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(jìn)盤都由測量盤和與測量盤結(jié)構(gòu)相同的代換盤組成，后面四個步進(jìn)盤測量盤與代換盤上的對應(yīng)觸點(diǎn)互相連接后三個步進(jìn)盤上都沒有電阻，它使電壓測量儀內(nèi)部引線電阻、開關(guān)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對直流電壓進(jìn)行測量的儀器。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前對于有五個步進(jìn)盤的電壓測量儀，在五個步進(jìn)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)?00810121911. 4公開了有五個 步進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dú)立，一旦測量盤某點(diǎn)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(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種有五個步進(jìn)盤的電壓測量儀，它不采用橋式線路，這樣 誤差可以獨(dú)立，且后三個步進(jìn)盤觸點(diǎn)間沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采?。弘妷簻y量儀從3V工作電源正極經(jīng)過700Ω電阻RM及 由22只26 Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻RP1、由22只1.2 Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻RP2、及 調(diào)節(jié)范圍在〇?1.3 Ω之間的可調(diào)電阻RP3、經(jīng)過五個步進(jìn)盤，到1018 Ω調(diào)定電阻馬，再經(jīng) 過18 X 0. 05 Ω溫度補(bǔ)償盤W回到3V工作電源E負(fù)極組成電壓測量儀工作回路；從外接飽 和標(biāo)準(zhǔn)電池 EN正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K2到1018 Ω 調(diào)定電阻Rn再經(jīng)過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補(bǔ)償盤W回到外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池 Εν 負(fù)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(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K 2到負(fù)極端鈕組成電壓 測量儀補(bǔ)償回路；其特征在于第一步進(jìn)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(diǎn)間焊接1 Ω電阻一只，第二步進(jìn)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(diǎn)間焊接阻值是0.1111Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸點(diǎn)為電路 節(jié)點(diǎn)Α，代換盤ΙΓ的第"10"觸點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)Β，第三步進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)盤中測量盤III與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點(diǎn)，第四步 進(jìn)盤中測量盤IV與代換盤IV上的各個觸點(diǎn),第五步進(jìn)盤中測量盤V與代換盤V上的各 個觸點(diǎn)，與第二步進(jìn)盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應(yīng)觸點(diǎn)連接，第二步進(jìn)盤測量盤II的金 屬接觸環(huán)與代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用998. 89Ω的電阻Ri連接，第三步進(jìn)盤測量盤III 的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9998. 89 Ω的電阻R2連接，第四步進(jìn)盤測 量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3連接，第五步進(jìn)盤 測量盤V的金屬接觸環(huán)與代換盤V'的金屬接觸環(huán)間用1000ΚΩ的電阻R4連接，每個步進(jìn) 盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉(zhuǎn)動時同步，測量盤II的第"0"觸點(diǎn)即節(jié)點(diǎn)A連接測 量盤I第"0"觸點(diǎn)，測量盤I第"20"觸點(diǎn)經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C連接可調(diào)電阻R P3的低電位端，節(jié)點(diǎn)C 另一路經(jīng)過910Ω電阻R6連接單刀雙擲開關(guān)&中的X0. 1量程觸點(diǎn)，代換盤Γ的第"10" 觸點(diǎn)即電路節(jié)點(diǎn)B經(jīng)過7. 91 Ω電阻R5后連接單刀雙擲開關(guān)&中的X 1量程觸點(diǎn)，再經(jīng)過 8190 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關(guān)&中的X0. 1量程觸點(diǎn)，單刀雙擲開關(guān)1^中的常閉觸點(diǎn) 連接1018 Ω調(diào)定電阻馬高電位端，在1018 Ω調(diào)定電阻馬連接有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫 度補(bǔ)償盤W的第"0"觸點(diǎn)，在1018 Ω調(diào)定電阻RN高電位端與溫度補(bǔ)償盤W的第" 18"觸點(diǎn) 兩端并聯(lián)10189 Ω電阻R8后連接3V工作電源的負(fù)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(huán)連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G 的雙刀雙擲開關(guān)K2后與測量盤II的第" 10"觸點(diǎn)連接。
