用干电池为电源的电压测量仪的制作方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量用干电池为电源的电压测量仪，其中它的后面四个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，后面四个步进盘测量盘与代换盘上的对应触点互相连接后三个步进盘上都没有电阻，它使电压测量仪内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对电压测量仪影响都能够忽略。
【专利说明】用干电池为电源的电压测量仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。
【背景技术】
[0002] 当前对于有五个步进盘的电压测量仪，在五个步进盘之间的连接上，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；申请号200810121911. 4公开了有五个 步进盘的电压测量仪解决开关接触电阻变差的新方法，它的五个步进盘都由测量盘及代换 盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的五个步进盘上的测量盘与代换 盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超差，就 无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是设计一种有五个步进盘的电压测量仪，它不采用桥式线路，这样 误差可以独立，且后三个步进盘触点间没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。
[0004] 本发明的技术方案这样采取：电压测量仪从3V工作电源正极经过700Ω电阻RM及 由22只26 Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由22只1.2 Ω电阻串联构成的可调电阻RP2、及 调节范围在〇?1.3 Ω之间的可调电阻RP3、经过五个步进盘，到1018 Ω调定电阻馬，再经 过18 X 0. 05 Ω温度补偿盘W回到3V工作电源E负极组成电压测量仪工作回路；从外接饱 和标准电池 EN正极端钮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1018 Ω 调定电阻Rn再经过上面有18X0. 05 Ω串联电阻的温度补偿盘W回到外接饱和标准电池 Εν 负极端钮组成电压测量仪标准回路；用于连接被测量"Ux"的两个端钮，正极端钮经过五个 测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K 2到负极端钮组成电压 测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘是有〇、1、2、……20共21个档位的测量盘I，测 量盘I上每两个相邻触点间焊接1 Ω电阻一只，第二步进盘由有〇、1、2、……10共11个档 位的测量盘II与有〇、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，测量盘II与代换盘 ΙΓ上每两个相邻触点间焊接阻值是0.1111Ω的电阻一只，测量盘II的第"0"触点为电路 节点Α，代换盘ΙΓ的第"10"触点为电路节点Β，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个 档位的测量盘III与有〇、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ组成，第四步进盘由有 〇、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV' 组成，第五步进盘由有〇、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10共11 个档位的代换盘V'组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘ΙΙΓ上的各个触点，第四步 进盘中测量盘IV与代换盘IV上的各个触点,第五步进盘中测量盘V与代换盘V上的各 个触点，与第二步进盘中测量盘II与代换盘ΙΓ对应触点连接，第二步进盘测量盘II的金 属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用998. 89Ω的电阻Ri连接，第三步进盘测量盘III 的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用9998. 89 Ω的电阻R2连接，第四步进盘测 量盘IV的金属接触环与代换盘IV的金属接触环间用100ΚΩ的电阻R3连接，第五步进盘 测量盘V的金属接触环与代换盘V'的金属接触环间用1000ΚΩ的电阻R4连接，每个步进 盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第"0"触点即节点A连接测 量盘I第"0"触点，测量盘I第"20"触点经过节点C连接可调电阻R P3的低电位端，节点C 另一路经过910Ω电阻R6连接单刀双掷开关&中的X0. 