专利名称：有五位读数采用分流支路的二量程转换直流电位差计的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量直流电压的仪器。
背景技术：
当前生产的电位差计，当测量盘有三个以上时，两个测量端钮间存在开关接触电阻及变差，因此，即使工作电流小到0.1mA，开关的电刷及触点不仅采用银铜复合材料，接触面积也做得挺大，来减小测量开关步进切换时变差带来影响，这就使仪器体积变大，即便如此，也不能使电位差计分辨率小到0.1μv，另外还存在开关的热电势与接触可变热电势影响。
发明内容
本发明要解决的问题是，当电位差计内用于测量部分有三个步进盘与一个滑线盘时，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，使仪器分辨率达0.1μv。在量程转换时，量程转换用电阻是一位数乘10的整数次幂的阻值。
本发明的技术方案是这样的工作电流调节电阻RP1及RP2，用于降低电源电压的固定电阻R0，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于2.5mA；其特征在于第一步进盘由各有20×4Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由0点与1点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×0.88Ω的第II测量盘，有10×0.88Ω的第II′代换盘及不焊有电阻、0点独立、其余触点连接的第II″辅助盘组成，第三步进盘由同为10×0.088Ω电阻组成的第III测量盘和第III′代换盘及有10×0.044Ω电阻的第III″辅助盘组成，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值都是0～0.484Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，滑线的刻度盘标有0～10十一个示值的10个大格，每大格有10个小格，0示值往前有5个小格显示，再往前到滑线盘始端也相当于“-1”往后有5小格电阻在滑线盘内部，每大格对应的电阻值是0.044Ω，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过6.116Ω电阻R1连接第III″辅助盘第10点，第III″辅助盘0点连接第II″辅助盘0点连接，该盘电刷与第II″辅助盘除0点外其余点连接，第II″辅助盘电刷一路连接第II′代换盘第10点，另一路通过7.92Ω电阻R2与第III′代换盘第10点连接，第II测量盘第1点连接第III测量盘第10点，第II测量0点与第III测量盘0点共同连接阻值为8.044Ω电阻R3后与第I测量盘0点连接，第I测量盘第20点连接第IV测量盘第10点，第IV′代换盘始端连接909.516Ω电阻R4后与第I′代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与10Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，另一端连接三刀双掷量程转换开关K1-1的×0.1量程触点，K1-2的×0.1量程触点与第I测量盘电刷都与三刀双掷开关K1-1的×1量程触点连接，81Ω电阻r2一端连接K1-2的×0.1量程触点，另一端连接K1-2的×1量程触点，该触点连接在电位差计测量部份负极，三刀双掷开关K1-1与K1-2的两个常闭触点短接，测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K2与第IV测量盘线始端连接。
通过以上技术方案，三个步进盘及一个滑线盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，测量步进开关接触电阻及变差，不在测量回路内，影响的只是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，电源电压是伏，热电势是多少μV，两者相差10的6次方数量级，因此影响可以忽略，退一步讲，即使接触电阻变差及热电势大到不可忽略程度，可通过对标准来调整RP2的阻值得到修正，零电势可以通过调整滑线盘零位得到修正，或增大第IV测量盘与第I测量盘之间引线电阻来修正，因此本仪器分辨率为0.1μV时，能得到很好的重复性。由于量程转换用电阻是一位数或两位数乘10的整数次幂，可用过渡标准电阻对量程转换用电阻阻值进行修正，提高了电位差计量程比的准确度。
附图是本发明原理电路。
具体实施例方式
由“Ux”正极经过各个测量盘，再经过切换开关K2到“Ux”负极是测量回路，由电源正极经过测量步进开关到调定电阻RN及RP3，然后到电阻R0，可调电阻RP2及RP1后，回到电源负极是工作回路，从标准电池EN正极经过切换开关K2，到调定电阻RN及RP3，再到标准电池负极是标准回路。当四只盘都掷“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻是99Ω，右边电阻等于990Ω，第一步进盘两把电刷间总阻为90Ω，因此第一盘两把电刷间总电流的10/11在左边流动，1/11在右边流动。当第二盘掷0点时，第二盘与第三盘并联部份电阻相等，当第三盘掷不同示值时，电路阻值不变。当第二盘不掷在0时，第三盘掷不同示值，电路阻值在没有第III″辅助盘时阻值是变化的，第三盘每增加一个步进，电路阻值会增加每个步进电阻一半的阻值，为了保持电路总阻不变，在第三辅助盘中每个步进减小同样阻值，当第二步进盘掷0时阻值最小，这时让第III″辅助盘电阻全部串入电路，使电路阻值不变。由于第一盘及第四盘均由阻值相同的测量盘及代换盘组成，所以四个盘无论掷何示值，电路总阻不变。
在×0.1量程时，阻值为第一步进盘两把电刷间阻值的1/9的电阻r1与两把电刷并联，使流过第一步进盘两把电刷间的电流减小到×1量程时的1/10，使量限降低到×1量程的1/10，电阻r1与两把电刷并联后使电阻值减小，因此电位差计电路中串入电阻r2来保持总电阻值不变。
