一种用于直流电压测量有三个测量盘的电位差计，它的第一步进盘由22×10Ω测量盘组成，第二步进盘由11×11Ω环形电阻网构成测量盘，由10只0.5Ω电阻构成辅助盘，第三盘为双滑线盘，两个测量盘与测量滑线间用导线连接，不通过开关切换，使电位差计测量时不存在变差及热电势影响，且省去了第一步进盘二只辅助盘。
1.一种有三个测量盘的电位差计，电流从电位差计1.5V工作电源的正极经过由两个步进盘及一个双滑线盘组成的电阻测量网络到485Ω的调定电阻RN及0～1Ω可锁定的可调电阻RP2，再到66Ω电阻R0，经过0～120Ω可调电阻RP1回到工作电源的负极组成电位差计工作回路；标准电池EN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到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP2的滑动触点，再经过100KΩ限流电阻R到标准电池EN负极组成电位差计标准回路；电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘的电阻网络经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一只，第二步进盘由测量盘II与辅助盘II′组成，测量盘II有0、1、2、 ……10共11个档位，上面有11个11Ω的电阻，第1个电阻R1一端焊接第2个电阻R2一端，电阻R2另一端焊接第3个电阻R3一端，电阻R3另一端焊接第4个电阻R4一端，电阻R4另一端焊接第5个电阻R5一端，电阻R5另一端焊接第6个电阻R6一端，电阻R6另一端焊接第7个电阻R7一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8一端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9一端，电阻R9另一端焊接第10个电阻R10一端，电阻R10另一端焊接第11个电阻R11一端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接，电阻R1与电阻R2的连接点经过20Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过12Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过2Ω电阻与第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过2Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过12Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点经过20Ω电阻与第10触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点为节点A，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点B经过
30Ω电阻与0触点连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只0.5Ω的电阻，第二步进盘测量盘II的电刷与辅助盘II′的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是10Ω，其中一根为测量盘滑线III，另一根为辅助盘滑线III′，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1Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是辅助盘滑线III′及测量盘滑线III的第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，也就是辅助盘滑线III′及测量盘滑线III的第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；辅助盘II′第10触点与2300Ω电阻R13的一端并联点为节点C，节点C与电位差计工作电源的正极连接，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的0触点连接节点A，电阻R13的另一端连接测量盘滑线III的始端“0”，测量盘滑线III的末端“10”经过90Ω电阻R14后连接电路节点B，节点B连接调定电阻RN高电位一端；
电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K后与辅助盘滑线III′连接。
有三个测量盘的电位差计
技术领域
[0001] 本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。
背景技术
[0002] 当前对于有三个测量盘的电位差计，在三个测量盘之间的连接上，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-铜复合材料；专利号ZL200720107587.1、ZL200720109901.X、及申请号200710067805.8公布了有三个测量盘的电位差计解决开关接触电阻的变差新方法，它的第一步进盘有一只测量盘与二只辅助盘组成，由于第一步进盘不置在0时，第二步进盘置不同示值时电路总阻是变化的，第一步进盘置在0时，第二步进盘置不同示值时电路总阻不变，为此第一步进盘增加了二只辅助盘来区别步进盘置0及不置0两种情况的电路连接，从而增大了仪器的体积，也使开关及仪器结构变得复杂。
发明内容
[0003] 本发明的目的是设计一种有三个测量盘的电位差计，在三个测量盘的连接上中间盘不通过开关切换，而且第一步进盘取消辅助盘。
[0004] 本发明的技术方案是这样采取：
