專利名稱：電壓測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對直流電壓進行測量的儀器。
背景技術(shù)：
日前對于有三個測量盤的電壓測量儀，中間盤普遍采用開關(guān)切換，這樣就產(chǎn)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(fù)合材料；專利號200720107590. 3、200720107582. 9公開了有三個測量盤三量 程的電壓測量儀解決開關(guān)接觸電阻的變差新方法，它的第一步進盤有一只測量盤與兩只輔 助盤組成，兩個測量盤連接后與滑線盤連接在兩個測量端鈕間，使步進盤開關(guān)上的電刷排 除在測量回路之外，三個測量盤上的電阻之間不存在開關(guān)切換，也就不產(chǎn)生變差；由于第一 步進盤有三層，使開關(guān)及儀器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，同時增加了儀器的高度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種三量程電壓測量儀，在三個測量盤的連接上中間盤不通 過開關(guān)切換，而且第一步進盤取消兩只輔助盤。
本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采取 電流從電壓測量儀1. 5V工作電源的正極經(jīng)過兩個步進盤及一個雙滑線盤上的電 阻測量網(wǎng)絡(luò)到485Q的調(diào)定電阻Rw及0 lQ可鎖定的可調(diào)電阻I^，再到66Q電阻R。，經(jīng) 過0 120 Q可調(diào)電阻RP1回到工作電源的負(fù)極組成電壓測量儀工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池EN正 極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K2到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào) 電阻RP2，再經(jīng)過100K Q限流電阻R到標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極組成電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)回路；電壓測 量儀用于連接被測量"U/'的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過兩個測量盤及一個雙滑線盤的電阻網(wǎng) 絡(luò)后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K2到負(fù)極端鈕組成電壓測量 儀補償回路；；其特征在于第一步進盤只有測量盤1，它有0、1、2……22共23個檔位，各檔 觸點間連接10Q電阻一個，第二步進盤由測量盤II與輔助盤n'組成，測量盤II有0、1、 2、……10共11個檔位，上面有11個11 Q的電阻，第1個電阻& 一端焊接第2個電阻R2 一端，電阻R2另一端焊接第3個電阻R3 —端，電阻R3另一端焊接第4個電阻R4 —端，電阻 R4另一端焊接第5個電阻R5 —端，電阻R5另一端焊接第6個電阻R6 —端，電阻R6另一端 焊接第7個電阻R7 —端，電阻R7另一端焊接第8個電阻R8 —端，電阻R8另一端焊接第9個 電阻R9 —端，電阻R9另一端焊接第10個電阻R1Q —端，電阻R1Q另一端焊接第11個電阻Rn 一端，第11個電阻Rn另一端與第1個電阻^的另一端連接，電阻^與電阻^的連接點經(jīng) 過20Q電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過12Q電阻與第2觸點連接， 電阻R3與電阻R4的連接點經(jīng)過6 Q電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經(jīng)過 2 Q電阻與第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的 連接點與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過2 Q電阻與第7觸點連接，電阻R8 與電阻R9的連接點經(jīng)過6 Q電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R1Q的連接點經(jīng)過12 Q電阻與第9觸點連接，電阻I^。