用干電池為電源的電壓測量儀的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量用干電池為電源的電壓測量儀，其中它的后面四個步進盤都由測量盤和與測量盤結構相同的代換盤組成，后面四個步進盤測量盤與代換盤上的對應觸點互相連接后三個步進盤上都沒有電阻，它使電壓測量儀內部引線電阻、開關接觸電阻及變差、熱電勢對電壓測量儀影響都能夠忽略。
【專利說明】用干電池為電源的電壓測量儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。

【背景技術】
[0002] 當前對于有五個步進盤的電壓測量儀，在五個步進盤之間的連接上，中間盤普遍 采用開關切換，這樣就產生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一般采 用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復合材料；申請號200810121911. 4公開了有五個 步進盤的電壓測量儀解決開關接觸電阻變差的新方法，它的五個步進盤都由測量盤及代換 盤組成，不含輔助盤，每個測量盤及代換盤上都有電阻，它的五個步進盤上的測量盤與代換 盤在電路中組成了橋式線路，它最大的毛病在于誤差不獨立，一旦測量盤某點示值超差，就 無法確定是哪只電阻超差引起的，這對鑒定與維修帶來不便。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是設計一種有五個步進盤的電壓測量儀，它不采用橋式線路，這樣 誤差可以獨立，且后三個步進盤觸點間沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。
[0004] 本發明的技術方案這樣采取：電壓測量儀從3V工作電源正極經過700Ω電阻RM及 由22只26 Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由22只1.2 Ω電阻串聯構成的可調電阻RP2、及 調節范圍在〇?1.3 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤，到1018 Ω調定電阻馬，再經 過18 X 0. 05 Ω溫度補償盤W回到3V工作電源E負極組成電壓測量儀工作回路；從外接飽 和標準電池 EN正極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到1018 Ω 調定電阻Rn再經過上面有18X0. 05 Ω串聯電阻的溫度補償盤W回到外接飽和標準電池 Εν 負極端鈕組成電壓測量儀標準回路；用于連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經過五個 測量盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K 2到負極端鈕組成電壓 測量儀補償回路；其特征在于第一步進盤是有〇、1、2、……20共21個檔位的測量盤I，測 量盤I上每兩個相鄰觸點間焊接1 Ω電阻一只，第二步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔 位的測量盤II與有〇、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II與代換盤 ΙΓ上每兩個相鄰觸點間焊接阻值是0.1111Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點為電路 節點Α，代換盤ΙΓ的第"10"觸點為電路節點Β，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個 檔位的測量盤III與有〇、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，第四步進盤由有 〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤IV與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤IV' 組成，第五步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤V與有0、1、2、……10共11 個檔位的代換盤V'組成，第三步進盤中測量盤III與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點，第四步 進盤中測量盤IV與代換盤IV上的各個觸點,第五步進盤中測量盤V與代換盤V上的各 個觸點，與第二步進盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應觸點連接，第二步進盤測量盤II的金 屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用998. 89Ω的電阻Ri連接，第三步進盤測量盤III 的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用9998. 89 Ω的電阻R2連接，第四步進盤測 量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV的金屬接觸環間用100ΚΩ的電阻R3連接，第五步進盤 測量盤V的金屬接觸環與代換盤V'的金屬接觸環間用1000ΚΩ的電阻R4連接，每個步進 盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤II的第"0"觸點即節點A連接測 量盤I第"0"觸點，測量盤I第"20"觸點經過節點C連接可調電阻R P3的低電位端，節點C 另一路經過910Ω電阻R6連接單刀雙擲開關&中的X0. 