專利名稱：一種采用分流支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量直流電壓的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前生產(chǎn)的電位差計，當(dāng)測量盤有三個以上時，兩個測量端鈕間存在開關(guān)接觸電阻及變差，因此，即使工作電流小到0.1mA，開關(guān)的電刷及觸點不僅采用銀銅復(fù)合材料，接觸面積也做得挺大，來減小測量開關(guān)步進(jìn)切換時變差帶來影響，這就使儀器體積變大，即便如此，也不能使電位差計分辨率小到0.1μv，另外還存在開關(guān)的熱電勢與接觸可變熱電勢影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是，當(dāng)電位差計內(nèi)用于測量部分的有二個步進(jìn)開關(guān)及一個滑線盤時，測量開關(guān)步進(jìn)切換的接觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢不影響測量結(jié)果，使儀器分辨率達(dá)0.1μv。在量程轉(zhuǎn)換時，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)乘10的整數(shù)次冪的阻值。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1、RP2、降低電源電壓固定電阻R0標(biāo)準(zhǔn)化時取樣用調(diào)定電阻及測量電路串聯(lián)在電位差計電路中；其特征在于測量部份用兩只步進(jìn)盤一只雙滑線盤，第一步進(jìn)盤由各有20×5Ω第I測量盤及第I’代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.55Ω的第I測量盤及第II”代換盤組成，該進(jìn)盤兩把電刷相互連接，第三盤即雙滑線盤，兩根電阻絲阻值相同，同為0～6.05Ω，其示值刻度盤有11個大格，每格對應(yīng)阻值為0.55Ω，并有110個小格；二根滑線中一根作第III測量盤滑線另一根作第III’代換盤滑線，該盤二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來的；第I’代換盤第20點連接81.95Ω電阻R1后與第II’代換盤第10點連接，第II測量盤0點連接10.55Ω的一只電阻R2后與第I測量盤0點連接，該盤第20點連接第III測量盤未端，第III’代換滑線始端連接一只阻值為1873.95Ω電阻R3后與第I’代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關(guān)K1-1的×1量程及×0.1量程觸點，K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-2的×0.1量程觸點通過1800Ω電阻r2及第I測量盤電刷與K1-1的×10量程觸點連接，四刀三擲開關(guān)K1-3×10量程觸點連接在測量電阻網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極，該觸點通過162Ω電阻r3與K1-3的×1量程觸點連接，又通過160.2Ω電阻r4與K1-3的×0.1量程觸點連接；四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負(fù)極通過檢流計切換開關(guān)K2與第III測量盤0點連接。
通過以上技術(shù)方案，二個步進(jìn)盤及一個滑線盤用于測量部分的測量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電阻及變差，不在測量回路內(nèi)，影響的只是電位差計工作回路總阻，由于總阻阻值很大，所以變差可以忽略，幾個μV的熱電勢影響的是電源電壓，電源電壓是伏，熱電勢是多少μV，兩者相差10的6次方數(shù)量級，因此影響可以忽略，退一步講，即使接觸電阻變差及熱電勢大到不可忽略程度，可通過對標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整RP2的阻值得到修正，零電勢可增大滑線盤與第I測量盤之間引線電阻來修正，正因為如此，降低了對開關(guān)的要求，采用小型測量步進(jìn)開關(guān)后，整臺儀器外型尺寸減小許多，使儀器的測量數(shù)據(jù)得到很好的重復(fù)性。由于量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)乘10的整數(shù)次冪，可用標(biāo)準(zhǔn)電阻對量程轉(zhuǎn)換用電阻阻值進(jìn)行修正，提高了電位差計量程比的準(zhǔn)確度。


附圖是本發(fā)明原理電路。
具體實施例方式
在圖中，由“Ux”正極經(jīng)過各個測量盤，再經(jīng)過切換開關(guān)K2到“Ux”負(fù)極是測量回路，由電源正極經(jīng)過測量步進(jìn)開關(guān)到調(diào)定電阻RN可調(diào)電阻RP3，然后到電阻R0，RP2及RP1后，回到電源負(fù)極是工作回路，從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過切換開關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及可調(diào)電阻RP3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極是標(biāo)準(zhǔn)回路。當(dāng)三只盤都擲“0”時，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電阻等于198Ω，右邊電阻等1980Ω，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為180Ω，因此第一盤兩把電刷間總電流的10/11在左邊流動，1/11在右邊流動。
在×1量程時，由于是第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻1/9的分流電阻r1的分流，使流過測量盤的電流減小到原來的1/10，同時使電阻減少，因此在電路中串入電阻r3，使電路總阻不變。在×0.1量程時，第一盤兩把電刷間總阻串聯(lián)電阻r2后，成為分流電阻r1的99倍，使流過測量盤電流降低到×10量程時的1/100，該量程阻值的減少用附加電阻r4來保持電阻不變。
