專利名稱：電壓測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對直流電壓進行測量的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)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(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；申請?zhí)?00810121910. X公開了有五個步進盤的電壓測量儀解決開關(guān)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誤差超過允許范圍，就無法確定問題出自哪只電阻上，這對鑒定與維修帶來不便。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)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，且后兩個步進盤只有測量盤，測量盤上沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。本實用新型的技術(shù)方案這樣采取從電壓測量儀外接3V工作電源E正極端鈕經(jīng)過44 Ω電阻Rtl、由21只3Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rpi、調(diào)節(jié)范圍在O 3. 2 Ω之間的可調(diào)電阻Rp2、調(diào)節(jié)范圍在O O. 15Ω之間的可調(diào)電阻Rp3，再經(jīng)過五個步進盤回到外接3V工作電源E的負極端鈕組成電壓測量儀工作回路；外接標(biāo)準(zhǔn)電池En正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K到1018 Ω調(diào)定電阻R1，再經(jīng)過由20只O. 05 Ω電阻構(gòu)成溫度補償盤W到外接標(biāo)準(zhǔn)電池En負極端鈕組成電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)回路；用于連接被測量“Ux”的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個測量盤后，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)K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有測量盤I，它有0、1、2、……23共24個擋位，除第O、第I觸點外，其余各擋觸點間連接I Ω電阻一只，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個擋位的測量盤II與有O、1、2、……10共11個擋位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II除第O、第I觸點外，測量盤II與代換盤ΙΓ各擋觸點間連接O. I Ω電阻一只，第三步進盤由10只O. I Ω電阻構(gòu)成的測量盤III與由10只0.1 Ω電阻構(gòu)成的代換盤Iir組成，第四步進盤的測量盤IV、第五步進盤的測量盤V上的各個觸點與第三步進盤中測量盤上的對應(yīng)觸點連接，可調(diào)電阻Rp3的低電位一端為電路節(jié)點C，電流經(jīng)過節(jié)點C后分成兩路一路連接第二步進盤中代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)，代換盤ΙΓ第10觸點連接測量盤I的第23觸點，測量盤I的第I觸點經(jīng)過一只I Ω電阻后連接測量盤II的金屬接觸環(huán)，測量盤I的第O觸點連接測量盤II的第10觸點，測量盤II的第O觸點與測量盤
III的第O觸點連接點為電路節(jié)點A，測量盤II的第I觸點經(jīng)過一只O. I Ω電阻后連接電路節(jié)點A，第五步進盤的測量盤V的金屬接觸環(huán)經(jīng)過100K Ω電阻R4后與測量盤IV的金屬接觸環(huán)經(jīng)過IOK Ω電阻R5后連接于電路節(jié)點B，代換盤ΙΙΓ的第10觸點經(jīng)過999 Ω電阻R6與電路節(jié)點B連接，電路節(jié)點A經(jīng)過112. 486 Ω電阻R3連接電路節(jié)點B，節(jié)點B分成兩路一路經(jīng)過1018Ω調(diào)定電阻R1再經(jīng)過溫度補償盤W的20只0.05 Ω電阻到電路節(jié)點C，另一路經(jīng)過113. 2222 Ω電阻R2與電路節(jié)點C連接，節(jié)點C連接電壓測量儀外接3V工作電源E的負極端鈕；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(huán)連接，負極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤III的第10觸點連接。通過以上技術(shù)方案，第一步進盤不用代換盤，第四、第五步進盤都沒有代換盤，且第四、第五步進盤的測量盤上都沒有電阻，五個步進盤誤差獨立，后兩盤相同步進帶來的誤差一致，這給調(diào)試與維修帶來方便；也使電壓測量儀結(jié)構(gòu)簡單，體積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)電壓測量儀五個測量盤置“O”時，電壓測量儀的內(nèi)部線路 總電勢是A點電位，一點電位為“0”，所以本電壓測量儀的零電勢很小，后三個步進盤各個支路幾個μ V的熱電勢都串聯(lián)在IV電壓降上，因此熱電勢對“Ux”的兩個測量端鈕影響可以忽略；
