专利名称：多量程电压测量装置的制作方法
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装置，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 200720109904. 3,200720107591. 8,200720107586. 7 公开 了有三个测量盘四量程的电压测量装置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多量程电压测量装置，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装置4. 5V工作电源的正极经过节点F、B之间的两个步进盘、一个 双滑线盘及量程转换电阻的电阻测量网络到双刀四掷量程转换开关K1及调定电阻RN和可 锁定的可调电阻，再经过可调电阻RP1、RP2、RP3及可调电阻Rp4回到工作电源负极组成电压测 量装置的工作回路；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到调定电阻及可锁定的可调电阻到标准电负极组成电压测量装置标准回路；电压测 量装置用于连接被测量“U/’的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘后，再 经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到负极端钮组成电压测量装置补 偿回路；其特征在于第一步进盘只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档位触 点间连接100 Ω电阻一只；第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是100 Ω，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10 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；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，0 9档位 上面有10个100 Ω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 —端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9 —端，第9个电阻 R9另一端与第10个电阻Rltl的一端连接点为电路节点Α，第10个电阻Rltl另一端与第1个 电阻R1的另一端的连接点为电路节点B，电阻R1与电阻R2的连接点经过160 Ω电阻与第1 触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过90 Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过40 Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过10 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的连接点经过10 Ω 电阻与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过40 Ω电阻与第7触点连接，电阻R8 与电阻R9的连接点经过90 Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻Rltl的连接点经过160 Ω 电阻与第9触点连接，电阻Rltl与电阻R9的连接点节点A经过10 Ω电阻R11后到节点C，节 点C经过150 Ω电阻后与第10触点连接，测量盘II的第0触点经过250 Ω电阻与节点B 连接，第二步进盘的辅助盘ΙΓ上是10只5Ω的电阻，辅助盘II’的电刷经过2050Ω电 阻R12后连接测量盘II的电刷，辅助盘ΙΓ的电刷连接测量盘I第22个触点，测量盘I的 第0触点连接电路节点C，辅助盘II'第10触点与23000 Ω电阻R13的一端连接点为节点 D，节点D经过50/7Ω电阻R15后与1150Ω量程转换电阻巧一端并联在节点F，节点F连 接电压测量装置工作电源的正极；电阻R13的另一端连接测量滑线III的始端第0触点，测 量滑线III的末端第10触点经过900 Ω电阻R14后连接电路节点B;节点B与10350 Ω量 程转换电阻r2 —端并联在双刀四掷量程转换开关K1的IV1层X 10量程触点及X0. 1量程 触点，量程转换电阻r2的另一端与1150Ω量程转换电阻Γι的另一端并联在双刀四掷量程 转换开关K1Wiv1层χο.οι量程及χι量程触点，双刀四掷量程转换开关K1Wiv2层χι 量程触点连接X 10量程触点后，经过441 Ω调定电阻RN1和调节范围在0 0.6 Ω可锁定 的可调电阻Rre连接标准电池En负极，双刀四掷量程转换开关K1的IV2层X 0. 01量程触点 连接Χ0. 1量程触点后，经过44100 Ω调定电阻RN2和调节范围在0 56 Ω可锁定的可调 电阻Rp5连接标准电池En负极，标准电池En负极经过由22只7680 Ω电阻组成的可调电阻 Rpi、由22只350 Ω电阻组成的可调电阻RP2、由22只15 Ω电阻组成的可调电阻Rp3及调节 范围在0 18 Ω的可调电阻Rp4回到工作电源负极；双刀四掷量程转换开关K1的Kw层及 K1^2层两个常闭触点连接调定电阻RN高电势端；电压测量装置用于连接被测量“U/’的两个 端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K2后与辅助滑线III'连 接。通过以上技术方案，第一步进盘省去了二只辅助盘，使电压测量装置结构简单，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，22Χ100Ω的测量盘I，表示测量盘I由22只100 Ω的电阻组成；同理， 22 X 7680 Ω的可调电阻Rpi，表示可调电阻Rpi由22只7680 Ω电阻组成，22 X 350 Ω的可调 电阻RP2，表示可调电阻Rp2由22只350 Ω电阻组成，22 X 15 Ω的可调电阻RP3，表示可调电 阻‘由22只15Ω电阻组成，10Χ5Ω的辅助盘II'，表示辅助盘ΙΓ由10只5Ω的电阻 组成，测量盘II的电阻环形网内有“9Χ100Ω”，表示测量盘II的电阻环形网内电阻R1 电阻R9九只电阻阻值都是100 Ω。
