采用换位支路的三量程电位差计制造技术

一种用于直流电压测量的采用换位支路的三量程电位差计，三个测量盘间用导线直接连接，开关间的接触电阻及变差排除测量结果之外，热电势也不进入测量结果，连接导线间的电阻产生的零电势可通过负电势得到补偿，因此它最小量程时分辨率可达０．１μｖ，同时它内部不采用标准电池，而是采用微功耗的电子基准源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对直流电压进行测量的仪器。
技术介绍
当前便携式电位差计中，由于用于测量两个端钮在电位差计内部存在开关接触电阻及变差，还有热电势影响，所以不能使产品做到分辨率是0.1μV。
技术实现思路
本专利技术的目的，是设计一种便携式电位差计，有三个量程，在量限最小时分辨率达到0.1μV，它能排除开关间接触电阻及变差影响，并将热电势影响也排除在外。本专利技术的技术方案是这样的测量部份用两只步进盘及一只双滑线盘，第一步进盘由20×20/11Ω第I测量盘与20×20/11Ω的第I’代换盘组成，第二步进盘由10×0.2Ω的第II测量盘与10×0.2Ω的第II’代换盘组成，该进盘两把电刷相互连接，第三盘即双滑线盘，两根电阻丝阻值相同，同为0～0.2Ω，其示值刻度盘有11个大格，每格对应阻值为0.2Ω，并有110个小格。二根滑线中一根作第III’盘代换滑线，该盘二根滑线电阻上的电刷是从同一片金属上冲下来的。第I’代换盘第20点连接1.8Ω电阻后与第II’代换盘第10点连接，第II测量盘0点连接0.2Ω加40/11Ω的一只电阻后与第I测量盘0点连接，该盘第20点连接第III测量盘未端，第III’代换滑线始端连接一只阻值为40/11Ω加397.8Ω电阻后与第I’代换盘0点连接。第I’代换盘电刷与10Ω电阻并联在测量电路正极，10Ω电阻串联81Ω电阻与双刀双掷开关的K1-1×0.1量程触点连接，10Ω电阻与81Ω电阻连接处，再焊上90Ω电阻与×1量程触点连接，该触点与×10量程触点用900Ω电阻连接，×10量程触点与第I测量盘电刷之间用60Ω电阻连接，双刀双掷开关中的K1-1的常闭触点接在测量电路负极。工作电源为6节1号电池并联获得约1.5V电压，通过可调电阻RP1及RP2调节获得6.05mA的工作电流，工作电流取样用的调定电阻阻值为140Ω，标准化时上面电压降为0.847V，该电压基准是用9V叠层电池通过51KΩ限流电阻后从LM385输出1.2V电压，通过5.6KΩ电阻串联0～1KΩ可调电阻及15KΩ电阻组成的分压电路上获得。用于连接被测量的UX两端钮，正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计的切换开关与第III测量滑线始端连接。由于三个测量盘都是用导线连接所以不存在接触电阻及变差问题，开关的热电势也不在三个测量盘之内，由于第III测量滑线上有负电势，引线产生的零电势，在滑线盘零刻度定位时即可解决掉，因此本电路在分辨率为0.1μV时，电位差计内部的各种干扰因素都得到解决。附图说明附图是本专利技术原理电路具体实施方式在图中，第I，代换盘电刷与I测量盘电刷间左边部份阻值是44Ω，右边部份阻值是440Ω，所以第一盘两把电刷间总阻是40Ω，它串联60Ω，电阻成为100Ω电阻整体进入三量程变换。在×10量程时，与测量盘并联电阻是1000Ω，这时流过测量盘总电流是5.5mA，并联的1000Ω电阻上电流是0.55mA，在×1量程时，与测量盘并联电阻是100Ω，与测量盘串联在一起的电阻是1000Ω，所以流过测量盘总电流是0.55mA，同理，在×0.1量程时，流过测量盘总电流是0.055mA，在该量程使阻值减小，因此串联81Ω电阻使电路阻值不变。在第一盘两把电刷间右边电阻是左边电阻10倍阻值，因此左边电流是右边电流的10倍，测量端钮UX在电位差计内部电压，在×10量程时设第I测量盘掷n1，第II测量盘掷n2，第III测量盘掷n3，这时UX间电压为5(0.2n2+0.2+40/11+20n1/11)-0.5(mv)＝n2+1+200/11+100n1/11-200/11+10n1/11-1+0.1n3(mv)＝10n1+n2+0.1n3(mv)以上数字表达其余量程是一样的，只不过单位变成0.1mv及0.01mv，第III盘×10量程n3表示一个大格，其对应阻值为0.2Ω，该量程每小格相应为10μv，因此在×0.1量程时每小格值为0.1μv。三只测量盘加量程转换用电阻组成测量电路总阻约90.91Ω，其上面的电压降为90.91Ω×6.05mA＝550mv，如采用不饱和标准电池作电压基准，调定电阻上压降为1.0188V以上；两者合起来超过1.5V，便携式电位差计可装6节1号干电池，只能两组3节并联后来串联成3V供电，而3节1号干电池供6.05mA电流是不稳定的，一般是1节供1mA，也就是6节并联成1.5V供6.05mA电流是理想的。