2mA工作電流是這樣確定的，在“UX”兩端的兩個測量端鈕按極性接上接近滿量程的標(biāo)準(zhǔn)電壓，開關(guān)K2擲向左邊，測量盤示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓值相同，通過調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，使檢流計指零，再將開關(guān)K2擲向右邊，取樣用調(diào)定電阻RN的阻值是509Ω，串聯(lián)了0～1Ω可調(diào)電阻RP3，調(diào)節(jié)RP3，使檢流計再次指零，再將開關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP2使檢流計指零，又將開關(guān)K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計指零，當(dāng)開關(guān)指向左邊及右邊不作調(diào)節(jié)檢流計均指零時，說明電位差計工作電流已標(biāo)準(zhǔn)化，即調(diào)定電阻上的壓降與不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池EN的電動勢已經(jīng)相等，這時將RP3鎖定，該電位差計今后就以此為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，在×1量程時第I測量盤擲n1，第II測量盤擲n2，第III測量盤擲n3，開關(guān)K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux＝20/11×0.55n2+20/11×(10+0.55)+20/11×5n1-2/11×(20-n1)×5-2/11×(10-n3)×0.55(mv)＝n2+200/11+1+100n1/11-200/11+10n1/11-1+0.1n3(mv)＝10n1+n2+0.1n3(mv)以上第III盤的阻值按大格計算，n3表示為一位整數(shù)加小數(shù)點后面有一位數(shù)字指一大格中的一小格，×10量程時小格示值單位為10μV，在×1量程時每小格為1μV，在×0.1量程時為0.1μV。
為了測量時方便，第III盤有一大格負(fù)電勢。
電路工作電源為1.5V，為了使電源工作電壓在1.4V～1.65V范圍內(nèi)可工作，取固定電阻R0等于10Ω，可調(diào)電阻RP1＝6.2Ω，RP2為0～6.8Ω范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
四刀三擲開關(guān)K1-4對×10、×1量程進(jìn)行輸入信號的衰減，在×0.1量程全部信號進(jìn)入放大器，在×1量程輸入信號為全部信號的(R6+R7)/(R5+R6+R7)，在×10量程時，輸入信號為全部信號的R7/(R5+R6+R7)放大器輸入端正反連接的二極管D1和D2用于輸入保護(hù)，兩塊集成放大器OPA128進(jìn)行差動輸入差動輸出，反饋電阻R8與R9要相等，這里取1MΩ，電阻R10取200Ω，放大后信號用電流表G顯示，電阻R4用于標(biāo)準(zhǔn)回路限流。
權(quán)利要求
一種采用分流支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計，它有工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1、RP2、降低電源電壓固定電阻R0標(biāo)準(zhǔn)化時取樣用調(diào)定電阻及測量電路串聯(lián)在電位差計電路中；其特征在于測量部份用兩只步進(jìn)盤一只雙滑線盤，第一步進(jìn)盤由各有20×5Ω第I測量盤及第I’代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.55Ω的第I測量盤及第II”代換盤組成，該進(jìn)盤兩把電刷相互連接，第三盤即雙滑線盤，兩根電阻絲阻值相同，同為0～6.05Ω，其示值刻度盤有11個大格，每格對應(yīng)阻值為0.55Ω，并有110個小格；二根滑線中一根作第III測量盤滑線另一根作第III’代換盤滑線，該盤二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來的；第I’代換盤第20點連接81.95Ω電阻R1后與第II’代換盤第10點連接，第II測量盤0點連接10.55Ω的一只電阻R2后與第I測量盤0點連接，該盤第20點連接第III測量盤未端，第III’代換滑線始端連接一只阻值為1873.95Ω電阻R3后與第I’代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關(guān)K1-1的×1量程及×0.1量程觸點，K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-2的×0.1量程觸點通過1800Ω電阻r2及第I測量盤電刷與K1-1的×10量程觸點連接，四刀三擲開關(guān)K1-3×10量程觸點連接在測量電阻網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極，該觸點通過162Ω電阻r3與K1-3的×1量程觸點連接，又通過160.2Ω電阻r4與K1-3的×0.1量程觸點連接；四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負(fù)極通過檢流計切換開關(guān)K2與第III測量盤0點連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量一種采用分流支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計,它用20×5Ω作第I測量盤，用10×0.55Ω作第II測量盤，0～6.05Ω的滑線盤作第III測量盤,采用一只20Ω電阻對×1、×0.1量程進(jìn)行分流，除了不影響測量結(jié)果的“標(biāo)準(zhǔn)—未知”轉(zhuǎn)換開關(guān)外，電位差計兩個測量端鈕與三個測量盤之間是用導(dǎo)線直接連接的，測量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻，變差及熱電勢排除在測量結(jié)果之外，因此能使電位差計分辨率達(dá)0.1μV如零電勢大也可以增大負(fù)電勢來進(jìn)行補償。
文檔編號G01R17/00GK1793978SQ20051006228
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者駱乃光 申請人:駱乃光