[0005] 电流从电位差计1.5V工作电源的正极经过由两个步进盘及一个双滑线盘组成的电阻测量网络到485Ω的调定电阻RN及0～1Ω可锁定的可调电阻RP2，再到66Ω电阻R0，经过0～120Ω可调电阻RP1回到工作电源的负极组成电位差计工作回路；标准电池EN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到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP2的滑动触点，再经过100KΩ限流电阻R到标准电池EN负极组成电位差计标准回路；电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘的电阻网络经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一只，第二步进盘由测量盘II与辅助盘II′组成，测量盘II有0、1、2、 ……10共11个档位，上面有11个11Ω的电阻，第1个电阻R1一端焊接第2个电阻R2一端，电阻R2另一端焊接第3个电阻R3一端，电阻R3另一端焊接第4个电阻R4一端，电阻R4另一端焊接第5个电阻R5一端，电阻R5另一端焊接第6个电阻R6一端，电阻R6另一端焊接第7个电阻R7一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8一端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9一端，电阻R9另一端焊接第10个电阻R10一端，电阻R10另一端焊接第11个电阻R11一端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接，电阻R1与电阻R2的连接点经过20Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过12Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过2Ω电阻与第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过2Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过12Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点经过20Ω电阻与第10触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点为节点A，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点B经过30Ω电阻与0触点连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只0.5Ω的电阻，第二步进盘测量盘II的电刷与辅助盘II′的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是10Ω，其中一根为测量盘滑线III，另一根为辅助盘滑线III′，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1Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是辅助盘滑线III′及测量盘滑线III的第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，也就是辅助盘滑线III′及测量盘滑线III的第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；辅助盘II′第10触点与2300Ω电阻R13的一端并联点为节点C，节点C与电位差计工作电源的正极连接，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的0触点连接节点A，电阻R13的另一端连接测量盘滑线III的始端“0”，测量盘滑线III的末端“10”经过90Ω电阻R14后连接电路节点B，节点B连接调定电阻RN高电位一端；电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K后与辅助盘滑线III′连接。
[0006] 通过以上技术方案，第一步进盘省去了二只辅助盘，使电位差计结构简单，体积缩小，也降低了生产成本，同时在补偿回路内三只测量盘连接的线路上没有经过开关，所以不存在变差及热电势影响；第一步进盘及双滑线盘的电刷切换引起阻值变化不影响测量数值，只影响检流计阻尼，且与整个补偿回路的电阻变化比起来电刷切换引起阻值变化可以忽略。
附图说明
[0007] 图1是本发明原理电路。
[0008] 在图1中，22×10Ω的测量盘I，表示测量盘I由22只10Ω的电阻组成；同理，10×0.5Ω的辅助盘II′，表示辅助盘II′由10只0.5Ω的电阻组成，测量盘II的电阻环形网内有“10×11Ω”，表示测量盘II的电阻环形网内电阻R1～电阻R10十只电阻阻值都是11Ω。
具体实施方式
[0009] 在图1中，测量盘II在节点A与节点B之间是十一只11Ω首尾相连的电阻环，当测量盘II置“5”或置“6”时，测量盘II的电刷到节点B之间是5只11Ω电阻与6只11Ω电阻并联，并联后阻值最大为30Ω，所以第5、6触点与电阻环上对应点直接连接，测量盘II的其它触点到节点B之间的电阻值都连接到30Ω；当测量盘II置“4”或置“7”时，测量盘II的电刷到节点B之间是4只11Ω电阻与7只11Ω电阻并联，并联后阻值为28Ω，所以第4、7触点经过2Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“3”或置“8”时，测量盘II的电刷到节点B之间是3只11Ω电阻与8只11Ω电阻并联，并联后阻值为24Ω，所以第3、8触点经过6Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“2”或置“9”时，测量盘II的电刷到节点B之间是2只11Ω电阻与9只11Ω电阻并联，并联后阻值为18Ω，所以第2、9触点经过12Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“1”或置“10”时，测量盘II的电刷到节点B之间是1只11Ω电阻与