因此本电路采用电子基准，调定电阻用140Ω，测量电路总阻与调定电阻总压降为1.397V，新电池电动势约1.65V，为此取RP1调节电阻为20×2Ω，RP2调节范围0～2.2Ω的十圈可调电位器，两只可调电阻对电池电动势调节范围为1.397V～1.652V。9V叠层电池通过51KΩ电阻R7后，最大电流不超过170μA，所9V电池可以长期使用，基准稳压管LM385输出1.2V电压经过电阻分压，可调电阻RP3活动端输出电压范围为下限15KΩ/21.6KΩ×1.2V＝0.833V上限16KΩ/21.6KΩ×1.2V＝0.888V，可调电阻RP3的阻值位置是这样确定把开关K2掷向左边，检流计接通测量电路，在测量UX两个端钮间接上100mv～200mv标准电压信号，K1-1掷向×10量程，调整测量盘示值与标准电压相同，这时通过调整可调电阻RP1及RP2，使检流计指零，这时电位差计工作电流正好是6.05mA；再将开关K2掷向右边，通过调节可调电阻RP3使检流计再次指零，并将RP3锁定，这时电压基准与6.05mA时140Ω调定电阻上电压相等，今后进行测量均依此为标准。当在×0.1量程时，信号电压非常微弱，用通用OP07运放进行放大信号灵敏度不够，因此采用极低偏置电流的运放OPA128来承担信号放大，为减小运放OPA128的漂移采用两片OPA128进行差动输入差放输出，放大信号通过电流表G显示，输入端用两只二极管正反连接进行过载保护，通过电阻R4、R5、R6通过开关K1-2对×1量程及×10量程的输入信号进行衰减，在放大电路中电阻R1与电阻R2要单独配对，使其阻值尽可能相同，这里取1MΩ，电阻R3取200Ω。权利要求1.一种采用换位支路的三量程电位差计，它由工作电流调节电阻RP1及RP2，标准化时取样用调定电阻及测量电路串联在电位差计电路中，其特征在于测量用第一步进盘由20×20/11Ω的第I测量盘与20×20/11Ω的第I’代换盘组成，第二步进盘由10×0.2Ω的第II测量盘与20×0.2Ω的第II’代换盘组成，该盘两把电刷导通，第三盘由0～2.2Ω的第III测量滑线及0.2～2.2Ω的第III’代换滑线组成，该盘两根滑线上的电刷是同一片金属冲得，滑线盘显示11个大格，每格0.2Ω，并分成110个小格；第I’代换盘第20点连接1.8Ω电阻后与第II’代换盘第10点连接，第II测量盘O点连接一只阻值为0.2Ω加40/11Ω电阻后与第I测量盘O点连接，该盘第20点连接第III测量滑线未端，第III’代换盘始端连接一只阻值为40/11Ω加397.8Ω电阻后与第I’代换盘O点连接；第I’代换盘电刷与10Ω电阻并联在测量电路正极，10Ω电阻串联81Ω电阻连接在量程转换开关×0.1量程触点，该两只电阻连接点接上90Ω电阻与×1量程触点连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用换位支路的三量程电位差计，它由工作电流调节电阻ＲＰ↓［１］及ＲＰ↓［２］，标准化时取样用调定电阻及测量电路串联在电位差计电路中，其特征在于测量用第一步进盘由２０×２０／１１Ω的第Ⅰ测量盘与２０×２０／１１Ω的第Ⅰ′代换盘组成，第二步进盘由１０×０．２Ω的第Ⅱ测量盘与２０×０．２Ω的第Ⅱ′代换盘组成，该盘两把电刷导通，第三盘由０～２．２Ω的第Ⅲ测量滑线及０．２～２．２Ω的第Ⅲ′代换滑线组成，该盘两根滑线上的电刷是同一片金属冲得，滑线盘显示１１个大格，每格０．２Ω，并分成１１０个小格；第Ⅰ′代换盘第２０点连接１．８Ω电阻后与第Ⅱ′代换盘第１０点连接，第Ⅱ测量盘０点连接一只阻值为０．２Ω加４０／１１Ω电阻后与第Ⅰ测量盘０点连接，该盘第２０点连接第Ⅲ测量滑线未端，第Ⅲ′代换盘始端连接一只阻值为４０／１１Ω加３９７．８Ω电阻后与第Ⅰ′代换盘０点连接；第Ⅰ′代换盘电刷与１０Ω电阻并联在测量电路正极，１０Ω电阻串联８１Ω电阻连接在量程转换开关×０．１量程触点，该两只电阻连接点接上９０Ω电阻与×１量程触点连接，该触点连接９００Ω电阻后与×１０量程触点连接，×１０量程触点连接６０Ω电阻后连接第Ⅰ测量盘电刷，量程转换开关常闭触点与电位差计电路中测量电路负极端连接；两个测量端钮正极连接第Ⅱ测量盘第１０点，负极通过检流计切换开关与第Ⅲ测量盘始端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骆乃光，
申请(专利权)人：骆乃光，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]