專利名稱：電壓測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及測量直流電壓的儀器。
背景技術(shù)：
2008年5月7日公布了 ZL200510062375. 1發(fā)明專利，它是一種有四個步進(jìn)盤的電 壓測量儀器，它的第三、第四步進(jìn)盤各有測量盤、代換盤與輔助盤組成，測量盤與代換盤上 的電阻阻值相同，測量盤每增加一個電阻，代換盤就減小相同電阻，由于第三步進(jìn)盤不置在 第10點時，第四步進(jìn)盤置不同示值時電路總阻是變化的，第三步進(jìn)盤置在第10點時，第四 步進(jìn)盤置不同示值時電路總阻不變，為此第三步進(jìn)盤除有測量盤、代換盤外，增加了輔助盤 來區(qū)別步進(jìn)盤置第10點及不置第10點兩種情況的電路連接，第四步進(jìn)盤也增加了輔助盤， 上面有10只電阻來分別接入或切出若干個電阻使電路總阻不變。四個測量盤連接在兩個 測量端鈕間，使步進(jìn)盤上的開關(guān)接觸電阻變差影響排除在測量回路之外。由于第三、第四步進(jìn)盤都有輔助盤，增加了第三、第四步進(jìn)盤開關(guān)的層數(shù)，從而增 大了儀器的體積，也使開關(guān)及儀器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，特別是儀器檢定過程中如果發(fā)現(xiàn)第三、第 四步進(jìn)盤測量數(shù)據(jù)超差，要修正第三、第四步進(jìn)盤開關(guān)的內(nèi)層電阻是非常麻煩的。申請?zhí)?200820120442. 4比ZL200510062375. 1有進(jìn)步，但這二種電壓測量儀器的電流流經(jīng)第一步 進(jìn)盤的代換盤電刷后，分成兩路，經(jīng)過各步進(jìn)盤，匯合在第一步進(jìn)盤的測量盤電刷；它帶來 的問題是第二、三、四盤上電阻的阻值都是兩個相同數(shù)字組成，阻值又小，沒有標(biāo)準(zhǔn)電阻可 以比對；如使用過渡標(biāo)準(zhǔn)電阻，那么兩只過渡標(biāo)準(zhǔn)電阻間的引線誤差就難處理；因此該電 壓測量儀器第二、三、四盤的電阻阻值很難做準(zhǔn)確。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，當(dāng)電壓測量儀器有四個步進(jìn)盤時，測量開關(guān)步進(jìn)切換的接 觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢不影響測量結(jié)果；并且第三、第四步進(jìn)盤都不用輔助盤。使四個 步進(jìn)盤上的電阻都被設(shè)計成阻值是10的整數(shù)次冪，可用標(biāo)準(zhǔn)電阻在電橋進(jìn)行對比，這對儀 器制造帶來方便。同時，它也有兩個量程。本實用新型的技術(shù)方案是電流從電壓測量儀器4. 5V工作電源正極經(jīng)過8 Ω電阻R5到節(jié)點Α、Β之間的四個步進(jìn)盤上的電阻網(wǎng)絡(luò)及量程轉(zhuǎn)換電阻到雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1及463 Ω調(diào)定電阻RN和 調(diào)節(jié)范圍在0 0. 5 Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到437 Ω的電阻Rtl，經(jīng)過0 18 Ω的可調(diào) 電阻Rp2及由20個17Ω電阻組成的可調(diào)電阻Rpi回到工作電源負(fù)極組成電壓測量儀器的工 作回路；從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點間接有檢流計G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Rp3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極組成電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)回路；其特征在于 節(jié)點Α、Β之間的第一步進(jìn)盤由各有19個100 Ω電阻組成的第I測量盤與第I'代換盤，第 I測量盤的電刷與第Γ代換盤的電刷是連通的，第二步進(jìn)盤由各有10個10Ω電阻組成的 第II測量盤與第ΙΓ代換盤，第II測量盤的電刷與第ΙΓ代換盤的電刷間通過2000Ω電阻R1連接，第三步進(jìn)盤由各有10個10 Ω電阻組成的第III測量盤與第III'代換盤，第III測量盤的電刷與第Iir代換盤的電刷間通過110Ω電阻R3連接，第四步進(jìn)盤由各有10 個1Ω電阻組成的第IV測量盤與第IV'代換盤，第IV測量盤的電刷與第IV'代換盤的電 刷是連通的；電壓測量儀器工作電源正極經(jīng)過8 Ω電阻R5到節(jié)點A后分成兩個支路左邊 支路節(jié)點A連接第II'代換盤第10觸點，第II'代換盤第0觸點連接第I'代換盤第19 觸點，第I測量盤第0觸點連接第II測量盤第10觸點，第II測量盤第0觸點連接節(jié)點B ； 右邊支路節(jié)點A通過10450 Ω電阻R2后連接第ΙΙΓ代換盤第0觸點，第ΙΙΓ代換盤第 10觸點連接第IV'代換盤第0觸點，第IV測量盤第10觸點連接第III測量盤第0觸點， 第III測量盤第10觸點通過395 Ω電阻R4后連接節(jié)點Β;112Ω電阻巧的一端與電阻R5 并聯(lián)于節(jié)點C，節(jié)點C連接電壓測量儀器工作電源正極，電阻Γι的另一端連接雙刀雙擲量程 轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的Kh層的Χ0. 