一种微电流量程切换开关.pdf

本发明涉及一种电开关，特别是一种用于量程控制的切换开关。
    通常，小电流是由高值电阻得到，按欧姆定律I＝U/R，当电压U一定时，要求的电流I越小，则所需的电阻值R要越大。而一般微电流量程切换开关是由电压输入端、电流输出端、支架、不同阻值的高阻值电阻器、旋转轴组成。电流输出端是由绝缘层和具有凸头的导电滑环组成。绝缘层上固定着分别连接高值电阻器的多个触头。但是高值电阻器的阻值受到与其连接的绝缘层自身绝缘电阻的影响，如果不采取措施，则连接在绝缘层上的高值电阻器的电阻值，实际上成了高值电阻器自身的电阻和绝缘层的绝缘电阻的并联值;此外，高值电阻器的阻值受其封装绝缘外壳材料地表面光洁度、大气中的尘埃数目和相对湿度的影响，特别是相对湿度大于70%时，其表面绝缘电阻便会急剧下降。传统制作这种切换开关时，一般都是采用优质绝缘材料，如聚四氟乙烯作为切换开关的绝缘层、支架，但即使是聚四氟乙烯其表面绝缘电阻也只是1015Ω/cm量级，因此，传统方法制造的微电流切换开关，不但工艺要求高，而且当电流量程小于10-11A、电阻值大于1010Ω时，输出电流值已经显著不稳定，同时它的使用受到季节的限制。

    为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种电流量程可小到10-15A，高值电阻阻值可达1015Ω甚至更高的量程切换开关，并使输出电流不稳定性显著降低，而且使用不受地区和季节性的限制，相对湿度可达85%左右。

    本发明是利用等电位屏蔽的原理，使开关绝缘层和高值电阻器封装绝缘外壳的表面绝缘电阻对高值电阻器阻值产生的影响小到允许范围以内。它是这样实现的：在原量程切换开关不同电阻值的高值电阻器与电流输出端之间设置了一个等电位屏蔽部件，它是由外缘固定在支架上的绝缘层、内缘穿过开关旋转轴但与其绝缘的等电位导电滑环、固定在绝缘层上并分别连接高值电阻器的触头以及接地触头组成。等电位屏蔽部件的等电位导电滑环有一个缺口，与电流输出端导电滑环的一个凸头在旋转轴的同一个方位;等电位屏蔽部件的等电位导电滑环与其缺口以外的分别连接高值电阻器的触头都成滑动接触，而与位于其缺口内的一个连接高值电阻器的触头则不接触，与接地触头始终成滑动接触。在量程切换开关不同电阻值的高值电阻器输出端的封装绝缘外壳外围，设置了一个等电位屏蔽环组成“三端高阻”，等电位屏蔽环与高值电阻器不接通，与接地触头连接。

    本发明由于利用了等电位的屏蔽部件和屏蔽环，因此微电流量程切换开关具有下述优点：一、可以使绝缘层和高值电阻器封装绝缘外壳的表面绝缘电阻至少提高4个数量级;二、工作条件与季节、地区无关，相对湿度为85%左右时，还能可靠地工作;三、可以输出10-15A甚至更高量级的稳定电流。

    图1是本发明的结构原理示意图。

    图2是图1的A-A视图。

    图3是图1的B-B视图。

    下面结合附图对本发明作进一步描述。

    参照图1、图2、图3，在微电流7个量程切换开关的电流输出端和7个不同阻值的高值电阻器4之间，设置了一个由聚合物绝缘材料的（如聚枫）绝缘层7、铜片为等电位导电滑块10、触头6、接地触头9组成的等电位屏蔽部件。7个分别连接高阻电阻器4的触头6和1个接地触头9，由铆钉11均匀地固定在绝缘层7的四周，与电流输出端的绝缘层7的四周，分别连接7个高值电阻器4并由铆钉11固定的7个触头6互相对应且接通。量程切换开关的旋转轴1穿过等电位导电滑环10的中心孔12，彼此间固定且彼此绝缘。等电位导电滑环10的缺口与导电滑环13的凸头在旋转轴1的同一个方位。接地触头9直接接地，也可以接入与电流输出端等电位的电路点，不能与电流输出触头8直接接通，但它们在旋转轴1的同一个方位。绝缘环7固定在支架3上。7个不同高阻值电阻器4输出端的各自封装绝缘外壳外围，设置了一个由封装导电材料构成的等电位屏蔽环5，与接地触头9连接。7个高阻值电阻器4的输入端连接量程切换开关的电压输入端2，另一端分别连接等电位屏蔽部件和电流输出端的彼此对应的触头7，该端的电位接近于地电位。所以对旋转轴1来讲，在某一方位上的某一所需电流量程所对应的电阻器4输出端，位于等电位滑环10的缺口处，则由其缺口对应的触头7经过导电滑环13的凸头，与电流输出触头8接通，该触头8的电位就接近于地电位。其余电流量程所对应的电阻器4输出端，同样由其对应的触头7经过等电位导电滑环10，与接地触头9接通，直接接地。这样，电流输出触头8与高阻值电阻器4输出端的封装绝缘外壳外围的等电位屏蔽环5、与其相邻而无直接电连接的触头7（也可以说是与接地触头9）之间的电位差接近于零，因此基本消除了其他微电流的影响，使其使用不受季节性和地区的限制，即使环境中的相对湿度达到85%，微电流仍能处于稳定状态。在一个量程切换开关的一个量程中，其高阻值只有一个高值电阻器4构成时，在其输出端的封装绝缘外壳外围，设置一个等电位屏蔽环5的高阻值电阻器4，成为“三端高阻”。如果这个高阻值是由二个或二个以上名义值接近的电阻器4串联构成时，则第一个采用“三端高阻”，从第二个起，在每个电阻器4两端的封装绝缘外壳外围都要设置等电位屏蔽环，这就成为“四端高阻”。也可以说“三端高阻”可以在其输出端串联一个或一个以上的“四端高阻”，这是在“三端高阻”另一端的封装绝缘外壳外围，再设置一个等电位屏蔽环。后设置的一个等电位屏蔽环与前面一个相串联电阻器4输出端的等电位屏蔽环5连接，依此类推，最后一个电阻器4输出端的等电位屏蔽环5，与接地触头9连接。等电位导电滑环10、导电滑环13与高阻值电阻器4之间的关系是：导电滑环13接通的高阻值电阻器4，与等电位导电滑环10不接通;导电滑环13不接通的高阻值电阻器4，与等电位导电滑环10都接通;这是通过其凸头和缺口实现的。等电位屏蔽部件和电流输出端可以互相调换位置，电性能不受任何影响。再一个等电位屏蔽部件和电流输出端也可以安装在同一绝缘层7上，即在其两面对应部位以一个铆钉11固定一对触头6，接地触头9和电流输出触头8固定时，两者不接通，等电位导电滑环10和导电滑环13分别置于绝缘层7的一面，分别与触头6、接地触头9和触头6、电流输出触头8成滑动接触，它们彼此不接通，也可实现前述目的。