專利名稱：二量程電位差計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對直流電壓進行測量的儀器。
背景技術(shù)：
日前對于有三個測量盤的電位差計，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；專利號200720107584. 8、200720109993. K200720107589. 0公開了有三 個測量盤的電位差計解決開關(guān)接觸電阻的變差新方法，它的第一步進盤有一只測量盤與兩 只輔助盤組成，兩個測量盤連接后與滑線盤連接在兩個測量端鈕間，使步進盤開關(guān)上的電 刷排除在測量回路之外，三個測量盤上的電阻之間不存在開關(guān)切換，也就不產(chǎn)生變差；由于 第一步進盤有三層，使開關(guān)及儀器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，同時增加了儀器的高度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種二量程電位差計，在三個測量盤的連接上中間盤不通過 開關(guān)切換，而且第一步進盤取消兩只輔助盤。
本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采取 電流從電位差計1. 5V工作電源的正極經(jīng)過節(jié)點D、B之間的兩個步進盤、一個雙滑 線盤及量程轉(zhuǎn)換電阻的電阻測量網(wǎng)絡(luò)到調(diào)定電阻及可鎖定的可調(diào)電阻，回到工作電源的負(fù) 極組成電位差計工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙 擲開關(guān)1(2到調(diào)定電阻Rw及可鎖定的可調(diào)電阻，再經(jīng)過100KQ限流電阻R到標(biāo)準(zhǔn)電池Ew負(fù) 極組成電位差計標(biāo)準(zhǔn)回路；電位差計用于連接被測量"U/'的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過兩個 測量盤及一個雙滑線盤后，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) 極端鈕組成電位差計補償回路；其特征在于第一步進盤有測量盤1，它有0、1、2、……22共 23個檔位，各檔位觸點間連接10Q電阻一只；第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細(xì)材質(zhì)相同， 阻值都是IOQ，其中一根為測量滑線III，另一根為輔助滑線III'，雙滑線盤的刻度盤分 10大格，每大格對應(yīng)的阻值為1 Q ，每大格分10小格，兩根滑線電阻上的電刷是同一片金屬 刷片；第二步進盤由測量盤II與輔助盤n'組成，測量盤II有0、1、2、……10共11個檔 位，O 9檔位上面有10個10 Q的電阻，第1個電阻& 一端焊接第2個電阻R2 —端，電阻 R2另一端焊接第3個電阻R3 —端，電阻R3另一端焊接第4個電阻R4 —端，電阻R4另一端焊 接第5個電阻R5 —端，電阻R5另一端焊接第6個電阻R6 —端，電阻R6另一端焊接第7個電 阻R7 —端，電阻R7另一端焊接第8個電阻R8 —端，電阻R8另一端焊接第9個電阻R9 —端， 第9個電阻R9另一端與第10個電阻R1Q的一端連接點為電路節(jié)點A，第10個電阻R1Q另一 端與第1個電阻^的另一端的連接點為電路節(jié)點B，電阻I^與電阻1 2的連接點經(jīng)過16 Q 電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過9 Q電阻與第2觸點連接，電阻R3與 電阻&的連接點經(jīng)過4Q電阻與第3觸點連接，電阻I^與電阻R5的連接點經(jīng)過1Q電阻與 第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點經(jīng)過1 Q電阻與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過4Q電阻與第7觸點連接，電阻 R8與電阻R9的連接點經(jīng)過9 Q電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R1Q的連接點經(jīng)過16 Q 電阻與第9觸點連接，電阻R1Q與電阻R9的連接點節(jié)點A經(jīng)過1 Q電阻Ru后到節(jié)點C，節(jié)點 C經(jīng)過15Q電阻后與第IO觸點連接，測量盤II的第0觸點經(jīng)過25Q電阻與節(jié)點B連接， 第二步進盤的輔助盤II'上是10只0.5Q的電阻，輔助盤II'的電刷經(jīng)過205Q電阻尺12 后連接測量盤II的電刷，輔助盤n'的電刷連接測量盤I第22個觸點，測量盤I的第0觸 點連接電路節(jié)點c，輔助盤II'第10觸點與2300Q電阻I^的一端連接點為節(jié)點D，節(jié)點 D連接電位差計工作電源正極；電阻R14的另一端連接測量滑線III的始端即第0觸點，測 量滑線III的末端即第10觸點經(jīng)過90 Q電阻R13后連接電路節(jié)點B ;節(jié)點B連接雙刀雙擲 量程轉(zhuǎn)換開關(guān)&的K卜2層的常閉觸點，2層的X 1量程觸點連接485 Q的調(diào)定電阻RN15 再經(jīng)過0 1 Q可鎖定的可調(diào)電阻RP2，與標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連接，2層的XO. 1量程觸點 連接4630 Q的調(diào)定電阻RN2，再經(jīng)過0 8 Q可鎖定的可調(diào)電阻RP3，與標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連 接，標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)&的K卜工層的常閉觸點，K卜工層的X 1量 程觸點連接0 120 Q可調(diào)電阻RP1與由20個60 Q電阻組成的可調(diào)電阻RP4的連接點，可 調(diào)電阻RP1的另一端經(jīng)過66 Q的固定電阻R。