专利名称：二量程电位差计的制作方法
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 电位差计，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，但这二种电位差计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；因此该电位差 计第二、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电位差计，当电位差计有四个步进盘时，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、第四步进盘都不 用辅助盘。使四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正极经过节点Α、Β之间的四个步进盘上的电阻及双 刀双掷量程转换开关K1到调定电阻和可锁定的可调电阻，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二量程电 位差计工作回路；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二量程电位差计标准回路；二量 程电位差计用于连接被测量“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到负极端钮组成二量程电位差 计的补偿回路；其特征在于电位差计的第一步进盘有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，与所有触点对应的是用和触点同种材料制成的全环，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，与所有触点对应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；第四步进盘由各有10个10Ω 电阻组成的第IV测量盘与第IV'代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV'代换盘的电刷通过 2200 Ω电阻R4连接；外接稳压电源正极经过节点A后分成两个支路左边支路节点A连接 第ΙΓ代换盘第10触点，第ΙΓ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电阻民后连接第IV'代换盘第0触点，第IV'代换盘第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 量盘第0触点，第IV测量盘第10触点通过8900 Ω电阻R6后连接节点B ；节点B连接双刀 双掷量程转换开关K1的IV2层的常闭触点，IV2层的X 1量程触点连接91. 7 Ω的调定电阻 RN1，再经过调节范围在0 0.1 Ω可锁定的可调电阻Rp3，与标准电池EN负极连接，Kh层 的X0. 1量程触点连接917 Ω的调定电阻RN2，再经过调节范围在0 0.8 Ω可锁定的可调 电阻RP5，与标准电池EN负极连接，标准电池EN负极连接双刀双掷量程转换开关K1的Kw 层的常闭触点，IV1层的Xl量程触点连接调节范围在0 56 Ω可调电阻Rpi及调节范围 在0 1 Ω可调电阻Rp2后与稳压电源E负极连接，可调电阻Rpi的另一端经过1500 Ω电阻 Ra与Kh层的Χ0. 1量程触点连接；电位差计用于连接被测量“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四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，并从而也提高了电位 差计整机的测量准确性。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、第四两个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。
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，在X 1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，电位差计标准工作电流在节点Α、Β间设计成11. IlmA,因此，节点 Α、Β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Ii2，第III测 量盘置n3，第IV测量盘置Ii4，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，电路中串入了 1500Ω电阻Ra，与标准电池RN对应的调定电阻RN 为917 Ω，可调电阻Rp5为0 0. 8 Ω，工作回路总阻增加了 10倍，标准化时工作电流变为
1.IllmA ；这时四个步进盘的示值表达为Ux = lOrii+^+O. ln3+0. Oln4 (mv)电位差计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，使检流计指零，再将开 关1(2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91.7 Ω，外加0 0. 1 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，说明电位差计 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，这台电位差计在“ X 1 ”量程今后就以此为标准。量程转换开关K1置在 “ Χ0. 1”量程，在“Ux”两端的两个测量端钮按极性接上200mV标准电压信号，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,使检流计指零，再将开关K2掷向右边，取样用调定电阻RN的阻值是917 Ω，串联了 0 0. 8 Ω可调电阻RP5，标准化的工作电流为1. 111mA，调节可调电阻RP5，使检流计再次指零，再
5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 Rp5,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，说明电位差计 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Rp5锁定，这台电位差计在“ X 0. 1 ”量程今后就以此为标准。 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二量程电位差计，电流从外接3～6V稳压电源E正极经过节点A、B之间的四个步进盘上的电阻及双刀双掷量程转换开关K1到调定电阻和可锁定的可调电阻，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二量程电位差计工作回路；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二量程电位差计标准回路；二量程电位差计用于连接被测量“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到负极端钮组成二量程电位差计的补偿回路；其特征在于电位差计的第一步进盘有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，与所有触点对应的是用和触点同种材料制成的全环，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，与所有触点对应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；第四步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘，第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷通过2200Ω电阻R4连接；外接稳压电源正极经过节点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′代换盘第0触点，第IV′代换盘第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测量盘第0触点，第IV测量盘第10触点通过8900Ω电阻R6后连接节点B；节点B连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-2层的常闭触点，K1-2层的×1量程触点连接91.7Ω的调定电阻RN1，再经过调节范围在0～0.1Ω可锁定的可调电阻RP3，与标准电池EN负极连接，K1-2层的×0.1量程触点连接917Ω的调定电阻RN2，再经过调节范围在0～0.8Ω可锁定的可调电阻RP5，与标准电池EN负极连接，标准电池EN负极连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-1层的常闭触点，K1-1层的×1量程触点连接调节范围在0～56Ω可调电阻RP1及调节范围在0～1Ω可调电阻RP2后与稳压电源E负极连接，可调电阻RP1的另一端经过1500Ω电阻Ra与K1-1层的×0.1量程触点连接；电位差计用于连接被测量“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有四个测量盘的二量程电位差计，它的四个步进盘里只有第二、第四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，从而也提高了电位差计整机的测量准确性；四个测量盘间用导线直接连接，不通过开关切换，使电位差计测量时不存在开关接触电阻变差影响；通过改变工作电流大小的方法获得二个量程。
文档编号G01R17/20GK201622298SQ200920295620
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