1量程觸點，節(jié)點B連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的IV1層與 IV2層兩個常閉觸點，907. 4Ω電阻r2的兩端分別連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K"層 的X0. 1量程觸點及Xl量程觸點，雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的IV2層的Xl量程觸點連 接調(diào)定電阻RN高電位端；電壓測量儀器用于連接被測量“U/’的兩個端鈕，正極端鈕與第I 測量盤第19觸點連接，負(fù)極端鈕通過檢流計的切換開關(guān)K2與第IV測量盤第0觸點連接。通過以上技術(shù)方案，四個步進(jìn)盤用于測量部分的測量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電 阻及變差不在測量回路內(nèi)，影響的只是電壓測量儀器工作回路總阻，由于總阻阻值很大，所 以變差可以忽略；由于省去了輔助盤，使儀器結(jié)構(gòu)簡單，測量盤與代換盤上的電阻都被設(shè)計 成10的整數(shù)次冪，這種電阻的示值誤差可以在電橋上用標(biāo)準(zhǔn)電阻比對，可提高儀器測量盤 上的電阻精度，這對儀器制造帶來方便，并從而也提高了電壓測量儀器整機(jī)的測量準(zhǔn)確性。

圖1是本實用新型的一種原理電路。在圖1中，20X17 Ω的可調(diào)電阻Rpi表示可調(diào)電阻Rpi由20只17 Ω的電阻組成， 同理，19X100 Ω表示由19只100 Ω的電阻組成，IOX 10 Ω表示由10只10 Ω的電阻組成， 10X1 Ω表示由10只1Ω的電阻組成。
具體實施方式
圖中，當(dāng)四只步進(jìn)盤都置“0”時，節(jié)點A、B間的左邊電阻值等 于(1900+100)/2 Ω+100 Ω = 1100Ω,節(jié)點A、B間的右邊電阻值等于 10450 Ω +100 Ω + (100+10) /2 Ω +395 Ω = 11000 Ω，因此，節(jié)點 Α、Β 間總電流的 10/11 左邊流 動，1/11右邊流動。各個步進(jìn)盤置其它觸點時，每個步進(jìn)盤里測量盤增加的電阻等于代換盤 減少的電阻，所以節(jié)點Α、Β間左邊及右邊的電阻值不變。電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)工作電流為2. 2mA，節(jié)點A、B間左邊電流是2mA，右邊電流是 0. 2mA，左邊電流流到與第II'代換盤電刷接觸的觸點后分成兩個支路，一路經(jīng)過第一步進(jìn) 盤流到與第II測量盤電刷接觸的觸點，另一路經(jīng)過第ΙΓ代換盤電刷、2000Ω電阻隊到 與第II測量盤電刷接觸的觸點，兩個支路電阻值相等，所以兩個支路電流都是1mA。右邊電 流流到與第ΙΙΓ代換盤電刷接觸的觸點后分成兩個支路，一路經(jīng)過第四步進(jìn)盤流到與第 III測量盤電刷接觸的觸點，另一路經(jīng)過第ΙΙΓ代換盤電刷、110Ω電阻R3到與第III測量盤電刷接觸的觸點，兩個支路電阻值相等，所以兩個支路電流都是0. 1mA。在Xl量程，當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤置Ii1，第II測量盤置Ii2，第III測 量盤置n3，第IV測量盤置Ii4，開關(guān)K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux = IX IOOn1+! XlOX 10+1 X IOn2-O. 2 X 395-0. 1X10X 10-0. 1X10X (10_n3) -0 .IXlX (10-n4) (mv)= lOOrii+lOO+lO^-Tg-lO-lO+ng-l+O. In4 (mv)= lOOrii+lO^+ng+O. In4 (mv)在X0. 1量程時，節(jié)點C、A、B間總電阻為1008 Ω，阻值為112 Ω的電阻巧與節(jié)點 C、A、B間電阻并聯(lián)，112Ω的電阻巧的阻值是1008 Ω的1/9，使流過節(jié)點A、B間的電流減 小到Xl量程時的1/10，則量限降低到Xl量程時的1/10，電阻Γι與節(jié)點Α、Β間電阻并聯(lián) 后使電阻值減小，因此在電路中串入907. 2Ω電阻r2來保持總電阻不變。這時四個步進(jìn)盤的示值表達(dá)為Ux = 10W0. ln3+0. Oln4 (mv)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. 42mA,因此調(diào)定電阻RN取463 Ω，外加0 0. 5 Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，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以下時就放棄，為了使干電池 在新、舊情況下都能使電壓測量儀器的工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化，電壓測量儀器工作電壓為 4. 5V，采用三組干電池串聯(lián)，取可調(diào)電阻Rpi為20X17 Ω，可調(diào)電阻Rp2為0 18 Ω及串 聯(lián)-個437 Ω電阻Rq。