专利名称：直流电位差计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量直流电压的仪器。
技术背景2008年5月7日公布了 ZL200510062375. 1发明专利，它是一种有四个步进盘的直 流电位差计，它的第三、第四步进盘各有测量盘、代换盘与辅助盘组成，测量盘与代换盘上 的电阻阻值相同，测量盘每增加一个电阻，代换盘就减小相同电阻，由于第三步进盘不置在 第10点时，第四步进盘置不同示值时电路总阻是变化的，第三步进盘置在第10点时，第四 步进盘置不同示值时电路总阻不变，为此第三步进盘除有测量盘、代换盘外，增加了辅助盘 来区别步进盘置第10点及不置第10点两种情况的电路连接，第四步进盘也增加了辅助盘， 上面有10只电阻来分别接入或切出若干个电阻使电路总阻不变。四个测量盘连接在两个 测量端钮间，使步进盘上的开关接触电阻变差影响排除在测量回路之外。由于第三、第四步进盘都有辅助盘，增加了第三、第四步进盘开关的层数，从而增 大了仪器的体积，也使开关及仪器结构变得复杂，特别是仪器检定过程中如果发现第三、第 四步进盘测量数据超差，要修正第三、第四步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。申请号 200820120442. 4比ZL200510062375. 1有进步，但这二种直流电位差计的电流流经第一步 进盘的代换盘电刷后，分成两路，经过各步进盘，汇合在第一步进盘的测量盘电刷；它带来 的问题是第二、三、四盘上电阻的阻值都是两个相同数字组成，阻值又小，没有标准电阻可 以比对；如使用过渡标准电阻，那么两只过渡标准电阻间的引线误差就难处理；因此该直 流电位差计第二、三、四盘的电阻阻值很难做准确。
实用新型内容本实用新型的目的是，当直流电位差计有四个步进盘时，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；并且第三、第四步进盘都不用辅助盘。使四个 步进盘上的电阻都被设计成阻值是10的整数次幂，可用标准电阻在电桥进行对比，这对仪 器制造带来方便。同时，它也有两个量程。本实用新型的技术方案是电流从直流电位差计4. 5V工作电源正极经过15/11 Ω电阻R5到节点Α、Β之间的 四个步进盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1,再到421 Ω调定电阻RN和调节范围在 0 0. 5 Ω可锁定的可调电阻RP3，再到383 Ω固定电阻Rtl，经过0 16 Ω的可调电阻Rp2及 20个15Ω电阻组成的可调电阻Rpi回到工作电源的负极组成直流电位差计工作回路；从标 准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G双刀双掷开关K2，到调定电阻RN及可锁定 的可调电阻Rp3，再到标准电池负极组成直流电位差计标准回路；其特征在于节点A、B之间 的第一步进盘由各有21个100 Ω电阻组成的第I测量盘与第I'代换盘，第I测量盘的电 刷与第Γ代换盘的电刷是连通的，第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘 与第ΙΓ代换盘，第II测量盘的电刷与第ΙΓ代换盘的电刷间通过51 Ω电阻R2连接，第三步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第III测量盘与第III'代换盘，第III测量盘的电 刷与第Iir代换盘的电刷间通过110Ω电阻R3连接，第四步进盘由各有10个1Ω电阻组 成的第IV测量盘与第IV'代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV'代换盘的电刷是连通的； 直流电位差计工作电源正极经过节点C后分成两个支路一路经过1020 Ω电阻Γι后连接 单刀双掷量程转换开关K1的Χ0. 1量程触点，另一路经过15/11 Ω电阻R5到节点A后又分 成两个支路左边支路节点A连接第I ‘代换盘第21触点，第I测量盘第0触点通过141 Ω 电阻R4后连接节点B;右边支路节点A通过1725 Ω电阻礼后连接第ΙΓ代换盘第0触点， 第ΙΓ代换盘第10触点连接第ΙΙΓ代换盘第0触点，第III'代换盘第10触点连接第 IV'代换盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第 10触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接节点B ；节点B与9180 Ω电 阻r2的一端连接在单刀双掷量程转换开关K1的X 1量程触点，电阻r2的另一端连接单刀 双掷量程转换开关K1的X0. 1量程触点，单刀双掷量程转换开关K1的常闭触点连接调定电 阻RN高电位端；直流电位差计用于连接被测量“U/’的两个端钮，正极端钮连接第I测量盘 第21触点，负极端钮经过两个常闭触点之间接有 检流计G的双刀双掷开关K2后与第IV测 量盘第0触点连接。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，影响的只是直流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；由于省去了辅助盘，使仪器结构简单，测量盘与代换盘上的电阻都被设计 成10的整数次幂，这种电阻的示值误差可以在电桥上用标准电阻比对，可提高仪器测量盘 上的电阻精度，这对仪器制造带来方便，并从而也提高了直流电位差计整机的测量准确性。
