专利名称：四量程电压测量仪的制作方法
技术领域：
本发明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，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、200720107583. 3、200720107586. 7公开了有三个测量盘四量程的电压测量仪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。
发明内容
本发明的目的是设计一种四量程电压测量仪，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。
本发明的技术方案这样采取 电流从电压测量仪4. 5V工作电源的正极经过两个步进盘及一个双滑线盘上的电阻测量网络到485 Q的调定电阻RN及0 1 Q可锁定的可调电阻RP2，再到344 Q电阻R。，经过20只17 Q电阻组成的可调电阻RP1及调节范围在0 18 Q之间可调电阻RP2回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；标准电池E,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485 Q调定电阻RN及调节范围在0 1 Q之间的可锁定可调电阻RP3，再经过100K Q限流电阻R到标准电池EN负极组成电压测量仪标准回路；电压测量仪用于连接被测量"U/'的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘的电阻网络后，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仪补偿回路；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100Q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100Q，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IOQ，每大格分IO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、 IO共ll个档位，上面有11个
110 Q的电阻连接成环形网第1个电阻1^一端焊接第2个电阻1 2—端，电阻1 2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 —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，电阻R9另一端焊接第10个电阻R1Q —端，第10个电阻R1Q另一端与第11个电阻Ru的一端连接的点为电路节点A，第11个电阻Ru另一端与第1个电阻&的另一端连接点为电路节点B，电阻&与电阻R2的连接点经过200 Q电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过120 Q电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过60 Q电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过20 Q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20 Q电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过60 Q电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过120 Q电阻与第9触点连接，电阻R1Q与电阻Rn的连接点经过200 Q电阻与第10触点连接，电阻&与电阻Ru连接的节点B点经过300 Q电阻与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘II'上是10只5Q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2000Q电阻R^连接，辅助盘II'的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的第O触点连接电路节点A，辅助盘II'第10触点与23000 Q电阻1 13的一端并联点为节点C，电阻1 13的另一端连接测量滑线III的始端"O"点，测量滑线III的末端"10"点经过900 Q电阻R14后连接电路节点B ;节点C经过190/7 Q电阻R15后与13 Q量程转换电阻R16 —端并联在节点D，节点D连接电压测量仪工作电源的正极，量程转换电阻R16的另一端连接于量程转换开关i的XO. 01量程触点及XO. 1量程触点，117 Q量程转换电阻R17的一端连接量程转换开关K卜工的XI量程触点，另一端与量程转换开关IV工的XO. 1量程触点连接，节点B连接量程转换开关IV工的X 10量程触点后与量程转换开关K卜2的X 1量程触点连接；量程转换开关IV2的X 1量程触点与量程转换开关IV2的XO. 1量程触点经过117 Q量程转换电阻R18连接，量程转换开关K卜2的XO. 1量程触点与量程转换开关2的XO. 01量程触点经过11700 Q量程转换电阻R19连接，量程转换开关K卜3的X 10量程触点与量程转换开关K卜3的X 1量程触点经过1053 Q辅助电阻R2。