电压测量仪器的制造方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量的电压测量仪器，它的第一步进盘由23只10Ω电阻构成测量盘，第二步进盘各由10只0.1Ω电阻构成的测量盘与代换盘组成，第三、第四、五步进盘的各个触点与第二步进盘中测量盘上的对应触点连接，使第三、第四、五步进盘步进盘都不需电阻，使电压测量仪器内部引线电阻上总电压降几乎为零，电压测量仪器测量时能够忽略零电势及热电势影响。
【专利说明】电压测量仪器
【技术领域】
[0001]本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。
【背景技术】
[0002]当前对于有五个步进盘的电压测量仪器，在五个步进盘之间的连接上，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；申请号200810121910. X公开了有五 个步进盘的电压测量仪器解决开关接触电阻变差的新方法，它的五个步进盘都由测量盘及 代换盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的五个步进盘上的测量盘与 代换盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超 差，就无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是设计一种有五个步进盘的电压测量仪器，它不采用桥式线路，误 差可以独立，且后三个步进盘只有测量盘，测量盘上没有电阻，这可以降低成本，减小仪器 体积。
[0004]本发明的技术方案这样采取：从电压测量仪器外接3V工作电源E的正极端钮经过 60 Q电阻由21只3Q电阻构成的可调电阻RP1、调节范围在0?3.2Q之间的可调电阻 RP2、调节范围在0?0. 15Q之间的可调电阻RP3，再经过五个步进盘回到电压测量仪器外接 3V工作电源E的负极端钮组成电压测量仪器工作回路；从外接饱和标准电池En的正极端钮 经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到1018 Q调定电阻R8，再经过由20 只0. 05 Q电阻构成温度补偿盘W到外接饱和标准电池En的负极端钮组成电压测量仪器标 准回路；用于连接被测量“Ux”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，再经过两个常闭触 点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成电压测量仪器补偿回路；其特征在 于第一步进盘有测量盘I，它有0、1、2、……23共24个档位，上面有23只10 Q电阻，除第 0、第1触点外，其余各档触点间连接10Q电阻一只，第二步进盘各由10只0.1 Q电阻构成 的测量盘II与代换盘II'组成，第三步进盘的测量盘III，第四步进盘的测量盘IV、第五步 进盘的测量盘V上的各个触点与第二步进盘中测量盘II上的对应触点连接，温度补偿盘W 由20只0. 05 Q电阻构成；可调电阻RP3的低电位一端为电路节点D，节点D分成两路，一路 经过760 Q电阻R2连接第一个步进盘的测量盘I上第23触点，测量盘I上第1触点经过一 只10 Q电阻后与第二步进盘中测量盘II的第0触点连接点为电路节点A，测量盘I上第0 触点也与节点A连接；另一路经过10 Q电阻凡后连接电路节点A，测量盘V的金属接触环 经过1000KQ电阻R3、测量盘IV的金属接触环经100KQ电阻R4、测量盘III的金属接触环 经过10KQ电阻R5都连接于电路节点B，代换盘II'的第10触点经过999 Q电阻R6与电 路节点B连接，电路节点A经过112. 4986 Q电阻R7连接电路节点B，节点B分成两路：一路 经过1018Q调定电阻&再经过温度补偿盘W的20只0.05 Q电阻到电路节点C，另一路经过113.2222 Ω电阻R9与电路节点C连接，节点C连接电压测量仪器工作电源负极；用于连接被测量“Ux”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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K后与测量盘II的第10触点连接。