與電阻Rn的連接點經(jīng)過20Q電阻與第10觸點連接，電阻I^ 與電阻Ru連接的點為節(jié)點B，節(jié)點B經(jīng)過30 Q電阻與第0觸點連接，第二步進盤的輔助盤 II'上是10只0.5Q的電阻，第二步進盤測量盤II的電刷與輔助盤II'的電刷之間通過 200 Q電阻R12連接，第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細(xì)材質(zhì)相同，阻值都是10 Q ，其中一根 為測量滑線III，另一根為輔助滑線III'，雙滑線盤的刻度盤分10大格，每大格對應(yīng)的阻 值為1Q，每大格分10小格，兩根滑線電阻上的電刷是同一片金屬刷片；輔助盤II'第10 觸點與2300Q電阻R^的一端并聯(lián)點為節(jié)點C，輔助盤II'的電刷連接測量盤I第22觸點 連接，測量盤I的第0觸點連接測量盤II里的電阻R1Q與電阻Ru連接的點為電路節(jié)點A， 2300Q電阻1 13的另一端連接測量滑線III的始端"O"點，測量滑線III的末端"10"點經(jīng) 過90 Q電阻R14后連接電路節(jié)點B ;節(jié)點C經(jīng)過19/7 Q電阻R15后與13 Q量程轉(zhuǎn)換電阻R16 一端并聯(lián)在節(jié)點D，節(jié)點D連接電壓測量儀工作電源的正極，量程轉(zhuǎn)換電阻R16另一端連接 量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K卜工的X 0. 1及X 1量程觸點，節(jié)點B及量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K卜2的X 1量程觸點與 量程轉(zhuǎn)換開關(guān)IVJ勺X10量程觸點連接，105.3Q輔助電阻Rn的一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)IV3 的X 10量程觸點連接，另一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K卜3的X 1量程觸點連接，1170 Q量程轉(zhuǎn)換 電阻Rw—端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)IV2的X1量程觸點連接，另一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)IV2的XO. 1 量程觸點連接，104. 13 Q輔助電阻1 17的一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)IV3的X 10量程觸點連接，另 一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K卜3的XO. 1量程觸點連接，三刀三擲開關(guān)I^的三層K卜工層、IV2層及 IV3層的三個常閉觸點用導(dǎo)線連接，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K卜3的X 10量程觸點連接調(diào)定電阻RN高 電位端，電壓測量儀連接被測量"U/'的兩個端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負(fù)極端鈕 經(jīng)過雙刀雙擲開關(guān)&后與輔助滑線III'連接。 通過以上技術(shù)方案，第一步進盤省去了二只輔助盤，使電位差計結(jié)構(gòu)簡單，體積縮 小，也降低了生產(chǎn)成本，同時在補償回路內(nèi)三只測量盤連接的線路上沒有經(jīng)過開關(guān)，所以不 存在變差及熱電勢影響；第一步進盤及雙滑線盤的電刷切換引起阻值變化不影響測量數(shù) 值，只影響檢流計阻尼，且與整個補償回路的電阻變化比起來電刷切換引起阻值變化可以 忽略。


圖1是本發(fā)明原理電路。 在圖1中，22X10Q的測量盤I，表示測量盤I由22只10Q的電阻組成；同理， 10X0.5Q的輔助盤II'，表示輔助盤n'由10只0.5Q的電阻組成，測量盤II的電阻環(huán) 形網(wǎng)內(nèi)有"10 X 11 Q "，表示測量盤II的電阻環(huán)形網(wǎng)內(nèi)電阻& 電阻R1Q十只電阻阻值都是 11 Q 。
具體實施例方式
在圖1中，測量盤II在節(jié)點A與節(jié)點B之間是i^一只11 Q首尾相連的電阻環(huán)，當(dāng) 測量盤II置"5"或置"6"時，測量盤II的電刷到節(jié)點B之間是5只11 Q電阻與6只11 Q 電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值最大為30Q ，測量盤II的其它觸點到節(jié)點B之間的電阻值都連接到 30 Q為準(zhǔn)，第5 、 6觸點與電阻環(huán)上對應(yīng)點直接連接；當(dāng)測量盤11置"4 "或置"7 "時，測量 盤II的電刷到節(jié)點B之間是4只11Q電阻與7只11Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為28Q，所以第4、7觸點經(jīng)過2Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"3"或置"8"時，測量 盤II的電刷到節(jié)點B之間是3只11Q電阻與8只11Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為24Q，所 以第3、8觸點經(jīng)過6 Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤11置"2"或置"9"時，測量 盤II的電刷到節(jié)點B之間是2只11Q電阻與9只11Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為18Q，所 以第2、9觸點經(jīng)過12 Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"1"或置"10"時，測 量盤II的電刷到節(jié)點B之間是1只11 Q電阻與10只11 Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為10 Q ， 所以第1、10觸點經(jīng)過20 Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"0"，測量盤II的 第0觸點到節(jié)點B之間是30 Q電阻連接。 