專利名稱：直流電位差計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量直流電壓的儀器。
技術(shù)背景2008年5月7日公布了 ZL200510062375. 1發(fā)明專利，它是一種有四個(gè)步進(jìn)盤的直 流電位差計(jì)，它的第三、第四步進(jìn)盤各有測(cè)量盤、代換盤與輔助盤組成，測(cè)量盤與代換盤上 的電阻阻值相同，測(cè)量盤每增加一個(gè)電阻，代換盤就減小相同電阻，由于第三步進(jìn)盤不置在 第10點(diǎn)時(shí)，第四步進(jìn)盤置不同示值時(shí)電路總阻是變化的，第三步進(jìn)盤置在第10點(diǎn)時(shí)，第四 步進(jìn)盤置不同示值時(shí)電路總阻不變，為此第三步進(jìn)盤除有測(cè)量盤、代換盤外，增加了輔助盤 來區(qū)別步進(jìn)盤置第10點(diǎn)及不置第10點(diǎn)兩種情況的電路連接，第四步進(jìn)盤也增加了輔助盤， 上面有10只電阻來分別接入或切出若干個(gè)電阻使電路總阻不變。四個(gè)測(cè)量盤連接在兩個(gè) 測(cè)量端鈕間，使步進(jìn)盤上的開關(guān)接觸電阻變差影響排除在測(cè)量回路之外。由于第三、第四步進(jìn)盤都有輔助盤，增加了第三、第四步進(jìn)盤開關(guān)的層數(shù)，從而增 大了儀器的體積，也使開關(guān)及儀器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，特別是儀器檢定過程中如果發(fā)現(xiàn)第三、第 四步進(jìn)盤測(cè)量數(shù)據(jù)超差，要修正第三、第四步進(jìn)盤開關(guān)的內(nèi)層電阻是非常麻煩的。申請(qǐng)?zhí)?200820120442. 4比ZL200510062375. 1有進(jìn)步，但這二種直流電位差計(jì)的電流流經(jīng)第一步 進(jìn)盤的代換盤電刷后，分成兩路，經(jīng)過各步進(jìn)盤，匯合在第一步進(jìn)盤的測(cè)量盤電刷；它帶來 的問題是第二、三、四盤上電阻的阻值都是兩個(gè)相同數(shù)字組成，阻值又小，沒有標(biāo)準(zhǔn)電阻可 以比對(duì)；如使用過渡標(biāo)準(zhǔn)電阻，那么兩只過渡標(biāo)準(zhǔn)電阻間的引線誤差就難處理；因此該直 流電位差計(jì)第二、三、四盤的電阻阻值很難做準(zhǔn)確。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，當(dāng)直流電位差計(jì)有四個(gè)步進(jìn)盤時(shí)，測(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換的接 觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢(shì)不影響測(cè)量結(jié)果；并且第三、第四步進(jìn)盤都不用輔助盤。使四個(gè) 步進(jìn)盤上的電阻都被設(shè)計(jì)成阻值是10的整數(shù)次冪，可用標(biāo)準(zhǔn)電阻在電橋進(jìn)行對(duì)比，這對(duì)儀 器制造帶來方便。同時(shí)，它也有兩個(gè)量程。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是電流從直流電位差計(jì)4. 5V工作電源正極經(jīng)過15/11 Ω電阻R5到節(jié)點(diǎn)Α、Β之間的 四個(gè)步進(jìn)盤上的電阻及單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1,再到421 Ω調(diào)定電阻RN和調(diào)節(jié)范圍在 0 0. 5 Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到383 Ω固定電阻Rtl，經(jīng)過0 16 Ω的可調(diào)電阻Rp2及 20個(gè)15Ω電阻組成的可調(diào)電阻Rpi回到工作電源的負(fù)極組成直流電位差計(jì)工作回路；從標(biāo) 準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)間接有檢流計(jì)G雙刀雙擲開關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及可鎖定 的可調(diào)電阻Rp3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極組成直流電位差計(jì)標(biāo)準(zhǔn)回路；其特征在于節(jié)點(diǎn)A、B之間 的第一步進(jìn)盤由各有21個(gè)100 Ω電阻組成的第I測(cè)量盤與第I'代換盤，第I測(cè)量盤的電 刷與第Γ代換盤的電刷是連通的，第二步進(jìn)盤由各有10個(gè)10Ω電阻組成的第II測(cè)量盤 與第ΙΓ代換盤，第II測(cè)量盤的電刷與第ΙΓ代換盤的電刷間通過51 Ω電阻R2連接，第三步進(jìn)盤由各有10個(gè)10Ω電阻組成的第III測(cè)量盤與第III'代換盤，第III測(cè)量盤的電 刷與第Iir代換盤的電刷間通過110Ω電阻R3連接，第四步進(jìn)盤由各有10個(gè)1Ω電阻組 成的第IV測(cè)量盤與第IV'代換盤，第IV測(cè)量盤的電刷與第IV'代換盤的電刷是連通的； 直流電位差計(jì)工作電源正極經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C后分成兩個(gè)支路一路經(jīng)過1020 Ω電阻Γι后連接 單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的Χ0. 