Переключатель входных цепей электрометрических усилителей Советский патент 1981 года по МПК H01H63/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при измерении малых токов, зарядов, напряжений от высокоомных источников, а также больших сопроти лений. Известны переключатели - коммута ционные устройства для входных цепе электрометрических приборов, содержащие переключающий контактный узел состоящий из одного поД вижного и двух неподвижных контактов, причем подвижный контакт и один из неподвиж ных контактов установлены на высоко омных изоляторах, и устройство привода подвижного контакта l . известен переключатель входных цепей электрюметрических усилителей содержащий злектромагнитный привод и переключающую контактную группу с подвижным и неподвижными контактами причем подвижный и неподвижные контакты установлены на высокоомных изоляторах f2. Однако указанные коммутационные устройства не могут быть применены в автоматизированных и цифровых элек трометрических измерительных приборах высокой чувствительности вследствие достаточно большого уровня , вносимых коммутационными устройствами в тракт измерения во время коммутации. Наличие шумов обусловлено тем, что подвижный контакт взаимодействует с изолятором, установленным на рычаге привода. При этом отрыв изолятора привода от подвижного контакта при замыкании происходит после замыкания основной цепи. И в том, и в другом случае в моменты отрыва подвижного контакта от изолятора привода или касания их вследствие наличия взаимного трения происходит поляризация изолятора привода, причем заряды, возникающие на изоляторе привода, непостоянны по величине и могут достигать . Передаваясь через подвижный контакт во входную цепь электрометрического усилителя, эти заряды создают нестабильное во времени смещение нулевого уровня на выходе усилителя, т.е. проявляют себя как шума. Вследствие высокого входного сопротивления электрометрического усилителя (10 Ом и более) время рассасывания этих шумовых импульсов может измеряться несколькими минутг1ми, что делает невозможным применение указанных устройств в высокочувствительных электрометрических приборах, особенно с автоматическим переключением пределов измерения. Цель изобретения - уменьшение вли яния помех. Поставленная цель достигается тем что в переключатель входных цепей электрометрических усилителей, содер жащий электромагнитный привод и переключакядую контактную группу с подвижным и неподвижными контактами, причем подвижный и неподвижные контйкты установлены на высокоомных изоляторах, введены замкнутый электрический экран и исполнительный механизм, установленный между электромагнитным приводом и переключающей контактной группой так, что исполнительный механизм электрически соединен с подвижным контактом и установлен на общем с ним высокоомном изоляторе, а между исполнительным механизмом и электромагнитным приводом имеется воздушный промежуток, причем подвижные элементы исполнительного механизма заключены в замкнутый электрический экран. изобретение позволяет полностью исключить обусловленную возникновением зарядов между подвижным контак том и электромагнитным приводом составляющую шумов, вносимых переключателем в тракт измерения. Наличие воздушного зазора между исполнитель ным механизмом и электромагнитным приводом позволяет вследствие увели чения сопротивления изоляции между подвижным контактом и корпусом избе жать возникновения составляющей шумов , вызываемой резистивной связью сигнёшьных цепей с цепью обмотки возбуждения. Существует еще одна со ставляющай шумов - шумы, вызванные модуляцией входного сигнала изменяю щейся во время коммутации паразитно емкости между подвижным контактом и корпусом. Обычно эту составлякицую можно свести к минимуму уменьшением длины и диаметра подвижного контакта . Так как в предлагаемом переключателе подвижный контакт электрически соединен с исполнительным механизмом, то имеется возможность из менения паразитной емкости между ко пусом и подвижными элементами испол нительного механизма, а следователь но, и прдвижного контакта. Чтобы из бежать этого и устранить указанную составляющую шумов, подвижные элеме |ты исполнительного узла заключены в ;3гшкнутый электрический экран. При этом девиация паразитной емкости ме ду элементами исполнительного узла корпусом во время коммутации равна нулю, и, следовательно, указанная с ставляющая шумов отсутствует. На черфеже изображена часть переключателя с