[0005] 通過以上技術(shù)方案，第三、第四、第五步進(jìn)盤觸點(diǎn)間都沒有電阻，且五個步進(jìn)盤誤 差獨(dú)立，后四盤相同步進(jìn)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"〇"時，電壓測量儀的內(nèi) 部線路總電勢是Α點(diǎn)電位，一點(diǎn)電位為"0"，所以本電壓測量儀的零電勢很小，五個步進(jìn)盤 各個支路幾個μ V的熱電勢都串聯(lián)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(fā)明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，22 X 26 Ω的可調(diào)電阻RP1，表示可調(diào)電阻RP1上有22只阻值是26 Ω的電 阻串聯(lián)，同理，22X1. 2 Ω的可調(diào)電阻RP2，表示可調(diào)電阻RP2上有22只阻值是1.2 Ω的電阻 串聯(lián)，第一步進(jìn)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(lián)，第 二步進(jìn)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(lián)，在圖1中，步進(jìn)盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，空心 小圓圈表不金屬觸點(diǎn)，雙向箭頭表不金屬電刷。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 實(shí)施例1，在圖1中，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間的后四個步進(jìn)盤中任意一個步進(jìn)盤轉(zhuǎn)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(jìn)盤不管置何示值，該步進(jìn)盤在節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間電阻值不變，這能保證后四個步進(jìn)盤 不管置何示值，各步進(jìn)盤電阻比值基本不變，也保證流經(jīng)各步進(jìn)盤的電流基本不變。
[0009] 電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)工作電流設(shè)計(jì)成1. 1mA，在XI量程時，從節(jié)點(diǎn)C經(jīng)過五個步進(jìn)盤 到節(jié)點(diǎn)B阻值是902. 09 Ω，串聯(lián)7. 91 Ω電阻R5到單刀雙擲開關(guān)&中的X 1量程觸點(diǎn)時共 910 Ω電阻值，從節(jié)點(diǎn)C經(jīng)過電阻R6、電阻R7到X 1量程觸點(diǎn)時電阻值是9100 Ω，所以1mA 工作電流流經(jīng)五個步進(jìn)盤，〇. 1mA工作電流流經(jīng)電阻R6、電阻R7 ;在X0. 1量程時，從節(jié)點(diǎn)C 經(jīng)過五個步進(jìn)盤到節(jié)點(diǎn)B阻值是902. 09Ω，串聯(lián)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(jīng)五個步進(jìn)盤，1mA工作電流流經(jīng)電阻R6。
[0010] 在x 1量程時，電壓測量儀1mA工作電流經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A后分成四路：一路經(jīng)過測量 盤II，一路經(jīng)過測量盤III，一路經(jīng)過測量盤IV，再一路經(jīng)過測量盤V，四路電流匯合于節(jié)點(diǎn) B。節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間各支路電阻比：第五步進(jìn)盤：第四步進(jìn)：第三步進(jìn)盤：第二步進(jìn)盤 = 1000 : 100 : 10 : 1，所以流過節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間各支路電流比為：第五步進(jìn)盤：第四 步進(jìn)：第三步進(jìn)盤：第二步進(jìn)盤=1 : 10 : 100 : 1000,當(dāng)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(jìn)盤每步進(jìn)的電壓增加值是1 X IO^iiV，第三步進(jìn)盤每 步進(jìn)的電壓增加值是lXl(T2mV，第四步進(jìn)盤每步進(jìn)的電壓增加值是lXl(T 3mV，第五步進(jìn)盤 每步進(jìn)的電壓增加值是lXl〇4mV。第一步進(jìn)盤每個步進(jìn)是lmV。在X0. 1量程時，流過五 個步進(jìn)盤的電流小到在X 1量程時的1/10,所以當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第一步進(jìn)盤每個步 進(jìn)是1 X lO^mV，第二步進(jìn)盤每步進(jìn)的電壓增加值是1 X l(T2mV，第三步進(jìn)盤每步進(jìn)的電壓增 加值是IX l(T3mV，第四步進(jìn)盤每步進(jìn)的電壓增加值是IX l(T4mV，第五步進(jìn)盤每步進(jìn)的電壓 增加值是lXl(T5mV。
[0011] 在標(biāo)準(zhǔn)回路中，飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢在室溫20°C時是1. 0186V，環(huán)境溫度每升 高1°C，飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢降低約4〇μ V，通過飽和標(biāo)準(zhǔn)電池上0. 1°C分辨率的溫度計(jì) 來確定飽和標(biāo)準(zhǔn)電池即時的電動勢。本電壓測量儀用每步進(jìn)50 μ V的溫度補(bǔ)償盤對溫度進(jìn) 行補(bǔ)償。