第二步進盤的測量盤II的電刷與輔助盤II'的電刷是同步的，第二步進盤置 "O"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間的電阻值是兩個同是230Q的電阻并聯(lián)，因此是 115Q 。 第二步進盤置"1"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值的計算需要進行三 角形-星形變換，設(shè)電阻(R2+R3+…+R9+Rj與電阻Rn兩邊阻值等效于電阻iv電阻Rn與電 阻&兩邊阻值等效于電阻r/電阻(R2+R3+'"+R9+R1Q)與電阻&兩邊阻值等效于電阻r/'，
等效于電阻1~1、1~1'、1~1"交點為91 : 則巧=(R2+R3+...+R9+R10) XRn/(Ri+R2+…+R丄o+Rn) = 9X11X11/11X11Q = 9Q
r/ = RiXRn/(R,R2+…+Ri。+Rn) = 11 X 11/11 X 11 Q = 1 Q
r/，= (R2+R3+...+R9+R10) X(R一R2+…+R10+RU) = 9X11X11/11X11Q = 9Q
輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值等于(220Q+r》X (200Q+20Q+r/，)/ (2X229) Q+r/ = 229Q/2+1 Q = 114. 5Q+1 Q = 115. 5 Q 第二步進盤置"2"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值的計算設(shè)電阻 (R3+R4+ +R9+R1Q)與電阻Rn兩邊阻值等效于電阻iv電阻Rn與電阻(R一ig兩邊阻值等效 于電阻r/電阻(R3+R4+…+R9+Rj與電阻(R,R》兩邊阻值等效于電阻r2"，等效于電阻r2、 r2， 、 r2，，交點為Q2 : 貝^2 = 80 r2，=2Q r2"=16Q 輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值等于(220Q+r2) X (200 Q+12Q+r2'，)/ (2X228) Q+r2， = 228 Q/2+2 Q = 114Q+2Q = 116 Q 。 同理，第二步進盤置"3"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值是116. 5Q，
第二步進盤置"4"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值是117Q，
第二步進盤置"5"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值是117. 5Q，
...... 第二步進盤置"IO"時，輔助盤II'的電刷到節(jié)點B之間電阻值是120Q。 由于測量盤II與測量盤I連接后每步進增加0. 5 Q ，因此輔助盤II'每步進減少
0.5Q，使電路總阻不變。 節(jié)點C經(jīng)過兩個步進盤到節(jié)點B的電阻是120 Q ，節(jié)點C經(jīng)過滑線盤到節(jié)點B的 電阻是2400 Q ，電壓測量儀作電流標(biāo)準(zhǔn)化時為2. lmA，在X 10量程時，120 Q電阻上電流是 2mA，2400Q電阻上電流是0. lmA ;根據(jù)三角形-星形變換，輔助盤II'電刷經(jīng)過測量盤I到 等效電阻rn、rn'、r/的交點Qn(n = 1、2、3、……9)的電阻與輔助盤II'電刷經(jīng)過200 Q 電阻R12到交點Qn的電阻相等，所以流過測量盤I與200 Q電阻R12的電流各為1mA ;測量盤n置"io"時，輔助盤ir電刷經(jīng)過測量盤i到節(jié)點A的電阻與輔助盤n'電刷經(jīng)過200Q
電阻R12到節(jié)點A的電阻都等于220 Q ，所以流過測量盤I與200 Q電阻R12的電流也各為 lmA。 對于測量盤II在節(jié)點A與節(jié)點B之間的i^一只11 Q首尾相連的電阻環(huán)而言，測 量盤II置"l"時電阻Ri與IO只阻值同為11 Q電阻并聯(lián)，流過電阻Rn的電流為1/llmA, 節(jié)點A與節(jié)點B之間的電壓UAB = 1/11X llmV = lmV ;測量盤II置"2"時電阻(R,ig與9 只阻值同為11 Q電阻并聯(lián)，流過電阻Rn的電流為2/11mA，節(jié)點A與節(jié)點B之間的電壓U旭 =2/llXllmV = 2mV ;同理，測量盤II置"n"時(n = 1、2、3、 ...10)電阻節(jié)點A與節(jié)點B 之間的電壓UAB = n mV ;測量盤II置"0"時，電流不經(jīng)過電阻Rn， UAB = OmV。測量盤1、測 量盤11、測量滑線III都置"0"時，U^上的10mV電壓等于測量滑線III的0點到B點的電 壓，所以測量滑線III的0點與節(jié)點A等電位。 工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時，第一步進盤置ni 、第二步進盤置n2 、第三盤置n3 (n3表示大格示 值)這時"U/兩個測量端鈕間電壓為 Ux = 1 X lOn,l X 10+n2/l 1 X 11-0. 1 X 90-0. 1 X 1 X (10_n3) (mV)