1量程觸點(diǎn)，另一路經(jīng)過15/11 Ω電阻R5到節(jié)點(diǎn)A后又分 成兩個(gè)支路左邊支路節(jié)點(diǎn)A連接第I ‘代換盤第21觸點(diǎn)，第I測(cè)量盤第0觸點(diǎn)通過141 Ω 電阻R4后連接節(jié)點(diǎn)B;右邊支路節(jié)點(diǎn)A通過1725 Ω電阻禮后連接第ΙΓ代換盤第0觸點(diǎn)， 第ΙΓ代換盤第10觸點(diǎn)連接第ΙΙΓ代換盤第0觸點(diǎn)，第III'代換盤第10觸點(diǎn)連接第 IV'代換盤第0觸點(diǎn)，第IV測(cè)量盤第10觸點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第0觸點(diǎn)，第III測(cè)量盤第 10觸點(diǎn)連接第II測(cè)量盤第0觸點(diǎn)，第II測(cè)量盤第10觸點(diǎn)連接節(jié)點(diǎn)B ；節(jié)點(diǎn)B與9180 Ω電 阻r2的一端連接在單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的X 1量程觸點(diǎn)，電阻r2的另一端連接單刀 雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的X0. 1量程觸點(diǎn)，單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的常閉觸點(diǎn)連接調(diào)定電 阻RN高電位端；直流電位差計(jì)用于連接被測(cè)量“U/’的兩個(gè)端鈕，正極端鈕連接第I測(cè)量盤 第21觸點(diǎn)，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有 檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K2后與第IV測(cè) 量盤第0觸點(diǎn)連接。通過以上技術(shù)方案，四個(gè)步進(jìn)盤用于測(cè)量部分的測(cè)量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電 阻及變差不在測(cè)量回路內(nèi)，影響的只是直流電位差計(jì)工作回路總阻，由于總阻阻值很大，所 以變差可以忽略；由于省去了輔助盤，使儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量盤與代換盤上的電阻都被設(shè)計(jì) 成10的整數(shù)次冪，這種電阻的示值誤差可以在電橋上用標(biāo)準(zhǔn)電阻比對(duì)，可提高儀器測(cè)量盤 上的電阻精度，這對(duì)儀器制造帶來方便，并從而也提高了直流電位差計(jì)整機(jī)的測(cè)量準(zhǔn)確性。

圖1是本實(shí)用新型的一種原理電路。在圖1中，20X15 Ω的可調(diào)電阻Rpi表示可調(diào)電阻Rpi由20只15 Ω的電阻組成， 同理，21 X 100 Ω表示由21只100 Ω的電阻組成，IOX 10 Ω表示由10只10 Ω的電阻組成， 10X1 Ω表示由10只1Ω的電阻組成。
具體實(shí)施方式
在圖1中，四只步進(jìn)盤都由數(shù)量及阻值相同的測(cè)量盤與代換盤組成，每只步進(jìn)盤 里測(cè)量盤增加電阻，代換盤減少同樣阻值的電阻，反之也一樣，所以，不管步進(jìn)盤置何種示 值，節(jié)點(diǎn)A、B間左邊及右邊電阻值不變。電流在第III'代換盤電刷接觸的觸點(diǎn)與第III測(cè)量盤電刷接觸的觸點(diǎn)間分成 二路，一路經(jīng)過電阻R3，另一路經(jīng)過第四步進(jìn)盤，二路電阻都是110 Ω，上面電流也相同，第 III'代換盤電刷接觸的觸點(diǎn)與第III測(cè)量盤電刷接觸的觸點(diǎn)之間的阻值是55 Ω。電流在第II'代換盤電刷接觸的觸點(diǎn)與第II測(cè)量盤電刷接觸的觸點(diǎn)間分成二 路，一路經(jīng)過51 Ω電阻R2,另一路經(jīng)過第三及第四步進(jìn)盤，經(jīng)過第三及第四步進(jìn)盤的電阻 是100 Ω+100 Ω+55 Ω = 255 Ω，它是51 Ω電阻R2的5倍，當(dāng)電阻R2上的電流是ImA時(shí)，則 第三及第四步進(jìn)盤上的電流各為0. ImA;第II'代換盤電刷接觸的觸點(diǎn)與第II測(cè)量盤電刷 接觸的觸點(diǎn)間電阻是42. 5Ω。[0013]當(dāng)四只步進(jìn)盤都置“0”時(shí)，節(jié)點(diǎn)A、B間的左邊電阻值等于2100Ω+141Ω = 2241Ω， 節(jié)點(diǎn) A、B 間的右邊電阻值等于 1725Ω+100Ω+42. 5Ω = 1867. 5 Ω，2241 Ω +1867. 