專利名稱：一種有五只測量盤的直流電位差計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及對直流電壓進行測量的裝置背景技術當前市售實驗室型直流電位差計中銷量較大的是UJ25型直流電位差計，它只有1μV-1.911110V一個量限，分辨率為1μV，從前有UJ26型直流電位計分辨率為0.1μV，但只能測量到22mV，它采用電流疊加線路，存在致命的理論誤差；要達到分辨率為0.1μV，測量到200mV，需要多個測量盤，這就要克服引線電阻，開關變差，接觸熱電勢帶來的測量誤差。
發明內容
本實用新型的目的，是設計一種電位差計，使其分辨率達0.1μV，量限為0.1μV～230mV，并有1μV～2.3V量限，同時把零電勢、開關變差、接觸熱電勢影響降低到可以忽略程度。
以下是本實用新型采取的技術方案第一、二、三、四盤均采用電工儀器生產廠常用的輕壓力開關，它的接觸部分是全環、觸點及電刷，全環與觸點的材料是銀與銅復合在一起的，電刷也是銀與具有彈性的錫磷青銅復合一起的，開關轉動時，都是銀面與銀面接觸，因此它能達到接觸電阻變差小于0.2mΩ、接觸熱電勢小于0.2μV。第一盤采用22個步進，第10檔以上提供二位讀數，第五盤采用滑線盤，它有105個刻度，也能提供二位讀數，這樣總共能有七位讀數。
第一盤由22只電阻值為20Ω串聯成代換盤I’，21只電阻值為20Ω串聯成測量盤I以及另有輔助盤I”，第二盤由各10只阻值為2Ω串聯成的測量盤II、代換盤II’及由10只阻值1Ω串聯成的輔助盤II”，代換盤I’串聯278Ω電阻與代換盤II’串聯698Ω電阻后并聯且連接輔助盤I”全環，輔助盤I”的第1檔觸點至第22檔觸點全部短接后，連接輔助盤II”的全環，輔助盤I”的第0檔觸點連接輔助盤II”的第一只電阻，10只阻值為1Ω的尾端接入測量電路一端。
第一盤及第二盤的代換盤與測量盤的全環均短接，第一、二、三、四盤測量盤的第0檔觸點均直接連接到第五盤測量盤0點上，第一盤的測量盤第1檔觸點連接測量盤II第10只電阻，II盤第1只電阻與第三盤第1只電阻與100Ω電阻并聯端連接。第三盤是14只10Ω電阻串聯而成，它有二只全環，全環的二把電刷間夾著4只10Ω電阻，一只全環連接第四盤測量盤的全環通過電刷與電阻接觸后，連接到第五盤測量盤再到第五盤代換盤，再連接第四盤代換盤電阻，通過電刷到第四盤代換盤全環后串聯17.8Ω再與第三盤另一只全環相連。第四盤的測量盤與代換盤各由10只2Ω電阻串聯而成，第五盤是雙滑線盤，每根電阻經校準到2.2Ω，二盤電阻合計22.2Ω，串聯17.8Ω與第三盤4只10Ω電阻并聯成20Ω，所以第三盤14只10Ω首尾間電阻值為120Ω，串聯9780Ω后成為9900Ω，與其并聯的是100Ω電阻，并聯接量限轉換開關×1觸點，量限轉換開關是雙刀雙擲，雙刀直接連接常閉觸點，×1轉換開關觸點的另一側連接測量電路另一端，并用421.2Ω電阻連接到×0.1觸點的同側，并與連接100Ω電阻的×1觸點連接，×0.1量限另一個觸點用52Ω電阻連接輔助盤II”電阻尾端。
