有五個步進(jìn)盤的電壓測量裝置制造方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有五個步進(jìn)盤的電壓測量裝置，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)觸點互相連接后三個步進(jìn)盤上都沒有電阻，它使電壓測量裝置內(nèi)部引線電阻、開關(guān)接觸電阻及變差、熱電勢對電壓測量裝置影響都能夠忽略。
【專利說明】有五個步進(jìn)盤的電壓測量裝置

【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)盤的電壓測量裝置，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)盤的電壓測量裝置解決開關(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(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是設(shè)計一種有五個步進(jìn)盤的電壓測量裝置，它不采用橋式線路，這樣誤差可以獨立，且后三個步進(jìn)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(shù)方案這樣采取:電壓測量裝置從調(diào)節(jié)范圍在2.1?3V之間的外接工作電源E正極端鈕經(jīng)過由22只4Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp1、由21只0.2 Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp2、及調(diào)節(jié)范圍在O?0.22 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溫度補償盤W回到調(diào)節(jié)范圍在2.1?3V之間的外接工作電源E負(fù)極端鈕組成電壓測量裝置工作回路；從外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計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裝置標(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)K2到負(fù)極端鈕組成電壓測量裝置補償回路；其特征在于第一步進(jìn)盤是有0、1、2、……20共21個檔位的測量盤I，測量盤I上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤由有O、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上每兩個相鄰觸點間焊接阻值是0.1 Ω的電阻一只，測量盤II的第“O”觸點為電路節(jié)點A，代換盤ΙΓ的第“10”觸點為電路節(jié)點B，第三步進(jìn)盤由有O、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O、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O、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，第四步進(jìn)盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點，第五步進(jìn)盤中測量盤V與代換盤V,上的各個觸點，與第二步進(jìn)盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應(yīng)觸點連接，第二步進(jìn)盤測量盤II的金屬接觸環(huán)與代換盤W的金屬接觸環(huán)間用999Ω的電阻R1連接，第三步進(jìn)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9999Ω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100K Ω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“O”觸點即節(jié)點A連接測量盤I第“O”觸點，測量盤I第“20”觸點經(jīng)過節(jié)點C連接可調(diào)電阻Rp3的低電位端，節(jié)點C另一路經(jīng)過102 Ω電阻R6連接單刀雙擲開關(guān)K1中的X 0.1量程觸點，代換盤I'的第“ 10”觸點即電路節(jié)點B連接單刀雙擲開關(guān)K1中的X I量程觸點，再經(jīng)過918 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關(guān)K1中的Χ0.1量程觸點，節(jié)點A與節(jié)點B之間通過112.4986 Ω電阻R5連接，單刀雙擲開關(guān)K1中的常閉觸點連接1018 Ω調(diào)定電阻Rn高電位端，1018 Ω調(diào)定電阻Rn連接有18X0.05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W的第“O”觸點，1018 Ω調(diào)定電阻Rn高電位端與溫度補償盤W的第“18”觸點兩端并聯(lián)101.89 Ω電阻R8后連接2.1?3V之間的外接工作電源E負(fù)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(fù)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)K2后與測量盤II的第“ 10”觸點連接。
[0005]通過以上技術(shù)方案，第三、第四、第五步進(jìn)盤觸點間都沒有電阻，且五個步進(jìn)盤誤差獨立，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，也使電壓測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)電壓測量裝置五個測量盤置“O”時，電壓測量裝置的內(nèi)部線路總電勢是A點電位，一點電位為“0”，所以本電壓測量裝置的零電勢很小，后五個步進(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 4 Ω的可調(diào)電阻Rpi，表示可調(diào)電阻Rpi上有22只阻值是4 Ω的電阻串聯(lián)，同理，21 X 0.2 Ω的可調(diào)電阻Rp2，表示可調(diào)電阻Rp2上有21只阻值是0.2 Ω的電阻串聯(lián)，第一步進(jìn)盤測量盤I上的20X0.1 Ω表示測量盤I有20只阻值是0.1 Ω的電阻串聯(lián)，第二步進(jìn)盤測量盤II與代換盤ΙΓ上的10X0.1 Ω，表示測量盤II與代換盤ΙΓ上都有10只阻值是0.1Ω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，雙向箭頭表不金屬電刷。

【具體實施方式】
[0008]實施例1,在圖1中，節(jié)點A、節(jié)點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A與節(jié)點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]電壓測量裝置標(biāo)準(zhǔn)工作電流設(shè)計成11mA，在X I量程時，從節(jié)點C經(jīng)過五個步進(jìn)盤到節(jié)點B阻值是102 Ω，從節(jié)點C經(jīng)過電阻Re、電阻R7到節(jié)點B阻值是1020 Ω，所以1mA工作電流流經(jīng)五個步進(jìn)盤，ImA工作電流流經(jīng)電阻R6、電阻R7 ;在X 0.1量程時，從節(jié)點C經(jīng)過五個步進(jìn)盤到節(jié)點B阻值是102 Ω，串聯(lián)918 Ω電阻R7后的阻值是1020 Ω，所以ImA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Xl量程時，電壓測量裝置1mA工作電流經(jīng)過節(jié)點A后分成五路: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，一路經(jīng)過測量盤V，再一路經(jīng)過112.4986 Ω電阻R5,五路電流匯合于節(jié)點B。除經(jīng)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(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，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(jìn)盤:第四步進(jìn):第三步進(jìn)盤:第二步進(jìn)盤=I: 10: 100: 1000，除電阻R5支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間電阻是1000ΚΩ/1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量盤III與測量盤II的總電流是
