專(zhuān)利名稱(chēng)：三量程轉(zhuǎn)換的直流電位差計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及對(duì)直流電壓進(jìn)行測(cè)量的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前便攜式電位差計(jì)中，由于用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)端鈕在電位差計(jì)內(nèi)部存在開(kāi)關(guān)接觸電阻及變差，還有熱電勢(shì)影響，所以不能使產(chǎn)品做到分辨率是0.1μV。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，是設(shè)計(jì)一種便攜式電位差計(jì)，有三個(gè)量程，在量限最小時(shí)分辨率達(dá)到0.1μV，它能排除開(kāi)關(guān)間接觸電阻及變差影響，并將熱電勢(shì)影響也排除在外；為了便于“自檢”，三個(gè)測(cè)量盤(pán)都設(shè)置有“-1”示值。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的把工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，固定電源壓降的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用的調(diào)定電阻RN，及測(cè)量電路串聯(lián)在電位差計(jì)電路中；測(cè)量部份用兩只步進(jìn)盤(pán)及一只雙滑線盤(pán)，第一步進(jìn)盤(pán)由11×40/11Ω第I測(cè)量盤(pán)與11×40/11Ω的第I’代換盤(pán)組成，第二步進(jìn)盤(pán)由11×0.4Ω的第II測(cè)量盤(pán)與11×0.4Ω的第II’代換盤(pán)組成，該步進(jìn)盤(pán)兩把電刷相互連接，第三盤(pán)即雙滑線盤(pán)，兩根電阻絲阻值相同，同為0～4.4Ω，其示值刻度盤(pán)有11個(gè)大格，每大格對(duì)應(yīng)阻值為0.4Ω，并有110個(gè)小格，每小格0.04Ω，二根滑線中一根作第III’盤(pán)代換滑線，另一根作第III盤(pán)的測(cè)量滑線，該盤(pán)二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來(lái)的。
第I’代換盤(pán)第10點(diǎn)連接10.6Ω電阻R1后與第II’代換盤(pán)第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤(pán)“-1”點(diǎn)連接第I測(cè)量盤(pán)“-1”點(diǎn)，該盤(pán)第10點(diǎn)連接第III測(cè)量盤(pán)未端，第III’代換滑線始端“-1”點(diǎn)連接一只阻值為505.6Ω電阻R2后與第I’代換盤(pán)“-1”點(diǎn)連接。
第I’代換盤(pán)電刷與5Ω電阻r1并聯(lián)在測(cè)量電路正極，5Ω電阻串聯(lián)40.5Ω電阻r4與雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的K1-1×0.1量程觸點(diǎn)連接，5Ω電阻與40.5Ω電阻連接處，再焊上45Ω電阻r2后與×1量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)與×10量程觸點(diǎn)用450Ω電阻r3連接，×10量程觸點(diǎn)與第I測(cè)量盤(pán)電刷連接，雙刀雙擲開(kāi)關(guān)中的K1-1的常閉觸點(diǎn)接在測(cè)量電路負(fù)極。
用于連接被測(cè)量的UX兩端鈕，正極與第II測(cè)量盤(pán)第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過(guò)檢流計(jì)的切換開(kāi)關(guān)與第III測(cè)量滑線始端連接。
由于三個(gè)測(cè)量盤(pán)都是用導(dǎo)線連接所以不存在接觸電阻及變差問(wèn)題，開(kāi)關(guān)的熱電勢(shì)也不在三個(gè)測(cè)量盤(pán)之內(nèi)，只影響1.5V電源電壓，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響可以忽略，由于第III測(cè)量滑線上有負(fù)電勢(shì)，引線產(chǎn)生的零電勢(shì)，在滑線盤(pán)零刻度定位時(shí)增加第一步進(jìn)盤(pán)兩把電刷間右邊引線電阻即可解決掉，因此本電路在分辨率為0.1μV時(shí)，電位差計(jì)內(nèi)部的各種干擾因素都得到解決。