[0005]通过以上技术方案，第一、第三、第四、第五步进盘都没有代换盘，且第三、第四、第五步进盘的测量盘上都没有电阻，五个步进盘误差独立，后四个步进盘相同步进误差一致，这给调试与维修带来方便；也使电压测量仪器结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电压测量仪器五个测量盘置“O”时，电压测量仪器的内部线路总电势是A点电位，一点电位为“0”，所以本电压测量仪器的零电势很小，后四个步进盘各个支路几个μ V的热电势都串联在IV电压降上，因此热电势影响可以忽略。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]附图是本发明原理电路。
[0007]在图1中，第一步进盘测量盘I上23 X 10 Ω，的表示测量盘I由23只10 Ω电阻组成，同理,可调电阻Rpi上21X3 Ω的表示可调电阻Rpi由21只3Ω电阻构成。
[0008]在图1中，步进盘及温度补偿盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭头表示金属电刷。
【具体实施方式】
[0009]图1中，在第二步进盘里测量盘II与代换盘ΙI'每个步进的电阻值相同，都是
0.1 Ω，测量盘II在电路中每步进增加的电阻等于代换盘ΙI'每步进减少的电阻，所以第二步进盘各个步进在节点Α、B间阻值不变。
[0010]电压测量仪器标准工作电流设计成10mA，工作电流在节点D分成两路，一路经过760 Ω电阻R2及第一个步进盘的测量盘I上的电阻共990 Ω，另一路经过电阻R1为10 Ω，所以，流过测量盘I电阻上的电流是0.1mA流过电阻札上的电流为9.9mA，电压测量仪器IOmA工作电流经过节点A后分成五路:一路经过测量盘III，一路经过测量盘IV，一路经过测量盘V，另一路经过第二步进盘，再一路经过112.4986 Ω电阻R7,五路电流汇合于节点B。除经过电阻R7支路外，节点A、节点B之间各支路电阻比:测量盘V:测量盘IV:测量盘III:第二步进盘= 1000: 100: 10: 1，所以，除流过电阻R7支路外，流过节点A、节点B之间各支路电流比为:测量盘V:测量盘IV:测量盘II1:第二步进盘=I: 10: 100: 1000，除电阻R7支路外，节点A、节点B之间电阻是1000K Ω/1111，让流过测量盘V、测量盘IV、测量盘III与第二步进盘的总电流是1.111mA，流过电阻R7的电流为8.889mA，则8.889mAX R7=1000K Ω/1111 X 1.1llmA,电阻R7 = 112.4986 Ω。电压测量仪器IOmA工作电流经过电阻&分流，使得流过测量盘V电流为0.001mA，测量盘IV电流为0.01mA，第三步进盘电流为0.1mA,第二步进盘电流为ImA ；
[0011]各个步进盘置不同示值时节点A与节点B之间阻值是变化的，节点A与节点B之间阻值用电阻Rab表示，各步进盘电阻变量为X，
[0012]则I/Rab I/ (1000K Ω +X) +1/ (100K Ω +X) +1/ (10K Ω +X) +1/999 Ω +8889/1000K Ω
[0013]两边求导:(1/Rab)' = {I / (1000000+X) +1/ (100000+X) +1/(10000+X)+1/999+8889/1000000}'[0014]-Rab' /Rab2 = {-1/(1000000+X) 2-l/(100000+X) 2-l/(10000+X) 2+0+0}
[0015]Rab' = {I/ (1000000+X) 2+l/ (100000+X) 2+l/ (10000+X)2} Rab2
[0016]Rab的导数是正值，所以各步进盘电阻变量增大时，节点A与节点B之间总阻值Rab是增大的。各个步进盘置“O”示值时节点A与节点B之间阻值最小，这时节点A、B之间阻值为100 Ω，各个步进盘置“10”示值时节点A与节点B之间阻值Rab最大，这时节点A、B之间阻值Rab为100.002 Ω，
[0017]比最小阻值大了十万分之二，因此当电压测量仪器精度不高于万分之二时，不管各个步进盘置何示值时节点A、B之间阻值变化都可以忽略。
[0018]当工作电流标准化后，第I测量盘掷Ii1，第II测量盘掷112，第III测量盘掷％，第IV测量盘掷n4，第V测量盘掷n5，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为:
[0019]Ux = 0.1 X IOn1+! X 0.1η2+0.1X0.1η3+0.01X0.1η4+0.001 X 0.1n5 (mv)
