专利名称：电压测量仪器的制作方法
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 压测量仪器，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，但这二种电压测量仪器的电流流经第一步 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 压测量仪器第二、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，当电压测量仪器有四个步进盘时，测量开关步进切换的接 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的整数次幂，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电压测量仪器4. 5V工作电源正极经过8 Ω电阻R5到节点Α、Β之间的四个步进盘上的电阻网络及量程转换电阻到双刀双掷量程转换开关K1及463 Ω调定电阻RN和 调节范围在0 0. 5 Ω可锁定的可调电阻RP3，再到437 Ω的电阻Rtl，经过0 18 Ω的可调 电阻Rp2及由20个17Ω电阻组成的可调电阻Rpi回到工作电源负极组成电压测量仪器的工 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RN及可锁定的可调电阻Rp3，再到标准电池负极组成电压测量仪器标准回路；其特征在于 节点Α、Β之间的第一步进盘由各有19个100 Ω电阻组成的第I测量盘与第I'代换盘，第 I测量盘的电刷与第Γ代换盘的电刷是连通的，第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的 第II测量盘与第ΙΓ代换盘，第II测量盘的电刷与第ΙΓ代换盘的电刷间通过2000Ω电阻R1连接，第三步进盘由各有10个10 Ω电阻组成的第III测量盘与第III'代换盘，第III测量盘的电刷与第Iir代换盘的电刷间通过110Ω电阻R3连接，第四步进盘由各有10 个1Ω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 刷是连通的；电压测量仪器工作电源正极经过8 Ω电阻R5到节点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触点连接第I'代换盘第19 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10450 Ω电阻R2后连接第ΙΙΓ代换盘第0触点，第ΙΙΓ代换盘第 10触点连接第IV'代换盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点， 第III测量盘第10触点通过395 Ω电阻R4后连接节点Β;112Ω电阻巧的一端与电阻R5 并联于节点C，节点C连接电压测量仪器工作电源正极，电阻Γι的另一端连接双刀双掷量程 转换开关K1的Kh层的Χ0. 1量程触点，节点B连接双刀双掷量程转换开关K1的IV1层与 IV2层两个常闭触点，907. 4Ω电阻r2的两端分别连接双刀双掷量程转换开关K1的K"层 的X0. 1量程触点及Xl量程触点，双刀双掷量程转换开关K1的IV2层的Xl量程触点连 接调定电阻RN高电位端；电压测量仪器用于连接被测量“U/’的两个端钮，正极端钮与第I 测量盘第19触点连接，负极端钮通过检流计的切换开关K2与第IV测量盘第0触点连接。通过以上技术方案，四个步进盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，接触电 阻及变差不在测量回路内，影响的只是电压测量仪器工作回路总阻，由于总阻阻值很大，所 以变差可以忽略；由于省去了辅助盘，使仪器结构简单，测量盘与代换盘上的电阻都被设计 成10的整数次幂，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，并从而也提高了电压测量仪器整机的测量准确性。
图1是本实用新型的一种原理电路。在图1中，20X17 Ω的可调电阻Rpi表示可调电阻Rpi由20只17 Ω的电阻组成， 同理，19X100 Ω表示由19只100 Ω的电阻组成，IOX 10 Ω表示由10只10 Ω的电阻组成， 10X1 Ω表示由10只1Ω的电阻组成。
具体实施方式
图中，当四只步进盘都置“0”时，节点A、B间的左边电阻值等 于(1900+100)/2 Ω+100 Ω = 1100Ω,节点A、B间的右边电阻值等于 10450 Ω +100 Ω + (100+10) /2 Ω +395 Ω = 11000 Ω，因此，节点 Α、Β 间总电流的 10/11 左边流 动，1/11右边流动。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Α、Β间左边及右边的电阻值不变。电压测量仪器标准工作电流为2. 2mA，节点A、B间左边电流是2mA，右边电流是 0. 2mA，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，另一路经过第ΙΓ代换盘电刷、2000Ω电阻队到 与第II测量盘电刷接触的触点，两个支路电阻值相等，所以两个支路电流都是1mA。右边电 流流到与第ΙΙΓ代换盘电刷接触的触点后分成两个支路，一路经过第四步进盘流到与第 III测量盘电刷接触的触点，另一路经过第ΙΙΓ代换盘电刷、110Ω电阻R3到与第III测量盘电刷接触的触点，两个支路电阻值相等，所以两个支路电流都是0. 1mA。