一種通過改變工作電流來增加量程的電壓測量儀的制作方法
【專利摘要】一種通過改變工作電流來增加量程的電壓測量儀，它有五個步進盤，每個步進盤都由測量盤和與測量盤結構相同的代換盤組成，它前面三個步進盤的測量盤和代換盤的相鄰觸點間焊接0.1Ω電阻一個，后面二個步進盤測量盤與代換盤上的觸點與第三步進盤測量盤與代換盤上的對應觸點連接，它通過改變工作電流來增加一個量程。它主要用于對直流電壓進行準確測量。
【專利說明】一種通過改變工作電流來增加量程的電壓測量儀
【技術領域】
[0001]本發(fā)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儀，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?zhí)?00810121911.4公開了有五個步進盤的電壓測量儀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(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是設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，且后二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(fā)明的技術方案這樣采取:電壓測量儀從調節(jié)范圍在1.2?2V之間的外接工作電源E正極端鈕連接雙刀雙擲開關K1的Kh1層常閉觸點，雙刀雙擲開關K1擲向Xl量程觸點時，電路經過20只5 Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp1、由22只0.25 Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp2、及調節(jié)范圍在O?0.26 Ω之間的可調電阻Rp3連接雙刀雙擲開關K1的!(卜2層常閉觸點，再經過101.8 Ω調定電阻Rn2和調節(jié)范圍在O?0.2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻Rp4連接電路節(jié)點C，雙刀雙擲開關K1擲向X0.1量程觸點時，電路經過20只50Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp/由22只2.5Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp2'、及調節(jié)范圍在O?2.6Ω之間的可調電阻Rp3'連接雙刀雙擲開關K1的1(卜2層常閉觸點，再經過1018 Ω調定電阻Rn2和調節(jié)范圍在O?2Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻Rp4'連接電路節(jié)點C，第一步進盤由有O、1、2、……10共11個檔位的測量盤I與有O、1、2、……10共11個檔位的代換盤Γ組成，測量盤I與代換盤Γ上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，測量盤I的第“O”觸點為電路節(jié)點C，第二步進盤由有O、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與有O、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0.1 Ω電阻一只，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與有O、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，測量盤III與代換盤Iir上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，測量盤III的第“O”觸點為電路節(jié)點A，代換盤ΙΙΓ的第“ 10”觸點為電路節(jié)點B，節(jié)點A與節(jié)點B之間通過112.486 Ω電阻R5連接，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，第四步進盤中測量盤IV與代換盤IVi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，與第三步進盤中測量盤III與代換盤ΙΙΓ對應觸點連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用999 Ω的電阻R1連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV'的金屬接觸環(huán)間用9999 Ω的電阻R2連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環(huán)與代換盤V，的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3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III的第“O”觸點即節(jié)點A連接測量盤II的第“O”觸點，測量盤II的金屬接觸環(huán)連接測量盤I的金屬接觸環(huán)，代換盤ΙΙΓ的第“10”觸點即節(jié)點B連接代換盤ΙΓ的第“10”觸點，代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)經過7 Ω的電阻R6連接代換盤I'的金屬接觸環(huán)，測量盤I的第“10”觸點通過11Ω電阻R4連接代換盤Γ的第“O”觸點，代換盤Γ的第“10”觸點連接調節(jié)范圍在1.2?2V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，正極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2后與測量盤I的第“O”觸點連接，負極端鈕與測量盤III的第“10”觸點連接；不飽和標準電池En負極經過200K Ω電阻R。再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到節(jié)點C，不飽和標準電池En正極連接雙刀雙擲開關K1的1(卜2層常閉觸點。