1量程触点，代换盘Γ的第"10" 触点即电路节点B经过7. 91 Ω电阻R5后连接单刀双掷开关&中的X 1量程触点，再经过 8190 Ω电阻R7连接单刀双掷开关&中的X0. 1量程触点，单刀双掷开关1^中的常闭触点 连接1018 Ω调定电阻馬高电位端，在1018 Ω调定电阻馬连接有18X0. 05 Ω串联电阻的温 度补偿盘W的第"0"触点，在1018 Ω调定电阻RN高电位端与温度补偿盘W的第" 18"触点 两端并联10189 Ω电阻R8后连接3V工作电源的负极；用于连接被测量"Ux"的两个测量端 钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G 的双刀双掷开关K2后与测量盘II的第" 10"触点连接。
[0005] 通过以上技术方案，第三、第四、第五步进盘触点间都没有电阻，且五个步进盘误 差独立，后四盘相同步进的误差一致，这给调试与维修带来方便，也使电压测量仪结构简 单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电压测量仪五个测量盘置"〇"时，电压测量仪的内 部线路总电势是Α点电位，一点电位为"0"，所以本电压测量仪的零电势很小，五个步进盘 各个支路几个μ V的热电势都串联在以伏为单位的电压降上，因此热电势对"Ux"的两个测 量端钮影响可以忽略。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的一种原理电路。
[0007] 在图1中，22 X 26 Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有22只阻值是26 Ω的电 阻串联，同理，22X1. 2 Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有22只阻值是1.2 Ω的电阻 串联，第一步进盘测量盘I上的20X 1 Ω表示测量盘I有20只阻值是1 Ω的电阻串联，第 二步进盘测量盘II与代换盘ΙΓ上的10X0. 1111 Ω，表示测量盘II与代换盘ΙΓ上都 有10只阻值是〇. 1111 Ω的电阻串联，在图1中，步进盘上粗黑线条表示金属接触环，空心 小圆圈表不金属触点，双向箭头表不金属电刷。
【具体实施方式】
[0008] 实施例1，在图1中，节点A、节点B之间的后四个步进盘中任意一个步进盘转动 时，电流流过测量盘增加的电阻等于电流流过代换盘减少的电阻，反之也然，所以，后四个 步进盘不管置何示值，该步进盘在节点A与节点B之间电阻值不变，这能保证后四个步进盘 不管置何示值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证流经各步进盘的电流基本不变。
[0009] 电压测量仪标准工作电流设计成1. 1mA，在XI量程时，从节点C经过五个步进盘 到节点B阻值是902. 09 Ω，串联7. 91 Ω电阻R5到单刀双掷开关&中的X 1量程触点时共 910 Ω电阻值，从节点C经过电阻R6、电阻R7到X 1量程触点时电阻值是9100 Ω，所以1mA 工作电流流经五个步进盘，〇. 1mA工作电流流经电阻R6、电阻R7 ;在X0. 1量程时，从节点C 经过五个步进盘到节点B阻值是902. 09Ω，串联7. 91Ω电阻R5、8190Q电阻&后的阻值 是9100 Ω，所以0. 1mA工作电流流经五个步进盘，1mA工作电流流经电阻R6。
[0010] 在x 1量程时，电压测量仪1mA工作电流经过节点A后分成四路：一路经过测量 盘II，一路经过测量盘III，一路经过测量盘IV，再一路经过测量盘V，四路电流汇合于节点 B。节点A、节点B之间各支路电阻比：第五步进盘：第四步进：第三步进盘：第二步进盘 = 1000 : 100 : 10 : 1，所以流过节点A、节点B之间各支路电流比为：第五步进盘：第四 步进：第三步进盘：第二步进盘=1 : 10 : 100 : 1000,当电压测量仪1mA电流全部流过 测量盘II上某一个电阻，即测量盘II、测量盘III、测量盘IV、测量盘V上的电刷全部置在 该电阻之后，这个电阻在连接被测量"U x"的两个测量端钮间的电压值是0. llllmV，在被测 量"Ux"两个测量端钮的两端，第二步进盘每步进的电压增加值是1 X IO^iiV，第三步进盘每 步进的电压增加值是lXl(T2mV，第四步进盘每步进的电压增加值是lXl(T 3mV，第五步进盘 每步进的电压增加值是lXl〇4mV。第一步进盘每个步进是lmV。在X0. 1量程时，流过五 个步进盘的电流小到在X 1量程时的1/10,所以当工作电流标准化后，第一步进盘每个步 进是1 X lO^mV，第二步进盘每步进的电压增加值是1 X l(T2mV，第三步进盘每步进的电压增 加值是IX l(T3mV，第四步进盘每步进的电压增加值是IX l(T4mV，第五步进盘每步进的电压 增加值是lXl(T5mV。
[0011] 在标准回路中，饱和标准电池的电动势在室温20°C时是1. 0186V，环境温度每升 高1°C，饱和标准电池的电动势降低约4〇μ V，通过饱和标准电池上0. 1°C分辨率的温度计 来确定饱和标准电池即时的电动势。本电压测量仪用每步进50 μ V的温度补偿盘对温度进 行补偿。