1.111mA，流過電阻& 的電流為 8.889mA，則 8.889mAXR5 = 1000KΩ/1111 X 1.1llmA,電阻R5 乂 112.4986 Ω。電壓測量裝置1mA工作電流經(jīng)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，測量盤II電流為ImA ;這時第一步進(jìn)盤每個步進(jìn)是ImV,第二步進(jìn)盤每個步進(jìn)是0.1mV,第三步進(jìn)盤每個步進(jìn)是0.0lmV,第四步進(jìn)盤每個步進(jìn)是0.0OlmV,第五步進(jìn)盤每個步進(jìn)是0.0OOlmV。
[0011]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:
[0012]Ux = 10X0.lrii+ΙΧΟ.1η2+0.1X0.1η3+0.01X0.1η4+0.001X0.1n5(mV)
[0013]Ux = InJ0.ln2+0.01n3+0.001n4+0.0OOln5 (mV)
[0014]Ux = 1000n1+100n2+10n3+ln4+0.1n5 ( μ V)
[0015]在X0.1量程時，流經(jīng)五個測量盤的電流減小到在X I量程時的1/10，所以當(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113，第IV測量盤擲η4，第V測量盤擲η5，開關(guān)K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為:
[0016]Ux = I X0.lrii+0.1X0.1η2+0.01X0.1η3+0.001X0.1η4+0.0001X0.1n5 (mV)
[0017]Ux = lOOn^lOria+lng+0.ln4+0.0ln5 ( μ V)
[0018]電壓測量裝置工作電源要采用YJ49型高穩(wěn)定度可調(diào)穩(wěn)壓電源，可調(diào)電阻Rp1、可調(diào)電阻Rp2、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Rp2全部調(diào)節(jié)范圍的電阻值大于可調(diào)電阻Rpi的一個步進(jìn)值，只要把YJ49型高穩(wěn)定度可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)節(jié)到2.1?3V之間，就可以方便通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rp1、可調(diào)電阻Rp2、可調(diào)電阻Rp3把電壓測量裝置工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
[0019]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40 μ V，通過飽和標(biāo)準(zhǔn)電池上0.1°C分辨率的溫度計來確定飽和標(biāo)準(zhǔn)電池即時的電動勢。本電壓測量裝置用每步進(jìn)50 μ V的溫度補償盤對溫度進(jìn)行補償。
【權(quán)利要求】
1.一種有五個步進(jìn)盤的電壓測量裝置，電壓測量裝置從調(diào)節(jié)范圍在2.1?3V之間的外接工作電源E正極端鈕經(jīng)過由22只4Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp1、由21只0.2 Ω電阻串聯(lián)構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp2、及調(diào)節(jié)范圍在O?0.22 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18 X 0.05 Ω溫度補償盤W回到調(diào)節(jié)范圍在2.1?3V之間的外接工作電源E負(fù)極端鈕組成電壓測量裝置工作回路；從外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En正極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計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裝置標(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)K2到負(fù)極端鈕組成電壓測量裝置補償回路；其特征在于第一步進(jìn)盤是有0、1、2、……20共21個檔位的測量盤I，測量盤I上每兩個相鄰觸點間焊接0.1 Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤由有O、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上每兩個相鄰觸點間焊接阻值是0.1 Ω的電阻一只，測量盤II的第“O”觸點為電路節(jié)點A，代換盤ΙΓ的第“10”觸點為電路節(jié)點B，第三步進(jìn)盤由有O、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O、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O、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，第四步進(jìn)盤中測量盤IV與代換盤IV'上的各個觸點，第五步進(jìn)盤中測量盤V與代換盤V,上的各個觸點，與第二步進(jìn)盤中測量盤II與代換盤ΙΓ對應(yīng)觸點連接，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999Ω的電阻R1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9999Ω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1000K Ω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“O”觸點即節(jié)點A連接測量盤I第“O”觸點，測量盤I第“20”觸點經(jīng)過節(jié)點C連接可調(diào)電阻Rp3的低電位端，節(jié)點C另一路經(jīng)過102 Ω電阻R6連接單刀雙擲開關(guān)K1中的X 0.1量程觸點，代換盤I'的第“ 10”觸點即電路節(jié)點B連接單刀雙擲開關(guān)K1中的X I量程觸點，再經(jīng)過918 Ω電阻R7連接單刀雙擲開關(guān)K1中的X0.1量程觸點，節(jié)點A與節(jié)點B之間通過112.4986 Ω電阻R5連接，單刀雙擲開關(guān)K1中的常閉觸點連接1018 Ω調(diào)定電阻Rn高電位端，在1018 Ω調(diào)定電阻Rn連接上面有18X0.05 Ω串聯(lián)電阻的溫度補償盤W后的兩端并聯(lián)101.89 Ω電阻R8后連接2?3V之間的外接工作電源E負(fù)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(fù)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)K2后與測量盤II的第“ 10”觸點連接。
【文檔編號】G01R1/44GK204065214SQ201420419503
【公開日】2014年12月31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:駱孝峰