5 Ω = 1. 2，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A、B間的左邊電流為ImA時(shí)，節(jié)點(diǎn)A、B間的右邊電流為1. 2mA。節(jié)點(diǎn)A、B間總電阻為6/11 X 1867. 5 Ω Ω，加上15/11 Ω電阻R5到節(jié)點(diǎn)C，共 1020 Ω，在X 1量程時(shí)，節(jié)點(diǎn)C、A、B間電阻被10倍于自身阻值的電阻巧和電阻r2串聯(lián)后 的電阻所并聯(lián)，因此流過節(jié)點(diǎn)A、B間電流為直流電位差計(jì)總電流的10/11，流過電阻巧和電 阻巧的電流為直流電位差計(jì)工作電流的1/11 ；在X0. 1量程時(shí)，節(jié)點(diǎn)C、A、B間的電阻串聯(lián) 電阻r2后，以10倍于電阻巧的阻值與電阻巧并聯(lián)，使電阻巧上的電流為直流電位差計(jì)工 作電流的10/11，節(jié)點(diǎn)Α、Β間的電流為直流電位差計(jì)電流的1/11，因此測(cè)量盤上電流減少到 1/10，使量限降低到1/10。直流電位差計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工作電流為2. 42mA，節(jié)點(diǎn)A、B間左邊電流是1mA，右邊電流是 1. 2mA。右邊電流流到與第II'代換盤電刷接觸的觸點(diǎn)后分成兩個(gè)支路，一路經(jīng)過第三及第 四步進(jìn)盤流到與第II測(cè)量盤電刷接觸的觸點(diǎn)，另一路經(jīng)過第ΙΓ代換盤電刷、51Ω電阻R2 到與第II測(cè)量盤電刷接觸的觸點(diǎn)，經(jīng)過第三及第四步進(jìn)盤的電阻阻值是經(jīng)過51 Ω電阻R2 的5倍，所以，電阻R2上的電流是1mA，經(jīng)過第三及第四步進(jìn)盤的總電流是0. 2mA，經(jīng)過第三 步進(jìn)盤的電阻值和經(jīng)過第四步進(jìn)盤的電阻值相等，所以這兩個(gè)支路電流都是0. 1mA。在Xl量程，當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測(cè)量盤置Ii1，第II測(cè)量盤置 ，第III測(cè) 量盤置n3，第IV測(cè)量盤置Ii4，開關(guān)K2擲向左邊，這時(shí)位于測(cè)量的兩個(gè)端鈕間電壓為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量程時(shí)，四個(gè)步進(jìn)盤上的示值表達(dá)式為Ux = 10ηι+η2+0. ln3+0. Oln4 (mv)每批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)是離散的，在1. 0188V 1. 0196V之間，標(biāo)準(zhǔn)化的工 作電流為2. 42mA,因此調(diào)定電阻RN取421 Ω，外加0 0. 5 Ω可鎖定的可調(diào)電阻Rp3，可以 覆蓋標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)的變化范圍。干電池新的時(shí)候電動(dòng)勢(shì)約為1.65V，用舊到1.4V以下時(shí)就放棄，為了使干電池 在新、舊情況下都能使直流電位差計(jì)的工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化，直流電位差計(jì)工作電壓為 4. 5V，采用三組干電池串聯(lián)，由20只15 Ω電阻組成可調(diào)電阻Rpi，可調(diào)電阻Rp2為0 18 Ω 及串聯(lián)一個(gè)383 Ω電阻R0。直流電位差計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)工作電流是這樣確定的，在“Ux”兩端的兩個(gè)測(cè)量端鈕按極性 接上2V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1置在“ X 1 ”量程，開關(guān)K2擲向左邊，步進(jìn)盤總示值與 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Rpi及RP2，使檢流計(jì)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421 Ω，串聯(lián)了 0 0. 5 Ω可調(diào)電阻Rp3調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP3， 使檢流計(jì)再次指零，再將開關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rp2，使檢流計(jì)指零，又將開關(guān)K2擲 向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rp3，使檢流計(jì)指零，當(dāng)開關(guān)K2擲向左邊及擲向右邊不作調(diào)節(jié)檢流計(jì) 