[0005]通過以上技術方案，第一、第二、第三步進盤開關結構相同，電阻阻值相同，且第四、第五步進盤觸點間都沒有電阻，這給生產與維修帶來方便，也使電壓測量儀結構簡單，體積縮小，從而降低了生產成本。
【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，20 X 5 Ω的可調電阻Rpi，表示可調電阻Rpi上有20只阻值是5 Ω的電阻串聯，同理，20Χ50Ω的可調電阻Rp/，表示可調電阻Rp/上有20只阻值是50Ω的電阻串聯，22X0.25 Ω的可調電阻Rp2，表示可調電阻Rp2上有22只阻值是0.25 Ω的電阻串聯，第一步進盤、第二步進盤、第三步進盤上的10X0.1 Ω，表示測量盤與代換盤上都有10只阻值是0.1 Ω的電阻串聯。
[0008]在圖1中，步進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,雙向箭頭表不金屬電刷。
【具體實施方式】
[0009]在圖1中，第一、第二步進盤測量盤每步進增加的電阻等于代換盤每步進減少的電阻，所以測量盤在轉動過程中，電路總阻不變；節(jié)點A、節(jié)點B之間的三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，后三個步進盤不管置何示值，該步進盤在節(jié)點A與節(jié)點B之間電阻值不變，這能保證后三個步進盤不管置何示值，各步進盤電阻比值基本不變，也保證各步進盤的電流基本不變。
[0010]在X I量程，電壓測量儀標準工作電流流過節(jié)點A、B之間的電流設計成1mA，工作電流經過節(jié)點A后分成四路: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112.486 Ω電阻R5，四路電流匯合于節(jié)點B。除經過電阻R5支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間各支路電阻比:第五步進盤:第四步進:第三步進盤=100: 10: 1，所以，除流過電阻R5支路外，流過節(jié)點A、節(jié)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=I: 10: 100，除電阻R5支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間電阻約是100ΚΩ/111，讓流過測量盤V、測量盤IV與測量盤III的總電流是0.111mA，流過電阻R5的電流為0.889mA,則 0.889mAXR5 = 100K Ω/111 X0.1llmA,電阻 R5 ^ 112.486 Ω。電壓測量儀 ImA 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 ;節(jié)點A、B之間的電阻100 Ω，加上第二步進盤的I Ω及電阻R6的7 Ω，共108 Ω，第一步進盤上測量盤I與代換盤Γ的兩把電刷間阻值是12 Ω，108 Ω是它的九倍，在Xl量程，電壓測量儀標準工作電流設計成10mA，第一步進盤測量盤I電刷與代換盤Γ電刷之間的電流是9mA, ImA電流流過第二步進盤及節(jié)點A、節(jié)點B ;這時第一步進盤每個步進是I X 10_3V，第二步進盤每個步進是I X 10_4V，第三步進盤每個步進是I X 10_5V，第四步進盤每個步進是I X 10_6V，第五步進盤每個步進是I X 10_7V。
[0011]當1mA工作電流標準化后，第I測量盤擲Ii1，第II測量盤擲112，第III測量盤擲n3,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= 10X0.lrii+ΙΧΟ.1η2+0.1X0.1η3+0.01X0.1η4+0.001X0.1n5(mV)
[0013]Ux = r^+0.ln2+0.01n3+0.001n4+0.0OOln5 (mV)
[0014]電壓測量儀工作電流1mA的工作電源采用YJ49b型連續(xù)可調的高穩(wěn)定度穩(wěn)壓電源，本電壓測量儀采用比較大的工作電流及0.1Ω這種比較小電阻，是為了測量微小電壓時，降低對檢流計靈敏度的要求。
[0015]在標準回路中，為避免回路電流過大，采用200ΚΩ電阻Rtl來限流，由于不飽和標準電池的電動勢是離散的，在1.0188V?1.0196V之間，標準化的工作電流為10mA，因此調定電阻Rn取101.8 Ω，外加O?0.2Ω可鎖定的可調電阻Rp4，可以覆蓋標準電池電動勢的變化范圍。
[0016]當雙刀雙擲開關&置Xl量程時，在不考慮電源內阻及可調電阻Rp1、可調電阻Rp2及可調電阻Rp3都置“0”，電源E外電路總阻約112.8Ω，在1mA電流下約1.128V電壓，可調電阻RP1、可調電阻Rp2及可調電阻Rp3電阻調節(jié)范圍大于106歐姆，相當于電壓調節(jié)范圍大于IV，當YJ49b型連續(xù)可調的高穩(wěn)定度穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)到1.2?2V時，可以方便地通過調節(jié)可調電阻Rp1、可調電阻Rp2及可調電阻Rp3把工作電流調節(jié)到10mA。
[0017]雙刀雙擲開關K1置Xl量程，在Xl量程時電壓測量儀的標準工作電流是這樣獲得:把ImV標準信號電壓按極性與電壓測量儀“Ux”兩個測量端鈕連接，電壓測量儀各步進盤總示值與標準信號電壓值相同，雙刀雙擲開關K2擲向右邊，調節(jié)可調電阻Rp1、可調電阻Rp2及可調電阻RP3，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關K2擲向左邊，調節(jié)可調電阻RP4，使檢流計G指零，再重復一次后，把可調電阻Rp4鎖定，這時電壓測量儀的工作電流在X I量程就標準化了。
[0018]當雙刀雙擲開關K1置X0.1量程時，在不考慮電源內阻及可調電阻Rp1、可調電阻Rp2及可調電阻Rp3都置“0”，電源E外電路總阻約1030 Ω，在ImA電流下約1.03V電壓，
