤II的總電流是1. 111mA，流過電阻R5的電流為8. 889mA，則8. 889mAXR5 = 1000ΚΩ/1111Χ1. 111mA，電阻R5~ 112. 4986Ω。電位差計10mA工作電流經過電阻1?5分流， 使得流過測量盤V電流為0. 001mA，測量盤IV電流為0. 01mA，測量盤III為0. 1mA，測量盤 II電流為1mA ;這時第一步進盤每個步進是lmV，第二步進盤每個步進是0. lmV，第三步進盤 每個步進是〇. OlmV，第四步進盤每個步進是0. OOlmV，第五步進盤每個步進是0. OOOlmV。
[0011] 當工作電流標準化后，第I測量盤擲％，第II測量盤擲112，第III測量盤擲11 3，第 IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[0012] Ux = 10 X 0. lrii+1 X 0. 1η2+0. 1 X 0. 1η3+0. 01X0. 1η4+0. 001 X 0. ln5 (mV)
[0013] Ux = ln^O. ln2+0. 01n3+0. 001n4+0. 0001n5(mV)
[0014] Ux = 1000n1+100n2+10n3+ln4+0. 1η5(μ V)
[0015] 在X0. 1量程時，流經五個測量盤的電流減小到在XI量程時的1/10,所以當工作 電流標準化后，第I測量盤擲ηι，第II測量盤擲n 2，第III測量盤擲n3，第IV測量盤擲n4， 第V測量盤擲n 5，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[0016] Ux = 1 X 0. lrii+0. 1 X 0. 1η2+0. 01X0. 1η3+0. 001 X 0. 1η4+0. 0001 X 0. ln5 (mV)
[0017] Ux = lOOn^lO^+lng+O. 1η4+0. 01η5(μ V)
[0018] 在標準回路中，飽和標準電池的電動勢在室溫20°C時是1. 0186V，環(huán)境溫度每升 高1°C，飽和標準電池的電動勢降低約4〇μ V，通過飽和標準電池上0. 1°C分辨率的溫度計 來確定飽和標準電池即時的電動勢。
[0019] 本電位差計用1mA電流流過溫度補償盤，溫度補償盤上每步進0. 05Ω電阻得到每 步進50 μ V的溫度補償。
[0020] 電位差計工作電源要采用YJ49型高穩(wěn)定度可調穩(wěn)壓電源，可調電阻RP1、可調電阻 RP2、可調電阻RP3用于調節(jié)工作電流，可調電阻RP3全部調節(jié)范圍的電阻值大于可調電阻R P2 的一個步進值，可調電阻RP2全部調節(jié)范圍的電阻值大于可調電阻RP1的一個步進值，只要把 YJ49型高穩(wěn)定度可調穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)到2. 2?3V之間，就可以方便通過調節(jié)可調電 阻RP1、可調電阻Rre、可調電阻R P3把電位差計工作電流調節(jié)到標準狀態(tài)。
【權利要求】
1. 一種有一只溫度補償盤的電位差計，電位差計從調節(jié)范圍在2. 2?3V之間的外接 工作電源E正極端鈕經過由22只4Ω電阻串聯(lián)構成的可調電阻RP1、由22只0.2 Ω電阻串 聯(lián)構成的可調電阻RP2、及調節(jié)范圍在〇?〇. 22 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤，到 101. 8 Ω調定電阻RN，再經過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W回到調節(jié)范圍在 2. 2?3V之間的外接工作電源E負極端鈕組成電位差計工作回路；從外接飽和標準電池 En 正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K2到101. 8 Ω調定電阻馬再 經過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W回到外接飽和標準電池 ΕΝ負極端鈕組成 電位差計標準回路；用于連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經過五個測量盤后，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 2到負極端鈕組成電位差計補償回路；其 特征在于第一步進盤是有〇、1、2、……20共21個檔位的測量盤I，測量盤I上每兩個相鄰 觸點間焊接〇. 1Ω電阻一只，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與 有〇、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II與代換盤ΙΓ上每兩個相鄰 觸點間焊接阻值是〇. 1Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點為電路節(jié)點Α，代換盤ΙΓ 的第" 10"觸點為電路節(jié)點Β，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III 與有〇、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、……10共 11個檔位的測量盤IV與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤IV'組成，第五步進盤由 有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤V與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤V' 組成，第三步進盤中測量盤ΠΙ與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點，第四步進盤中測量盤IV與 代換盤IV'上的各個觸點，第五步進盤中測量盤V與代換盤V'上的各個觸點，與第二步進 盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應觸點連接，第二步進盤測量盤II的金屬接觸環(huán)與代換盤 ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用999Ω的電阻Ri連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換 盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9999Ω的電阻R 2連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環(huán)與 代換盤IV'的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環(huán) 與代換盤V'的金屬接觸環(huán)間用1000ΚΩ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II的第"0"觸點即節(jié)點A連接測量盤I第"0"觸點，測 量盤I第"20"觸點經過6 Ω的電阻R8連接節(jié)點C后再連接可調電阻RP3的低電位端，節(jié)點 C另一路經過12Ω電阻R6連接雙刀雙擲開關imiVi層的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關 I中L層與IV2層的常閉觸點用導線連接，代換盤Γ的第" 10"觸點即節(jié)點B連接雙刀雙 擲開關I中L層的X 1量程觸點及1_2層的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關&中1_2層 的X0. 1量程觸點經過97. 2 Ω電阻R7與1_2層的X 1量程觸點連接，再經過101. 8 Ω調定 電阻RN后連接上面有18 X 0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W，溫度補償盤W兩端并聯(lián)0. 1 Ω 電阻R9后連接電位差計外接工作電源E負極端鈕；用于連接被測量"Ux"的兩個測量端鈕， 正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環(huán)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 2后與測量盤II的第"10"觸點連接。
【文檔編號】G01R17/20GK104111363SQ201410363572
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】袁樂香, 駱孝峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部