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 = IX IOOn1+! XlOX 10+1 X IOn2-O. 2 X 395-0. 1X10X 10-0. 1X10X (10_n3) -0 .IXlX (10-n4) (mv)= lOOrii+lOO+lO^-Tg-lO-lO+ng-l+O. In4 (mv)= lOOrii+lO^+ng+O. In4 (mv)在X0. 1量程时，节点C、A、B间总电阻为1008 Ω，阻值为112 Ω的电阻巧与节点 C、A、B间电阻并联，112Ω的电阻巧的阻值是1008 Ω的1/9，使流过节点A、B间的电流减 小到Xl量程时的1/10，则量限降低到Xl量程时的1/10，电阻Γι与节点Α、Β间电阻并联 后使电阻值减小，因此在电路中串入907. 2Ω电阻r2来保持总电阻不变。这时四个步进盘的示值表达为Ux = 10W0. ln3+0. Oln4 (mv)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. 42mA,因此调定电阻RN取463 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。干电池新的时候电动势约为1.65V，用旧到1.4V以下时就放弃，为了使干电池 在新、旧情况下都能使电压测量仪器的工作电流调节到标准化，电压测量仪器工作电压为 4. 5V，采用三组干电池串联，取可调电阻Rpi为20X17 Ω，可调电阻Rp2为0 18 Ω及串 联-个437 Ω电阻Rq。内附标准是这样校准的在“Ux”两端的两个测量端钮按极性接上2V标准电压信 号，开关K2掷向左边，测量盘示值与标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻Rp1及RP2， 使检流计指零，再将开关K2掷向右边，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，说明电压测量仪器的工 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，这台电压测量仪器今后就以此为标准。
权利要求一种电压测量仪器，电流从电压测量仪器4.5V工作电源正极经过8Ω电阻R5到节点A、B之间的四个步进盘上的电阻网络及量程转换电阻到双刀双掷量程转换开关K1及463Ω调定电阻RN和调节范围在0～0.5Ω可锁定的可调电阻RP3，再到437Ω的电阻R0，经过0～18Ω的可调电阻RP2及由20个17Ω电阻组成的可调电阻RP1回到工作电源负极组成电压测量仪器的工作回路；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RN及可锁定的可调电阻RP3，再到标准电池负极组成电压测量仪器标准回路；其特征在于节点A、B之间的第一步进盘由各有19个100Ω电阻组成的第I测量盘与第I′代换盘，第I测量盘的电刷与第I′代换盘的电刷是连通的，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2000Ω电阻R1连接，第三步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘，第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过110Ω电阻R3连接，第四步进盘由各有10个1Ω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′代换盘的电刷是连通的；电压测量仪器工作电源正极经过8Ω电阻R5到节点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触点连接第I′代换盘第19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10450Ω电阻R2后连接第III′代换盘第0触点，第III′代换盘第10触点连接第IV′代换盘第0触点，第IV测量盘第10触点连接第III测量盘第0触点，第III测量盘第10触点通过395Ω电阻R4后连接节点B；112Ω电阻r1的一端与电阻R5并联于节点C，节点C连接电压测量仪器工作电源正极，电阻r1的另一端连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-1层的×0.1量程触点，节点B连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-1层与K1-2层两个常闭触点，907.4Ω电阻r2的两端分别连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-2层的×0.1量程触点及×1量程触点，双刀双掷量程转换开关K1的K1-2层的×1量程触点连接调定电阻RN高电位端；电压测量仪器用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与第I测量盘第19触点连接，负极端钮通过检流计的切换开关K2与第IV测量盘第0触点连接。
专利摘要一种用于测量直流电压的电压测量仪器，它的四个步进盘都由测量盘与代换盘组成，测量盘与代换盘上的电阻阻值都是10的整数次幂，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，从而也提高了电压测量仪器整机的测量准确性；四个测量盘间用导线直接连接，不通过开关切换，使电压测量仪器测量时不存在开关接触电阻变差影响。
文档编号G01R17/20GK201569685SQ20092029562
公开日2010年9月1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:方宁妹