10只11Ω电阻并联，并联后阻值为10Ω，所以第1、10触点经过20Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“0”，测量盘II的第0触点到节点B之间是30Ω电阻连接。
[0010] 第二步进盘的测量盘II的电刷与辅助盘II′的电刷是同步的，第二步进盘置“0”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间的电阻值是两个同是230Ω的电阻并联，因此是115Ω。
[0011] 第二步进盘置“1”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值的计算需要进行三角形-星形变换，设电阻(R2+R3+…+R9+R10)与电阻R11两边阻值等效于电阻r1，电阻R11与电阻R1两边阻值等效于电阻r1’电阻(R2+R3+…+R9+R10)与电阻R1两边阻值等效于电阻r1”，等效于电阻r1、r1’、r1”交点为Q1：
[0012] 则r1＝(R2+R3+…+R9+R10)×R11/(R1+R2+…+R10+R11)＝9×11×11/(11×11)Ω＝9Ω
[0013] r1’＝R1×R11/(R1+R2+…+R10+R11)＝11×11/(11×11)Ω＝1Ω[0014] r1” ＝(R2+R3+…+R9+R10)×R1/(R1+R2+…+R10+R11)＝9×11×11/(11×11)Ω＝9Ω
[0015] 辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+r1)×(200Ω+20Ω+r1”)/[0016] (2×229)Ω+r1’＝229Ω/2+1Ω＝114.5Ω+1Ω＝115.5Ω
[0017] 第二步进盘置“2”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值的计算：设电阻(R3+R4+…+R9+R10)与电阻R11两边阻值等效于电阻r2，电阻R11与电阻(R1+R2)两边阻值等效于电阻r2’电阻(R3+R4+…+R9+R10)与电阻(R1+R2)两边阻值等效于电阻r2”，等效于电阻r2、r2’、r2”交点为Q2：
[0018] 则r2＝8Ω r2’＝2Ω r2”＝16Ω
[0019] 辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+r2)×(200Ω+12Ω+r2”)/(2×228)Ω+r2’＝228Ω/2+2Ω＝114Ω+2Ω＝116Ω。
[0020] 同理，第二步进盘置“3”对，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值是116.5Ω，
[0021] 第二步进盘置“4”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值是117Ω，[0022] 第二步进盘置“5”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值是117.5Ω，[0023] ……
[0024] 第二步进盘置“10”时，辅助盘II′的电刷与节点B之间电阻值是120Ω。
[0025] 由于测量盘II与测量盘I连接后每步进增加0.5Ω，因此辅助盘II′每步进减少0.5Ω，使电路总阻不变。
[0026] 节点C经过两个步进盘到节点B的电阻是120Ω，节点C经过滑线盘到节点B的电阻是2400Ω，电位差计工作电流标准化时为2.1mA，120Ω电阻上电流是2mA，2400Ω电阻上电流是0.1mA；根据三角形-星形变换，辅助盘II′电刷经过测量盘I到等效电阻rn、rn’、rn”的交点Qn(n＝1、2、3、 ……9)的电阻与辅助盘II′电刷经过200Ω电阻R12到交点Qn的电阻相等，所以流过测量盘I与200Ω电阻R12的电流各为
1mA；测量盘II置“10”时，辅助盘II′电刷经过测量盘I到节点A的电阻与辅助盘II′电刷经过200Ω电阻R12到节点A的电阻都等于220Ω，所以流过测量盘I与200Ω电阻R12的电流也各为1mA。
[0027] 对于测量盘II在节点A与节点B之间的十一只11Ω首尾相连的电阻环而言，测量盘II置“1”时电阻R1与10只阻值同为11Ω电阻并联，流过电阻R11的电流为1/11mA，节点A与节点B之间的电压UAB＝1/11×11mV＝1mV；测量盘II置“2”时电阻(R1+R2)与9只阻值同为11Ω电阻并联，流过电阻R11的电流为2/11mA，节点A与节点B之间的电压UAB＝2/11×11mV＝2mV；同理，测量盘II置“n”时(n＝1、
2、3…10)电阻节点A与节点B之间的电压UAB＝n mV；测量盘II置“0”时，电流不经过电阻R11，UAB＝0mV。
[0028] 测量盘I、测量盘II、测量滑线III都置“0”时，UAB上的10mV电压等于测量滑线III的0点到B点的电压，所以测量滑线III的0点与节点A等电位。
[0029] 工作电流标准化时，第一步进盘置n1、第二步进盘置n2、第三盘置n3(n3表示大格示值)这时“Ux”两个测量端钮间电压为：
[0030] Ux＝1×10n1+1×10+n2/11×11-0.1×90-0.1×1×(10-n3)(mV)
[0031] ＝10n1+10+n2-9-1+0.1n3 (mV)
[0032] ＝10n1+n2+0.1n3 (mV)
[0033] 标准电池是离散的，在1.01.88V～1.0196V之间，标准化的工作电流为2.1mA，因此调定电阻RN取485Ω，外加0～1Ω可锁定的可调电阻RP2，可以覆盖标准电池的变化范围。
[0034] 干电池新的时候电动势约为1.65V，用旧到1.4V以下时，电流不稳，为了使干电池在新、旧情况下都能使电位差计的工作电流调节到标准化，为此电阻R0取66Ω。取可调电阻RP1为0～120Ω。
[0035] 2.1mA标准电流是这样确定的：把200mV标准信号电压按极性与电位差计“Ux”两个测量端钮连接，电位差计各盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K掷向左边，调节可调电阻RP1，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RP2，使检流计G指零，这时把可调电阻RP2锁定；电位差计今后使用时依此为标准。
