专利名称：电压测量仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对直流电压进行测量的仪器。
背景技术：
日前对于有三个测量盘的电压测量仪器，中间盘普遍采用开关切换，这样就产生 接触电阻的变差，给分辨率带来限制。为了克服该问题，一般采用大电刷以增大接触面积， 并采用银-铜复合材料；专利号 200720109906. 2,200720107582. 9,200720107585. 2 公开 了有三个测量盘三量程的电压测量仪器解决开关接触电阻的变差新方法，它的第一步进盘 有一只测量盘与两只辅助盘组成，两个测量盘连接后与滑线盘连接在两个测量端钮间，使 步进盘开关上的电刷排除在测量回路之外，三个测量盘上的电阻之间不存在开关切换，也 就不产生变差；由于第一步进盘有三层，使开关及仪器结构变得复杂，同时增加了仪器的高 度。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种三量程电压测量仪器，在三个测量盘的连接上中间 盘不通过开关切换，而且第一步进盘取消两只辅助盘。本实用新型的技术方案这样采取电流从电压测量仪器1. 5V工作电源正极经过节点C、B之间的二个步进盘与一个 双滑线盘上的电阻，量程转换开关K1上的电阻组成的电阻网络，经过调定电阻到66Ω电阻 R。，再连接0 12000 Ω可调电阻Rpi的一端，可调电阻Rpi的滑动触点连接0 1000 Ω可 调电阻Rp2的一端，可调电阻Rp2的滑动触点连接0 82 Ω可调电阻Rp3的一端，可调电阻 Rp3的滑动触点与可调电阻Rp3、可调电阻Rp2、可调电阻Rpi的另一端并联在工作电源负极，组 成电压测量仪器工作回路；其特征在于节点C、B之间的第一步进盘只有测量盘I，它有0、 1、2、……22共23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一个，第二步进盘由测量盘II与辅 助盘ΙΓ组成，测量盘II有0、1、2、……10共11个档位，上面有11个11Ω的电阻，第1 个电阻R1 —端焊接第2个电阻R2 —端，电阻R2另一端焊接第3个电阻R3 —端，电阻R3另 一端焊接第4个电阻R4 —端，电阻R4另一端焊接第5个电阻R5 —端，电阻R5另一端焊接第 6个电阻R6 —端，电阻R6另一端焊接第7个电阻R7 一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8 一端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9 —端，电阻R9另一端焊接第10个电阻Rltl —端，电 阻Rltl另一端焊接第11个电阻R11 —端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端 连接，电阻R1与电阻R2的连接点经过20 Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接 点经过12 Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6 Ω电阻与第3触点连 接，电阻R4与电阻R5的连接点经过2 Ω电阻与第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与 第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过 2 Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6 Ω电阻与第8触点连接，电阻 R9与电阻Rltl的连接点经过12 Ω电阻与第9触点连接，电阻Rltl与电阻R11的连接点为电路节点A，节点A经过20 Ω电阻与第10触点连接，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点 B经过30Ω电阻与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘ΙΓ上是10只0.5Ω的电阻，第二 步进盘测量盘II的电刷与辅助盘ΙΓ的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，第三盘为双滑 线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是10Ω，其中一根为测量滑线III，另一根为辅助滑 线ΙΙΓ，双滑线盘的刻度盘分10大格，每大格对应的阻值为1 Ω，每大格分10小格，两根 滑线电阻上的电刷是同一片金属刷片；辅助盘ΙΓ第10触点与2300 Ω电阻R13的一端并 联点为节点C，节点C连接电压测量仪器工作电源正极，辅助盘II'的电刷连接测量盘I第 22触点连接，测量盘I的第0触点连接节点Α，电阻R13的另一端连接测量滑线III的始端 “0”点，测量滑线III的末端“10”点经过90Ω电阻R14后连接电路节点B;节点B连接双刀 三掷量程转换开关K1的IV2层的常闭触点，IV2层的Χ0. 1量程触点与X 1量程触点间通 过43655 Ω调定电阻RN3及0 58 Ω可调电阻Rp4连接，K1^2层的X 1量程触点与X 10量 程触点间通过4364 Ω调定电阻RN2及0 8 Ω可调电阻Rp5连接，层的X 10量程触点 与双刀三掷量程转换开关K1的IV1层的常闭触点间通过485 Ω调定电阻RN1及0 1 Ω可 调电阻Rp6连接，IV1层的常闭触点连接标准电池EN负极，IV1层的X 10量程触点通过66 Ω 电阻Rtl及可调电阻RP1、RP2、RP3到工作电源负极，K1^1层的X 10量程触点与Kh层的X 1量 程触点间通过1628 Ω电阻Ra连接，Kw层的X 1量程触点与Kw层的Χ0. 