разрезом. . В немагнитном корпусе 1 закреплен высокоомный изолятор 2, на кото 8 ром установлен держатель 3 подвижного контакта 4, взаимодействующего попеременно с неподвижными контактами 5 и б, расположенными по обе стороны контакта 4, причем контакт 6 установлен на держателе 7 в высокоомном изоляторе 8. На держателе 3 закрешшн также исполнительный механизм 9, связанный с подвижным контактом 4, а напротив него в корпусе 1 закреплен электромагнитный привод 10, отделенный от исполнительного механизма 9 воздушным зазором 11. Электромагнитный привод 10 представляет собой экранированный соленоид. Исполнительный механизм 9 состоит из магнитомягкой чашки 12, в которой помещается ось 13, имеющая возможность вращения на некоторый угол. На оси 13 жестко закреплены симметричный магнитомягкий якорь 14 и немагнитный поводок 15, связанный с подвижным контактом 4, Сверху чашка 12 закрыта немагнитным экраном 16, в центре которого размещен магнитомягкий керн 17, снабженный отгибом 18. Возвратнгш пружина 19 прижимает один из концов якоря 14 к упору 20. Экран 16 совместно с чашкой 12 и держателем 3 образует замкнутый электрический экран вокруг подвижных элементов исполнительного механизма 9 - якоря 14 и поводка 15. Вход усилителя подключается к держателю 7 контакта 6, коммутируемый элемент - к держателю 3 контакта 4, а общая шина усилителя - к контакту 5. В исходном состоянии при обесточенном электромагнитном приводе 10 поводок 15 прижимает подвижный контакт 4 к неподвижному контакту 5. Таким образом, вход усилителя, соединенный с контактом 6, отключен от подвижного контакта 4, а коммутируемый элемент через держатель 3 и контакты 4 и 5 подключен к общей шине усилителя. При подаче управляющего тока в обмотку электромагнитного привода магнитный поток проходит через воздушный зазор 11, керн 17 и чашку 12, заставляет повернуться якорь 14 до соприкосновения с отгибом 18 керна 17. При этом поводок 15, также поворачиваясь вместе с якорем 14 и осью 13, отрывает контакт 4 от контакта 5, замыкая его с контактом 6, и таким образом коммутируемый элемент подключается ко входу усилителя. При отключении управляющего тока якорь 14 под действием пружины 19 возвращается в исходное положение, поворачивая обратно ось 13 с поводком 15, который аереводит также в исходное состояние подвижный контакт 4. Ход якоря 14 и связанного с ним через 41ОВОДОК 15 подвижного контакта 4 регулируется подгибкой упора 20. В результате разделения устройства привода и подвижного контакта. объединения в электрически замкнутую систему, установленную на общем высокоомном изоляторе, подвижного контакта и исполнительного механизма, отделения электромагнитного привода от исполнительного механизма воздушным зазором, а также заключения подвижных элементов исполнительного механизма в замкнутый электрический кран, величина псмехи, вносимой переключателем в измерительный тракт во время коммутации, снижается более чем на два порядка. Остаточные шумы, имеющие величину, эквивалентную заряду порядка , обусловлены наличием на поверхности контактов распределенных окисных и адсорбированных Ьленок и продуктов износа, ьследствие чего при соударениях контактов на их поверхностях генерируются паразитные заряды. Применение предлагаемого переклюг чателя позволяет создать высокочувствительный цифровой электрометр с сшто матическим переключением пределов измерения ЭВЦ-1, имеющий чувствитель10 А и напряжению ность по току 1-10- В . Формула изобретения Переключатель входных цепей электрометрических усилителей, содержащий

fO электромагнитный привод и переклхгааКЩУЮ контактную группу с ПОДВИЖН1аМ и неподвижными контактами, причем подвижный и неподвижный контакты установлены на высокоомных изоляторгис, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния помех, в переключатель введены замкнутый электрический экран и исполнительный механизм, установленный между электромагнитным приводом и переключающей контактной группой так, что исполнительный механизм электрически соединен с подвижньм контактом и устаноален на общем с ним высокоомисм изоляторе, а между исполнительным механизмом и электромагнитным приводом имеется воздушный промежуток, причем подвижные элементы исполнительного механизма заключены в згичкнутый электрический экран. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 487428, кл. Н 01 Н 63/28, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР 514372, кл. Н 01 Н ЬЗ/28, 1975.