[0020]= rii+0.ln2+0.01n3+0.001n4+0.0OOln5 (mv)
[0021]饱和标准电池En电动势约为1.0186V，温度每增加I°C，输出电压约减小40 μ V，从1018 Ω调定电阻R8,再加上20只0.05 Ω电阻构成温度补偿盘W总阻是1019 Ω，电阻R2的阻值1019Ω的1/9，因 此流过电阻民的电流是9mA，流过1018Ω调定电阻&及温度补偿盘W的电流是1mA，1018 Ω调定电阻R8上电压1.018V,温度补偿盘W每步进补偿电压50 μ V,当双刀双掷开关K掷向右边，可对外接饱和标准电池进行温度补偿。
[0022]标准工作电 流是这样确定的:外接饱和标准电池每年到省级计量部门鉴定，获得一个室温在20°C时准确值，根据0.1度分辨率的饱和标准电池上温度计显示值，对照表格可知饱和标准电池的电动势，或者每升高1°C减去40μ V进行估算，根据饱和标准电池的电动势调节温度补偿盘上值与饱和标准电池的电动势值一致，将双刀双掷开关K掷向右边，通过调节可调电阻Rp1、可调电阻Rp2、可调电阻Rp3使检流计G指零，这时工作电流就标准化了，为 IOmA0
[0023]电压测量仪器工作电压为3V，由于甲电池每节稳定电动势在1.4V~1.65V之间，为实现电源电压在1.35V~1.65V均能把电压测量仪器工作电流调整到标准状态，取固定电阻Rtl = 60 Ω，可调电阻RPi = 21 X 3 Ω，可调电阻RP2为O~3.2 Ω，可调电阻Rp3为O~
0.15Ω，这样用两组甲电池串联起来就可以作为外接3V工作电源，也可以用外接3V稳压电
源工作。
【权利要求】
1.一种电压测量仪器，从电压测量仪器外接3V工作电源E的正极端钮经过60Ω电阻R。，由21只3Ω电阻构成的可调电阻Rp1、调节范围在O~3.2 Ω之间的可调电阻Rp2、调节范围在O~0.15Ω之间的可调电阻Rp3，再经过五个步进盘回到电压测量仪器外接3V工作电源E的负极端钮组成电压测量仪器工作回路；从外接饱和标准电池En的正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K到1018Ω调定电阻R8，再经过由20只0.05 Ω电阻构成温度补偿盘W到外接饱和标准电池En的负极端钮组成电压测量仪器标准回路；用于连接被测量“Ux”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K到负极端钮组成电压测量仪器补偿回路；其特征在于第一步进盘有测量盘I，它有O、1、2、……23共24个档位，上面有23只10 Ω电阻，除第O、第I触点外，其余各档触点间连接10Ω电阻一只，第二步进盘各由10只0.1 Ω电阻构成的测量盘II与代换盘ΙI'组成，第三步进盘的测量盘III，第四步进盘的测量盘IV、第五步进盘的测量盘V上的各个触点与第二步进盘中测量盘II上的对应触点连接，温度补偿盘W由20只0.05 Ω电阻构成；可调电阻Rp3的低电位一端为电路节点D，节点D分成两路，一路经过760 Ω电阻R2连接第一个步进盘的测量盘I上第23触点，测量盘I上第I触点经过一只10 Ω电阻后与第二步进盘中测量盘II的第O触点连接点为电路节点A，测量盘I上第O触点也与节点A连接；另一路经过10 Ω电阻R1后连接电路节点A，测量盘V的金属接触环经过1000ΚΩ电阻R3、测量盘IV的金属接触环经100KΩ电阻R4、测量盘III的金属接触环经过IOK Ω电阻R5都连接于电路节点B，代换盘ΙI'的第10触点经过999 Ω电阻R6与电路节点B连接，电路节点A经过112.4986 Ω电阻R7连接电路节点B，节点B分成两路:一路经过1018Ω调定电阻R8再经过温度补偿盘W的20只0.05 Ω电阻到电路节点C，另一路经过113.2222 Ω电阻R9与电路节点C连接，节点C连接电压测量仪器工作电源负极；用于连接被测量“Ux”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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K后与测量盘II的第10触点连接。
【文档编号】G01R19/00GK103777049SQ201110459580
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2011年12月30日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】孙笑声, 雷高贤 申请人:孙笑声