1量程触点间通 过16250 Ω电阻Rb连接，标准电池EN正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双 掷开关K2与双刀三掷量程转换开关K1的K"层常闭触点连接；电压测量仪器用于连接被测 量“U/’的两个端钮，正极端钮与测量盘I的电刷连接，负极端钮通过检流计的切换开关K2 与辅助滑线III'连接。通过以上技术方案，第一步进盘省去了二只辅助盘，使电位差计结构简单，体积缩 小，也降低了生产成本，同时在补偿回路内三只测量盘连接的线路上没有经过开关，所以不 存在变差及热电势影响；第一步进盘及双滑线盘的电刷切换引起阻值变化不影响测量数 值，只影响检流计阻尼，且与整个补偿回路的电阻变化比起来电刷切换引起阻值变化可以 忽略。
图1是本实用新型原理电路。在图1中，22X10 Ω的测量盘I，表示测量盘I由22只10 Ω的电阻组成；同理， 10Χ0.5Ω的辅助盘II'，表示辅助盘ΙΓ由10只0.5Ω的电阻组成，测量盘II的电阻环 形网内有“ 10 X 11 Ω ”，表示测量盘II的电阻环形网内电阻R1 电阻Rltl十只电阻阻值都是 11 Ω。
具体实施方式
在图1中，测量盘II在节点A与节点B之间是十一只11 Ω首尾相连的电阻环，当 测量盘II置“5”或置“6”时，测量盘II的电刷到节点B之间是5只11 Ω电阻与6只11 Ω 电阻并联，并联后阻值最大为30 Ω，测量盘II的其它触点到节点B之间的电阻值都连接到 30 Ω为准，第5、6触点与电阻环上对应点直接连接；当测量盘II置“4”或置“7”时，测量 盘II的电刷到节点B之间是4只11Ω电阻与7只11Ω电阻并联，并联后阻值为28 Ω，所以第4、7触点经过2 0电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“3”或置“8”时，测量 盘II的电刷到节点B之间是3只11Ω电阻与8只11Ω电阻并联，并联后阻值为24 Ω，所 以第3、8触点经过6 0电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“2”或置“9”时，测量 盘II的电刷到节点B之间是2只11 Ω电阻与9只11Ω电阻并联，并联后阻值为18Ω，所 以第2、9触点经过12 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“1”或置“10”时，测 量盘II的电刷到节点B之间是1只11Ω电阻与10只11Ω电阻并联，并联后阻值为10 Ω， 所以第1、10触点经过20 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“0”，测量盘II的 第0触点到节点B之间是30 Ω电阻连接。 第二步进盘的测量盘II的电刷与辅助盘ΙΓ的电刷是同步的，第二步进盘置 “0”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间的电阻值是两个同是230Ω的电阻并联，因此是 115Ω。 第二步进盘置“ 1 ”时，辅助盘II ‘的电刷与节点B之间电阻值的计算需要进行三 角形-星形变换，设电阻(R2+R3+ "+R9+R1(i)与电阻R11两边阻值等效于电阻巧，电阻R11与电 阻R1两边阻值等效于电阻r/电阻(R2+R3+···+R9+R1(i)与电阻R1两边阻值等效于电阻r/’， 等效于电阻m/、r/’交点为Q1:PJr1= (R2+R3+— +R9+R10) XR11/(^+R2+- +R10+Rn) = 9X 11 X 11/11 X 11 Ω = 9Ωr/ = R1XR11/(R1+R2+—+R10+Rn) = 11 X 11/11 X 11 Ω = 1 ΩT1" = (R2+R3+...+R9+R1(l) XR1/(R^R2+...+R1(l+Rn) = 9X 11 X 11/11 X 11 Ω = 9Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+Γι)Χ(200Ω+20Ω+Γι”)/ (2X229) Ω+r/ = 229 Ω/2+1 Ω = 114. 5Ω+1 Ω = 115. 5Ω第二步进盘置“2”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值的计算设电阻 (R3+R4+-+R9+R10)与电阻R11两边阻值等效于电阻r2，电阻R11与电阻(RfR2)两边阻值等效 于电阻r2 ’电阻(R3+R4+ "+R9+R1(i)与电阻(RJR2)两边阻值等效于电阻r2”，等效于电阻r2、 r2’、r2” 交点为 Q2 贝 Ijr2 = 8Ω r2' = 2Ω r2" = 16 Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+Γ2)Χ(200Ω+12Ω+ι·2”)/ (2X228) Ω+γ2' = 228 Ω/2+2 Ω = 114 Ω+2 Ω = 116 Ω。同理，第二步进盘置“3”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是116. 5Ω，第二步进盘置“4”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是117 Ω，第二步进盘置“5”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是117. 