本根據以上連接方式，所有測量盤擲向“0”時，零電勢是“0”，因為都在同一點上，測量盤間的引線電阻可以從減小第1只電阻阻值來修正。第一盤、第二盤開關接觸電阻都不在測量回路中，它的接觸熱電勢影響了電源6V電壓，由于輕壓力開關一般熱電勢≤0.2μV，與6V電壓比較起來可以忽略。按本電路參數設計工作電流是10mA，在×1量限時，從第二盤到第三盤時，由于有100Ω電阻分流，第三盤上的電流是0.1mA，第三、第四測量盤的開關在測量回路中，輕壓力開關電阻變差＜2×10-4Ω，第三盤上0.1mA電流分流一半電流，即0.05mA進入測量盤III及IV的開關，測量電勢的變差5×10-5×2×10-4＝1×10-8V，遠遠滿足小于最小分辨率1μV的1/10的國家標準。第三盤電流從觸點到全環又從全環到觸點，第四盤電流從全環到觸點又從觸點到全環，由于材質相同，所以接觸熱電勢大小相等，方向相反，互相抵消，第五盤是雙滑盤，電刷滑動時產生的接觸熱電勢大小相等方向相反。因此雖然有五個測量盤，但零電勢，開關變差與熱電勢的影響都降低到可以忽略程度。
圖1是有五個測量盤的電位差計簡化電路圖在圖1中，I、I’、I”分別是第一盤的測量盤、代換盤、輔助盤，II、II’、II”分別是第二盤的測量盤、代換盤、輔助盤，III是第三盤，IV、IV’第四盤的測量盤與代換盤。V及V’是測量用滑線與代換用滑線組成雙滑線盤，它有105個刻度，在100刻度時調整到2Ω，K1是量限轉換用雙刀雙擲開關，K2是檢流計雙刀雙擲開關，G是檢流計、EN是標準電池。
具體實施方式
在圖1中，當第一、三盤都擲“0”時，節點B及C間電阻RBC等于278Ω+22×20Ω與698Ω+10×2Ω并聯，因此RBC＝359Ω，當第一盤不擲“0”時，第二盤每增加一檔，RBC就增加1Ω，為了使電路總阻相等，第二盤增加了一盤由10只1Ω串聯而成的輔助盤，第II盤每增加一個步進，輔助盤減去1Ω，保證節點A、B、C間阻值不變，電阻RABC＝359+10Ω＝369Ω，輔助盤I”擲“0”時，10Ω直接接入電路；第四、五盤阻值是22.2Ω，串聯17.8Ω成40Ω，四只10Ω電阻與40Ω電阻并聯得到20Ω，因此第三、四、五盤在一起是120Ω串聯9780Ω電阻與100Ω并聯，節點C及D間電阻RCD＝99Ω，節點A、C、D間電阻RACD＝468Ω，調定電阻及溫度補償盤電阻總共是101.89Ω，除工作電流調節電阻外，電路總阻是569.89Ω，因此即使電源電壓在5.7V，也能通過調節RP3、RP4把電流調節到10mA。當量限開關K1擲×1量限時，節點D連接觸點G且與觸點H連接，這時第一盤流過5mA電流，每一個步進是5mA×20Ω＝100mV，22只電阻能達2.2V，第二盤流過電流也是5mA，每個步進值是10mV，第三盤流過的電流為總電流的1/100，即0.1mA，第三盤每一步進電阻是10Ω，因此每一步進電勢值是1mV，第四盤從第三盤分流0.05mA，第四盤每一步進電阻是2Ω，因此每一步進值是5×10-5×2＝10-4V，即100μV；第五盤雙滑線電阻阻值是2.2Ω，由105格刻度顯示，在100格刻度時調準到2Ω，每格為1μV。
當雙刀雙擲開關K1擲向×0.1量限時，節點A用52Ω電阻連接量限開關觸點E，并接通觸點F對×1量限時測量電路進行分流，用RACD阻值468Ω的1/9電阻值52Ω分流10mA，使流過RACD電流減少到1mA，量限也降低到1/10，為了阻值不變，在開關K1的F及H二個觸點連接了421.2Ω電阻。