连接，量程转换开关3的X 1量程触点与量程转换开关3的XO. 1量程触点经过104. 13 Q辅助电阻R21连接，104.013Q辅助电阻R^的一端连接量程转换开关K卜3的Xl量程触点，另一端与量程转换开关K卜3的XO. 01量程触点连接，三刀四掷开关&的三层IV工层、K卜2层及K卜3层的三个常闭触点用导线连接，量程转换开关K卜3的X 10量程触点连接调定电阻RN高电位一端；电压测量仪连接被测量"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&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，使电位差计结构简单，体积縮小，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是本发明原理电路。 在图1中，22X100Q的测量盘I，表示测量盘I由22只100 Q的电阻组成；同理，20X17Q的可调电阻R『表示可调电阻RM由20只17Q电阻组成，10X5Q的辅助盘II'，表示辅助盘II'由10只5Q的电阻组成，测量盘II的电阻环形网内有"10X110Q"，表示测量盘II的电阻环形网内电阻& 电阻R1Q十只电阻阻值都是110 Q 。
具体实施例方式
在图1中，测量盘II在节点A与节点B之间是i^一只110 Q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110 Q电阻与6只 110Q电阻并联，并联后阻值最大为300Q ，测量盘II的其它触点到节点B之间的电阻值都 连接到300 Q为准，第5、6触点与电阻环上对应点直接连接；当测量盘11置"4"或置"7 " 时，测量盘II的电刷到节点B之间是4只110Q电阻与7只110Q电阻并联，并联后阻值 为280 Q ，所以第4、7触点经过20 Q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110 Q电阻与8只110 Q电阻并联，并联后阻 值为240Q，所以第3、8触点经过60Q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I1的电刷到节点B之间是2只110Q电阻与9只110Q电阻并联，并联 后阻值为180Q，所以第2、9触点经过120Q电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置 "I"或置"IO"时，测量盘II的电刷到节点B之间是1只110Q电阻与IO只110Q电阻并 联，并联后阻值为IOOQ，所以第1、10触点经过200Q电阻与电阻环上对应点连接；当测量 盘II置"O"，测量盘II的第0触点到节点B之间是用300 Q电阻连接。
第二步进盘的测量盘II的电刷与辅助盘II'的电刷是同步的，第二步进盘置 "O"时，辅助盘II'的电刷与节点B之间的电阻值是两个同是2300Q的电阻并联，因此是 1150Q 。
第二步进盘置"i"时，辅助盘n'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+Rj与电阻Rn两边阻值等效于电阻iv电阻Rn与电 阻&两边阻值等效于电阻r/电阻(R2+R3+'"+R9+R1Q)与电阻&两边阻值等效于电阻r/'，
等效于电阻1~1、1~1'、1~1"交点为91 : 则巧=(R2+R3+...+R9+R10) XRn/(Ri+R2+…+R丄o+Rn) = 9X 110X 110/11 X 110 Q = 90 Q r/ = RiXRn/(R,R2+…+Ri。+Rn) = 110 X 110/11 X 110 Q = 10 Q r/， = (R2+R3+...+R9+R10) XR乂(R一R2+…+R10+RU) = 9X 110X 110/11 X 110 Q =
90 Q 辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值等于(2200Q+r》X (2000 Q+200 Q+r/，) / (2X2290) Q+r/ = 2290Q/2+10Q = 1145Q+10Q = 1155Q 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+R1Q)与电阻Rn两边阻值等效于电阻iv电阻Rn与电阻(R一ig两边阻值等效 于电阻r/电阻(R3+R4+…+R9+Rj与电阻(R,R》两边阻值等效于电阻r2"，等效于电阻r2、 r2， 、 r2，，交点为Q2 : 则1~2 = 80 0 r2，=20Q r2"=160Q 辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值等于(2200Q+r2) X (2000 Q+120 Q+r2") / (2X2280) Q+r2， = 2280 Q/2+20 Q = 1140Q+20Q = 1160 Q 。 同理，第二步进盘置"3"时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是1165Q,
第二步进盘置"4"时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是1170Q,
第二步进盘置"5"时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是1175Q,