具体实施方式
在图1中，测量盘II在1 9触点之间有十只100 Ω首尾相连的电阻环，当测量 盘II置“5”时，测量盘II的电刷到节点B之间是5只100Ω电阻与5只100Ω电阻并联， 并联后阻值最大为250 Ω，所以第5触点与电阻环上对应点直接连接，测量盘II的其它触点 与节点B之间的电阻值都要成250 Ω ；当测量盘II置“4”或置“6”时，测量盘II的电刷 到节点B之间是4只100 Ω电阻与6只100 Ω电阻并联，并联后阻值为240 Ω，所以第4、6 触点经过10Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“3”或置“7”时，测量盘II的 电刷到节点B之间是3只100 Ω电阻与7只100Ω电阻并联，并联后阻值为210 Ω，所以第 3、7触点经过40 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“2”或置“8”时，测量盘II 的电刷到节点B之间是2只100Ω电阻与8只100Ω电阻并联，并联后阻值为160Ω，所以 第2、8触点经过90 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“1”或置“9”时，测量盘 II的电刷到节点B之间是1只100 Ω电阻与9只100 Ω电阻并联，并联后阻值为90 Ω，所 以第1、9触点经过160 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250 Ω电阻连接，当测量盘II置“10”，测量盘II的第10触点到节 点B之间是160 Ω电阻加90 Ω电阻环连接成250 Ω电阻。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2300Ω的电阻并联，因此是 1150Ω。当第二步进盘不置“0”、“9”及“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间的电阻
值的计算，都需要进行三角形_星形变换。第二步进盘置“1”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值的计算设电阻 (R2+R3+-+R9)与电阻Rltl两边阻值等效于电阻r1;电阻Rltl与电阻R1两边阻值等效于电阻 r/电阻(R2+R3+...+R9)与电阻队两边阻值等效于电阻巧”，等效于电阻！^巧^巧”交点为 Q1 贝IjΓι = (R2+R3+...+R9) X R10/(R^R2+...+R10) = 800 X 100/1000 Ω = 80 Ωr/ = R1X R10/(R^R2+-+R10+Rn) = 100 X 100/10 X 100 Ω = 10 ΩT1" = (R2+R3+...+R9) X R1/(R^R2+-+R10) = 800 X 100/1000 Ω = 80 Ω辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值等于ΟΖΙΟΩ+ι^ΧΟΖΙΟΩ+ι·/，)/ (2X2290) Ω+r/ = 2290 Ω/2+10 Ω = 1145Ω+10Ω = 1155Ω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)与电阻Rltl两边阻值等效于电阻r2，电阻Rltl与电阻(RfR2)两边阻值等效于 电阻r2’电阻(R3+R4+···+^与电阻(RJR2)两边阻值等效于电阻r2”，等效于电阻1~2、1~2’、 r2”交点为02 贝Ijr2 = 70 Ω r2' = 20 Ω r2" = 140 Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(2210 Ω +r2) X (2050 Ω +90 Ω +r2")/ (2X2280) Ω+γ2' = 2280 Ω/2+20 Ω = 1140 Ω+20 Ω = 1160 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1165Ω，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1170 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1175 Ω，[0023]......第二步进盘置“9”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是(2210/2+90) Q =1195Q，第二步进盘置“10”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是(2200/2+100) Q = 1200 Q。由于测量盘II每步进增加5Q，因此辅助盘II'每步进减少5Q，使电路总阻不变。电压测量装置标准工作电流有两个在X10、XI量程时，标准工作电流是 2. 31mA，在X0. 1、X 0.01量程时，标准工作电流是0. 