专利名称：直流电压测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量直流电压的仪器。
背景技术：
2008年5月7日公布了 ZL200510062375. 1发明专利，它是一种有四个步进盘的直 流电压测量仪，它的第三、第四步进盘各有测量盘、代换盘与辅助盘组成，测量盘与代换盘 上的电阻阻值相同，测量盘每增加一个电阻，代换盘就减小相同电阻，由于第三步进盘不置 在第10点时，第四步进盘置不同示值时电路总阻是变化的，第三步进盘置在第10点时，第 四步进盘置不同示值时电路总阻不变，为此第三步进盘除有测量盘、代换盘外，增加了辅助 盘来区别步进盘置第10点及不置第10点两种情况的电路连接，第四步进盘也增加了辅助 盘，上面有10只电阻来分别接入或切出若干个电阻使电路总阻不变。四个测量盘连接在两 个测量端钮间，使步进盘上的开关接触电阻变差影响排除在测量回路之外。由于第三、第四步进盘都有辅助盘，增加了第三、第四步进盘开关的层数，从而增 大了仪器的体积，也使开关及仪器结构变得复杂，特别是仪器检定过程中如果发现第三、第 四步进盘测量数据超差，要修正第三、第四步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。申请号 200820120442. 4比ZL200510062375. 1有进步，但这二种直流电压测量仪的电流流经第一 步进盘的代换盘电刷后，分成两路，经过各步进盘，汇合在第一步进盘的测量盘电刷；它带 来的问题是第二、三、四盘上电阻的阻值都是两个相同数字组成，阻值又小，没有标准电阻 可以比对；如使用过渡标准电阻，那么两只过渡标准电阻间的引线误差就难处理；因此该 直流电压测量仪第二、三、四盘的电阻阻值很难做准确。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种二量程直流电压测量仪，当直流电压测量仪有三个 步进盘、一个双滑线盘时，测量盘步进切换的接触电阻及变差，开关热电势不影响测量结 果；并且第三、第一步进盘都不用辅助盘。使三个步进盘上的电阻都被设计成阻值是10 Ω， 可用标准电阻在电桥进行对比，这对仪器制造带来方便。同时，它也有两个量程。本实用新型的技术方案是电流从外接3 6V稳压电源E正极经过400/101 Ω电阻R7连接节点Α、Β之间的 三个步进盘、一个双滑线盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1到83 Ω调定电阻RN和调 节范围在0 0.5 Ω之间可锁定的可调电阻Rp3，经过调节范围在0 56 Ω之间的可调电 阻Rpi及调节范围在0 1 Ω之间的可调电阻Rp2回到稳压电源的负极组成直流电压测量 仪工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G双刀双掷开关K2,到调 定电阻及可锁定的可调电阻，再到标准电池负极组成直流电压测量仪标准回路；直流电压 测量仪用于连接被测量“U/’的两个端钮，从正极端钮经过四个测量盘的电阻网络后，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到负极端钮组成直流电压测量仪的 补偿回路；直流电压测量仪的第一步进盘有23个触点和一个定位钉，它们成15°角按圆周均布，每个触点间用10 Ω电阻连接，共22个电阻组成的第I测量盘，与所有触点对称的是 一只全环，全环和触点是用同种材料制成，第一步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触全 环；第二步进盘由各有10个10 Ω电阻组成的第II测量盘与第II'代换盘，第II测量盘 的电刷与第II'代换盘的电刷间通过3300 Ω电阻R2连接，第三步进盘由10个10 Ω电阻 组成，触点按半个圆周分布的第III测量盘，与所有触点对称的是用和触点同种材料制成 的半环，第三步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触半环；第四盘为双滑线盘，两根滑线 粗细、材质及绕制工艺相同，两根滑线电阻阻值范围都是0 100 Ω，即始端为0 Ω，末端为 100 Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV'代换盘滑线，双滑线盘的刻度盘标有 0、1、2、……10十一个示值点的10个大格，每大格有不标数字均勻分布的10小格，每大格 对应阻值为10 Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是第IV'代换盘滑线及第IV测量盘滑 线第0触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的始端，双滑线盘刻度盘的“10”示值，也就 是第IV'代换盘滑线及第IV测量盘滑线第10触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的 末端，两根滑线电阻上的电刷通过2200 Ω电阻R4连接；400Ω电阻巧的一端连接单刀双掷 量程转换开关K1WXO. 1量程触点，400Ω电阻Γι的另一端与400/101 Ω的电阻R7的一端 并联在电路节点C，节点C连接外接稳压电源E正极，电阻R7的另一端连接节点A后分成两 个支路左边支路节点A连接第II'代换盘第10触点，第II'代换盘第0触点经过10 Ω 电阻R1连接第I测量盘第22触点，第I测量盘第0触点连接第II测量盘第10触点，第II 测量盘第0触点连接节点B，右边支路节点A通过30800 Ω电阻R3后连接第IV'代换盘滑 线第0触点，第IV'代换盘滑线第10触点经过20 Ω电阻R5连接第III测量盘第0触点， 第III测量盘第10触点连接第IV测量盘滑线第0触点，第IV测量盘滑线第10触点通过 8900 Ω电阻R6后连接节点B ；单刀双掷量程转换开关K1的X 0. 