Многопредельный ступенчатый потенциометр постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R17/20 

-: ,

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для особо томных измерений на постоянном токе.

Известен потенциометр постоянного тока, содержащий источник питания, соединенный одним из полюсов с установочным резистором, последовательно с которым через переключатель соединен вывод первого резистора измерительной декады и один из выводов шунтирующего резистора, второй полюс источника питания через реостат и переключатель соединен с выводом последнего резистора измерительной декады и через второй переключатель с вторым выводом шунтирующего резистора. Шунтирующий резистор является прецизионным и служит для получения на измерительной декаде необходимого предела измерения. Для получения предельно высокой точности предел должен периодически корректироваться,

Т.е. проверяться или подстраиваться tt .

Недостатком такого устройства является то, что на один прецизионный шунтирующий резистор приходится всего один предел, а корректировка позволяет исключать погрешности только одного этого предела. При необходимости получения большого числа пре- делов такая схема потребовала бы такого же числа прецизионных резисторов и корректировочных операций или устройств .

Известен также потенциометр постоянного тока, содержащий источник питания, последовательно соединенный одним из выводов с блоком стабилизации тока, измерительную декаду, последовательно с одним из выводов измерительной декады включен добавоч20ный резистор, а также нуль-индикатор, нормальный элемент, установочный резистор, двухрядный низкоомный потенциометр и блок шунтирования, включаемыи параллельно цепи измерительной декады и добавочного резистора, нормальный элемент через нуль-индикатор зашунтиро ван установочным резистором, один вывод которого подключен к другому выводу источника питания, а другой - к измерительной декаде, один из выводов добавочного резистора соединен со вторым выводом блока стабилизации тока, выходы двухрядного низкоомного потенциометра подкл1рчены к выводам -измерительной декады. В блок шунтирования входят четыре последовательно соединенных резисторов, каждый из выводов которого соединен с гнездами коммутаторов,поз воляющие посредством штеоселей после довательное соединение резисторов пр ивес т и к паралпель ному или смешанному во всех комбинациях. Блок шунти рования служит ДЛй получения трех различных пределов измерения 2j. Недостатком такого устройства является то, что для получения всего . трех пределов измерения оно требует применения четырех прецизионных резисторов, а также то, что одна корректировка позволяет исключить систе матические погрешности только трех пределов.Простое увеличение числа блоков шунтирования было бы не ффективно. , увеличение их до трех бы к увеличению числа пределов до десяти, но при этом мисло прецизйонных резисторов во|3росл6 бы До двeнaдцatИi а число необходимых корректировок до трех. Цель изобретения - повышение трчнОсти прецизирнмЫх резисторов. - . . .,. , ., Поставленная цель достигается тем что в мйогопрёдельном ступен 4атом потенциометре постояиного тока, содержащем поДстрОёчные элементы, источйик питания, соединенный одним из выводов с блоком стабилизации тока, блок измерительной декады добавочный резистор, уста1|1О80чный резистор, при этом одИн вывод добавочного резистора соединен с Одним из выводов блока измерительной декады, второй вывод блока измерительной дека1ды сое динен с установочным резистором,другой вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, а так же нормальный элемент, нуль-индикатор,Вспомогательный потенциометр/ клеммы и блок шунтирования, причем нормальный элемент через нуль-индика тор зашунтирован установочным резистором, вспомогательный потенциометр соединен одним из выводов с блоком измерительной д,екады, а другим - с одной из клемм, вторая клемма соединена с одним из выводов блока измерительной декады, а в блок шунтирования входят четыре последовательно соединенных резистора, каждый из выводов которого соединен с гнездами коммутаторов, введены дополнительные клеммы, перемычка, дополнительные блоки шунтирования, калиброванные провода, клеммные колодки, состоящие из клемм, соединенных шинами, причем 1в разрыв цепи, соединяющей второй вывод добавочного резистора со вторым выводом блока стабилизации тока, и К выводу, соединяющему блок измерительной декады с установочным резистором, подключено по несколько дополнительных клемм, соединенных между собой шинами, перемычка соединяет с помощью дополнительных клемм блок стабилизации тока с добавочным резистором. Причем вход и выход каждого блока шунтирования подключены к вспомогательным клеммам, а в каждом блоке шунтирования параллельно одйому из резисторов подключены последовательно соединенные регулируемый и постоянный вспомогательные резисторы, в три штепсельные гнезда введено по одному добавочному контакту, соединяющему каждый контакт посредством штепселя с одним из выводов одного из р езисторов, а также введены три пары дополнительных резисторов, резисТор« | каждой пары соединены последовательно, один из крайних выводов каждой пары подключен ко вторым выводам одного из резисторов и введено тр.