0231mA,节点D经过两个步进盘到节点B的并联电阻是1200 Q，节点D经过滑线盘到节点 B的电阻是2400 Q，节点D经过滑线盘到节点B的电阻值是节点D经过两个步进盘到节点 B的电阻值的20倍，节点D经过两个步进盘到节点B的总电流是节点D经过滑线盘到节点 B电流的20倍，在X 10量程，节点D经过三个测量盘到节点B的并联电阻为1200X24000/ (1200+24000) Q = 800/7 Q，加上50/7 Q电阻R15总共1150 Q，并联在节点F与节点B之 间的另一支路1150 Q量程转换电阻巧与10350 Q量程转换电阻r2之和是11500 Q，因此 电压测量装置标准工作电流的10/11流过电阻R15、节点D到节点B，1/11流过1150 Q量 程转换电阻巧、电阻r2到节点B;在XI量程，三个测量盘并联电阻加上50/7 Q电阻R15串 联10350 Q量程转换电阻r2之和是11500Q，与1150Q量程转换电阻巧并联，因此电压测 量装置工作电流的1/11流过电阻R15、节点D到节点B，经过电阻巧到开关&的XI量程 触点，10/11流过1150 Q量程转换电阻到开关&的XI量程触点，电压测量装置工作电 流标准化时的电流为2. 31mA，在X 10量程，2. 1mA电流经过节点D到三个测量盘汇合于节 点B，0.21mA电流流过1150 Q量程转换电阻巧与10350 Q量程转换电阻r2;在X 1量程， 0. 21mA电流经过节点D到三个测量盘汇合于节点B，2. 1mA电流流过1150 Q量程转换电阻
在X 1量程，流过节点D到三个测量盘汇合于节点B的电流是在X 10量程时的1/10。在X 10量程，节点D经过两个步进盘到节点B的总电流是2mA，测量滑线III上 电流是0. 1mA;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rn、rn ’、 rn”的交点Qn(n = 1、2、3…9)的电阻与辅助盘II'电刷经过2050 Q电阻R12到交点Qn的 电阻相等，所以流过测量盘I与2050 Q电阻R12的电流各为1mA ；测量盘II置“10”时，辅 助盘II'电刷经过测量盘I到节点C的电阻与辅助盘II'电刷经过2050 Q电阻R12到节 点C的电阻都等于2200 Q，所以流过测量盘I与2050 Q电阻R12的电流也各为1mA。对于测量盘II在1 9触点之间的十只100 Q首尾相连的电阻环而言，测量盘II 置“1”时电阻札与9只阻值同为100Q电阻并联，流过电阻R1(1的电流为l/10mA，节点A与 节点B之间的电压UAB= l/10X100mV= 10mV;测量盘II置“2”时电阻(^+^)与8只阻 值同为100 Q电阻并联，流过电阻R1(l的电流为2/10mA，节点A与节点B之间的电压UAB = 2/10X100mV = 20mV;同理，测量盘II置“n”时(n = 1、2、3…9)电阻节点A与节点B之 间的电压UAB = nXlOmV ；测量盘II置10”时，节点A与节点B之间90 Q电阻上的电压UAB =90mV加1 Q电阻Rn上10mV，共lOOmV ；流过测量滑线III的电流是0. 1mA,工作电流标 准化时，第一步进盘置叫、第二步进盘置n2、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<formula>formula see original document page 7</formula>[0031]= lOOrii+lOO+lO^-gO-lO+ng (mV)= lOOrii+lO^+ng (mV)在X 1量程时，第一步进盘置叫、第二步进盘置n2、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 = 10W0. ln3 (mV)每批生产的标准电池的电动势是离散的，在1. 0188V 1. 0196V之间，在X 10、X 1 量程时，标准化的工作电流为2. 31mA,因此调定电阻Rn取441 Q，外加0 0. 6 Q可锁定的 可调电阻RP6，可以覆盖标准电池电动势的变化范围。2. 31mA标准电流是这样确定的把2V标准信号电压按极性与电压测量装置“Ux” 两个测量端钮连接，电压测量装置各盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关1(2掷 向左边，调节可调电阻RP1、可调电阻RP2、可调电阻RP3、可调电阻Rp4，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RP6锁定；电 压测量装置今后使用时依此为在X 10、X 1量程时标准。在X0. 1、X0. 01量程时，标准化的工作电流为0.0231mA，因此调定电阻&取 44100 Q，外加0 56Q可锁定的可调电阻RP5，也可以覆盖标准电池电动势的变化范围。0. 0231mA标准电流是这样确定的把20mV标准信号电压按极性与电压测量装置 “ux ”两个测量端钮连接，电压测量装置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、可调电阻RP3、可调电阻Rp4，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； 电压测量装置今后使用时依此为在X0. 1、X0. 01量程时标准。在X0. 1量程时，节点D经过两个步进盘到节点B的电流是0. 02mA，节点D经 过滑线盘到节点B的电流是0.001 mA，都是X 10量程时的1/100，当第一步进盘置~、 第二步进盘置n2、第三盘置113时(n3表示大格示值)“Ux”两个测量端钮间电压为UX = n^O. ln2+0. 01n3 (mV)在X0. 01量程时，节点D经过两个步进盘到节点B的电流是0. 002mA,节点D经 过滑线盘到节点B的电流是0. 0001mA,都是X 10量程时的1/1000，当第一步进盘置叫、 第二步进盘置n2、第三盘置113时(n3表示大格示值)“Ux”两个测量端钮间电压为UX = 0. ln^O. 01n2+0. 001n3 (mV)第三盘每小格示值为 0. 1 u VD
