有五个步进盘的电压测量装置制造方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量有五个步进盘的电压测量装置，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，它使电压测量装置内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对电压测量装置影响都能够忽略。
【专利说明】有五个步进盘的电压测量装置
【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装置，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装置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装置，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：电压测量装置从调节范围在2. 1?3V之间的外接 工作电源E正极端钮经过由22只4Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由21只0.2 Ω电阻串 联构成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?〇. 22 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18X0. 05 Ω温度补偿盘W回到调节范围在2. 1?3V之间的外 接工作电源E负极端钮组成电压测量装置工作回路；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 18 X 0. 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装 置标准回路；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1( 2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 点间焊接〇. 1Ω电阻一只，第二步进盘由有0、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0.1 Ω的电阻一只，测量盘II的第"0"触点为电路节点A，代换盘ΙΓ的 第"10"触点为电路节点B，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 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ΠΙ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999Ω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9999Ω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R 4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102 Ω电阻 R6连接单刀双掷开关I中的X 0. 1量程触点，代换盘Γ的第" 10"触点即电路节点B连接 单刀双掷开关I中的X 1量程触点，再经过918 Ω电阻R7连接单刀双掷开关&中的X0. 1 量程触点，节点A与节点B之间通过112. 4986 Ω电阻R5连接，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，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，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101. 89 Ω电阻R8后连接2. 1?3V之间的外接工作电源E负极端钮；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。
[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，也使电压测量装置结构简 单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电压测量装置五个测量盘置"〇"时，电压测量装置 的内部线路总电势是Α点电位，一点电位为"0"，所以本电压测量装置的零电势很小，后五 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 4 Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有22只阻值是4 Ω的电阻 串联，同理，21X0. 2 Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有21只阻值是0.2 Ω的电阻串 联，第一步进盘测量盘I上的20X0. 1 Ω表示测量盘I有20只阻值是0. 1 Ω的电阻串联， 第二步进盘测量盘II与代换盘ΙΓ上的10X0. 1Ω，表示测量盘II与代换盘ΙΓ上都有 10只阻值是〇. 1Ω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] 电压测量装置标准工作电流设计成11mA，在XI量程时，从节点C经过五个步进 盘到节点B阻值是102 Ω，从节点C经过电阻&、电阻R7到节点B阻值是1020 Ω，所以10mA 工作电流流经五个步进盘，1mA工作电流流经电阻R6、电阻R7 ;在X 0. 1量程时，从节点C经 过五个步进盘到节点B阻值是102 Ω，串联918 Ω电阻R7后的阻值是1020 Ω，所以1mA工 作电流流经五个步进盘，10mA工作电流流经电阻R6。
[0010] 在XI量程时，电压测量装置10mA工作电流经过节点A后分成五路：一路经 过测量盘II，一路经过测量盘III，一路经过测量盘IV，一路经过测量盘V，再一路经过 112. 4986 Ω电阻R5，五路电流汇合于节点B。除经过电阻R5支路外，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，除流过电阻R5支路外，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,除电阻R5支路外，节点A、节点B 之间电阻是1000K Ω/1111，让流过测量盘V、测量盘IV、测量盘III与测量盘II的总电流是 1.11111^，流过电阻1?5的电流为8.88911^，则8.88911^\1? 5 = 10001(〇/1111\1.11111^，电阻 R5 ~ 112. 4986 Ω。电压测量装置10mA工作电流经过电阻R5分流，使得流过测量盘V电流 为0. 001mA，测量盘IV电流为0. 01mA，测量盘III为0. 1mA，测量盘II电流为1mA ;这时第 一步进盘每个步进是lmV，第二步进盘每个步进是0. lmV，第三步进盘每个步进是0. OlmV, 第四步进盘每个步进是0. OOlmV，第五步进盘每个步进是0. OOOlmV。
[0011] 当工作电流标准化后，第I测量盘掷％，第II测量盘掷112，第III测量盘掷11 3，第 IV测量盘掷n4，第V测量盘掷n5，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
[0012] Ux = 10 X 0. lrii+1 X 0. 1η2+0. 1 X 0. 1η3+0. 01X0. 1η4+0. 001 X 0. ln5 (mV)
[0013] Ux = ln^O. ln2+0. 01n3+0. 001n4+0. 0001n5(mV)
[0014] Ux = 1000n1+100n2+10n3+ln4+0. 1η5(μ V)
[0015] 在X0. 1量程时，流经五个测量盘的电流减小到在XI量程时的1/10,所以当工作 电流标准化后，第I测量盘掷ηι，第II测量盘掷n 2，第III测量盘掷n3，第IV测量盘掷n4， 第V测量盘掷n 5，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
[0016] Ux = 1 X 0. lrii+0. 1 X 0. 1η2+0. 01X0. 1η3+0. 001 X 0. 1η4+0. 0001 X 0. ln5 (mV)
[0017] Ux = lOOn^lO^+lng+O. 1η4+0. 01η5(μ V)
[0018] 电压测量装置工作电源要采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，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R P2的一个步进值，可调电阻RP2全部调节范围的电阻值大于可调电阻RP1的一个步进值， 只要把YJ49型高稳定度可调稳压电源输出电压调节到2. 1?3V之间，就可以方便通过调 节可调电阻RP1、可调电阻RP2、可调电阻R P3把电压测量装置工作电流调节到标准状态。
[0019] 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。本电压测量装置用每步进50 μ V的温度补偿盘对温度 进行补偿。
【权利要求】
1. 一种有五个步进盘的电压测量装置，电压测量装置从调节范围在2. 1?3V之间的外 接工作电源E正极端钮经过由22只4Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由21只0.2 Ω电阻 串联构成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?〇. 22 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18X0. 05 Ω温度补偿盘W回到调节范围在2. 1?3V之间的 外接工作电源E负极端钮组成电压测量装置工作回路；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 18 X 0. 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装 置标准回路；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1( 2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 点间焊接〇. 1Ω电阻一只，第二步进盘由有0、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0.1 Ω的电阻一只，测量盘II的第"0"触点为电路节点A，代换盘ΙΓ的 第"10"触点为电路节点B，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 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ΠΙ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999 Ω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9999Ω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"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102 Ω电阻 R6连接单刀双掷开关I中的X 0. 1量程触点，代换盘Γ的第" 10"触点即电路节点B连接 单刀双掷开关I中的X 1量程触点，再经过918 Ω电阻R7连接单刀双掷开关&中的X0. 1 量程触点，节点A与节点B之间通过112. 4986 Ω电阻R5连接，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调定电阻馬连接上面有18X0. 05 Ω串联 电阻的温度补偿盘W后的两端并联101. 89 Ω电阻R8后连接2?3V之间的外接工作电源E 负极端钮；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】G01R17/20GK104111364SQ201410363587
【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, 骆晓峰 申请人:富阳兴远仪器仪表经营部