與工作電源負(fù)極連接，可調(diào)電阻RP4的另一端 經(jīng)過1700Q電阻&與K卜i層的XO. 1量程觸點連接；電位差計用于連接被測量"U/，的兩 個端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過雙刀雙擲開關(guān)K2后與輔助滑線III' 連接。 通過以上技術(shù)方案，第一步進盤省去了二只輔助盤，使電位差計結(jié)構(gòu)簡單，體積縮 小，也降低了生產(chǎn)成本，同時在補償回路內(nèi)三只測量盤連接的線路上沒有經(jīng)過開關(guān)，所以不 存在變差及熱電勢影響；第一步進盤及雙滑線盤的電刷切換引起阻值變化不影響測量數(shù) 值，只影響檢流計阻尼，且與整個補償回路的電阻變化比起來電刷切換引起阻值變化可以 忽略。


圖1是本發(fā)明原理電路。 在圖1中，22X10Q的測量盤I，表示測量盤I由22只10Q的電阻組成；同理， 10X0.5Q的輔助盤II'，表示輔助盤n'由10只0.5Q的電阻組成，測量盤II的電阻環(huán) 形網(wǎng)內(nèi)有"9 X 10 Q "，表示測量盤11的電阻環(huán)形網(wǎng)內(nèi)電阻& 電阻R9九只電阻阻值都是 10 Q 。
具體實施例方式
在圖1中，測量盤II在1 9觸點之間有十只10 Q首尾相連的電阻環(huán)，當(dāng)測量盤 II置"5"時，測量盤II的電刷到節(jié)點B之間是5只10 Q電阻與5只10 Q電阻并聯(lián)，并聯(lián) 后阻值最大為25Q ，測量盤II其它觸點到節(jié)點B之間的阻值都要連接到25Q ，測量盤II 的第5觸點與電阻環(huán)上對應(yīng)點直接連接；當(dāng)測量盤II置"4"或置"6"時，測量盤II的電刷 到節(jié)點B之間是4只10Q電阻與6只10Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為24Q，所以第4、6觸點 經(jīng)過1 Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"3"或置"7"時，測量盤II的電刷到 節(jié)點B之間是3只10Q電阻與7只10Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為21Q，所以第3、7觸點經(jīng)過4Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"2"或置"8"時，測量盤II的電刷到節(jié) 點B之間是2只10Q電阻與8只10Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為16Q，所以第2、8觸點經(jīng) 過9Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"1"或置"9"時，測量盤II的電刷到節(jié) 點B之間是1只10Q電阻與9只10Q電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為9Q，所以第1、9觸點經(jīng)過 16 Q電阻與電阻環(huán)上對應(yīng)點連接；當(dāng)測量盤II置"O"，測量盤II的第0觸點到節(jié)點B之間 是25Q電阻連接，當(dāng)測量盤II置"IO"，測量盤II的第IO觸點到節(jié)點B之間是16Q電阻 加9Q電阻環(huán)連接成25Q電阻。 第二步進盤置"O"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間的電阻值是兩個同是230Q 的電阻并聯(lián)，因此是115Q。 當(dāng)?shù)诙竭M盤不置"0"、"9"及"10"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間的電阻 值的計算，都需要進行三角形_星形變換。 第二步進盤置"1"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值的計算設(shè)電阻 (R2+R3+ "+R9)與電阻R1Q兩邊阻值等效于電阻巧，電阻R1Q與電阻&兩邊阻值等效于電阻 r/電阻(R2+R3+...+R9)與電阻Ri兩邊阻值等效于電阻r/'，等效于電阻巧、r/、r/'交點為 Q1:
<formula>formula see original document page 5</formula> 輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值等于<formula>formula see original document page 5</formula> 第二步進盤置"2"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值的計算設(shè)電阻 (R3+R4+-+R9)與電阻Rw兩邊阻值等效于電阻r2，電阻Rw與電阻(R一ig兩邊阻值等效于 電阻r/電阻(R3+R4+*"+R9)與電阻(R一R2)兩邊阻值等效于電阻r2"，等效于電阻r2、 r2'、 r/'交點為Q2 : 貝1<formula>formula see original document page 5</formula> 輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值等于<formula>formula see original document page 5</formula>
同理，第二步進盤置"3"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值是116. 5Q，