图1是本实用新型的一种原理电路。在图1中，20X15 Ω的可调电阻Rpi表示可调电阻Rpi由20只15 Ω的电阻组成， 同理，21 X 100 Ω表示由21只100 Ω的电阻组成，IOX 10 Ω表示由10只10 Ω的电阻组成， 10X1 Ω表示由10只1Ω的电阻组成。
具体实施方式
在图1中，四只步进盘都由数量及阻值相同的测量盘与代换盘组成，每只步进盘 里测量盘增加电阻，代换盘减少同样阻值的电阻，反之也一样，所以，不管步进盘置何种示 值，节点A、B间左边及右边电阻值不变。电流在第III'代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间分成 二路，一路经过电阻R3，另一路经过第四步进盘，二路电阻都是110 Ω，上面电流也相同，第 III'代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点之间的阻值是55 Ω。电流在第II'代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间分成二 路，一路经过51 Ω电阻R2,另一路经过第三及第四步进盘，经过第三及第四步进盘的电阻 是100 Ω+100 Ω+55 Ω = 255 Ω，它是51 Ω电阻R2的5倍，当电阻R2上的电流是ImA时，则 第三及第四步进盘上的电流各为0. ImA;第II'代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷 接触的触点间电阻是42. 5Ω。[0013]当四只步进盘都置“0”时，节点A、B间的左边电阻值等于2100Ω+141Ω = 2241Ω， 节点 A、B 间的右边电阻值等于 1725Ω+100Ω+42. 5Ω = 1867. 5 Ω，2241 Ω +1867. 5 Ω = 1. 2，当节点A、B间的左边电流为ImA时，节点A、B间的右边电流为1. 2mA。节点A、B间总电阻为6/11 X 1867. 5 Ω Ω，加上15/11 Ω电阻R5到节点C，共 1020 Ω，在X 1量程时，节点C、A、B间电阻被10倍于自身阻值的电阻巧和电阻r2串联后 的电阻所并联，因此流过节点A、B间电流为直流电位差计总电流的10/11，流过电阻巧和电 阻巧的电流为直流电位差计工作电流的1/11 ；在X0. 1量程时，节点C、A、B间的电阻串联 电阻r2后，以10倍于电阻巧的阻值与电阻巧并联，使电阻巧上的电流为直流电位差计工 作电流的10/11，节点Α、Β间的电流为直流电位差计电流的1/11，因此测量盘上电流减少到 1/10，使量限降低到1/10。直流电位差计标准工作电流为2. 42mA，节点A、B间左边电流是1mA，右边电流是 1. 2mA。右边电流流到与第II'代换盘电刷接触的触点后分成两个支路，一路经过第三及第 四步进盘流到与第II测量盘电刷接触的触点，另一路经过第ΙΓ代换盘电刷、51Ω电阻R2 到与第II测量盘电刷接触的触点，经过第三及第四步进盘的电阻阻值是经过51 Ω电阻R2 的5倍，所以，电阻R2上的电流是1mA，经过第三及第四步进盘的总电流是0. 2mA，经过第三 步进盘的电阻值和经过第四步进盘的电阻值相等，所以这两个支路电流都是0. 1mA。在Xl量程，当工作电流标准化后，第I测量盘置Ii1，第II测量盘置 ，第III测 量盘置n3，第IV测量盘置Ii4，开关K2掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为Ux = IX IOOn1+1 X 141—1. 2 X 10 X (10_n2) -0. 2 X 10 X (η2+10_η3) _0· 1Χ10Χ η3_0· IXlX (10-η4) (mv)= 100n1+141-120+12n2-2n2-20+2n3-n3-l+0. In4 (mv)= lOOrii+lO^+ng+O. In4 (mv)在X0. 1量程时，四个步进盘上的示值表达式为Ux = 10ηι+η2+0. ln3+0. Oln4 (mv)每批生产的标准电池的电动势是离散的，在1. 0188V 1. 0196V之间，标准化的工 作电流为2. 42mA,因此调定电阻RN取421 Ω，外加0 0. 5 Ω可锁定的可调电阻Rp3，可以 覆盖标准电池电动势的变化范围。干电池新的时候电动势约为1.65V，用旧到1.4V以下时就放弃，为了使干电池 在新、旧情况下都能使直流电位差计的工作电流调节到标准化，直流电位差计工作电压为 4. 