可調電阻RP1＝20×3Ω，RP2＝20×0.16Ω，RP3調節范圍是0～0.2Ω，RP4調節范圍0～0.02Ω電阻調節范圍是0～63Ω，使得電源電壓在5.7V～6.3V范圍時，均能將電路調節到10mA。
當檢流計G通過開關K2接通由101.8Ω調定電阻、18×0.005Ω的溫度補償盤及標準電池組成的回路時，電流是否10mA通過檢流計指示，不平衡通過調節溫度補償盤使之平衡；這時開關K2擲向測量回路，調節測量盤與被測量具有相同電壓時檢流計G指向零。與標準電池EN相連的51KΩ金屬電阻是為了減小該電路的電流，開關K3在不工作時切斷電源。
權利要求1.一種有五只測量盤的直流電位差計，由工作電流調節電阻RP1、RP2、RP3及RP4進行電流調節，有開關K3切斷電源，有101.80Ω的調定電阻及18×0.005Ω溫度補償盤對標準電池溫度進行補償，有檢流計通過開關K2校準工作電流及調節測量盤電阻使被測量電壓與其平衡，其特征是第一盤由22只20Ω電阻串聯成代換盤I’，21只20Ω電阻串聯成測量盤I，輔助盤I”組成，第二盤由10只2Ω電阻串聯成代換盤II’及10只2Ω電阻串聯成測量盤II和由10只1Ω串聯成輔助盤II”組成，代換盤I’串聯278Ω與代換盤II’串聯698Ω后并聯于B點后與第一盤的輔助盤I”全環連接，輔助盤I”的1～22觸點短接后接第二盤的輔助盤II”全環，輔助盤I”的0點與輔助盤II”的0點連接，輔助盤II”的第10點接入測量電路A端，第一盤的測量盤I上0點直接接第五盤測量盤V的0點，測量盤I的第1點與測量盤II的第10點連接，測量盤II的0點連接第五盤測量盤0點，而第1只電阻跟第三盤第1只電阻與100Ω電阻并聯端C連接；第三盤由14只10Ω電阻串聯而成，與第三盤4只電阻形成并聯分路的是第四盤與第五盤，第四盤是10只2Ω串聯成的測量盤IV及10只2Ω串聯成的代換盤IV’，阻值各為2.2Ω的雙滑盤是第五盤，插在第四盤的測量盤與代換盤之間，電流從第三盤的一只電阻通過電刷接觸全環，第三盤全環連接第四盤測量盤的全環，通過電刷接觸觸點上的電阻后流入第五盤測量盤用滑線，通過電刷接觸另一根同樣材質的滑線進入第四盤代換盤最后一只電阻，并通過電刷連接代換盤IV’的全環，代換盤IV’的全環串聯17.8Ω電阻后連接第三盤另一只全環，通過電刷接觸第三盤中前一把電刷接觸電阻的后四只電阻；第三盤最后一只電阻串聯9780Ω電阻后與100Ω電阻并聯與節點D，雙刀雙擲開關K1在×1量限時，節點D連接觸點G，通過開關常閉觸點連接觸點H后與調定電阻101.80Ω連接，觸點H用421.2Ω電阻連接雙刀雙擲開關K1同側×0.1量限的觸點F，并與觸點G短接，×0.1量限的另一個觸點E通過52Ω電阻連接節點A。
專利摘要一種用于直流電壓測量的有五只測量盤的電位差計，由調節工作電流大小的可調電阻，校準用的調定電阻，溫度補償盤及測量電路組成，它把測量電路中的零電勢、接觸電阻變差、熱電勢的影響降低到可以忽略程度，它有0.1μV～231mV及1μV～2.31V二個量限。
文檔編號G01R17/20GK2824045SQ20052010177
公開日2006年10月4日 申請日期2005年4月22日 優先權日2005年4月22日
發明者駱乃光 申請人:駱乃光