...... 第二步进盘置"IO"时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是1200Q。
由于测量盘II与测量盘I连接后每步进增加5Q ，因此辅助盘II'每步进减少5Q，使电路总阻不变。 节点C经过两个步进盘到节点B的电阻是1200 Q ，节点C经过滑线盘到节点B的 电阻是24000 Q ，电压测量仪器工作电流标准化时为2. lmA，在X 10量程时，1200 Q电阻上 电流是2mA， 24000 Q电阻上电流是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、r/、 r/的交点Qn(n二 1、2、3、……9)的电阻与辅助盘II'电刷 经过2000 Q电阻R12到交点Qn的电阻相等，所以流过测量盘I与2000 Q电阻R12的电流各 为1mA ;测量盘II置"IO"时，辅助盘II'电刷经过测量盘I到节点A的电阻与辅助盘II' 电刷经过2000 Q电阻R12到节点A的电阻都等于2200 Q ，所以流过测量盘I与2000 Q电 阻尺12的电流也各为lmA。 对于测量盘II在节点A与节点B之间的i^一只110 Q首尾相连的电阻环而言，测 量盘II置"l"时电阻Ri与IO只阻值同为110 Q电阻并联，流过电阻Rn的电流为1/llmA, 节点A与节点B之间的电压UAB = l/llX110mV= 10mV;测量盘II置"2"时电阻(R,ig与 9只阻值同为110 Q电阻并联，流过电阻Rn的电流为2/11mA，节点A与节点B之间的电压 U旭=2/11X110mV = 20mV ;同理，测量盘II置"n"时(n = 1、2、3、 ...10)电阻节点A与节 点B之间的电压UAB = nX 10mV ;测量盘II置"0"时，电流不经过电阻RU，UAB = OmV。测量 盘1、测量盘11、测量滑线III都置"O"时，测量盘I流过测量盘II的电流在上lOOmV 电压等于测量滑线III的第0触点到B点的电压，所以测量滑线III的第0触点与节点A 等电位。 工作电流标准化时，第一步进盘置ni 、第二步进盘置n2 、第三盘置n3 (n3表示大格示 值)这时"U/两个测量端钮间电压为 Ux = 1 X lOOn,l X 100+n2/l 1 X 110-0. 1 X 900-0. 1 X 10 X (10_n3) (mV)
= 100n,100+10n2-90-10+n3 (mV)
= 100n,10n2+n3 (mV) XI量程时，节点D串联了 190/7Q电阻R15经过节点C到节点B的电阻之和是 1170 Q与其并联的是13 Q电阻1 16串联了 117 Q电阻1 17共130 Q， 1170 Q是130 Q的9 倍，因此，1/10的工作电流即0. 2mA电流流过二个步进盘到节点B，电流流过测量滑线III 的电流是0. OlmA，并联后减小的电阻值通过串联进1053 Q辅助电阻R2。来保持电路总阻不 变。当第一步进盘置r^、第二步进盘置rv第三盘置n"n3表示大格示值)这时"U/两个测 量端钮间电压为UX = 10ni+n2+0. ln3 (mV) XO. 1量程时，节点D串联了电阻R^经过节点C到节点B，又串联了的117Q电阻 R18之和是1287 Q与其并联的电阻R16是13 Q ， 1287 Q是13 Q的99倍，因此，1/100的工作 电流即0. 02mA电流流过二个步进盘到节点B，电流流过测量滑线III的电流是0. OOlmA，并 联后减小的电阻值通过串联进104. 13Q辅助电阻Ra和1053Q辅助电阻R2。来保持电路总 阻不变。当第一步进盘置r^、第二步进盘置rv第三盘置n"n3表示大格示值)这时"U/两 个测量端钮间电压为UX = n一O. ln2+0. 01n3 (mV) XO.Ol量程时，节点D串联了电阻Rw经过节点C到节点B，又串联了的117Q电 阻尺18及11700 0电阻1 19之和是12987 Q与其并联的电阻R化是13 Q， 12987 Q是13 Q的 999倍，因此，1/1000的工作电流即0. 002mA电流流过二个步进盘到节点B，电流流过测量 滑线III的电流是O.OOOlmA，并联后减小的电阻值通过串联进104. 013 Q辅助电阻1 22和1053Q辅助电阻Rw来保持电路总阻不变。当第一步进盘置&、第二步进盘置rv第三盘置 n3(n3表示大格示值)这时"U/两个测量端钮间电压为UX = 0. ln,O. 01n2+0. 001n3 (mV)
第三盘n3的1 ii V为1大格值，每小格为0. 1 ii V。 每批生产的标准电池的电动势是离散的，在1. 0188V 1. 0196V之间，标准化的工 作电流为2. lmA，因此调定电阻R,取485Q，外加0 1Q可锁定的可调电阻RP3，可以覆盖 标准电池电动势的变化范围。 电位差计采用3组干电池供电，干电池新的时候电动势约为1. 65V，用旧到1. 4V以 下时，电流不稳，为了使干电池在新、旧情况下都能使电位差计的工作电流调节到标准化， 为此电阻R。取344 Q ， 20只17 Q电阻组成可调电阻RP1，可调电阻RP2调节范围为0 18 Q 。
标准电流是这样确定的把2V标准信号电压按极性与电位差计"U/两个测量端 钮连接，电位差计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及可调电阻RP2，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RP3， 使检流计G指零，这时把可调电阻RP3锁定；电位差计今后使用时依此为标准。
