专利名称：四量程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四个步进盘时，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或二位数乘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1.25mA；其待征在于第一步进盘由各有20×80Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×8.8Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，第三步进盘由9点与10点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×17.6Ω的第III测量盘，有10×17.6Ω的第III′代换盘及不焊有电阻、10点独立、其余触点连接的第III″辅助盘组成，第四步进盘由同为10×1.76Ω电阻组成的第IV测量盘和第IV′代换盘及有10×0.88Ω电阻的第IV″辅助盘组成，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122.32Ω电阻R1连接第II′代换盘第10点，第II测量盘0点连接一只169.68Ω电阻R2后与第I测量盘0点连接；第I′代换盘0点连接一只18103.2Ω电阻R3后连接第IV″辅助盘0点，第IV″辅助盘第10点与第III″辅助盘第10触点连接，第IV″辅助盘电刷连接第III″辅助盘除第10触点以外所有触点，第III′辅助盘电刷一路连接第III′代换盘0点，另一路连接158.4Ω电阻R4后与第IV′代换盘0点连接，第III测量盘第10点直接与第I测量盘第20点连接；第III测量盘第9点连接第IV测量盘0点，第IV测量盘第10点与第I测量盘第20点连接；第I′代换盘电刷与200Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，电阻r1另一端与三刀四掷量程转换开关K1-1的×1量程触点连接，该量程中K1-2触点与×10量程的K1-1触点连接，K1-3触点通过1620Ω电阻r2与10量程的K1-3触点连接，该触点连接在测量网络电阻的负极；在×0.1量程中，K1-1触点与×0.01量程的K1-1触点连接并通过20Ω电阻r3与第I′代换盘电刷连接，K1-2触点一路通过180Ω电阻r4与×10量程的K1-1触点连接后与第I测量盘电刷连接，另一路通过18000Ω电阻r5与×0.01量程的K1-2触点连接，K1-3触点通过0.18Ω电阻r6连接该层×0.01量程触点后经过160.02Ω电阻r7连接K1-3的×1量程触点，三刀四掷开关的K1-1、K1-2、K1-3三层常闭触点互相短路，两个测量端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过开关K2与第III测量盘0点连接。
通过以上技术方案，四个步进盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，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1980Ω，右边电阻等于19800Ω，第一步进盘两把电刷间总阻为1800Ω，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。当第三盘掷第10点时，第四盘与第三盘并联部份电阻相等，当第四盘掷不同示值时，电路阻值不变。当第三盘不掷在第10点时，第四盘掷不同示值，电路阻值在没有第IV″辅助盘时阻值是变化的，第四盘每增加一个步进，电路阻值会减少每个步进电阻一半的阻值，为了保持电路总阻不变，在第IV″辅助盘中每个步进增加同样阻值，当第三步进盘掷第10点时阻值最小，这时让第IV″辅助盘电阻全部串入电路，使电路阻值不变。由于第二盘及第一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×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×10量程时的1/10，使量限降低到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。在×0.1量程，第一步进盘两把电刷间总阻串联电阻r4后，以99倍于电阻r3的阻值与电阻r3并联，使流过测量盘电流减小到×10量程的1/100，使量限降低到×10量程的1/100，并联使阻值减小，通过在电位差计电路中串联进电阻r6加电阻r7保持总阻值不变，在×0.01量程时，第一步进盘两把电刷间电阻串联了电阻r4与电阻r5后，以999倍于r3的阻值与电阻r3并联，使流过测量盘的电流降低到×10量程的千分之一，并联后使电路减少了电阻，通过在电路中串入电阻r7保持电路阻值不变。
基本量程电位差计标准工作电流为1.25mA，第一步进盘两把电刷间左边电流12.5/11mA，右边电流为1.25/11mA，右边电流流过第III″辅助盘电刷后分成相等的两个支路，当第三盘掷第10点时，流过第III测量盘及第IV测量盘的两个支路是分开的，当第III测量盘不掷第10点时，流过第III测量盘支路电流全部流过第IV测量盘电阻，第IV测量盘10只电阻起到第III测量盘第10只电阻的作用，当第IV测量盘掷n4时，n4～10电阻上的电流虽然就是右边电流，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；标准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815Ω，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，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＝12.5/11×8.8n2+12.5/11×(160+8.8+0.88)+12.5/11×80n1-1.25/11×(20-n1)×80-1.25/22×(10-n4)×1.76-1.25/22×(10-n3)×17.6(mv)＝10n2+2000/11+10+1+1000n1/11-2000/11+100n1/11-1+0.1n4-10+1n3(mv)＝100n1+10n2+1n3+0.1n4(mv)电位差计工作电压为4.5V，由于干电池每节稳定电动势在1.4V～1.65V之间，为实现电源电压在4.2V～4.95V均能把电位差计工作电流调整到标准状态，取固定电阻R0＝744Ω，可调电阻RP1＝20×30Ω，RP2为0～33Ω。
权利要求
一种四量程直流电位差计，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1.25mA；其待征在于第一步进盘由各有20×80Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×8.8Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，第三步进盘由9点与10点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×17.6Ω的第III测量盘，有10×17.6Ω的第III′代换盘及不焊有电阻、10点独立、其余触点连接的第III″辅助盘组成，第四步进盘由同为10×1.76Ω电阻组成的第IV测量盘和第IV′代换盘及有10×0.88Ω电阻的第IV″辅助盘组成，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122.32Ω电阻R1连接第II′代换盘第10点，第II测量盘0点连接一只169.68Ω电阻R2后与第I测量盘0点连接；第I′代换盘0点连接一只18103.2Ω电阻R3后连接第IV″辅助盘0点，第IV″辅助盘第10点与第III″辅助盘第10触点连接，第IV″辅助盘电刷连接第III″辅助盘除第10触点以外所有触点，第III′辅助盘电刷一路连接第III′代换盘0点，另一路连接158.4Ω电阻R4后与第IV′代换盘0点连接，第III测量盘第10点直接与第I测量盘第20点连接；第III测量盘第9点连接第IV测量盘0点，第IV测量盘第10点与第I测量盘第20点连接；第I′代换盘电刷与200Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，电阻r1另一端与三刀四掷量程转换开关K1-1的×1量程触点连接，该量程中K1-2触点与×10量程的K1-1触点连接，K1-3触点通过1620Ω电阻r2与10量程的K1-3触点连接，该触点连接在测量网络电阻的负极；在×0.1量程中，K1-1触点与×0.01量程的K1-1触点连接并通过20Ω电阻r3与第I′代换盘电刷连接，K1-2触点一路通过180Ω电阻r4与×10量程的K1-1触点连接后与第I测量盘电刷连接，另一路通过18000Ω电阻r5与×0.01量程的K1-2触点连接，K1-3触点通过0.18Ω电阻r6连接该层×0.01量程触点后经过160.02Ω电阻r7连接K1-3的×1量程触点，三刀四掷开关的K1-1、K1-2、K1-3三层常闭触点互相短路，两个测量端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过开关K2与第III测量盘0点连接。
全文摘要
一种用于电压测量的四量程直流电位差计，它用20×80Ω作第I测量盘，10×8.8Ω作第II测量盘，9×17.6Ω作第III测量盘，10×1.76Ω作第IV测量盘，除了不影响测量结果的转换开关外，电位差计两个测量端钮与四个测量盘之间用导线直接连接的，测量步进开关的接触电阻，变差及热电势排除在测量结果之外，零电势大也可增大负电势来进行补偿，在×0.1量程与×0.01量程时公用一只电阻进行分流。
文档编号G01R17/00GK1991386SQ20051006235
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者骆乃光 申请人:骆乃光