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，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4. 5V工作电源正极经过81/11 Ω电阻R5到节点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，再到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410 Ω固定电阻Rtl，经过0 19 Ω的可调电阻Rp2及20 个17 Ω电阻组成的可调电阻Rpi回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；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标准回路；其特征在于节点A、B之间的第 一步进盘由各有21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 II'代换盘，第II测量盘的电刷与第ΙΓ代换盘的电刷间通过51 Ω电阻R2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 测量仪工作电源正极经过节点C后分成两个支路一路经过114 Ω电阻Γι后连接双刀双掷 量程转换开关K1的IV1层Χ0. 1量程触点，另一路经过81/11 Ω电阻R5到节点A后又分成 两个支路左边支路节点A连接第I'代换盘第21触点，第I测量盘第0触点通过141Ω电 阻R4后连接节点B;右边支路节点A通过1725 Ω电阻礼后连接第ΙΓ代换盘第0触点，第 II'代换盘第10触点连接第ΙΙΓ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IO 触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接节点 B ；节点B连接双刀双掷 量程转换开关K1的Kh层与IV2层两个常闭触点，923. 4Ω电阻r2的两端分别连接双刀双 掷量程转换开关K1的IV2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X 1量程触点连接调定电阻RN高电位端；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I测量盘第21触点，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，21 X 100 Ω表示由21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
在图1中，四只步进盘都由数量及阻值相同的测量盘与代换盘组成，每只步进盘 里测量盘增加电阻，代换盘减少同样阻值的电阻，反之也一样，所以，不管步进盘置何种示 值，节点A、B间左边及右边电阻值不变。电流在第III'代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间分成 二路，一路经过电阻R3，另一路经过第四步进盘，二路电阻都是110 Ω，上面电流也相同，第 III'代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点之间的阻值是55 Ω。电流在第II'代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间分成二 路，一路经过51 Ω电阻R2,另一路经过第三及第四步进盘，经过第三及第四步进盘的电阻 是100 Ω+100 Ω+55 Ω = 255 Ω，它是51 Ω电阻R2的5倍，当电阻R2上的电流是ImA时，则 第三及第四步进盘上的电流各为0. ImA;第II'代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷 接触的触点间电阻是42. 5Ω。[0013]当四只步进盘都置“0”时，节点A、B间的左边电阻值等于2100Ω+141Ω = 2241 Ω， 节点 A、B 间的右边电阻值等于 1725Ω+100Ω+42. 5Ω = 1867. 5 Ω，2241 Ω +1867. 5 Ω = 1. 2，当节点A、B间的左边电流为ImA时，节点A、B间的右边电流为1. 2mA。电压测量仪标准工作电流为2. 2mA，右边电流流到与第II'代换盘电刷接触的触 点后分成两个支路，一路经过第三及第四步进盘流到与第II测量盘电刷接触的触点，另一 路经过第ΙΓ代换盘电刷、51Ω电阻R2到与第II测量盘电刷接触的触点，经过第三及第四 步进盘的电阻阻值是经过51 Ω电阻R2的5倍，所以，电阻R2上的电流是1mA，经过第三及 第四步进盘的总电流是0. 2mA，经过第三步进盘的电阻值和经过第四步进盘的电阻值相等， 所以这两个支路电流都是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 ， 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+! X 141—1. 2 X 10 X (10_n2) -0. 2 X 10 X (η2+10_η3) _0· 1Χ10Χ η3_0· IXlX (10-η4) (mv)= 100n1+141-120+12n2-2n2-20+2n3-n3-l+0. In4 (mv)= lOOrii+lO^+ng+O. In4 (mv)在X0. 1量程时，节点A、B间总电阻为6/11X1867. 5Ω Ω，加上81/11 Ω电阻R5 到节点C，共1026 Ω，阻值为114 Ω的电阻巧与节点C、A、B间电阻并联，114 Ω的电阻巧 的阻值是1026Ω的1/9，使流过节点A、B间的电流减小至IJ X 1量程时的1/10，则量限降低 到X 1量程时的1/10，电阻Γι与节点A、B间电阻并联后使电阻值减小，因此在电路中串入 923. 4 Ω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 = ΙΟη^η^Ο. 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. 2mA,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的工作电流调节到标准化，电压测量仪工作电压为4. 5V，采 用三组干电池串联，由20只17 Ω电阻组成可调电阻Rpi，可调电阻‘为0 19 Ω及串联 一个410 Ω电阻R0。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“XI”量程，开关K2掷向左边，步进盘总示值与 标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻Rpi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，说明电压测量仪的工作电流已标准化，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，这台电压测量仪今后 就以此为标准。
权利要求一种电压测量仪，电流从电压测量仪4.5V工作电源正极经过81/11Ω电阻R5到节点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，再到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410Ω固定电阻R0，经过0～19Ω的可调电阻RP2及20个17Ω电阻组成的可调电阻RP1回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；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标准回路；其特征在于节点A、B之间的第一步进盘由各有21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51Ω电阻R2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；电压测量仪工作电源正极经过节点C后分成两个支路一路经过114Ω电阻r1后连接双刀双掷量程转换开关K1的K1-1层×0.1量程触点，另一路经过81/11Ω电阻R5到节点A后又分成两个支路左边支路节点A连接第I′代换盘第21触点，第I测量盘第0触点通过141Ω电阻R4后连接节点B；右边支路节点A通过1725Ω电阻R1后连接第II′代换盘第0触点，第II′代换盘第10触点连接第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触点连接第II测量盘第0触点，第II测量盘第10触点连接节点B；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，923.4Ω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；电压测量仪用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮连接第I测量盘第21触点，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，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，这些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，使电压测量仪测量时不存在开关接触电阻变差影响；采用分流的方法获得二个量程。
文档编号G01R17/20GK201569686SQ20092029562
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