5V，采用三组干电池串联，由20只15 Ω电阻组成可调电阻Rpi，可调电阻Rp2为0 18 Ω 及串联一个383 Ω电阻R0。直流电位差计的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2V标准电压信号，量程转换开关K1置在“ X 1 ”量程，开关K2掷向左边，步进盘总示值与 标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻Rpi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421 Ω，串联了 0 0. 5 Ω可调电阻Rp3调节可调电阻RP3， 使检流计再次指零，再将开关K2掷向左边，调节可调电阻Rp2，使检流计指零，又将开关K2掷 向右边，调节可调电阻Rp3，使检流计指零，当开关K2掷向左边及掷向右边不作调节检流计 均指零时，说明直流电位差计的工作电流就标准化，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，这时将可调电阻Rp3锁定，这台直流电位差计今后就以此为标准。
权利要求一种有四个测量盘的直流电位差计，电流从直流电位差计4.5V工作电源正极经过15/11Ω电阻R5到节点A、B之间的四个步进盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1，再到421Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.5Ω可锁定的可调电阻RP3，再到383Ω固定电阻R0，经过0～16Ω的可调电阻RP2及20个15Ω电阻组成的可调电阻RP1回到工作电源的负极组成直流电位差计工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G双刀双掷开关K2，到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP3，再到标准电池负极组成直流电位差计标准回路；其特征在于节点A、B之间的第一步进盘由各有21个100Ω电阻组成的第I测量盘与第I′代换盘，第I测量盘的电刷与第I′代换盘的电刷是连通的，第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘，第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过51Ω电阻R2连接，第三步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘，第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过110Ω电阻R3连接，第四步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷是连通的；直流电位差计工作电源正极经过节点C后分成两个支路一路经过1020Ω电阻r1后连接单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点，另一路经过15/11Ω电阻R5到节点A后又分成两个支路左边支路节点A连接第I′代换盘第21触点，第I测量盘第0触点通过141Ω电阻R4后连接节点B；右边支路节点A通过1725Ω电阻R1后连接第II′代换盘第0触点，第II′代换盘第10触点连接第III′代换盘第0触点，第III′代换盘第10触点连接第IV′代换盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接节点B；节点B与9180Ω电阻r2的一端连接在单刀双掷量程转换开关K1的×1量程触点，电阻r2的另一端连接单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点，单刀双掷量程转换开关K1的常闭触点连接调定电阻RN高电位端；直流电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮连接第I测量盘第21触点，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2后与第IV测量盘第0触点连接。
专利摘要一种用于测量电压的有四个测量盘的直流电位差计，它的四个步进盘都由测量盘与代换盘组成，测量盘与代换盘上的电阻阻值都是10的整数次幂，这些电阻可以用标准电阻在电桥进行对比，这就提高了电阻制造的精度，从而也提高了直流电位差计整机的测量准确性；四个测量盘间用导线直接连接，不通过开关切换，使直流电位差计测量时不存在开关接触电阻变差影响。
文档编号G01R17/20GK201576041SQ20092029562
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者方宁妹, 程军 申请人:方宁妹