权利要求
一种有三个测量盘的四量程电压测量仪，电流从电压测量仪4.5V工作电源的正极经过两个步进盘及一个双滑线盘上的电阻测量网络到485Ω的调定电阻RN及0～1Ω可锁定的可调电阻RP2，再到344Ω电阻R0，经过20只17Ω电阻组成的可调电阻RP1及调节范围在0～18Ω之间可调电阻RP2回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；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485Ω调定电阻RN及调节范围在0～1Ω之间的可锁定可调电阻RP3，再经过100KΩ限流电阻R到标准电池EN负极组成电压测量仪标准回路；电压测量仪用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘的电阻网络后，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仪补偿回路；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，上面有11个110Ω的电阻连接成环形网第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，第10个电阻R10另一端与第11个电阻R11的一端连接的点为电路节点A，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接点为电路节点B，电阻R1与电阻R2的连接点经过200Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过120Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过60Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过20Ω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20Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过60Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过120Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点经过200Ω电阻与第10触点连接，电阻R1与电阻R11连接的节点B点经过300Ω电阻与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只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2000Ω电阻R12连接，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的第0触点连接电路节点A，辅助盘II′第10触点与23000Ω电阻R13的一端并联点为节点C，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900Ω电阻R14后连接电路节点B；节点C经过190/7Ω电阻R15后与13Ω量程转换电阻R16一端并联在节点D，节点D连接电压测量仪工作电源的正极，量程转换电阻R16的另一端连接于量程转换开关K1-1的×0.01量程触点及×0.1量程触点，117Ω量程转换电阻R17的一端连接量程转换开关K1-1的×1量程触点，另一端与量程转换开关K1-1的×0.1量程触点连接，节点B连接量程转换开关K1-1的×10量程触点后与量程转换开关K1-2的×1量程触点连接；量程转换开关K1-2的×1量程触点与量程转换开关K1-2的×0.1量程触点经过117Ω量程转换电阻R18连接，量程转换开关K1-2的×0.1量程触点与量程转换开关K1-2的×0.01量程触点经过11700Ω量程转换电阻R19连接，量程转换开关K1-3的×10量程触点与量程转换开关K1-3的×1量程触点经过1053Ω辅助电阻R20连接，量程转换开关K1-3的×1量程触点与量程转换开关K1-3的×0.1量程触点经过104.13Ω辅助电阻R21连接，104.013Ω辅助电阻R22的一端连接量程转换开关K1-3的×1量程触点，另一端与量程转换开关K1-3的×0.01量程触点连接，三刀四掷开关K1的三层K1-1层、K1-2层及K1-3层的三个常闭触点用导线连接，量程转换开关K1-3的×10量程触点连接调定电阻RN高电位一端；电压测量仪连接被测量“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。
全文摘要
一种用于直流电压测量有三个测量盘的四量程电压测量仪，它的第一步进盘由22×100Ω测量盘组成，第二步进盘由11×110Ω环形电阻网构成测量盘，由10只5Ω电阻构成辅助盘，第三盘为双滑线盘，两个测量盘与测量滑线间用导线连接，不通过开关切换，使电压测量仪测量时不存在变差及热电势影响，且省去了第一步进盘的两只辅助盘。
文档编号G01R17/20GK101710143SQ20091015542
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者骆洪亮 申请人:骆洪亮