专利名称：电压测量仪的制作方法
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，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200720107590. 3,200720107582. 9公开了有三个测量盘三量 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。
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，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1. 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&及0 1Ω可锁定的可调电阻Rp2，再到66 Ω电阻R。，经 过0 120Ω可调电阻Rpi回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；标准电池EnE 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Rn及可锁定的可调 电阻RP2，再经过100ΚΩ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 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11 Ω的电阻，第1个电阻R1 —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 —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，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 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30 Ω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 200 Ω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10 Ω，其中一根 为测量滑线III，另一根为辅助滑线Iir，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ΙΓ第10 触点与2300Ω电阻R13的一端并联点为节点C，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触点连接测量盘II里的电阻Rltl与电阻R11连接的点为电路节点Α， 2300 Ω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C经过19/7 Ω电阻R15后与13 Ω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另一端连接 量程转换开关IV1的X 0. 1及X 1量程触点，节点B及量程转换开关IV2的X 1量程触点与 量程转换开关Kh的X 10量程触点连接，105. 3 Ω辅助电阻R17的一端与量程转换开关Ku 的X 10量程触点连接，另一端与量程转换开关IV3的X 1量程触点连接，1170 Ω量程转换 电阻R18—端与量程转换开关IV2的Xl量程触点连接，另一端与量程转换开关K"的X0. 1 量程触点连接，104. 13 Ω辅助电阻R17的一端与量程转换开关IV3的X 10量程触点连接，另 一端与量程转换开关Kl_3的Χ0. 1量程触点连接，三刀三掷开关K1的三层=IV1层、IV2层及 K1^3层的三个常闭触点用导线连接，量程转换开关IV3的X 10量程触点连接调定电阻Rn高 电位端，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， 10X0.5 Ω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 ‘的电刷到节点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:则Γι = (R2+R3+—+R9+R10) XR11/(R1+R2+—+R10+Rn) = 9X11X11/11X11 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'的电刷到节点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的电刷到节点B之间电阻值是116. 5Ω，第二步进盘置“4”时，辅助盘ΙΓ的电刷到节点B之间电阻值是117 Ω，第二步进盘置“5”时，辅助盘ΙΓ的电刷到节点B之间电阻值是117. 5 Ω，......第二步进盘置“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷到节点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，流过电阻R11的电流为1/llmA， 节点A与节点B之间的电压Uab = 1/11 X IlmV = ImV ；测量盘II置“2”时电阻(RfR2)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 =2/11 X IlmV = 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 = n mV ；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。工作电流标准化时，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 = 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)Xl量程时，节点D串联了 19/7Ω电阻R15经过节点C到节点B的电阻之和是117 Ω 与其并联的电阻R16是13 Ω，117 Ω是13 Ω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. 01mA，并联后减小的电阻值通过 串联进105. 3 Ω辅助电阻R17来保持电路总阻不变。当第一步进盘置Ii1、第二步进盘置η2、 第三盘置113(113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)X0. 1量程时，节点D串联了电阻R15经过节点C到节点B，又串联了的1170Ω电阻 R18之和是1287 Ω与其并联的电阻R16是13 Ω，1287 Ω是13 Ω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. 001mA,并 联后减小的电阻值通过串联进104. 13Ω辅助电阻R19来保持电路总阻不变。当第一步进盘 置Il1、第二步进盘置Il2、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 = 0. In^O. 01n2+0. OOln3 (mV)第三盘n3的1 μ V为1大格值，每小格为0. 1 μ 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. 1mA，因此调定电阻Rn取485 Ω，外加0 1Ω可锁定的可调电阻Rp2，可以覆盖 标准电池电动势的变化范围。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、旧情况下都能使电压测量仪的工作电流调节到标准化，为此电阻 R。取66 Ω。取可调电阻Rpi为0 120 Ω。标准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“Ux”两个测 量端钮连接，电压测量仪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，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RP2，使检流 计G指零，这时把可调电阻Rp2锁定；电压测量仪今后使用时依此为标准。
权利要求一种有三个测量盘的三量程电压测量仪，电流从电压测量仪1.5V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66Ω电阻R0，经过0～120Ω可调电阻RP1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到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP2，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，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触点连接测量盘II里的电阻R10与电阻R11连接的点为电路节点A，2300Ω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C经过19/7Ω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另一端连接量程转换开关K1 1的×0.1及×1量程触点，节点B及量程转换开关K1 2的×1量程触点与量程转换开关K1 1的×10量程触点连接，105.3Ω辅助电阻R17的一端与量程转换开关K1 3的×10量程触点连接，另一端与量程转换开关K1 3的×1量程触点连接，1170Ω量程转换电阻R18一端与量程转换开关K1 2的×1量程触点连接，另一端与量程转换开关K1 2的×0.1量程触点连接，104.13Ω辅助电阻R17的一端与量程转换开关K1 3的×10量程触点连接，另一端与量程转换开关K1 3的×0.1量程触点连接，三刀三掷开关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。
专利摘要一种用于直流电压测量有三个测量盘的三量程电压测量仪，它的第一步进盘由22×10Ω测量盘组成，第二步进盘由11×11Ω环形电阻网构成测量盘，由10只0.5Ω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G01R17/20GK201681114SQ200920202280
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
发明者骆小君 申请人:骆小君