第二步進盤置"4"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值是117Q，
第二步進盤置"5"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值是117. 5Q，
...... 第二步進盤置"9"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值是(221/2+9) Q = 119. 5Q，第二步進盤置"10"時，輔助盤II'的電刷與節(jié)點B之間電阻值是(220/2+10) Q =120Q 。 由于測量盤II每步進增加0.5Q，因此輔助盤II'每步進減少0.5Q，使電路總阻不變。 電位差計工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時的電流是2. lmA，在X 1量程時，2mA電流流過輔助盤 II'的第IO觸點經(jīng)過二個步進盤到節(jié)點B，測量盤II置"n"(n = 1，2，3、…8)時，測量盤 I的第22觸點到等效于電阻rn、iV、r/的交點Qn(n = 1、2、3、…8)與輔助盤II'的電刷經(jīng)過205Q電阻R^到交點Qn電阻值相等，測量盤II置"9"時，輔助盤n'的電刷經(jīng)過測 量盤I到節(jié)點A的電阻值與輔助盤II'的電刷經(jīng)過205Q電阻R^到節(jié)點A的電阻值都等 于221 Q ，所以流過測量盤I與205 Q電阻R12的電流各為lmA，測量盤II置"10"時，輔助 盤II'的電刷經(jīng)過測量盤I到節(jié)點C的電阻值與輔助盤II'的電刷經(jīng)過205Q電阻1 12到 節(jié)點C的電阻值都等于220 Q ，所以流過測量盤I與205 Q電阻R12的電流各為lmA。
對于測量盤II在1 9觸點之間的十只10 Q首尾相連的電阻環(huán)而言，測量盤II 置"1"時電阻&與9只阻值同為10Q電阻并聯(lián)，流過電阻&。的電流為1/10mA，節(jié)點A與節(jié) 點B之間的電壓U^二 l/10X10mV= lmV;測量盤II置"2"時電阻(R,R》與8只阻值同為 10 Q電阻并聯(lián)，流過電阻R1Q的電流為2/1 OmA，節(jié)點A與節(jié)點B之間的電壓U旭=2/10 X 1 OmV =2mV ;同理，測量盤II置"n"時(n= 1、2、3…9)電阻節(jié)點A與節(jié)點B之間的電壓UAB = nmV ;測量盤II置IO"時，節(jié)點A與節(jié)點B之間9 Q電阻上的電壓U旭=9mV加1 Q電阻Rn 上lmV，共10mV ;流過測量滑線III的電流是0. lmA，工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時，第一步進盤置&、 第二步進盤置rv第三盤置n3(ri3表示大格示值)這時"Ux"兩個測量端鈕間電壓為
Ux = 1 X lOn,l X 10+n2/10 X 10-0. 1 X 90-0. 1 X 1 X (10_n3) (mV)
= 10n,10+n2-9-l+0. ln3 (mV)
= 10W0. ln3 (mV) 在XO. 1量程時，電路中串入了 20只60 Q電阻組成的可調(diào)電阻RP4及1700 Q電 阻Ra，與標(biāo)準(zhǔn)電池RN對應(yīng)的調(diào)定電阻RN為4850 Q ，標(biāo)準(zhǔn)化時工作電流變?yōu)?. 21mA ;當(dāng)?shù)谝?步進盤置n"第二步進盤置化、第三盤置n3(n3表示大格示值)這時"U/兩個測量端鈕間電 壓為 Ux = n,O. ln2+0. 01n3(mv) 標(biāo)準(zhǔn)工作電流是這樣確定的在X 1量程，把200mV標(biāo)準(zhǔn)信號電壓按極性與電壓測 量裝置"Ux"兩個測量端鈕連接，電壓測量裝置各盤總示值與標(biāo)準(zhǔn)信號電壓值相同，雙刀雙 擲開關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關(guān)K2擲向右邊，調(diào) 節(jié)可調(diào)電阻RP2，使檢流計G指零，這時把可調(diào)電阻RP2鎖定；在X 0. 1量程，標(biāo)準(zhǔn)信號電壓改 成20mV，雙刀雙擲開關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1及可調(diào)電阻RP4，使檢流計G指零，再 將雙刀雙擲開關(guān)K2擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP3，使檢流計G指零，這時鎖定可調(diào)電阻RP3。
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，在XI量程 時，標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流為2. lmA，因此調(diào)定電阻Rw取485Q，外加0 lQ可鎖定的可調(diào)電阻 Rp2，可以覆蓋標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化范圍；在XO. 1量程時，標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流為0. 21mA， 因此調(diào)定電阻RN取4850 Q ，外加0 8 Q可鎖定的可調(diào)電阻RP3，也可以覆蓋標(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，電流不穩(wěn)，為了使干電池 在新、舊情況下都能使電位差計的工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化，為此電阻R。取66 Q 。取可調(diào)電 阻Rm為0 120Q 。
權(quán)利要求