1量程触点与单刀双掷量程 转换开关K1的X 1量程触点间通过3600 Ω电阻r2连接，单刀双掷量程转换开关K1的X 1 量程触点连接节点B ；量程转换开关K1的常闭触点与83 Ω的调定电阻RN高电位端连接；直 流电压测量仪用于连接被测量“U/’的两个端钮，正极端钮连接第一步进盘全环，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后连接第三步进盘半环。 通过以上技术方案，在补偿回路内四只测量盘连接的线路上没有经过开关，而是 用导线直接连接的，所以第一步进盘及第三步进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；第一步进盘及第三步进盘的电刷切换引起热电势及可变热电势，由于触点与全环或 半环是用同种材料制成的，产生的热电势及可变热电势都大小相等方向相反，正好抵削；测 量盘与代换盘上的电阻都被设计成10Ω数值，这种电阻的示值误差可以在电桥上用标准 电阻比对，可提高仪器测量盘上的电阻精度，这对仪器制造带来方便，并从而也提高了直流 电压测量仪整机的测量准确性。步进盘的开关触点间夹角是15°，开关一个圆周有24个 触点勻布，每个步进盘的测量盘与代换盘都是0 10十一个触点，每个步进盘里测量盘与 代换盘共占22个触点，每个步进盘里测量盘与代换盘需用二个定位钉把它们分开，二个定 位钉占二个触点位置，因此，采用本技术方案，第二步进盘的测量盘与代换盘上的触点及电 阻都只要一层，这降低了步进盘的高度，也就减小了仪器的体积，第一步进盘的测量盘有22 个电阻，也只要一层，把量程扩大了一倍多；第四盘采用双滑线盘，它有100个刻度，可以多 读取一位数字。
图1是本实用新型的原理电路。在图1中，10Χ10Ω表示由10只10 Ω的电阻组成，22Χ10Ω表示由22只10 Ω 的电阻组成。
具体实施方式
图1中，电位差计标准工作总电流设计成12. 221mA，在X 1量程时，节点A、B间总 电阻为40000/101 Ω，加上400/101 Ω电阻R7到节点C，节点C、A、B间电阻共400 Ω，被10 倍于自身阻值的电阻和电阻r2串联后的电阻并联，因此流过节点C、A、B间电流为电位 差计总电流的10/11，为11. 11mA，流过电阻巧和电阻r2电流为电位差计工作电流的1/11 ； 在X0. 1量程时，节点A、B间的电阻、加上电阻R7串联电阻r2后，以10倍于电阻巧并联， 使电阻巧的电流是电位差计工作总电流的10/11，为11. 11mA，节点A、B间的电流为电位差 计电流的1/11，因此测量盘上电流减少到1/10，使量限降低到1/10。在Xl量程，当四只步进盘都置“0”时，节点A、B间左边电阻值等于400 Ω，右边电 阻值等于40000 Ω，直流电压测量仪标准工作电流在节点C、A、B间设计成11. IlmA,因此，节 点A、B间左边电流是11mA，节点A、B间右边电流是0. 11mA，各个步进盘置其它触点时，每个 步进盘里测量盘增加的电阻等于代换盘减少的电阻，所以节点A、B间左、右边电阻值不变， 且流过电阻礼、R2、R3、R4的电流也不变。节点A、B间左边电流流到与第II'代换盘电刷接触的触点后分成两个支路，一 路经过第一步进盘流到与第II测量盘电刷接触的触点，这一路的阻值是330 Ω，另一路经 过第ΙΓ代换盘电刷、3300 Ω电阻R2到与第II测量盘电刷接触的触点，这一路的阻值是 3300 Ω，所以流过电阻R1的电流是10mA，流过电阻R2的电流是ImA ；节点A、B间右边电流 流到与第IV'代换盘电刷接触的触点后分成两个支路，一路经过第三步进盘流到与第IV 测量盘电刷接触的触点，这一路的阻值是220Ω，另一路经过第IV'代换盘电刷、2200Ω电 阻R4到与第IV测量盘电刷接触的触点，这一路的阻值是2200 Ω，所以流过电阻R3的电流 是0. 1mA，流过电阻R4的电流是0.01mA。在Xl量程，当工作电流标准化后，第I测量盘置Ii1，第II测量盘置 ，第III测 量盘置n3，第IV测量盘滑线置ri4 (η指大格示值)，开关K2掷向左边，这时位于测量的两个 端钮间电压为Ux = 10X 10^+10XlOX 10+10n2-0. 11X8900-0· 1X10X10-0. OlXlOX (10_n4)-0. 1X10X (10-n3) (mv)= ΙΟΟη^ΙΟΟΟ+ΙΟ^-ΘΤΘ-ΙΟ-Ι+Ο. ln4_10+n3 (mv)= lOOrii+lO^+ng+O. In4 (mv)在X0. 1量程时，三个步进盘、一个双滑线盘的示值表达为Ux = 10W0. ln3+0. Oln4 (mv)直流电压测量仪的标准工作电流是这样确定的，在“Ux ”两端的两个测量端钮按极 性接上2V标准电压信号，量程转换开关K1置在“ X 1，，量程，开关K2掷向左边，步进盘总示 值与标准电压值相同，通过调节稳压电源E的输出电压，并调节电阻Rpi及Rp2，使检流计指
