专利名称：一种有五只测量盘的直流电位差计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对直流电压进行测量的装置背景技术当前市售实验室型直流电位差计中销量较大的是UJ25型直流电位差计，它只有1μV-1.911110V一个量限，分辨率为1μV，从前有UJ26型直流电位计分辨率为0.1μV，但只能测量到22mV，它采用电流叠加线路，存在致命的理论误差；要达到分辨率为0.1μV，测量到200mV，需要多个测量盘，这就要克服引线电阻，开关变差，接触热电势带来的测量误差。
发明内容
本实用新型的目的，是设计一种电位差计，使其分辨率达0.1μV，量限为0.1μV～230mV，并有1μV～2.3V量限，同时把零电势、开关变差、接触热电势影响降低到可以忽略程度。
以下是本实用新型采取的技术方案第一、二、三、四盘均采用电工仪器生产厂常用的轻压力开关，它的接触部分是全环、触点及电刷，全环与触点的材料是银与铜复合在一起的，电刷也是银与具有弹性的锡磷青铜复合一起的，开关转动时，都是银面与银面接触，因此它能达到接触电阻变差小于0.2mΩ、接触热电势小于0.2μV。第一盘采用22个步进，第10档以上提供二位读数，第五盘采用滑线盘，它有105个刻度，也能提供二位读数，这样总共能有七位读数。
第一盘由22只电阻值为20Ω串联成代换盘I’，21只电阻值为20Ω串联成测量盘I以及另有辅助盘I”，第二盘由各10只阻值为2Ω串联成的测量盘II、代换盘II’及由10只阻值1Ω串联成的辅助盘II”，代换盘I’串联278Ω电阻与代换盘II’串联698Ω电阻后并联且连接辅助盘I”全环，辅助盘I”的第1档触点至第22档触点全部短接后，连接辅助盘II”的全环，辅助盘I”的第0档触点连接辅助盘II”的第一只电阻，10只阻值为1Ω的尾端接入测量电路一端。
第一盘及第二盘的代换盘与测量盘的全环均短接，第一、二、三、四盘测量盘的第0档触点均直接连接到第五盘测量盘0点上，第一盘的测量盘第1档触点连接测量盘II第10只电阻，II盘第1只电阻与第三盘第1只电阻与100Ω电阻并联端连接。第三盘是14只10Ω电阻串联而成，它有二只全环，全环的二把电刷间夹着4只10Ω电阻，一只全环连接第四盘测量盘的全环通过电刷与电阻接触后，连接到第五盘测量盘再到第五盘代换盘，再连接第四盘代换盘电阻，通过电刷到第四盘代换盘全环后串联17.8Ω再与第三盘另一只全环相连。第四盘的测量盘与代换盘各由10只2Ω电阻串联而成，第五盘是双滑线盘，每根电阻经校准到2.2Ω，二盘电阻合计22.2Ω，串联17.8Ω与第三盘4只10Ω电阻并联成20Ω，所以第三盘14只10Ω首尾间电阻值为120Ω，串联9780Ω后成为9900Ω，与其并联的是100Ω电阻，并联接量限转换开关×1触点，量限转换开关是双刀双掷，双刀直接连接常闭触点，×1转换开关触点的另一侧连接测量电路另一端，并用421.2Ω电阻连接到×0.1触点的同侧，并与连接100Ω电阻的×1触点连接，×0.1量限另一个触点用52Ω电阻连接辅助盘II”电阻尾端。
本根据以上连接方式，所有测量盘掷向“0”时，零电势是“0”，因为都在同一点上，测量盘间的引线电阻可以从减小第1只电阻阻值来修正。第一盘、第二盘开关接触电阻都不在测量回路中，它的接触热电势影响了电源6V电压，由于轻压力开关一般热电势≤0.2μV，与6V电压比较起来可以忽略。按本电路参数设计工作电流是10mA，在×1量限时，从第二盘到第三盘时，由于有100Ω电阻分流，第三盘上的电流是0.1mA，第三、第四测量盘的开关在测量回路中，轻压力开关电阻变差＜2×10-4Ω，第三盘上0.1mA电流分流一半电流，即0.05mA进入测量盘III及IV的开关，测量电势的变差5×10-5×2×10-4＝1×10-8V，远远满足小于最小分辨率1μV的1/10的国家标准。第三盘电流从触点到全环又从全环到触点，第四盘电流从全环到触点又从触点到全环，由于材质相同，所以接触热电势大小相等，方向相反，互相抵消，第五盘是双滑盘，电刷滑动时产生的接触热电势大小相等方向相反。因此虽然有五个测量盘，但零电势，开关变差与热电势的影响都降低到可以忽略程度。
图1是有五个测量盘的电位差计简化电路图在图1中，I、I’、I”分别是第一盘的测量盘、代换盘、辅助盘，II、II’、II”分别是第二盘的测量盘、代换盘、辅助盘，III是第三盘，IV、IV’第四盘的测量盘与代换盘。V及V’是测量用滑线与代换用滑线组成双滑线盘，它有105个刻度，在100刻度时调整到2Ω，K1是量限转换用双刀双掷开关，K2是检流计双刀双掷开关，G是检流计、EN是标准电池。
具体实施方式