[0019]可調電阻Rp/、可調電阻Rp2'及可調電阻Rp3'電阻調節(jié)范圍大于1057歐姆，在ImA電流下電壓調節(jié)范圍大于IV，當YJ49b型連續(xù)可調的高穩(wěn)定度穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)到1.2?2V時，同樣可以方便地通過調節(jié)可調電阻Rp/、可調電阻Rp2'及可調電阻Rp3'把工作電流調節(jié)到1mA。
[0020]在X 0.1量程時電壓測量儀的標準工作電流是這樣獲得:把0.1mV標準信號電壓按極性與電壓測量儀“ux”兩個測量端鈕連接，電壓測量儀各步進盤總示值與標準信號電壓值相同，雙刀雙擲開關K2擲向右邊，調節(jié)可調電阻Rp/、可調電阻Rp2'及可調電阻Rp^，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關K2擲向左邊，調節(jié)可調電阻Rp/，使檢流計G指零，再重復一次后，把可調電阻Rp/鎖定，這時電壓測量儀的工作電流在X0.1量程就標準化了。[0021 ] 儀器使用時，先校對標準，要對讀數盤進行讀數時，校對標準后再讀數。
【權利要求】
1.一種通過改變工作電流來增加量程的電壓測量儀，其特征在于電壓測量儀從調節(jié)范圍在1.2?2V之間的外接工作電源E正極端鈕連接雙刀雙擲開關K1的Kh1層常閉觸點，雙刀雙擲開關K1擲向X I量程觸點時，電路經過20只5Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp1、由22只0.25Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp2、及調節(jié)范圍在O?0.26Ω之間的可調電阻Rp3連接雙刀雙擲開關K1的1(卜2層常閉觸點，再經過101.8 Ω調定電阻Rn2和調節(jié)范圍在O?0.2Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻Rp4連接電路節(jié)點C，雙刀雙擲開關K1擲向X0.1量程觸點時，電路經過20只50 Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp/由22只2.5Ω電阻串聯構成的可調電阻Rp2'、及調節(jié)范圍在O?2.6Ω之間的可調電阻Rp3'連接雙刀雙擲開關K1的1(卜2層常閉觸點，再經過1018Ω調定電阻Rn2和調節(jié)范圍在O?2Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻Rp/連接電路節(jié)點C，第一步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤I與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤Γ組成，測量盤I與代換盤Γ上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，測量盤I的第“O”觸點為電路節(jié)點C，第二步進盤由有O、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與有O、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0.1 Ω電阻一只，第三步進盤由有O、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與有O、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΙΓ組成，測量盤III與代換盤ΙΙΓ上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，測量盤III的第“O”觸點為電路節(jié)點A，代換盤ΙΙΓ的第“ 10”觸點為電路節(jié)點B，節(jié)點A與節(jié)點B之間通過112.486 Ω電阻R5連接，第四步進盤由有O、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，與第三步進盤中測量盤III與代換盤Iir對應觸點連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換盤Iir的金屬接觸環(huán)間用999Ω的電阻R1連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV'的金屬接觸環(huán)間用9999Ω的電阻R2連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環(huán)與代換盤V'的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3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III的第“O”觸點即節(jié)點A連接測量盤II的第“O”觸點，測量盤II的金屬接觸環(huán)連接測量盤I的金屬接觸環(huán)，代換盤III,的第“10”觸點即節(jié)點B連接代換盤ΙΓ的第“10”觸點，代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)經過7 Ω的電阻R6連接代換盤Γ的金屬接觸環(huán)，測量盤I的第“10”觸點通過11Ω電阻R4連接代換盤I'的第“O”觸點，代換盤Γ的第“10”觸點連接調節(jié)范圍在1.2?2V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，正極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2后與測量盤I的第“O”觸點連接，負極端鈕與測量盤III的第“10”觸點連接；不飽和標準電池En負極經過200ΚΩ電阻R。再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到節(jié)點C，不飽和標準電池En正極連接雙刀雙擲開關K1的1(卜2層常閉觸點。
【文檔編號】G01R15/08GK104133102SQ201410363573
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】袁樂香, 駱孝峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部