5零，再将开关K2掷向右边，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11. 11mA，因此取样用调定电阻RN取83 Ω，外加0 0.5 Ω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。调节可调电阻RP3，使检流计再次 指零，再将开关K2掷向左边，调节可调电阻RP2，使检流计指零，又将开关K2掷向右边，调节 可调电阻Rp3，使检流计指零，当开关K2掷向左边及掷向右边不作调节检流计均指零时，说 明直流电压测量仪的工作电流就标准化，即调定电阻上的压降与不饱和标准电池EN的电 动势已经相等，这时将可调电阻Rp3锁定，这台直流电压测量仪今后就以此为标准。 外接工作电源采用富阳精密仪器厂生产的YJ49a型高稳定性稳压电源，它分0 3V、3 6V、6 9V三段，每段连续可调，本仪器采用3 6V连续可调的一段；为了调节方 便，用调节范围为0 56 Ω的可调电阻Rpi进行粗调，调节范围为0 1 Ω的可调电阻Rp2 进行微小调节。
权利要求一种有四个测量盘的直流电压测量仪，电流从外接3～6V稳压电源E正极经过400/101Ω电阻R7连接节点A、B之间的三个步进盘、一个双滑线盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1到83Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.5Ω之间可锁定的可调电阻RP3，经过调节范围在0～56Ω之间的可调电阻RP1及调节范围在0～1Ω之间的可调电阻RP2回到稳压电源的负极组成直流电压测量仪工作回路；从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G双刀双掷开关K2，到调定电阻及可锁定的可调电阻，再到标准电池负极组成直流电压测量仪标准回路；直流电压测量仪用于连接被测量“UX”的两个端钮，从正极端钮经过四个测量盘的电阻网络后，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到负极端钮组成直流电压测量仪的补偿回路；其特征在于直流电压测量仪的第一步进盘有23个触点和一个定位钉，它们成15°角按圆周均布，每个触点间用10Ω电阻连接，共22个电阻组成的第I测量盘，与所有触点对称的是一只全环，全环和触点是用同种材料制成，第一步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触全环；第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘，第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过3300Ω电阻R2连接，第三步进盘由10个10Ω电阻组成，触点按半个圆周分布的第III测量盘，与所有触点对称的是用和触点同种材料制成的半环，第三步进盘的电刷一端接触触点，另一端接触半环；第四盘为双滑线盘，两根滑线粗细、材质及绕制工艺相同，两根滑线电阻阻值范围都是0～100Ω，即始端为0Ω，末端为100Ω，其中一根为第IV测量盘滑线，另一根为第IV′代换盘滑线，双滑线盘的刻度盘标有0、1、2、……10十一个示值点的10个大格，每大格有不标数字均匀分布的10小格，每大格对应阻值为10Ω，双滑线盘刻度盘的“0”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第0触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的始端，双滑线盘刻度盘的“10”示值，也就是第IV′代换盘滑线及第IV测量盘滑线第10触点，即双滑线盘的电刷接触滑线电阻上的末端，两根滑线电阻上的电刷通过2200Ω电阻R4连接；400Ω电阻r1的一端连接单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点，400Ω电阻r1的另一端与400/101Ω的电阻R7的一端并联在电路节点C，节点C连接外接稳压电源E正极，电阻R7的另一端连接节点A后分成两个支路左边支路节点A连接第II′代换盘第10触点，第II′代换盘第0触点经过10Ω电阻R1连接第I测量盘第22触点，第I测量盘第0触点连接第II测量盘第10触点，第II测量盘第0触点连接节点B，右边支路节点A通过30800Ω电阻R3后连接第IV′代换盘滑线第0触点，第IV′代换盘滑线第10触点经过20Ω电阻R5连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点连接第IV测量盘滑线第0触点，第IV测量盘滑线第10触点通过8900Ω电阻R6后连接节点B；单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点与单刀双掷量程转换开关K1的×1量程触点间通过3600Ω电阻r2连接，单刀双掷量程转换开关K1的×1量程触点连接节点B；量程转换开关K1的常闭触点与83Ω的调定电阻RN高电位端连接；直流电压测量仪用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮连接第一步进盘全环，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后连接第三步进盘半环。
专利摘要一种用于测量直流电压的直流电压测量仪，它的三个步进盘里只有第二步进盘由测量盘与代换盘组成，第一、第三步进盘只有测量盘，所有测量盘与代换盘上的电阻阻值都是10Ω，这种电阻可以用标准电阻在电桥进行对比，这就提高了电阻制造的精度，从而也提高了直流电压测量仪整机的测量准确性；第四盘为双滑线盘，它有100个刻度，可以多读一位数字，四个测量盘间用导线直接连接，不通过开关切换，使直流电压测量仪测量时不存在开关接触电阻变差影响。
文档编号G01R17/20GK201622297SQ200920295619
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者方宁妹, 程军 申请人:程军