直流电位差计 【技术领域】
本发明涉及测量直流电压的仪器。
背景技术
申请号200510062356.9公布了有三只步进盘与一只双滑线盘的直流电位差计，它的第二、第三步进盘各有测量盘、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，由于第二步进盘不置在第0触点时，第三步进盘置不同示值时电路总阻是变化的，第二步进盘置在第0触点时，第三步进盘置不同示值时电路总阻不变，为此第二步进盘除有测量盘、代换盘外，增加了辅助盘来区别第二步进盘置第0触点及不置第0触点两种情况的电路连接，第三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。三只测量盘与一只测量盘滑线连接在两个测量端钮间，使步进盘开关上的电刷排除在测量回路之外，三只测量盘与一只测量盘滑线上的电阻之间不存在开关切换，也就不产生变差；也解决了开关的热电势与接触可变热电势影响。
由于第二、第三步进盘都有辅助盘，增加了第二、第三步进盘开关的层数，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二、第三步进盘测量数据超差，要修正第二、第三步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。
【发明内容】
本发明的目的是，是设计一种有三只步进盘与一只双滑线盘的直流电位差计，它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；并且三只步进盘与一只滑线盘都不用辅助盘。
本发明采用的技术方案是：电流从直流电位差计4.5V工作电源的正极经过三只步进盘与一只双滑线盘上的电阻网络到926Ω调定电阻RN和调节范围在0～2Ω的可调电阻RP3，再到970Ω电阻R0，经过0～35Ω的可调电阻RP2及22只30Ω电阻组成的可调电阻RP1回到工作电源的负极组成直流电位差计工作回路；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RP3，再到标准电池负极组成直流电位差计标准回路；直流电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过三只测量盘与一只测量盘滑线的电阻网络后，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各有20只1000/11Ω电阻组成的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10只10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘组成，在第二步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过导线连接，第三步进盘由各有10只11Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘组成，在第三步进盘上测量盘的电刷与代换盘的电刷经过22Ω电阻R2连接，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值范围都是0～110Ω，即始端为0Ω，末端为110Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，双滑线盘的刻度盘标有0、1、2、……10十一个示值点的10个大格，每大格有不标数字均匀分布的10小格，每大格对应阻值为11Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第0触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的始端，双滑线盘刻度盘的“10”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第10触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的末端，两根滑线电阻上的电刷是同一片金属刷片；第I′代换盘电刷连接直流电位差计工作电源正极，第I′代换盘第20触点连接第II′代换盘第10触点，第II测量盘第0触点经过一只2132/11Ω电阻R1后与第I测量盘第0触点连接，第I′代换盘第0触点经过一只210890/11Ω电阻R3后与第III′代换盘第0触点连接，第III′代换盘第10触点连接第IV′代换盘滑线第0触点，第IV测量盘滑线第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点与第I测量盘第20触点连接；第I测量盘电刷连接调定电阻RN高电位端；直流电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮连接第II测量盘第10触点，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后与第IV测量盘滑线第0触点连接。
通过以上技术方案，三只步进盘与一只双滑线盘都不用辅助盘，这使直流电位差计的开关结构简单，体积缩小，整台仪器外型尺寸也减小许多，降低了生产成本；仪器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补偿回路内，影响的只是直流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，因此影响可以忽略，零电势可增大滑线盘与第I测量盘之间引线电阻来修正。
【附图说明】
图1是本发明的原理电路。
在图1中，22×30Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1由22只30Ω的电阻组成，同理，20×1000/11Ω表示由20只1000/11Ω的电阻组成，10×10Ω表示由10只10Ω的电阻组成，10×11Ω表示由10只11Ω的电阻组成。
【具体实施方式】
在图1中，当三只步进盘与一只双滑线盘都置“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻值等于2112Ω，右边电阻值等于21120Ω，第一步进盘两把电刷间总电阻为1920Ω，因此，第一步进盘两把电刷间总电流的10/11左边流动，1/11右边流动。当三只步进盘与一只双滑线盘置其它触点时，每只测量盘增加的电阻等于代换盘减少的电阻，所以第一步进盘两把电刷间左、右两边电阻值不变。
直流电位差计标准工作电流为1.1mA，第一步进盘两把电刷间左边电流1mA，右边电流0.1mA，右边电流流到与第III′代换盘电刷接触的触点后分成电流相等的两个支路，一路经过第III′代换盘电刷、22Ω电阻R2、到与第III测量盘电刷接触的触点，这个支路电阻值是22Ω，另一路经过双滑线盘后到与第III测量盘电刷接触的触点，这个支路电阻值是220Ω，因此，22Ω电阻R2上的电流是1/11mA，双滑线盘上地电流是0.1/11mA。
当工作电流标准化后，第I测量盘置n1，第II测量盘置n2，第III测量盘置n3，第IV测量盘置n4，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
UX＝1×10n2+1×2132/11+1×1000/11×n1-0.1×1000/11×(20-n1)-0.1×11×(10
-n3)-0.1/11×11×n3-0.1/11×11×(10-n4)(mv)
[每盘压降＝电流×单只电阻阻值×流过电阻只数]
＝10n2+2132/11+1000n1/11+100n1/11-2000/11-11+1.1n3-0.1n3-1+0.1n4(mv)
＝+1000n1/11+100n1/11+10n2+n3+0.1n4+2132/11-2000/11-11-1(mv)
＝100n1+10n2+n3+0.1n4(mv)
内附标准是这样校准的：在“Ux”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，通过调节工作电流调节电阻RP1及RP2，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926Ω，串联了0～2Ω可调电阻RP3，调节可调电阻RP3，使检流计再次指零，再将开关K掷向左边，调节可调电阻RP2，使检流计指零，又将开关K掷向右边，调节可调电阻RP3，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，说明直流电位差计的工作电流就标准化，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RP3锁定，这台直流电位差计今后就以此为标准。
直流电位差计工作电压为1.5V，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均能把直流电位差计工作电流调整到标准状态，取电阻R0＝970Ω，由22只30Ω的电阻组成可调电阻RP1，可调电阻RP2调节范围在0～35Ω之间。