基本量程电位差计工作电流为2.5mA，第一步进盘两把电刷间左边电流25/11mA，右边电流为2.5/11mA，左边电流流过第II″辅助盘电刷后分成相等的两个支路，当第二盘掷0点时，流过第II测量盘及第III测量盘的两个支路是分开的，当第II测量盘不掷0时，流过第II测量盘支路电流全部流过第III测量盘电阻，第III测量盘10只电阻起到第II测量盘第1只电阻的作用，当第III测量盘掷n3时，n3～0电阻上的电流虽然就是左边电流，但可以看成是两个支路电流叠加而成，因此计算时可以以分开计算；2.5mA工作电流是这样确定的，在“Ux”两端的两个测量端钮按极性接上接近满量程的标准电压，开关K2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K2掷向右边，取样用调定电阻RN的阻值是407Ω，串联了0～1Ω可调电阻RP3，调节RP3，使检流计再次指零，再将开关K2掷向左边，调节RP2使检流计指零，又将开关K2掷向右边调节RP3使检流计指零，当开关指向左边及右边不作调节检流计均指零时，说明电位差计工作电流已标准化，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RP3锁定，该电位差计今后就以此为标准。当工作电流标准化后，在×1量程时，第I测量盘掷n1，第II测量盘掷n2，第III测量盘掷n3，第IV测量盘掷n4，开关K2掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为Ux＝25/22×0.88n2+25/22×0.088n3+25/11×(8+0.044)+25/11×4n1-25/11×(20-n1)×4-2.5/11×(10-n4)×0.044(mv)＝n2+0.1n3+200/11+0.1+100n1/11-200/11+10n1/11-0.1+0.01n4(mv)＝10n1+n2+0.1n3+0.01n4(mv)以上是×1量程时，四个测量盘示值，在×0.1量程时，四个测量盘示值表达为n1+0.1n2+0.01n3+0.001n4(mv)上面n4按大格阻值计算，因此在×0.1量程每小格分辩率为0.1μv。
电位差计工作电压为1.5v，为了使电源电压在1.4v～1.65v范围内工作取固定电阻R0＝62Ω，可调电阻RP1＝20×4.7Ω，可调电阻RP2为0～6.2Ω双刀三掷开关K1-3对×1量程的输入信号进行衰减，在×0.1量程全部信号进入运放，在×1量程时进输入信号为R9/(R8+R9)。
放大器输入端正反连接的二极管D1及D2用于输入保护，两块集成放大器OPA128进行差动输入差动输出，反馈电阻R5与R6要相等，这里取1MΩ，电阻R7取200Ω，放大后信号用电流表G显示。
权利要求
一种有五位读数采用分流支路的二量程转换直流电位差计，它有工作电流调节电阻RP1及RP2，用于降低电源电压的固定电阻R0，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于2.5mA；其特征在于第一步进盘由各有20×4Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由0点与1点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×0.88Ω的第II测量盘，有10×0.88Ω的第II′代换盘及不焊有电阻、0点独立、其余触点连接的第II″辅助盘组成，第三步进盘由同为10×0.088Ω电阻组成的第III测量盘和第III′代换盘及有10×0.044Ω电阻的第III″辅助盘组成，第四盘为双滑线盘，两根滑线电阻阻值都是0～0.484Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，滑线的刻度盘标有0～10十一个示值的10个大格，每大格有10个小格，0示值往前有5个小格显示，再往前到滑线盘始端也相当于“-1”往后有5小格电阻在滑线盘内部，每大格对应的电阻值是0.044Ω，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过6.116Ω电阻R1连接第III″辅助盘第10点，第III″辅助盘0点连接第II″辅助盘0点连接，该盘电刷与第II″辅助盘除0点外其余点连接，第II″辅助盘电刷一路连接第II′代换盘第10点，另一路通过7.92Ω电阻R2与第III′代换盘第10点连接，第II测量盘第1点连接第III测量盘第10点，第II测量0点与第III测量盘0点共同连接阻值为8.044Ω电阻R3后与第I测量盘0点连接，第I测量盘第20点连接第IV测量盘第10点，第IV′代换盘始端连接909.516Ω电阻R4后与第I′代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与10Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，另一端连接三刀双掷量程转换开关K1-1的×0.1量程触点，K1-2的×0.1量程触点与第I测量盘电刷都与三刀双掷开关K1-1的×1量程触点连接，81Ω电阻r2一端连接K1-2的×0.1量程触点，另一端连接K1-2的×1量程触点，该触点连接在电位差计测量部份负极，三刀双掷开关K1-1与K1-2的两个常闭触点短接，测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K2与第IV测量盘线始端连接。
全文摘要
一种用于直流电压测量的有五位读数采用分流支路的二量程转换直流电位差计，有2量程，它有20×4Ω、9×0.88Ω、10×0.088Ω三个测量盘和0～0.484Ω滑线盘组成，提供五位读数，所有测量用电阻，直接用导线连接，将测量步进开关的接触电阻及变差排除在测量结果之外，最小分辨率为0.1μV时也有很好的重复性，量程转换用电阻是一位数乘10的整数次幂。
文档编号G01R17/00GK1793962SQ200510062268
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者骆乃光 申请人:骆乃光