內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)是這樣校準(zhǔn)的在“Ux”兩端的兩個測量端鈕按極性接上2V標(biāo)準(zhǔn)電壓信 號，開關(guān)K2擲向左邊，測量盤示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓值相同，通過調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)電阻Rp1及RP2， 使檢流計指零，再將開關(guān)K2擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP3，使檢流計再次指零，再將開關(guān)K2擲 向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP2，使檢流計指零，又將開關(guān)K2擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP3，使檢流 計指零，當(dāng)開關(guān)K2擲向左邊及擲向右邊不作調(diào)節(jié)檢流計均指零時，說明電壓測量儀器的工 作電流就標(biāo)準(zhǔn)化，即調(diào)定電阻上的壓降與不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池EN的電動勢已經(jīng)相等，這時將可 調(diào)電阻Rp3鎖定，這臺電壓測量儀器今后就以此為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種電壓測量儀器，電流從電壓測量儀器4.5V工作電源正極經(jīng)過8Ω電阻R5到節(jié)點A、B之間的四個步進(jìn)盤上的電阻網(wǎng)絡(luò)及量程轉(zhuǎn)換電阻到雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1及463Ω調(diào)定電阻RN和調(diào)節(jié)范圍在0～0.5Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到437Ω的電阻R0，經(jīng)過0～18Ω的可調(diào)電阻RP2及由20個17Ω電阻組成的可調(diào)電阻RP1回到工作電源負(fù)極組成電壓測量儀器的工作回路；從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點間接有檢流計G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RP3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極組成電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)回路；其特征在于節(jié)點A、B之間的第一步進(jìn)盤由各有19個100Ω電阻組成的第I測量盤與第I′代換盤，第I測量盤的電刷與第I′代換盤的電刷是連通的，第二步進(jìn)盤由各有10個10Ω電阻組成的第II測量盤與第II′代換盤，第II測量盤的電刷與第II′代換盤的電刷間通過2000Ω電阻R1連接，第三步進(jìn)盤由各有10個10Ω電阻組成的第III測量盤與第III′代換盤，第III測量盤的電刷與第III′代換盤的電刷間通過110Ω電阻R3連接，第四步進(jìn)盤由各有10個1Ω電阻組成的第IV測量盤與第IV′代換盤，第IV測量盤的電刷與第IV′代換盤的電刷是連通的；電壓測量儀器工作電源正極經(jīng)過8Ω電阻R5到節(jié)點A后分成兩個支路左邊支路節(jié)點A連接第II′代換盤第10觸點，第II′代換盤第0觸點連接第I′代換盤第19觸點，第I測量盤第0觸點連接第II測量盤第10觸點，第II測量盤第0觸點連接節(jié)點B；右邊支路節(jié)點A通過10450Ω電阻R2后連接第III′代換盤第0觸點，第III′代換盤第10觸點連接第IV′代換盤第0觸點，第IV測量盤第10觸點連接第III測量盤第0觸點，第III測量盤第10觸點通過395Ω電阻R4后連接節(jié)點B；112Ω電阻r1的一端與電阻R5并聯(lián)于節(jié)點C，節(jié)點C連接電壓測量儀器工作電源正極，電阻r1的另一端連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-1層的×0.1量程觸點，節(jié)點B連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-1層與K1-2層兩個常閉觸點，907.4Ω電阻r2的兩端分別連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-2層的×0.1量程觸點及×1量程觸點，雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-2層的×1量程觸點連接調(diào)定電阻RN高電位端；電壓測量儀器用于連接被測量“UX”的兩個端鈕，正極端鈕與第I測量盤第19觸點連接，負(fù)極端鈕通過檢流計的切換開關(guān)K2與第IV測量盤第0觸點連接。
專利摘要一種用于測量直流電壓的電壓測量儀器，它的四個步進(jìn)盤都由測量盤與代換盤組成，測量盤與代換盤上的電阻阻值都是10的整數(shù)次冪，這種電阻可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻在電橋進(jìn)行對比，這就提高了電阻制造的精度，從而也提高了電壓測量儀器整機(jī)的測量準(zhǔn)確性；四個測量盤間用導(dǎo)線直接連接，不通過開關(guān)切換，使電壓測量儀器測量時不存在開關(guān)接觸電阻變差影響。
文檔編號G01R17/20GK201569685SQ20092029562
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者方寧妹, 程軍 申請人:方寧妹