在图1中，当第一、三盘都掷“0”时，节点B及C间电阻RBC等于278Ω+22×20Ω与698Ω+10×2Ω并联，因此RBC＝359Ω，当第一盘不掷“0”时，第二盘每增加一档，RBC就增加1Ω，为了使电路总阻相等，第二盘增加了一盘由10只1Ω串联而成的辅助盘，第II盘每增加一个步进，辅助盘减去1Ω，保证节点A、B、C间阻值不变，电阻RABC＝359+10Ω＝369Ω，辅助盘I”掷“0”时，10Ω直接接入电路；第四、五盘阻值是22.2Ω，串联17.8Ω成40Ω，四只10Ω电阻与40Ω电阻并联得到20Ω，因此第三、四、五盘在一起是120Ω串联9780Ω电阻与100Ω并联，节点C及D间电阻RCD＝99Ω，节点A、C、D间电阻RACD＝468Ω，调定电阻及温度补偿盘电阻总共是101.89Ω，除工作电流调节电阻外，电路总阻是569.89Ω，因此即使电源电压在5.7V，也能通过调节RP3、RP4把电流调节到10mA。当量限开关K1掷×1量限时，节点D连接触点G且与触点H连接，这时第一盘流过5mA电流，每一个步进是5mA×20Ω＝100mV，22只电阻能达2.2V，第二盘流过电流也是5mA，每个步进值是10mV，第三盘流过的电流为总电流的1/100，即0.1mA，第三盘每一步进电阻是10Ω，因此每一步进电势值是1mV，第四盘从第三盘分流0.05mA，第四盘每一步进电阻是2Ω，因此每一步进值是5×10-5×2＝10-4V，即100μV；第五盘双滑线电阻阻值是2.2Ω，由105格刻度显示，在100格刻度时调准到2Ω，每格为1μV。
当双刀双掷开关K1掷向×0.1量限时，节点A用52Ω电阻连接量限开关触点E，并接通触点F对×1量限时测量电路进行分流，用RACD阻值468Ω的1/9电阻值52Ω分流10mA，使流过RACD电流减少到1mA，量限也降低到1/10，为了阻值不变，在开关K1的F及H二个触点连接了421.2Ω电阻。
可调电阻RP1＝20×3Ω，RP2＝20×0.16Ω，RP3调节范围是0～0.2Ω，RP4调节范围0～0.02Ω电阻调节范围是0～63Ω，使得电源电压在5.7V～6.3V范围时，均能将电路调节到10mA。
当检流计G通过开关K2接通由101.8Ω调定电阻、18×0.005Ω的温度补偿盘及标准电池组成的回路时，电流是否10mA通过检流计指示，不平衡通过调节温度补偿盘使之平衡；这时开关K2掷向测量回路，调节测量盘与被测量具有相同电压时检流计G指向零。与标准电池EN相连的51KΩ金属电阻是为了减小该电路的电流，开关K3在不工作时切断电源。
权利要求1.一种有五只测量盘的直流电位差计，由工作电流调节电阻RP1、RP2、RP3及RP4进行电流调节，有开关K3切断电源，有101.80Ω的调定电阻及18×0.005Ω温度补偿盘对标准电池温度进行补偿，有检流计通过开关K2校准工作电流及调节测量盘电阻使被测量电压与其平衡，其特征是第一盘由22只20Ω电阻串联成代换盘I’，21只20Ω电阻串联成测量盘I，辅助盘I”组成，第二盘由10只2Ω电阻串联成代换盘II’及10只2Ω电阻串联成测量盘II和由10只1Ω串联成辅助盘II”组成，代换盘I’串联278Ω与代换盘II’串联698Ω后并联于B点后与第一盘的辅助盘I”全环连接，辅助盘I”的1～22触点短接后接第二盘的辅助盘II”全环，辅助盘I”的0点与辅助盘II”的0点连接，辅助盘II”的第10点接入测量电路A端，第一盘的测量盘I上0点直接接第五盘测量盘V的0点，测量盘I的第1点与测量盘II的第10点连接，测量盘II的0点连接第五盘测量盘0点，而第1只电阻跟第三盘第1只电阻与100Ω电阻并联端C连接；第三盘由14只10Ω电阻串联而成，与第三盘4只电阻形成并联分路的是第四盘与第五盘，第四盘是10只2Ω串联成的测量盘IV及10只2Ω串联成的代换盘IV’，阻值各为2.2Ω的双滑盘是第五盘，插在第四盘的测量盘与代换盘之间，电流从第三盘的一只电阻通过电刷接触全环，第三盘全环连接第四盘测量盘的全环，通过电刷接触触点上的电阻后流入第五盘测量盘用滑线，通过电刷接触另一根同样材质的滑线进入第四盘代换盘最后一只电阻，并通过电刷连接代换盘IV’的全环，代换盘IV’的全环串联17.8Ω电阻后连接第三盘另一只全环，通过电刷接触第三盘中前一把电刷接触电阻的后四只电阻；第三盘最后一只电阻串联9780Ω电阻后与100Ω电阻并联与节点D，双刀双掷开关K1在×1量限时，节点D连接触点G，通过开关常闭触点连接触点H后与调定电阻101.80Ω连接，触点H用421.2Ω电阻连接双刀双掷开关K1同侧×0.1量限的触点F，并与触点G短接，×0.1量限的另一个触点E通过52Ω电阻连接节点A。
专利摘要一种用于直流电压测量的有五只测量盘的电位差计，由调节工作电流大小的可调电阻，校准用的调定电阻，温度补偿盘及测量电路组成，它把测量电路中的零电势、接触电阻变差、热电势的影响降低到可以忽略程度，它有0.1μV～231mV及1μV～2.31V二个量限。
文档编号G01R17/20GK2824045SQ20052010177
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者骆乃光 申请人:骆乃光