权利要求一种多量程电压测量装置，电流从电压测量装置4.5V工作电源的正极经过节点F、B之间的两个步进盘、一个双滑线盘及量程转换电阻的电阻测量网络到双刀四掷量程转换开关K1及调定电阻RN和可锁定的可调电阻，再经过可调电阻RP1、RP2、RP3及可调电阻RP4回到工作电源负极组成电压测量装置的工作回路；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到调定电阻及可锁定的可调电阻到标准电池EN负极组成电压测量装置标准回路；电压测量装置用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到负极端钮组成电压测量装置补偿回路；其特征在于第一步进盘只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档位触点间连接100Ω电阻一只；第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是100Ω，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10Ω，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；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，0～9档位上面有10个100Ω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，第9个电阻R9另一端与第10个电阻R10的一端连接点为电路节点A，第10个电阻R10另一端与第1个电阻R1的另一端的连接点为电路节点B，电阻R1与电阻R2的连接点经过160Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过90Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过40Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过10Ω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的连接点经过10Ω电阻与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过40Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过90Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过160Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R9的连接点节点A经过10Ω电阻R11后到节点C，节点C经过150Ω电阻后与第10触点连接，测量盘II的第0触点经过250Ω电阻与节点B连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只5Ω的电阻，辅助盘II，的电刷经过2050Ω电阻R12后连接测量盘II的电刷，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点，测量盘I的第0触点连接电路节点C，辅助盘II′第10触点与23000Ω电阻R13的一端连接点为节点D，节点D经过50/7Ω电阻R15后与1150Ω量程转换电阻r1一端并联在节点F，节点F连接电位差计工作电源的正极；电阻R13的另一端连接测量滑线III的始端第0触点，测量滑线III的末端第10触点经过900Ω电阻R14后连接电路节点B；节点B与10350Ω量程转换电阻r2一端并联在双刀四掷量程转换开关K1的K1-1层×10量程触点及×0.1量程触点，量程转换电阻r2的另一端与1150Ω量程转换电阻r1的另一端并联在双刀四掷量程转换开关K1的K1-1层×0.01量程及×1量程触点，双刀四掷量程转换开关K1的K1-2层×1量程触点连接×10量程触点后，经过441Ω调定电阻RN1和调节范围在0～0.6Ω可锁定的可调电阻RP6连接标准电池EN负极，双刀四掷量程转换开关K1的K1-2层×0.01量程触点连接×0.1量程触点后，经过44100Ω调定电阻RN2和调节范围在0～56Ω可锁定的可调电阻RP5连接标准电池EN负极，标准电池EN负极经过由22只7680Ω电阻组成的可调电阻RP1、由22只350Ω电阻组成的可调电阻RP2、由22只15Ω电阻组成的可调电阻RP3及调节范围在0～18Ω的可调电阻RP4回到工作电源负极；双刀四掷量程转换开关K1的K1-1层及K1-2层两个常闭触点连接调定电阻RN高电势端；电压测量装置用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K2后与辅助滑线III′连接。
专利摘要一种用于直流电压测量有三个测量盘的多量程电压测量装置，它有二只步进盘和一只双滑线盘组成，电压测量装置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，使电压测量装置测量时不存在变差及热电势影响，通过改变接触量程转换电阻的位置及工作电流的大小获得四个量程，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G01R19/00GK201555882SQ20092020228
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者骆小君 申请人:骆小君