и механически связанных трехпозициОнных дополнительных переключателя, имеющих по одному неподвижному холостому контакту, два других неподвижных контакта соединены с остальными Каждой пары дополнительных резисторов, а кйждый подвижный контакт подключен к одному из добавочных контактов штепсельных гнезд. На фиг. 1 представлена схема многопредельного ступенчатого потенциометра с четырьмя дополнительными блоками шунтирования; на фиг- 2 два конкретных варианта получения различных пределов измерения. Потенциометр содержит блок 1 измерительной декады, последовательно соединенные с ним добавочный резистор 2 и установочный резистор 3 второй вывод которого подключен к ОД ному из полюсов источника .питания к другому полюсу его подключен блок 5 стабилизации тока, вспомогательный потенциометр 6, измерительная цепь которого соединена с одним из выводов блока измерительной декады, блок 7 шунтирования, дополнительные блоки 8-11 шунтирования, дополнительные клеммы 12-1, подключенные соответст венно ко второму выводу блока стабилизации тока, ко второму выводу добавочного резистора и к общему выводу блока измерительной декады и установочного резистора, шины соединяющие друг-с другом дополнительные клеммы, перемычка IB, клеммные колодки 19, вспомогательные клеммы 20-29. подключенные к блокам шунтирования, калиброванные провода: 30-39 добавочные контакты АО-42 штепсельных гнезд, штепсельнь1е гнезда . штепсели k() и , вспомога тельные резисторы ЦВ и включенные параллельно одному из резисторов .блока шунтирования, дополнительные Iрезисторы 50-55 блока шунтирования, три трехпозиционных механически связанных дополнительных переключателя 5б их неподвижные контакты , резисторы 66 и 67блока шунтирования, клеммы 68 для подключения измеряемого напряжения, нормальный элемент 69 и последовательно соединенный с ним нуль-индикатор 70. Многопредельный ступенчатый потен циометр постоянного тока работает следующим образом. Ток, создаваемый батареей источни ка ( и блоком 5 стабилизации тока, проходит через устан овочный резистор 3 и.разветвляется. Через блок 1 .измерительнрй декады проходит определенная часть его, а остальная часть через блоки шунтирования. Пределы измерения, т.е. та часть общего тока которая проходит через блок измерительной декады, определяется структу рой схемы, в которую включены блок шунтирования и дополнительные блоки шунтирования, и величиной сопротивления каждого из нИх. На фиг. 2 (вверху) показан один из вариантов включения с использованием всего двух дополнительных блоков 8 и 9 шунтирования, а на фиг. 2 (внизу) один из вариантов с использованием всех четырех дополнительных блоков 8-11 шунтирования. Включение блоков шунтирования осуществляется с помощью всех или части калиброванных проводов 30 39. шин 15-1 7, дополнительных клемм 12-1, клеммных колодок 19, вспомогательмых клемм 20-29 и перемычки 18. На верхней схеме фиг. 2 перемычка 18 разомкнута и ток, создаваемый батареей источника 4, проходит через установочный резистор 3 и разветвляется на две ветви: ветвь, состоящую из последовательно соединенных блока 1 измерительной декады, добавочного резистора 2 и догюлнительного блока 9 шунтирования, и на ветвь, состоящую из последовательно соединенных блока 7 шунтирования и дополнительного блока 8 шунтирования. На дополнительных клеммах 12 эти токи вновь сливаются и, проходя через блок 5 стабилизации тока, возвращаются в Источник питания 4. На нижней схеме фиг. 2 показан более сложный вариант включения блока шунтирования и дополнительных блоков шунтирования. Сопротивления каждого блока шунтирования при последовательном соединении его резистороб должны быть одинаковы и равны суммарному сопротивлению блока 1 измерительной декады и добавочного резистора 2. Для поддержания этого равенства в блоке 7 шунтирования-служит регулируемый вспомогательный резистор 4Э, который вместе со вcпoмoгateльным резистором 18 шунтирует pe3V)CTop 66. Аналогичная схема корректировочного устройства содержится и в дополнительHbix блоках 8-11 шунтирования.Подг. стройка может осуществляться любыми известными методами. Каждый блок шунтирования может иметь три разные номинальные сопротивления - максимальное, а также два соотв(етственно уменьшенные по сравнению С ним в четыре и в девять раз. (См. примечания) . Дополнительные переключатели и дополнительные резисторы служат для исключения погрешностей, вносимых сопротивлениями калиброванных проводов. Каждый из трех дополнительных переключателей 56 обслуживает одну из трех возможных схем включения блока шунтирования. Включение на xo-v лостои контакт соответствует тому варианту включения блока, когда его калиброванные провода не используются вовсе, HQ средний контакт - ва- . рианту с использованием одного калиб рованного провода, а третий контакт - варианту (Г использованием обо их калиброванных проводов. Аналогичные схемы имеются и во всех дополнительных блоках шунтирования. С помощью дополнительных резисторов,вклю чаемых дополнительными переклфчателя ми параллельно одному из резисторов блока шунтирования, сОпротивлемие блока уменьшается на сопротивление калиброванных проводов. Вспомогатель ные и