附圖是本實用新型原理電路。在圖I中，第二步進盤中測量盤II與代換盤ΙΓ上10X0. 1Ω的電阻，表示測量盤II與代換盤Ir各由10只O. I Ω的電阻組成，同理測量盤I上23X I Ω，的表示測量盤I由23只I Ω電阻組成，可調(diào)電阻Rpi上21 X 3 Ω的表示可調(diào)電阻Rpi由21只3 Ω電阻構(gòu)成。在圖I中，步進盤及溫度補償盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，空心小圓圈表示金屬觸點，雙向箭頭表示金屬電刷。
具體實施方式
圖I中，在第二步進盤中測量盤II與代換盤11'每個步進的電阻值相同，都是O. I Ω，測量盤II在電路中每步進增加的電阻等于代換盤ΙΓ每步進減少的電阻，所以電路中總阻不變；第三步進盤用測量盤III與代換盤Iir來保持電路總阻不變原理同第二步進盤。電壓測量儀工作電流設(shè)計成10mA，電壓測量儀IOmA工作電流經(jīng)過第一、第二步進盤到節(jié)點A后分成四路一路經(jīng)過測量盤IV，一路經(jīng)過測量盤V，另一路經(jīng)過第三步進盤，再一路經(jīng)過112. 486 Ω電阻R3,四路電流匯合于節(jié)點B。除經(jīng)過電阻R3支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間各支路電阻比測量盤V 測量盤IV 第三步進盤=100 10 1，所以，除流過電阻R3支路外，流過節(jié)點A、節(jié)點B之間各支路電流比為測量盤V :測量盤IV :第三步進盤=I 10 100，除電阻R3支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間電阻是100ΚΩ/111，讓流過測量盤V、測量盤IV與第三步進盤的總電流是I. 11mA，流過電阻R3的電流為8. 89mA，則8. 89mAX R3 =100K Ω/111 X I. 11mA，電阻R3 = 112. 486 Ω。電壓測量儀IOmA工作電流經(jīng)過電阻R3分流，使得流過測量盤V電流為O. 01mA，測量盤IV電流為O. 1mA，第三步進盤電流為ImA ;各個步進盤置不同示值時節(jié)點A與節(jié)點B之間阻值是變化的，節(jié)點A與節(jié)點B之間阻值用電阻Rab表示，各步進盤電阻變量為 X，則 I/Rab ^ I/ (100K Ω +X) +1/ (10K Ω +X) +1/1K Ω +889/100K Ω兩邊求導(dǎo)(1/RabV= {I/(100K+X)+1/(10K+X)+1/(1000)+889/100K}'-Rab' /Rab2 = {-1/(100Κ+Χ)2-1/(10Κ+Χ)2+0+0}Rab' = {I / (100Κ+Χ) 2+l/ (10K+X)2} Rab2Rab的導(dǎo)數(shù)是正值，所以各步進盤電阻變量增大時，節(jié)點A與節(jié)點B之間總阻值Rab是增大的。各個步進盤置“O”示值時節(jié)點A與節(jié)點B之間阻值最小，這時節(jié)點A、B之間阻值為100 Ω，各個步進盤置“10”示值時節(jié)點A與節(jié)點B之間阻值Rab最大，這時節(jié)點A、B之間阻值Rab為100. 002 Ω，比最小示值大了十萬分之一，因此，當(dāng)電壓測量儀精度不高于萬分之二時，不管各個步進盤置何示值，節(jié)點A、B之間阻值變化都可以忽略。當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤擲Ii1，第II測量盤擲112，第III測量盤擲％，第IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關(guān)K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux = 10 XnJlO X O. ln2+l X O. 1η3+0. 1X0. 1η4+0. 01X0. In5 (mv)= lOn^ria+O. ln3+0. 01n4+0. OOln5 (mv)飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En電動勢約為I. 0186V，溫度每 增加I°C，輸出電壓約減小40 μ V，從1018 Ω調(diào)定電阻R8,再加上20只O. 05 Ω電阻構(gòu)成溫度補償盤W總阻是1019 Ω，電阻R2的阻值1019Ω的1/9，因此流過電阻民的電流是9mA，流過1018Ω調(diào)定電阻&及溫度補償盤W的電流是1mA，1018 Ω調(diào)定電阻R8上電壓I. 018V,溫度補償盤W每步進補償電壓50 μ V,當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，可對外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池進行溫度補償。