1量程觸點，代換盤Γ的第"10" 觸點即電路節點B經過7. 91 Ω電阻R5后連接單刀雙擲開關&中的X 1量程觸點，再經過 8190 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關&中的X0. 1量程觸點，單刀雙擲開關1^中的常閉觸點 連接1018 Ω調定電阻馬高電位端，在1018 Ω調定電阻馬連接有18X0. 05 Ω串聯電阻的溫 度補償盤W的第"0"觸點，在1018 Ω調定電阻RN高電位端與溫度補償盤W的第" 18"觸點 兩端并聯10189 Ω電阻R8后連接3V工作電源的負極；用于連接被測量"Ux"的兩個測量端 鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G 的雙刀雙擲開關K2后與測量盤II的第" 10"觸點連接。
[0005] 通過以上技術方案，第三、第四、第五步進盤觸點間都沒有電阻，且五個步進盤誤 差獨立，后四盤相同步進的誤差一致，這給調試與維修帶來方便，也使電壓測量儀結構簡 單，體積縮小，從而降低了生產成本；當電壓測量儀五個測量盤置"〇"時，電壓測量儀的內 部線路總電勢是Α點電位，一點電位為"0"，所以本電壓測量儀的零電勢很小，五個步進盤 各個支路幾個μ V的熱電勢都串聯在以伏為單位的電壓降上，因此熱電勢對"Ux"的兩個測 量端鈕影響可以忽略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，22 X 26 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有22只阻值是26 Ω的電 阻串聯，同理，22X1. 2 Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有22只阻值是1.2 Ω的電阻 串聯，第一步進盤測量盤I上的20X 1 Ω表示測量盤I有20只阻值是1 Ω的電阻串聯，第 二步進盤測量盤II與代換盤ΙΓ上的10X0. 1111 Ω，表示測量盤II與代換盤ΙΓ上都 有10只阻值是〇. 1111 Ω的電阻串聯，在圖1中，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環，空心 小圓圈表不金屬觸點，雙向箭頭表不金屬電刷。

【具體實施方式】
[0008] 實施例1，在圖1中，節點A、節點B之間的后四個步進盤中任意一個步進盤轉動 時，電流流過測量盤增加的電阻等于電流流過代換盤減少的電阻，反之也然，所以，后四個 步進盤不管置何示值，該步進盤在節點A與節點B之間電阻值不變，這能保證后四個步進盤 不管置何示值，各步進盤電阻比值基本不變，也保證流經各步進盤的電流基本不變。
[0009] 電壓測量儀標準工作電流設計成1. 1mA，在XI量程時，從節點C經過五個步進盤 到節點B阻值是902. 09 Ω，串聯7. 91 Ω電阻R5到單刀雙擲開關&中的X 1量程觸點時共 910 Ω電阻值，從節點C經過電阻R6、電阻R7到X 1量程觸點時電阻值是9100 Ω，所以1mA 工作電流流經五個步進盤，〇. 1mA工作電流流經電阻R6、電阻R7 ;在X0. 1量程時，從節點C 經過五個步進盤到節點B阻值是902. 09Ω，串聯7. 91Ω電阻R5、8190Q電阻&后的阻值 是9100 Ω，所以0. 1mA工作電流流經五個步進盤，1mA工作電流流經電阻R6。
[0010] 在x 1量程時，電壓測量儀1mA工作電流經過節點A后分成四路：一路經過測量 盤II，一路經過測量盤III，一路經過測量盤IV，再一路經過測量盤V，四路電流匯合于節點 B。節點A、節點B之間各支路電阻比：第五步進盤：第四步進：第三步進盤：第二步進盤 = 1000 : 100 : 10 : 1，所以流過節點A、節點B之間各支路電流比為：第五步進盤：第四 步進：第三步進盤：第二步進盤=1 : 10 : 100 : 1000,當電壓測量儀1mA電流全部流過 測量盤II上某一個電阻，即測量盤II、測量盤III、測量盤IV、測量盤V上的電刷全部置在 該電阻之后，這個電阻在連接被測量"U x"的兩個測量端鈕間的電壓值是0. llllmV，在被測 量"Ux"兩個測量端鈕的兩端，第二步進盤每步進的電壓增加值是1 X IO^iiV，第三步進盤每 步進的電壓增加值是lXl(T2mV，第四步進盤每步進的電壓增加值是lXl(T 3mV，第五步進盤 每步進的電壓增加值是lXl〇4mV。第一步進盤每個步進是lmV。在X0. 1量程時，流過五 個步進盤的電流小到在X 1量程時的1/10,所以當工作電流標準化后，第一步進盤每個步 進是1 X lO^mV，第二步進盤每步進的電壓增加值是1 X l(T2mV，第三步進盤每步進的電壓增 加值是IX l(T3mV，第四步進盤每步進的電壓增加值是IX l(T4mV，第五步進盤每步進的電壓 增加值是lXl(T5mV。
[0011] 在標準回路中，飽和標準電池的電動勢在室溫20°C時是1. 0186V，環境溫度每升 高1°C，飽和標準電池的電動勢降低約4〇μ V，通過飽和標準電池上0. 1°C分辨率的溫度計 來確定飽和標準電池即時的電動勢。本電壓測量儀用每步進50 μ V的溫度補償盤對溫度進 行補償。