5Ω，......第二步进盘置“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是120 Ω。由于测 量盘II与测量盘I连接后每步进增加0. 5 Ω，因此辅助盘II ‘每步进减少0. 5 Ω，使电路总 阻不变。节点C经过两个步进盘到节点B的电阻是120 Ω，节点C经过滑线盘到节点B的电 阻是2400 Ω，电压测量仪器作电流标准化时为2. 1mA，在X 10量程时，120 Ω电阻上电流是 2mA, 2400 Ω电阻上电流是0. ImA ；根据三角形-星形变换，辅助盘II'电刷经过测量盘I到 等效电阻4、&’、rn”的交点QnOi = 1、2、3、……9)的电阻与辅助盘ΙΓ电刷经过200 Ω 电阻R12到交点Qn的电阻相等，所以流过测量盘I与200 Ω电阻R12的电流各为ImA ；测量盘II置“10”时，辅助盘ΙΓ电刷经过测量盘I到节点A的电阻与辅助盘ΙΓ电刷经过200Ω 电阻R12到节点A的电阻都等于220 Ω，所以流过测量盘I与200 Ω电阻R12的电流也各为 ImA0对于测量盘II在节点A与节点B之间的十一只11 Ω首尾相连的电阻环而言，测 量盘II置“1”时电阻R1与10只阻值同为11 Ω电阻并联，在XlO量程时，流过电阻R11的 电流为1/11mA，节点A与节点B之间的电压Uab = 1/11X IlmV= ImV ；测量盘II置“2”时 电阻(RJR2)与9只阻值同为11 Ω电阻并联，流过电阻R11的电流为2/llmA，节点A与节点 B之间的电压Uab = 2/llXllmV = 2mV ；同理，测量盘II置“η”时(η = 1、2、3、…10)电 阻节点A与节点B之间的电压Uab = nmV ；测量盘II置“0”时，电流不经过电阻R11, Uab = OmV。测量盘I、测量盘II、测量滑线III都置“0”时，Uab上的IOmV电压等于测量滑线III 的0点到B点的电压，所以测量滑线III的0点与节点A等电位。工作电源用1号电池的电动势在1.4V以下时，电流不够稳定，新电池的电动势 达1. 65V，为实现电源电压在1. 4V 1. 65V均能把电压测量仪器工作电流调整到标准状 态，X 10量程时，串入66 Ω电阻Rtl，调节可调电阻Rpi、可调电阻Rp2、可调电阻Rp3使工作回 路总阻工作回路总阻约在666 786Ω之间，标准电池EN的电动势在1. 0188 1. 0196V 之间，通过485Ω调定电阻EN1，校准0 1Ω可调电阻Rre使工作电流等于2. ImA ； X 1量程 时，又串入1628Ω固定电阻Ra，调节可调电阻Rpi、可调电阻Rp2、可调电阻Rp3使工作回路总 阻可在6660 7858 Ω之间，通过4364 Ω调定电阻RN2,校准可调电阻Rp5使工作电流等于 0. 21mA, X0. 1量程时，再串入16250 Ω固定电阻Rb，调节可调电阻Rpi、调节可调电阻Rp2、可 调电阻Rp3使工作回路总阻在66600 78580 Ω之间，通过43655 Ω调定电阻RN3,校准可调 电阻Rp4使工作电流等于0. 021mA。在X 10量程，工作电流标准化时，第一步进盘置Ii1、第二步进盘置Ii2、第三盘置 n3 (n3表示大格示值)这时“Ux”两个测量端钮间电压为Ux = IX IOn1+! X 10+n2/l 1 X 11-0. 1 X 90-0. IXlX (10_n3) (mV)= ΙΟη^ΙΟ+η^θ-Ι+Ο. In3 (mV)= ΙΟη^η^Ο. In3 (mV)在Xl量程时，电路中串入了 1628 Ω电阻Ra，与标准电池RN对应的调定电阻RN 为4364 Ω，调节可调电阻RP5，标准化时工作电流变为0. 21mA ；这时第一步进盘置Ii1、第二步 进盘置n2、第三盘置ri3 (n3表示大格示值)这时“Ux”两个测量端钮间电压为Ux = n^O. ln2+0. Oln3 (mv)在X0. 1量程时，电路中又串入了 16250 Ω电阻Rb，与标准电池RN对应的调定电阻 RN为43655 Ω，调节可调电阻Rp5，标准化时工作电流变为0. 021mA ；三个盘的示值表达为Ux = 0. In^O. 01n2+0. OOln3 (mv)标准工作电流是这样确定的把200mv标准信号电压按极性与电压测量仪器“Ux” 两个测量端钮连接，电压测量仪器量程开关K1置“X10”量程，各盘总示值与标准信号电压 值相同，双刀双掷开关K2掷向左边，调节可调电阻Rp1、可调电阻Rp2及可调电阻Rp3,使检流 计G指零；再将双刀双掷开关K2掷向右边，调节可调电阻RP6，使检流计G指零，这时把可调 电阻Rre锁定；又把量程开关K1置“ X 1”量程，把20mV标准信号电压按极性与电压测量仪 器“Ux”两个测量端钮连接，各盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K2掷向左边，
6调节可调电阻Rpi、可调电阻Rp2及可调电阻RP3，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K2掷 向右边，调节可调电阻RP5，使检流计G指零，这时把可调电阻Rp5锁定；再把量程开关K1置 “ X0. 1”量程，把2mV标准信号电压按极性与电压测量仪器“Ux”两个测量端钮连接，各盘总 示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K2掷向左边，调节可调电阻Rpi、可调电阻Rp2及 可调电阻RP3，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K2掷向右边，调节可调电阻Rp4，使检流计 G指零，这时把可调电阻Rp4锁定；电压测量仪器今后使用时依此为标准。
