有五個步進盤的電壓測量裝置制造方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有五個步進盤的電壓測量裝置，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，它使電壓測量裝置內部引線電阻、開關接觸電阻及變差、熱電勢對電壓測量裝置影響都能夠忽略。
【專利說明】有五個步進盤的電壓測量裝置
【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裝置，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裝置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裝置，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：電壓測量裝置從調節范圍在2. 1?3V之間的外接 工作電源E正極端鈕經過由22只4Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由21只0.2 Ω電阻串 聯構成的可調電阻RP2、及調節范圍在〇?〇. 22 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18X0. 05 Ω溫度補償盤W回到調節范圍在2. 1?3V之間的外 接工作電源E負極端鈕組成電壓測量裝置工作回路；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 18 X 0. 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裝 置標準回路；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1( 2到負極端鈕組成電壓測量裝置補償回路；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 點間焊接〇. 1Ω電阻一只，第二步進盤由有0、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0.1 Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點為電路節點A，代換盤ΙΓ的 第"10"觸點為電路節點B，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 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ΠΙ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999Ω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9999Ω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R 4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102 Ω電阻 R6連接單刀雙擲開關I中的X 0. 1量程觸點，代換盤Γ的第" 10"觸點即電路節點B連接 單刀雙擲開關I中的X 1量程觸點，再經過918 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關&中的X0. 1 量程觸點，節點A與節點B之間通過112. 4986 Ω電阻R5連接，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，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，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101. 89 Ω電阻R8后連接2. 1?3V之間的外接工作電源E負極端鈕；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。
[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，也使電壓測量裝置結構簡 單，體積縮小，從而降低了生產成本；當電壓測量裝置五個測量盤置"〇"時，電壓測量裝置 的內部線路總電勢是Α點電位，一點電位為"0"，所以本電壓測量裝置的零電勢很小，后五 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 4 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有22只阻值是4 Ω的電阻 串聯，同理，21X0. 2 Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有21只阻值是0.2 Ω的電阻串 聯，第一步進盤測量盤I上的20X0. 1 Ω表示測量盤I有20只阻值是0. 1 Ω的電阻串聯， 第二步進盤測量盤II與代換盤ΙΓ上的10X0. 1Ω，表示測量盤II與代換盤ΙΓ上都有 10只阻值是〇. 1Ω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] 電壓測量裝置標準工作電流設計成11mA，在XI量程時，從節點C經過五個步進 盤到節點B阻值是102 Ω，從節點C經過電阻&、電阻R7到節點B阻值是1020 Ω，所以10mA 工作電流流經五個步進盤，1mA工作電流流經電阻R6、電阻R7 ;在X 0. 1量程時，從節點C經 過五個步進盤到節點B阻值是102 Ω，串聯918 Ω電阻R7后的阻值是1020 Ω，所以1mA工 作電流流經五個步進盤，10mA工作電流流經電阻R6。
[0010] 在XI量程時，電壓測量裝置10mA工作電流經過節點A后分成五路：一路經 過測量盤II，一路經過測量盤III，一路經過測量盤IV，一路經過測量盤V，再一路經過 112. 4986 Ω電阻R5，五路電流匯合于節點B。除經過電阻R5支路外，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，除流過電阻R5支路外，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,除電阻R5支路外，節點A、節點B 之間電阻是1000K Ω/1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量盤III與測量盤II的總電流是 1.11111^，流過電阻1?5的電流為8.88911^，則8.88911^\1? 5 = 10001(〇/1111\1.11111^，電阻 R5 ~ 112. 4986 Ω。電壓測量裝置10mA工作電流經過電阻R5分流，使得流過測量盤V電流 為0. 001mA，測量盤IV電流為0. 01mA，測量盤III為0. 1mA，測量盤II電流為1mA ;這時第 一步進盤每個步進是lmV，第二步進盤每個步進是0. lmV，第三步進盤每個步進是0. OlmV, 第四步進盤每個步進是0. OOlmV，第五步進盤每個步進是0. OOOlmV。
[0011] 當工作電流標準化后，第I測量盤擲％，第II測量盤擲112，第III測量盤擲11 3，第 IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[0012] Ux = 10 X 0. lrii+1 X 0. 1η2+0. 1 X 0. 1η3+0. 01X0. 1η4+0. 001 X 0. ln5 (mV)
[0013] Ux = ln^O. ln2+0. 01n3+0. 001n4+0. 0001n5(mV)
[0014] Ux = 1000n1+100n2+10n3+ln4+0. 1η5(μ V)
[0015] 在X0. 1量程時，流經五個測量盤的電流減小到在XI量程時的1/10,所以當工作 電流標準化后，第I測量盤擲ηι，第II測量盤擲n 2，第III測量盤擲n3，第IV測量盤擲n4， 第V測量盤擲n 5，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[0016] Ux = 1 X 0. lrii+0. 1 X 0. 1η2+0. 01X0. 1η3+0. 001 X 0. 1η4+0. 0001 X 0. ln5 (mV)
[0017] Ux = lOOn^lO^+lng+O. 1η4+0. 01η5(μ V)
[0018] 電壓測量裝置工作電源要采用YJ49型高穩定度可調穩壓電源，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R P2的一個步進值，可調電阻RP2全部調節范圍的電阻值大于可調電阻RP1的一個步進值， 只要把YJ49型高穩定度可調穩壓電源輸出電壓調節到2. 1?3V之間，就可以方便通過調 節可調電阻RP1、可調電阻RP2、可調電阻R P3把電壓測量裝置工作電流調節到標準狀態。
[0019] 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。本電壓測量裝置用每步進50 μ V的溫度補償盤對溫度 進行補償。
【權利要求】
1. 一種有五個步進盤的電壓測量裝置，電壓測量裝置從調節范圍在2. 1?3V之間的外 接工作電源E正極端鈕經過由22只4Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由21只0.2 Ω電阻 串聯構成的可調電阻RP2、及調節范圍在〇?〇. 22 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18X0. 05 Ω溫度補償盤W回到調節范圍在2. 1?3V之間的 外接工作電源E負極端鈕組成電壓測量裝置工作回路；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 18 X 0. 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裝 置標準回路；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1( 2到負極端鈕組成電壓測量裝置補償回路；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 點間焊接〇. 1Ω電阻一只，第二步進盤由有0、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0.1 Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點為電路節點A，代換盤ΙΓ的 第"10"觸點為電路節點B，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 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ΠΙ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999 Ω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9999Ω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"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102 Ω電阻 R6連接單刀雙擲開關I中的X 0. 1量程觸點，代換盤Γ的第" 10"觸點即電路節點B連接 單刀雙擲開關I中的X 1量程觸點，再經過918 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關&中的X0. 1 量程觸點，節點A與節點B之間通過112. 4986 Ω電阻R5連接，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調定電阻馬連接上面有18X0. 05 Ω串聯 電阻的溫度補償盤W后的兩端并聯101. 89 Ω電阻R8后連接2?3V之間的外接工作電源E 負極端鈕；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】G01R17/20GK104111364SQ201410363587
【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, 駱曉峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部