干脆先做个机械开关

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这里说的开关，一般是双刀或4刀，路数不限，是给测量电压或电阻做转换用的。

此图来自“对比测试系统”，目的在于把一个测试仪器比如万用表，有选择的接到多个基准中的一个上。


直接把标准电阻或电压基准接到万用表上（或其它测试仪器上），只能同时接一个。要是转换测试、对比测试、转移测试，必须要换线。这样带来的问题（包含，但不限于）是：
1、麻烦，不方便
2、容易接错
3、转换时间长，温度、电压、电阻等参数容易改变了
4、换了线后可能带来接触热电动势的变化，造成重复性不好
5、不能自动转换
6、不好反复转换

由于这些原因，计量中会引入这样或那样的开关：
1、机械波段开关，简单，但需要手动，不能自动转换（电动的除外）
2、磁保持继电器开关，复杂一些，但可以自动
3、PhotoMos开关，比较复杂，一般是电子控制的，性能有可能要妥协，但驱动简单

对开关的要求主要是：
--------接触热电动势要小，对于10V电压测试最好要<0.2uV，这样影响就能<0.02ppm，对于1V电压测试最好要<0.1uV，这样影响才能<0.1ppm，对于100欧或10欧电阻（测试电压也许只有0.1V），那要求就更高了。
--------接点电阻不大，比如做电压测试不要大于0.2欧，这样即便用输入电阻10M测试，影响也在0.02ppm以下。4线电阻测试也不应大于0.2欧。但由于开关加上两段引线的影响，比直接接法的电阻要大，因此不适合做2线电阻测试。
--------接点稳定可靠，没有干扰。


其中，PhtoMos开关我已经做过，磁保持继电器开关正在团购，唯独机械开关还没凑足材料。今天收拾东西，发现原来用于标准电阻恒温的铝盒可以兼做开关外壳。


哈哈，说干就干

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铝盒加工处理
这铝盒子是当时为BZ3标准电阻恒温、均温定做的，壁厚6mm，正好能放下一个BZ3，外壳总重1.6kg。
翻出以前的2刀、4刀多投大开关，体积不算小



当然，放一起比较，开关还是小很多，或者说，放里面没问题。



原来的铝盒上面有两个孔，分别是标准电阻出线和和插入温度计的。将利用中间的孔做开关的轴，测量、划线。



打定位孔
  


钻小孔（1.8-2mm）



用3.3的钻头，钻出3个安装孔。安装螺丝是M3的
  


用6mm的钻头加工一下沉头空间， 让沉头螺丝进去后将完全在平面以下



试装，很合适



里面情况



上面装上旋钮
  


有人会问，为什么要用铝盒子来装开关？
由于要求低热电动势，而在开关/材料已经确定下来的基础上，改善低热电的唯一办法，就是减少温差。铝具有很大的热容，用厚铝盒后，在屏蔽的同时可以更好的均温。由于里面都是不发热的元件，因此这样的厚铝盒做好后就可以把内部整体温差至少降低到0.1度，甚至0.01度。这样，假设材料是5uV/C不算很好，那不就也是只有0.05uV的热电动势了吗。

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开关的清洗
这开关是拆机的，内部比较脏。好在是完全可拆卸的。全部进入洗衣精水内浸泡、牙刷刷洗。金属部分除锈


接线的选择
输入输出部分，均采用一种6类屏蔽网线。
用绝缘表在500V下测试了一下，整卷的电阻>299.9G（超量程），说明每米的绝缘是远大于1T的，用做电压测试或1M以下电阻测试没有问题。

每根网线是4对，对于4线电阻就是可以接2只。开关是15掷的，因此，最多可以接8根网线，看来接满时引线孔还是不够。
网线是单芯的，尽管比较细，但问题不大。
网线的绝缘尽管不是F4，但测试了一下，绝缘电阻很大，超过1T，因此对于较低电阻（<1M）测试没问题，影响不到1ppm。
即便选好线，但开关的绝缘也不一定好哪里去，配套才好。


其实选线的难处是，F4的单芯的少，单芯的同时带屏蔽的更是找不到。单芯带屏蔽的只有6类线可选了。


焊接、装配
焊接没有什么特别的，注意在焊接前后要清洗好开关，焊接牢固即可。低的热电动势要靠大体积、均温来保证。

旋钮后来用了个MF18上的，上面的那个不结实

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开关的测试

这开关到底如何，必须先测试。

1、首先测试接触电阻

这个必须过关。超标的接触电阻意味找焊接不良或接触不良，一定是隐患。
接触电阻不一定非常小，但要一致。不一致的接触电阻，意味着做工不良、有异常，必须查找原因换掉。否则将来长期使用难于保证不出问题。
经过测试，正常，测得的电阻一致性很好，其实主要是引线电阻。

2、其次初步测试热电动势
开关某两刀的公共线直接压接到3458A的接线柱上，而输出线的位置1和位置2的两对引线进行绕接短路。
3458A开机预热后，打到最灵敏的100mV档，分辨0.01uV，通过转换开关、手摸短接点的办法，看测试值的变化。手握每次5秒。

可以看出， 1刀和2刀的两次转换、手握接头，都看不出什么变化（<0.05uV）。
只是最后用嘴吹3458A的接线柱5秒，有大约0.15uV的变化，而且很快复原（约10秒）
这个测试重复做了，以下是第一次的结果，类似


3、再进一步测试热电动势
由以上结果可见，3458已经不能满足分辨的要求，本身热噪音也大，必须采用纳伏表。34420A的短路噪音大约是3458A的1/10，就比较理想。
由于要求更高，测试前把所有的输入线短路，输出线接到34420A的输入线上，接点要隔热均热屏蔽好，毕竟我们要测试的是开关本身，不应让外部接点对测试结果有影响。

正常测试。用GPIB卡采集数据，均温后，转动开关，看绝对值、各路差别、恢复情况

异常测试，把盒子加温，看变动；向内吹热风，看变动

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实际使用

用法一：做电压基准转换测试
此时只用2刀，输出值把红、黑接到3458A的电压段就可以，开关的输入也只要每路2线，在网线上就是白棕对和白橙对。

结果1：单路电压

结果2：双路电压转换对比


用法二：做4线电阻测试
此时4刀全部用上

结果3：单电阻稳定性测试

结果4：多个10k轮流测试情况。


用法三：多个表测试一个基准转换

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【全文完】

csclz

一贯的专业作风，严谨，学习。好东西真不少！

zjinkui

高手啊，每次都能学习到各方面的知识

逆风草

精品诞生了。 [s:31]

轩尼诗

学习了。

yjm2000

支持老大。期待继电器的自动转换测量开关出世！

zgq

太厉害了，不知老大开不开培训班？

a8427116

看中了老大拆出来的垃圾了。 [s:30]

zsxlh

美男子老大的机加工水平也是了得！[s:31]

zsxlh

老大语录：低的热电动势要靠大体积、均温来保证。
[s:20]