= 10n,10+n2-9-l+0. ln3(mV)
= 10W0. ln3(mV) Xl量程時，節(jié)點D串聯(lián)了 19/7Q電阻Rw經(jīng)過節(jié)點C到節(jié)點B的電阻之和是117Q 與其并聯(lián)的電阻R16是13 Q ， 117 Q是13 Q的9倍，因此，1/10的工作電流即0. 2mA電流流 過二個步進盤到節(jié)點B，電流流過測量滑線III的電流是O. OlmA，并聯(lián)后減小的電阻值通過 串聯(lián)進105.3Q輔助電阻1 17來保持電路總阻不變。當(dāng)?shù)谝徊竭M盤置&、第二步進盤置rv 第三盤置n3(A表示大格示值)這時"U/兩個測量端鈕間電壓為
Ux = n,O. ln2+0. 01n3(mV) XO. l量程時，節(jié)點D串聯(lián)了電阻Rw經(jīng)過節(jié)點C到節(jié)點B，又串聯(lián)了的1170Q電阻 R18之和是1287 Q與其并聯(lián)的電阻R16是13 Q ， 1287 Q是13 Q的99倍，因此，1/100的工作 電流即0. 02mA電流流過二個步進盤到節(jié)點B，電流流過測量滑線III的電流是0. OOlmA，并 聯(lián)后減小的電阻值通過串聯(lián)進104. 13Q輔助電阻1 19來保持電路總阻不變。當(dāng)?shù)谝徊竭M盤 置n"第二步進盤置rv第三盤置113013表示大格示值)這時"Ux"兩個測量端鈕間電壓為
Ux = 0. ln,O. 01n2+0. 001n3(mV)
第三盤n3的1 ii V為1大格值，每小格為0. 1 ii V。 每批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢是離散的，在1. 0188V 1. 0196V之間，標(biāo)準(zhǔn)化的工 作電流為2. lmA，因此調(diào)定電阻R,取485Q，外加0 1Q可鎖定的可調(diào)電阻RP2，可以覆蓋 標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化范圍。干電池新的時候電動勢約為1. 65V，用舊到1. 4V以下時，電流 不穩(wěn)，為了使干電池在新、舊情況下都能使電壓測量儀的工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化，為此電阻 R。取66 Q 。取可調(diào)電阻RP1為0 120 Q 。 標(biāo)準(zhǔn)電流是這樣確定的把200mV標(biāo)準(zhǔn)信號電壓按極性與電壓測量儀"U/兩個測 量端鈕連接，電壓測量儀各盤總示值與標(biāo)準(zhǔn)信號電壓值相同，雙刀雙擲開關(guān)1(2擲向左邊，調(diào) 節(jié)可調(diào)電阻RP1，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關(guān)K2擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP2，使檢流 計G指零，這時把可調(diào)電阻RP2鎖定；電壓測量儀今后使用時依此為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種有三個測量盤的三量程電壓測量儀，電流從電壓測量儀1.5V工作電源的正極經(jīng)過兩個步進盤及一個雙滑線盤上的電阻測量網(wǎng)絡(luò)到485Ω的調(diào)定電阻RN及0～1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP2，再到66Ω電阻R0，經(jīng)過0～120Ω可調(diào)電阻RP1回到工作電源的負(fù)極組成電壓測量儀工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K2到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào)電阻RP2，再經(jīng)過100KΩ限流電阻R到標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極組成電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)回路；電壓測量儀用于連接被測量“UX”的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過兩個測量盤及一個雙滑線盤的電阻網(wǎng)絡(luò)后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K2到負(fù)極端鈕組成電壓測量儀補償回路；；其特征在于第一步進盤只有測量盤I，它有0、1、2……22共23個檔