附圖是本實(shí)用新型原理電路具體實(shí)施方式
在圖中，當(dāng)三個(gè)測(cè)量盤(pán)擲“-1”時(shí)，第I’代換盤(pán)電刷與第I測(cè)量盤(pán)電刷間左邊部份阻值是40Ω+10.6Ω+4.4Ω＝55Ω，右邊部份阻值是40Ω+4.4Ω+505.6Ω＝550Ω，所以第一盤(pán)兩把電刷間總阻是50Ω，由于測(cè)量盤(pán)增加一個(gè)電阻值時(shí)代換盤(pán)減少同樣一個(gè)阻值，所以測(cè)量盤(pán)擲其它值時(shí)阻值不變。在×10量程時(shí)，與測(cè)量盤(pán)并聯(lián)電阻是500Ω，這時(shí)流過(guò)測(cè)量盤(pán)總電流是2.75mA，并聯(lián)的500Ω電阻上電流是0.275mA，在×1量程時(shí)，與測(cè)量盤(pán)并聯(lián)電阻是50Ω，與測(cè)量盤(pán)串聯(lián)在一起的電阻是500Ω，所以流過(guò)測(cè)量盤(pán)總電流是0.275mA，同理，在×0.1量程時(shí)，流過(guò)測(cè)量盤(pán)總電流是0.0275mA，在該量程使阻值減小，因此串聯(lián)40.5Ω電阻使電路阻值不變。
在第一盤(pán)兩把電刷間右邊電阻是左邊電阻10倍阻值，因此左邊電流是右邊電流的10倍，測(cè)量端鈕UX在電位差計(jì)內(nèi)部電壓，在×10量程時(shí)設(shè)第I測(cè)量盤(pán)擲n1，第II測(cè)量盤(pán)擲n2，第III測(cè)量盤(pán)擲n3，這時(shí)UX間電壓為2.5(0.4n2+0.4+40/11+40n1/11)-0.25(10-n1)×40/11-0.25(10-n3)×0.4(mv)＝n2+1+100n1/11+100/11-100/11+10n1/11-1+0.1n3(mv)＝10n1+n2+0.1n3(mv)以上數(shù)字表達(dá)其余量程是一樣的，只不過(guò)量值單位變成0.1mv及0.01mv，第III盤(pán)×10量程n3表示一個(gè)大格，該量程每小格相應(yīng)為10μv，因此在×0.1量程時(shí)每小格值為0.1μv。
測(cè)量盤(pán)與量程轉(zhuǎn)換電阻組成測(cè)量總電路A、B兩點(diǎn)間電壓UAB＝2.75×50＝137.5mv，調(diào)定電阻RN阻值為336Ω，另加0～1.2Ω可調(diào)電阻RP3，測(cè)量總電路與調(diào)定電阻尾端C點(diǎn)兩部分總壓降為UAC＝1.1575V，由于電池到1.4V以下就不移穩(wěn)定，因此用80Ω電阻R0來(lái)抬高到1.4V，干電池新的時(shí)候電動(dòng)勢(shì)能到1.65V，為了有0.25V范圍可調(diào)，采用10×8Ω可調(diào)電阻RP1，0～10Ω可調(diào)電阻RP2。
調(diào)定電阻可調(diào)部分是這樣確定的，把100mv～200mv標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸入到測(cè)量接線柱Ux的“+”“-”兩端，量程開(kāi)關(guān)K1-1擲×10量程及測(cè)量盤(pán)示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓值相等，開(kāi)關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP1及RP2使檢流計(jì)G指零，再將開(kāi)關(guān)K2擲向右邊不飽和和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)EN在1.0188～1.0196V之間，通過(guò)調(diào)整RP3使檢統(tǒng)計(jì)G再次指零，并將RP3值鎖定。
在放大電路中，電阻R4與R5阻值要配對(duì)，盡可能相同，阻值可取1MΩ，電阻R6的阻值大小關(guān)系到表頭G的靈敏度，電阻R6阻值過(guò)小，放大倍數(shù)過(guò)高，不僅操作困難，而且會(huì)使表頭G產(chǎn)生抖動(dòng)，電阻R6阻值過(guò)大靈敏度就降低，根據(jù)電位差計(jì)精度在0.05級(jí)，電位差計(jì)滿(mǎn)度變化萬(wàn)分之五時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)1mm國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)電阻R6值應(yīng)該是200Ω。二極管D1及D2正反接在輸入端是為了進(jìn)行輸入保護(hù)，電阻R7、R8、R9組成分壓電路，在×10量程時(shí)信號(hào)最強(qiáng)，信號(hào)取R9/(R7+R8+R9)，在×1量程時(shí)，信號(hào)取(R8+R9)/(R7+R8+R9)，在×0.1量程時(shí)，以上三個(gè)電阻上的信號(hào)全部進(jìn)入放大器。電阻R7取3.3KΩ，電阻R8取1KΩ.電阻R9取120Ω。