[0012] 电压测量仪标准工作工作电流为1. 1mA，采用两组干电池串联供电，由于干电池每 节稳定电动势在1. 35V?1. 65V之间，为实现电源电压在1. 35V?1. 65V均能把电压测量 仪工作电流调整到标准状态，取固定电阻RM = 700Ω，可调电阻RPi = 22Χ26Ω，可调电阻 RP2 = 22X1. 2 Ω，可调电阻心3为〇?1.3 Ω，这样用两组干电池串联起来就可以作为电压 测量仪工作电源，也可以用外接3V稳压电源工作。可调电阻RP1、可调电阻R P2、可调电阻RP3 用于调节工作电流，可调电阻RP3全部调节范围的电阻值大于可调电阻RP2的一个步进值，可 调电阻R P2全部调节范围的电阻值大于可调电阻RP1的一个步进值，这样干电池在正常电动 势范围内都可以把电压测量仪工作电流调节到标准化。
【权利要求】
1. 一种用干电池为电源的电压测量仪，电压测量仪从3V工作电源正极经过700Ω电 阻RM及由22只26Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由22只1.2Ω电阻串联构成的可调电 阻R P2、及调节范围在0?1.3 Ω之间的可调电阻RP3、经过五个步进盘，到1018 Ω调定电阻 RN，再经过18X0. 05 Ω温度补偿盘W回到3V工作电源E负极组成电压测量仪工作回路；从 外接饱和标准电池 EN正极端钮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 1018 Ω调定电阻RN再经过上面有18X0. 05 Ω串联电阻的温度补偿盘W回到外接饱和标准 电池 EN负极端钮组成电压测量仪标准回路；用于连接被测量"Ux"的两个端钮，正极端钮经 过五个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K 2到负极端钮组 成电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘是有〇、1、2、……20共21个档位的测量 盘I，测量盘I上每两个相邻触点间焊接1Ω电阻一只，第二步进盘由有〇、1、2、……10共 11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，测量盘II与 代换盘ΙΓ上每两个相邻触点间焊接阻值是0.1111 Ω的电阻一只，测量盘II的第"0"触 点为电路节点Α，代换盘ΙΓ的第"10"触点为电路节点Β，第三步进盘由有0、1、2、……10 共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ组成，第四步进 盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换 盘IV'组成，第五步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10 共11个档位的代换盘V'组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘IIΓ上的各个触点，第 四步进盘中测量盘IV与代换盘IV'上的各个触点，第五步进盘中测量盘V与代换盘V'上 的各个触点，与第二步进盘中测量盘Π 与代换盘ΙΓ对应触点连接，第二步进盘测量盘II 的金属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用998. 89 Ω的电阻Ri连接，第三步进盘测量 盘ΙΠ 的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用9998. 89 Ω的电阻R2连接，第四步 进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV'的金属接触环间用100ΚΩ的电阻R 3连接，第五 步进盘测量盘V的金属接触环与代换盘V'的金属接触环间用1000ΚΩ的电阻R4连接，每 个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第"0"触点即节点A 连接测量盘I第"〇"触点，测量盘I第"20"触点经过节点C连接可调电阻RP3的低电位端， 节点C另一路经过910 Ω电阻R6连接单刀双掷开关&中的X 0. 1量程触点，代换盘Γ的 第"10"触点即电路节点B经过7. 91 Ω电阻R5后连接单刀双掷开关&中的X 1量程触点， 再经过8190 Ω电阻R7连接单刀双掷开关&中的X0. 1量程触点，单刀双掷开关&中的常 闭触点连接1018 Ω调定电阻馬高电位端，在1018 Ω调定电阻馬连接有18X0. 05 Ω串联 电阻的温度补偿盘W的第"0"触点，在1018 Ω调定电阻心高电位端与温度补偿盘W的第 " 18"触点两端并联10189 Ω电阻R8后连接3V工作电源的负极；用于连接被测量"Ux"的两 个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接 有检流计G的双刀双掷开关K 2后与测量盘II的第" 10"触点连接。
【文档编号】G01R17/20GK104111362SQ201410363571
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】袁乐香, 骆孝峰 申请人:富阳兴远仪器仪表经营部