均指零時(shí)，說明直流電位差計(jì)的工作電流就標(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(dòng)勢(shì)已經(jīng)相等，這時(shí)將可調(diào)電阻Rp3鎖定，這臺(tái)直流電位差計(jì)今后就以此為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種有四個(gè)測(cè)量盤的直流電位差計(jì)，電流從直流電位差計(jì)4.5V工作電源正極經(jīng)過15/11Ω電阻R5到節(jié)點(diǎn)A、B之間的四個(gè)步進(jìn)盤上的電阻及單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1，再到421Ω調(diào)定電阻RN和調(diào)節(jié)范圍在0～0.5Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到383Ω固定電阻R0，經(jīng)過0～16Ω的可調(diào)電阻RP2及20個(gè)15Ω電阻組成的可調(diào)電阻RP1回到工作電源的負(fù)極組成直流電位差計(jì)工作回路；從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)間接有檢流計(jì)G雙刀雙擲開關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極組成直流電位差計(jì)標(biāo)準(zhǔn)回路；其特征在于節(jié)點(diǎn)A、B之間的第一步進(jìn)盤由各有21個(gè)100Ω電阻組成的第I測(cè)量盤與第I′代換盤，第I測(cè)量盤的電刷與第I′代換盤的電刷是連通的，第二步進(jìn)盤由各有10個(gè)10Ω電阻組成的第II測(cè)量盤與第II′代換盤，第II測(cè)量盤的電刷與第II′代換盤的電刷間通過51Ω電阻R2連接，第三步進(jìn)盤由各有10個(gè)10Ω電阻組成的第III測(cè)量盤與第III′代換盤，第III測(cè)量盤的電刷與第III′代換盤的電刷間通過110Ω電阻R3連接，第四步進(jìn)盤由各有10個(gè)1Ω電阻組成的第IV測(cè)量盤與第IV′代換盤，第IV測(cè)量盤的電刷與第IV′代換盤的電刷是連通的；直流電位差計(jì)工作電源正極經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C后分成兩個(gè)支路一路經(jīng)過1020Ω電阻r1后連接單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的×0.1量程觸點(diǎn)，另一路經(jīng)過15/11Ω電阻R5到節(jié)點(diǎn)A后又分成兩個(gè)支路左邊支路節(jié)點(diǎn)A連接第I′代換盤第21觸點(diǎn)，第I測(cè)量盤第0觸點(diǎn)通過141Ω電阻R4后連接節(jié)點(diǎn)B；右邊支路節(jié)點(diǎn)A通過1725Ω電阻R1后連接第II′代換盤第0觸點(diǎn)，第II′代換盤第10觸點(diǎn)連接第III′代換盤第0觸點(diǎn)，第III′代換盤第10觸點(diǎn)連接第IV′代換盤第0觸點(diǎn)，第IV測(cè)量盤第10觸點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第0觸點(diǎn)，第III測(cè)量盤第10觸點(diǎn)連接第II測(cè)量盤第0觸點(diǎn)，第II測(cè)量盤第10觸點(diǎn)連接節(jié)點(diǎn)B；節(jié)點(diǎn)B與9180Ω電阻r2的一端連接在單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的×1量程觸點(diǎn)，電阻r2的另一端連接單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的×0.1量程觸點(diǎn)，單刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的常閉觸點(diǎn)連接調(diào)定電阻RN高電位端；直流電位差計(jì)用于連接被測(cè)量“UX”的兩個(gè)端鈕，正極端鈕連接第I測(cè)量盤第21觸點(diǎn)，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K2后與第IV測(cè)量盤第0觸點(diǎn)連接。
專利摘要一種用于測(cè)量電壓的有四個(gè)測(cè)量盤的直流電位差計(jì)，它的四個(gè)步進(jìn)盤都由測(cè)量盤與代換盤組成，測(cè)量盤與代換盤上的電阻阻值都是10的整數(shù)次冪，這些電阻可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻在電橋進(jìn)行對(duì)比，這就提高了電阻制造的精度，從而也提高了直流電位差計(jì)整機(jī)的測(cè)量準(zhǔn)確性；四個(gè)測(cè)量盤間用導(dǎo)線直接連接，不通過開關(guān)切換，使直流電位差計(jì)測(cè)量時(shí)不存在開關(guān)接觸電阻變差影響。
文檔編號(hào)G01R17/20GK201576041SQ20092029562
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者方寧妹, 程軍 申請(qǐng)人:方寧妹