開(kāi)關(guān)K2擲向右邊用于校對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，電阻R10取51KΩ～75KΩ，以限制不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池放電電流，調(diào)節(jié)RP1及RP2使檢流計(jì)G指零，這時(shí)電位差計(jì)工作電流被“標(biāo)準(zhǔn)化”，開(kāi)關(guān)K2擲向左邊時(shí)，在UX兩個(gè)端鈕間按極性接上被測(cè)量，通過(guò)調(diào)節(jié)量程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及測(cè)量盤(pán)使表頭G指針指零，這時(shí)測(cè)量盤(pán)讀數(shù)乘上倍率即被測(cè)量的電壓值。
權(quán)利要求三量程轉(zhuǎn)換的直流電位差計(jì)把工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，固定電源壓降的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用的調(diào)定電阻RN，及測(cè)量電路串聯(lián)在電位差計(jì)電路中；其特征是測(cè)量部份用兩只步進(jìn)盤(pán)及一只雙滑線盤(pán)，第一步進(jìn)盤(pán)由11×40/11Ω第I測(cè)量盤(pán)與11×40/11Ω的第I’代換盤(pán)組成，第二步進(jìn)盤(pán)由11×0.4Ω的第II測(cè)量盤(pán)與11×0.4Ω的第II’代換盤(pán)組成，該步進(jìn)盤(pán)兩把電刷相互連接，第三盤(pán)即雙滑線盤(pán)，兩根電阻絲阻值相同，同為0～4.4Ω，其示值刻度盤(pán)有11個(gè)大格，每大格對(duì)應(yīng)阻值為0.4Ω，并有110個(gè)小格，每小格0.04Ω，二根滑線中一根作第III’盤(pán)代換滑線，另一根作第III盤(pán)的測(cè)量滑線，該盤(pán)二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來(lái)的；第I’代換盤(pán)第10點(diǎn)連接10.6Ω電阻R1后與第II’代換盤(pán)第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤(pán)“-1”點(diǎn)連接第I測(cè)量盤(pán)“-1”點(diǎn)，該盤(pán)第10點(diǎn)連接第III測(cè)量盤(pán)未端，第III’代換滑線始端“-1”點(diǎn)連接一只阻值為505.6Ω電阻R2后與第I’代換盤(pán)“-1”點(diǎn)連接；第I’代換盤(pán)電刷與5Ω電阻r1并聯(lián)在測(cè)量電路正極，5Ω電阻串聯(lián)40.5Ω電阻r4與雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的K1-1×0.1量程觸點(diǎn)連接，5Ω電阻與40.5Ω電阻連接處，再焊上45Ω電阻r2后與×1量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)與×10量程觸點(diǎn)用450Ω電阻r3連接，×10量程觸點(diǎn)與第I測(cè)量盤(pán)電刷連接，雙刀雙擲開(kāi)關(guān)中的K1-1的常閉觸點(diǎn)接在測(cè)量電路負(fù)極；用于連接被測(cè)量的UX兩端鈕，正極與第II測(cè)量盤(pán)第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過(guò)檢流計(jì)的切換開(kāi)關(guān)與第III測(cè)量滑線始端連接。
專(zhuān)利摘要一種用于直流電壓測(cè)量的三量程轉(zhuǎn)換的直流電位差計(jì)，有×10、×1、×0.1三個(gè)量程，它采用11×40/11Ω作第Ⅰ測(cè)量盤(pán)，11×0.4Ω作第Ⅱ測(cè)量盤(pán)，0～ 4.4Ω作第Ⅲ測(cè)量盤(pán)，三個(gè)測(cè)量盤(pán)間用導(dǎo)線連接，不存在接觸電阻及變差，引線電阻產(chǎn)生的零電勢(shì)通過(guò)負(fù)電勢(shì)得到補(bǔ)償，×10量程時(shí)它測(cè)量上限為111mv，×0.1量程時(shí)最小分辨率是0.1μV，測(cè)量時(shí)重復(fù)性好。
文檔編號(hào)G01R17/20GK2833615SQ20052001476
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者駱乃光 申請(qǐng)人:駱乃光