дополнительные резисторы являются непрецизионными, например, они могут быть однопроцентными. При правильном выборе предела измерения большая часть измеряемого напряжения должна уравновешиваться с помощью блока 1 измерительной декады, что и обеспечивает весьма высокую точность измерения, Полное уравновешивание достигается с помощью вспомогательно го потенциометра 6, для чего измеряе мое напряжение глодается на клеммы 68. Потенциометром 6 может быть обыч ный многодекадный потенциометр высокой точности, например, типа . Число различных пределов измерения в устройстве Очень велико, так как с помощью всего лишь нескольких дополнительных блоков шyнtиpoвaния может быть построено довольно значительное число разных схем. Так,при наличии всего лишь двух дополнительных блоков шунтирования число разных схем с участием всех трех блоков шунтирования равно девяти, а BMCCte с схемами, содержащими меньшее число этих блоков (тринадцати) .Так как кажды дополнительный блок шунтирования и бло шунтирования могут иметь по три разных номинальных сопротивления,то в каждой из упомянутых девяти схем возможно десять различных сочетаний этих сопротивлений. Хотя некоторые пределы повторяются, тем не менее вместе со всеми частными случаями общее число различных пределов оказывается равным сто пятнадцати. В частности, верхняя схема на фиг. 2 имеет шестнадцать различных пределов, а не десять, так как даже при одном каком-то из различных возможных сочетаний сопротивлений всех блоков шунтирования существенно в какой именно части разветвленной схемы находится тот или иной блок шунтирования.уВвиду большого числа пределов измерения должны быть составлены таблицы:пределов с одновременным указанием схемы коммутации для каждого предела,. Все клеммы и калиброванные провода должны иметь цифровые или буквенные обозначения. Таким образом, при увеличении общего числа прецизионных резисторов на небольшую величину происходит значительно большее увеличение числа различных пределов измерения; на одну корректировку (подстройку) приходится большое число различных пределов. При наличии всего дзух дополнительных блоков шунтирования увеличение числа преЦизиомных резисторов по сравнению: с известными блоками . все:гО на босемь штук приводит к увеличению чугсла Пределов в 28,75 раз или на 112 Пре:делов. На одну корректировку приходится 38 пределов. С увеличением числа дополнительных блоков шунтирования з фективность устройства существенно повышается. Формула изобретения 1. Многопредельный ступенчатый потенциометр постоянного тока, содержащий подстроечные элементы, источник питания, соединенный одним из выводов с блоком стабилизации тока,блок измерительной декады, добавочный резистор, установочный резистор,при этом Один вывод добавочного резистора соединен с одним из выводов блока измерительной декады, второй вывод блока измерительной декады соединен с установочным резистором, другой вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, а нормальный элемент, нуль-индикатор, вспомогательный потенциометр, клеммы и блок шунтирования, причем нормальный, элемент через нуль-индикатор зашунтироеан установочным резистором, вспомогательный потенциометр соединен одним из выводов с блоком измерительной декады, а другим - с одной из клемм, вторая клемма соединена с одним из выводов блока измерительной декады, а в блок шунтирования входят четыре последовательно соединенных резистора, каждый из выводов которого соединен с гнездами коммутаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительные клеммы, перемычка, дополнительные блоки шунтирования, .калиброванные провода, клеммные колодки, состоящие из клемм, соединенных шинами, причем в разрыв цепи, соединяющей второй вывод добаво.чного резистора со вторым выводом блока стабилизации тока, и к выводу, соединяющему блок измерительной декады с установочным резистором подключено по несколько дополнительных клемм, соединенных между собой шинами, перемычка соединяет с .помощью дополнительных клемм блок стабилизации тока с добавочным резистором.

2. Потенциометр по п. 1, о т л ичающийся, тем, что вход и выход каждого блока шунтирования подключены к вспомогательным клеммам,а в каждом блоке шунтирования парал-° лельно одному из резисторов подключе ны последователЫ:1о соединенные регулируемый и постоянный вспомогательные резисторы, в три штепсельных гнезда введено по одному добавочному контакту, соединяющему каждый контакт посредством штепселя с одним из выводов одного из резисторов,-а также введены три пары дополнительных резисторов, резисторы каждой пары соединены последовательно, один из крайних выводов каждой пары подключен ко вторым выводам одного из резисторов и введено три механически связанных трехпозиционных дополнительных переключателя, имеющих по одному неподвижному холостому контакту, два других неподвижных контакта соединены с остальными выводами каждой пары дополнительных резисторов, а каждыйподвижный контакт подключен к одному из добавочных контактов штепсельных гнезд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № б79в99, кл. G 01 R 17/20, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 593157, кл. G 01 R 17/20, 197.

/ 39

Д

22

/

о -оФиг. 2