[0012] 電壓測量儀標準工作工作電流為1. 1mA，采用兩組干電池串聯供電，由于干電池每 節穩定電動勢在1. 35V?1. 65V之間，為實現電源電壓在1. 35V?1. 65V均能把電壓測量 儀工作電流調整到標準狀態，取固定電阻RM = 700Ω，可調電阻RPi = 22Χ26Ω，可調電阻 RP2 = 22X1. 2 Ω，可調電阻心3為〇?1.3 Ω，這樣用兩組干電池串聯起來就可以作為電壓 測量儀工作電源，也可以用外接3V穩壓電源工作。可調電阻RP1、可調電阻R P2、可調電阻RP3 用于調節工作電流，可調電阻RP3全部調節范圍的電阻值大于可調電阻RP2的一個步進值，可 調電阻R P2全部調節范圍的電阻值大于可調電阻RP1的一個步進值，這樣干電池在正常電動 勢范圍內都可以把電壓測量儀工作電流調節到標準化。
【權利要求】
1. 一種用干電池為電源的電壓測量儀，電壓測量儀從3V工作電源正極經過700Ω電 阻RM及由22只26Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由22只1.2Ω電阻串聯構成的可調電 阻R P2、及調節范圍在0?1.3 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤，到1018 Ω調定電阻 RN，再經過18X0. 05 Ω溫度補償盤W回到3V工作電源E負極組成電壓測量儀工作回路；從 外接飽和標準電池 EN正極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到 1018 Ω調定電阻RN再經過上面有18X0. 05 Ω串聯電阻的溫度補償盤W回到外接飽和標準 電池 EN負極端鈕組成電壓測量儀標準回路；用于連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經 過五個測量盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K 2到負極端鈕組 成電壓測量儀補償回路；其特征在于第一步進盤是有〇、1、2、……20共21個檔位的測量 盤I，測量盤I上每兩個相鄰觸點間焊接1Ω電阻一只，第二步進盤由有〇、1、2、……10共 11個檔位的測量盤II與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II與 代換盤ΙΓ上每兩個相鄰觸點間焊接阻值是0.1111 Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸 點為電路節點Α，代換盤ΙΓ的第"10"觸點為電路節點Β，第三步進盤由有0、1、2、……10 共11個檔位的測量盤III與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，第四步進 盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤IV與有0、1、2、……10共11個檔位的代換 盤IV'組成，第五步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤V與有0、1、2、……10 共11個檔位的代換盤V'組成，第三步進盤中測量盤III與代換盤IIΓ上的各個觸點，第 四步進盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點，第五步進盤中測量盤V與代換盤V'上 的各個觸點，與第二步進盤中測量盤Π 與代換盤ΙΓ對應觸點連接，第二步進盤測量盤II 的金屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用998. 89 Ω的電阻Ri連接，第三步進盤測量 盤ΙΠ 的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用9998. 89 Ω的電阻R2連接，第四步 進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV'的金屬接觸環間用100ΚΩ的電阻R 3連接，第五 步進盤測量盤V的金屬接觸環與代換盤V'的金屬接觸環間用1000ΚΩ的電阻R4連接，每 個步進盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤II的第"0"觸點即節點A 連接測量盤I第"〇"觸點，測量盤I第"20"觸點經過節點C連接可調電阻RP3的低電位端， 節點C另一路經過910 Ω電阻R6連接單刀雙擲開關&中的X 0. 1量程觸點，代換盤Γ的 第"10"觸點即電路節點B經過7. 91 Ω電阻R5后連接單刀雙擲開關&中的X 1量程觸點， 再經過8190 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關&中的X0. 1量程觸點，單刀雙擲開關&中的常 閉觸點連接1018 Ω調定電阻馬高電位端，在1018 Ω調定電阻馬連接有18X0. 05 Ω串聯 電阻的溫度補償盤W的第"0"觸點，在1018 Ω調定電阻心高電位端與溫度補償盤W的第 " 18"觸點兩端并聯10189 Ω電阻R8后連接3V工作電源的負極；用于連接被測量"Ux"的兩 個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接 有檢流計G的雙刀雙擲開關K 2后與測量盤II的第" 10"觸點連接。
【文檔編號】G01R17/20GK104111362SQ201410363571
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】袁樂香, 駱孝峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部