標(biāo)準(zhǔn)工作電流是這樣確定的外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池每年到省級計量部門鑒定，獲得一個室溫在20°C時準(zhǔn)確值，根據(jù)O. I度分辨率的飽和標(biāo)準(zhǔn)電池上溫度計顯示值，對照表格可知飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢，或者每升高1°C減去40μ V進行估算，根據(jù)飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢調(diào)節(jié)溫度補償盤上值與飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢值一致，將雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rpi、可調(diào)電阻Rp2、可調(diào)電阻RP3，使檢流計G指零，這時工作電流就標(biāo)準(zhǔn)化了，為 IOmA0電壓測量儀器工作電壓為3V,由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在I. 4V I. 65V之間，為實現(xiàn)電源電壓在I. 35V I. 65V均能把電壓測量儀器工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，取固定電阻Rtl = 44 Ω，可調(diào)電阻RPi = 21 X 3 Ω，可調(diào)電阻RP2為O 3. 2 Ω，可調(diào)電阻Rp3為O O. 15Ω，這樣用兩組甲電池串聯(lián)起來就可以作為外接3V工作電源，也可以用外接3V穩(wěn)壓電
源工作。
權(quán)利要求1. 一種電壓測量儀，從電壓測量儀外接3V工作電源E正極端鈕經(jīng)過44Ω電阻R。、由21只3Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rpi、調(diào)節(jié)范圍在O 3.2 Ω之間的可調(diào)電阻Rp2、調(diào)節(jié)范圍在O O. 15 Ω之間的可調(diào)電阻Rp3，再經(jīng)過五個步進盤回到外接3V工作電源E的負極端鈕組成電壓測量儀工作回路；外接標(biāo)準(zhǔn)電池En正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K到1018Ω調(diào)定電阻R1，再經(jīng)過由20只O. 05Ω電阻構(gòu)成溫度補償盤W到外接標(biāo)準(zhǔn)電池En負極端鈕組成電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)回路；用于連接被測量“Ux”的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個測量盤后，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)K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有測量盤I，它有0、1、2、……23共24個擋位，除第O、第I觸點外，其余各擋觸點間連接I Ω電阻ー只，第二步進盤由有O、.1、2、……10共11個擋位的測量盤II與有O、1、2、……10共11個擋位的代換盤ΙΓ組成，測量盤II除第O、第I觸點外，測量盤II與代換盤ΙΓ各擋觸點間連接O. I Ω電阻ー只，第三步進盤由10只O. I Ω電阻構(gòu)成的測量盤III與由10只O. I Ω電阻構(gòu)成的代換盤Iir組成，第四步進盤的測量盤IV、第五步進盤的測量盤V上的各個觸點與第三步進盤中測量盤上的對應(yīng)觸點連接，可調(diào)電阻Rp3的低電位一端為電路節(jié)點C，電流經(jīng)過節(jié)點C后分成兩路一路連接第二步進盤中代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)，代換盤ΙΓ第10觸點連接測量盤I的第23觸點，測量盤I的第I觸點經(jīng)過ー只I Ω電阻后連接測量盤II的金屬接觸環(huán)，測量盤I的第O觸點連接測量盤II的第10觸點，測量盤II的第O觸點與測量盤III的第O觸點連接點為電路節(jié)點A，測量盤II的第I觸點經(jīng)過ー只O. I Ω電阻后連接電路節(jié)點A，第五步進盤的測量盤V的金屬接觸環(huán)經(jīng)過100K Ω電阻R4后與測量盤IV的金屬接觸環(huán)經(jīng)過10ΚΩ電阻R5后連接于電路節(jié)點B，代換盤ΙΙΓ的第10觸點經(jīng)過999 Ω電阻R6與電路節(jié)點B連接，電路節(jié)點A經(jīng)過112. 486 Ω電阻R3連接電路節(jié)點B，節(jié)點B分成兩路一路經(jīng)過1018Ω調(diào)定電阻R1再經(jīng)過溫度補償盤W的20只0.05 Ω電阻到電路節(jié)點C，另一路經(jīng)過.113. 2222 Ω電阻R2與電路節(jié)點C連接，節(jié)點C連接電壓測量儀外接3V工作電源E的負極端鈕；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(huán)連接，負極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤III的第10觸點連接。
專利摘要一種用于直流電壓測量的電壓測量儀，它的第一步進盤由23只1Ω電阻構(gòu)成測量盤，第二步進盤各由10只0.1Ω電阻構(gòu)成的測量盤與代換盤組成，第三步進盤也是各由10只0.1Ω電阻構(gòu)成的測量盤與代換盤組成，第四、五步進盤的各個觸點與第三步進盤中測量盤上的對應(yīng)觸點連接，使第四、五步進盤步進盤都不需電阻，第二步進盤采用特殊接線，使電壓測量儀內(nèi)部引線電阻上電壓降幾乎為零，電壓測量儀測量時能夠忽略零電勢影響。
文檔編號G01R19/00GK202443051SQ20112057382
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者孫笑聲 申請人:孫笑聲