位，各檔觸點間連接10Ω電阻一個，第二步進盤由測量盤II與輔助盤II′組成，測量盤II有0、1、2、……10共11個檔位，上面有11個11Ω的電阻，第1個電阻R1一端焊接第2個電阻R2一端，電阻R2另一端焊接第3個電阻R3一端，電阻R3另一端焊接第4個電阻R4一端，電阻R4另一端焊接第5個電阻R5一端，電阻R5另一端焊接第6個電阻R6一端，電阻R6另一端焊接第7個電阻R7一端，電阻R7另一端焊接第8個電阻R8一端，電阻R8另一端焊接第9個電阻R9一端，電阻R9另一端焊接第10個電阻R10一端，電阻R10另一端焊接第11個電阻R11一端，第11個電阻R11另一端與第1個電阻R1的另一端連接，電阻R1與電阻R2的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第7觸點連接，電阻R8與電阻R9的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R10的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第9觸點連接，電阻R10與電阻R11的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第10觸點連接，電阻R1與電阻R11連接的點為節(jié)點B，節(jié)點B經(jīng)過30Ω電阻與第0觸點連接，第二步進盤的輔助盤II′上是10只0.5Ω的電阻，第二步進盤測量盤II的電刷與輔助盤II′的電刷之間通過200Ω電阻R12連接，第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細(xì)材質(zhì)相同，阻值都是10Ω，其中一根為測量滑線III，另一根為輔助滑線III′，雙滑線盤的刻度盤分10大格，每大格對應(yīng)的阻值為1Ω，每大格分10小格，兩根滑線電阻上的電刷是同一片金屬刷片；輔助盤II′第10觸點與2300Ω電阻R13的一端并聯(lián)點為節(jié)點C，輔助盤II′的電刷連接測量盤I第22觸點連接，測量盤I的第0觸點連接測量盤II里的電阻R10與電阻R11連接的點為電路節(jié)點A，2300Ω電阻R13的另一端連接測量滑線III的始端“0”點，測量滑線III的末端“10”點經(jīng)過90Ω電阻R14后連接電路節(jié)點B；節(jié)點C經(jīng)過19/7Ω電阻R15后與13Ω量程轉(zhuǎn)換電阻R16一端并聯(lián)在節(jié)點D，節(jié)點D連接電壓測量儀工作電源的正極，量程轉(zhuǎn)換電阻R16另一端連接量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×0.1及×1量程觸點，節(jié)點B及量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-2的×1量程觸點與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×10量程觸點連接，105.3Ω輔助電阻R17的一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-3的×10量程觸點連接，另一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-3的×1量程觸點連接，1170Ω量程轉(zhuǎn)換電阻R18一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-2的×1量程觸點連接，另一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-2的×0.1量程觸點連接，104.13Ω輔助電阻R17的一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-3的×10量程觸點連接，另一端與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-3的×0.1量程觸點連接，三刀三擲開關(guān)K1的三層K1-1層、K1-2層及K1-3層的三個常閉觸點用導(dǎo)線連接，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-3的×10量程觸點連接調(diào)定電阻RN高電位端，電壓測量儀連接被測量“UX”的兩個端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過雙刀雙擲開關(guān)K2后與輔助滑線III′連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量有三個測量盤的三量程電壓測量儀，它的第一步進盤由22×10Ω測量盤組成，第二步進盤由11×11Ω環(huán)形電阻網(wǎng)構(gòu)成測量盤，由10只0.5Ω電阻構(gòu)成輔助盤，第三盤為雙滑線盤，兩個測量盤與測量滑線間用導(dǎo)線連接，不通過開關(guān)切換，使電壓測量儀測量時不存在變差及熱電勢影響，且省去了第一步進盤的兩只輔助盤。
文檔編號G01R17/20GK101710144SQ200910155428
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者駱小君 申請人:駱小君