权利要求一种电压测量仪器，电流从电压测量仪器1.5V工作电源正极经过节点C、B之间的二个步进盘与一个双滑线盘上的电阻，量程转换开关K1上的电阻组成的电阻网络，经过调定电阻到66Ω电阻R0，再连接0～12000Ω可调电阻RP1的一端，可调电阻RP1的滑动触点连接0～1000Ω可调电阻RP2的一端，可调电阻RP2的滑动触点连接0～82Ω可调电阻RP3的一端，可调电阻RP3的滑动触点与可调电阻RP3、可调电阻RP2、可调电阻RP1的另一端并联在工作电源负极，组成电压测量仪器工作回路；其特征在于节点C、B之间的第一步进盘只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一个，第二步进盘由测量盘II与辅助盘II′组成，测量盘II有0、1、2、……10共11个档位，上面有11个11Ω的电阻，第1个电阻R1一端焊接第2个电阻R2一端，电阻R2另一端焊接第3个电阻R3一端，电阻R3另一端焊接第4个电阻R4一端，电阻R4另一端焊接第5个电阻R5一端，电阻R5另一端焊接第6个电阻R6一端，电阻R6另一端焊接第7个电阻R7一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8一端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9一端，电阻R9另一端焊接第10个电阻R10一端，电阻R10另一端焊接第11个电阻R11一端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接，电阻R1与电阻R2的连接点经过20Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过12Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过2Ω电阻与第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过2Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过12Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点为电路节点A，节点A经过20Ω电阻与第10触点连接，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点B经过30Ω电阻与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只0.5Ω的电阻，第二步进盘测量盘II的电刷与辅助盘II′的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是10Ω，其中一根为测量滑线III，另一根为辅助滑线III′，双滑线盘的刻度盘分10大格，每大格对应的阻值为1Ω，每大格分10小格，两根滑线电阻上的电刷是同一片金属刷片；辅助盘II′第10触点与2300Ω电阻R13的一端并联点为节点C，节点C连接电压测量仪器工作电源正极，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22触点连接，测量盘I的第0触点连接节点A，电阻R13的另一端连接测量滑线III的始端“0”点，测量滑线III的末端“10”点经过90Ω电阻R14后连接电路节点B；节点B连接双刀三掷量程转换开关K1的K1 2层的常闭触点，K1 2层的×0.1量程触点与×1量程触点间通过43655Ω调定电阻RN3及0～58Ω可调电阻RP4连接，K1 2层的×1量程触点与×10量程触点间通过4364Ω调定电阻RN2及0～8Ω可调电阻RP5连接，K1 2层的×10量程触点与双刀三掷量程转换开关K1的K1 1层的常闭触点间通过485Ω调定电阻RN1及0～1Ω可调电阻RP6连接，K1 1层的常闭触点连接标准电池EN负极，K1 1层的×10量程触点通过66Ω电阻R0及可调电阻RP1、RP2、RP3到工作电源负极，K1 1层的×10量程触点与K1 1层的×1量程触点间通过1628Ω电阻Ra连接，K1 1层的×1量程触点与K1 1层的×0.1量程触点间通过16250Ω电阻Rb连接，标准电池EN正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2与双刀三掷量程转换开关K1的K1 2层常闭触点连接；电压测量仪器用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与测量盘I的电刷连接，负极端钮通过检流计的切换开关K2与辅助滑线III′连接。
专利摘要一种用于直流电压测量的电压测量仪器，它有二个步进盘和一个双滑线盘组成，电压测量仪器内部的两个测量盘与测量滑线间用导线连接，不通过开关切换，使电压测量仪器测量时不存在变差及热电势影响，通过改变工作电流的大小获得三个量程，最小分辨率达0.1μV，且省去了第一步进盘的两只辅助盘。
文档编号G01R17/20GK201681113SQ200920202278
公开日2010年12月22日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者骆晓英 申请人:骆晓英