[0012] 電壓測量儀標(biāo)準(zhǔn)工作工作電流為1. 1mA，采用兩組干電池串聯(lián)供電，由于干電池每 節(jié)穩(wěn)定電動勢在1. 35V?1. 65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在1. 35V?1. 65V均能把電壓測量 儀工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，取固定電阻RM = 700Ω，可調(diào)電阻RPi = 22Χ26Ω，可調(diào)電阻 RP2 = 22X1. 2 Ω，可調(diào)電阻心3為〇?1.3 Ω，這樣用兩組干電池串聯(lián)起來就可以作為電壓 測量儀工作電源，也可以用外接3V穩(wěn)壓電源工作?？烧{(diào)電阻RP1、可調(diào)電阻R P2、可調(diào)電阻RP3 用于調(diào)節(jié)工作電流，可調(diào)電阻RP3全部調(diào)節(jié)范圍的電阻值大于可調(diào)電阻RP2的一個步進(jìn)值，可 調(diào)電阻R P2全部調(diào)節(jié)范圍的電阻值大于可調(diào)電阻RP1的一個步進(jìn)值，這樣干電池在正常電動 勢范圍內(nèi)都可以把電壓測量儀工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化。
【權(quán)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(jīng)過700Ω電 阻RM及由22只26Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻RP1、由22只1.2Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電 阻R P2、及調(diào)節(jié)范圍在0?1.3 Ω之間的可調(diào)電阻RP3、經(jīng)過五個步進(jìn)盤，到1018 Ω調(diào)定電阻 RN，再經(jīng)過18X0. 05 Ω溫度補(bǔ)償盤W回到3V工作電源E負(fù)極組成電壓測量儀工作回路；從 外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池 EN正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K2到 1018 Ω調(diào)定電阻RN再經(jīng)過上面有18X0. 05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補(bǔ)償盤W回到外接飽和標(biāo)準(zhǔn) 電池 EN負(fù)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(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K 2到負(fù)極端鈕組 成電壓測量儀補(bǔ)償回路；其特征在于第一步進(jìn)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(diǎn)間焊接1Ω電阻一只，第二步進(jìn)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(diǎn)間焊接阻值是0.1111 Ω的電阻一只，測量盤II的第"0"觸 點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)Α，代換盤ΙΓ的第"10"觸點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)Β，第三步進(jìn)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(jìn) 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(jìn)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(jìn)盤中測量盤III與代換盤IIΓ上的各個觸點(diǎn)，第 四步進(jìn)盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點(diǎn)，第五步進(jìn)盤中測量盤V與代換盤V'上 的各個觸點(diǎn)，與第二步進(jìn)盤中測量盤Π 與代換盤ΙΓ對應(yīng)觸點(diǎn)連接，第二步進(jìn)盤測量盤II 的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用998. 89 Ω的電阻Ri連接，第三步進(jìn)盤測量 盤ΙΠ 的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9998. 89 Ω的電阻R2連接，第四步 進(jìn)盤測量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV'的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R 3連接，第五 步進(jìn)盤測量盤V的金屬接觸環(huán)與代換盤V'的金屬接觸環(huán)間用1000ΚΩ的電阻R4連接，每 個步進(jìn)盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉(zhuǎn)動時同步，測量盤II的第"0"觸點(diǎn)即節(jié)點(diǎn)A 連接測量盤I第"〇"觸點(diǎn)，測量盤I第"20"觸點(diǎn)經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C連接可調(diào)電阻RP3的低電位端， 節(jié)點(diǎn)C另一路經(jīng)過910 Ω電阻R6連接單刀雙擲開關(guān)&中的X 0. 1量程觸點(diǎn)，代換盤Γ的 第"10"觸點(diǎn)即電路節(jié)點(diǎn)B經(jīng)過7. 91 Ω電阻R5后連接單刀雙擲開關(guān)&中的X 1量程觸點(diǎn)， 再經(jīng)過8190 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關(guān)&中的X0. 1量程觸點(diǎn)，單刀雙擲開關(guān)&中的常 閉觸點(diǎn)連接1018 Ω調(diào)定電阻馬高電位端，在1018 Ω調(diào)定電阻馬連接有18X0. 05 Ω串聯(lián) 電阻的溫度補(bǔ)償盤W的第"0"觸點(diǎn)，在1018 Ω調(diào)定電阻心高電位端與溫度補(bǔ)償盤W的第 " 18"觸點(diǎn)兩端并聯(lián)10189 Ω電阻R8后連接3V工作電源的負(fù)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(huán)連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點(diǎn)之間接 有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K 2后與測量盤II的第" 10"觸點(diǎn)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(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】袁樂香, 駱孝峰 申請人:富陽興遠(yuǎn)儀器儀表經(jīng)營部