一種二量程電位差計，電流從電位差計1.5V工作電源的正極經(jīng)過節(jié)點D、B之間的兩個步進盤、一個雙滑線盤及量程轉(zhuǎn)換電阻的電阻測量網(wǎng)絡(luò)到調(diào)定電阻及可鎖定的可調(diào)電阻，回到工作電源的負(fù)極組成電位差計工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(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到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào)電阻，再經(jīng)過100KΩ限流電阻R到標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極組成電位差計標(biāo)準(zhǔn)回路；電位差計用于連接被測量“UX”的兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過兩個測量盤及一個雙滑線盤后，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)極端鈕組成電位差計補償回路；其特征在于第一步進盤有測量盤I，它有0、1、2、……22共23個檔位，各檔位觸點間連接10Ω電阻一只；第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細(xì)材質(zhì)相同，阻值都是10Ω，其中一根為測量滑線III，另一根為輔助滑線III′，雙滑線盤的刻度盤分10大格，每大格對應(yīng)的阻值為1Ω，每大格分10小格，兩根滑線電阻上的電刷是同一片金屬刷片；第二步進盤由測量盤II與輔助盤II′組成，測量盤II有0、1、2、……10共11個檔位，0～9檔位上面有10個10Ω的電阻，第1個電阻R1一端焊接第2個電阻R2一端，電阻R2另一端焊接第3個電阻R3一端，電阻R3另一端焊接第4個電阻R4一端，電阻R4另一端焊接第5個電阻R5一端，電阻R5另一端焊接第6個電阻R6一端，電阻R6另一端焊接第7個電阻R7一端，電阻R7另一端焊接第8個電阻R8一端，電阻R8另一端焊接第9個電阻R9一端，第9個電阻R9另一端與第10個電阻R10的一端連接點為電路節(jié)點A，第10個電阻R10另一端與第1個電阻R1的另一端的連接點為電路節(jié)點B，電阻R1與電阻R2的連接點經(jīng)過16Ω電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過9Ω電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經(jīng)過4Ω電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經(jīng)過1Ω電阻與第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點經(jīng)過1Ω電阻與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過4Ω電阻與第7觸點連接，電阻R8與電阻R9的連接點經(jīng)過9Ω電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R10的連接點經(jīng)過16Ω電阻與第9觸點連接，電阻R10與電阻R9的連接點節(jié)點A經(jīng)過1Ω電阻R11后到節(jié)點C，節(jié)點C經(jīng)過15Ω電阻后與第10觸點連接，測量盤II的第0觸點經(jīng)過25Ω電阻與節(jié)點B連接，第二步進盤的輔助盤II′上是10只0.5Ω的電阻，輔助盤II’的電刷經(jīng)過205Ω電阻R12后連接測量盤II的電刷，輔助盤II′的電刷連接測量盤I第22個觸點，測量盤I的第0觸點連接電路節(jié)點C，輔助盤II′第10觸點與2300Ω電阻R14的一端連接點為節(jié)點D，節(jié)點D連接電位差計工作電源正極；電阻R14的另一端連接測量滑線III的始端即第0觸點，測量滑線III的末端即第10觸點經(jīng)過90Ω電阻R13后連接電路節(jié)點B；節(jié)點B連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-2層的常閉觸點，K1-2層的×1量程觸點連接485Ω的調(diào)定電阻RN1，再經(jīng)過0～1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP2，與標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連接，K1-2層的×0.1量程觸點連接4630Ω的調(diào)定電阻RN2，再經(jīng)過0～8Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，與標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連接，標(biāo)準(zhǔn)電池EN負(fù)極連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的K1-1層的常閉觸點，K1-1層的×1量程觸點連接0～120Ω可調(diào)電阻RP1與由20個60Ω電阻組成的可調(diào)電阻RP4的連接點，可調(diào)電阻RP1的另一端經(jīng)過66Ω的固定電阻R0與工作電源負(fù)極連接，可調(diào)電阻RP4的另一端經(jīng)過1700Ω電阻Ra與K1-1層的×0.1量程觸點連接；電位差計用于連接被測量“UX”的兩個端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過雙刀雙擲開關(guān)K2后與輔助滑線III′連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量有三個測量盤的二量程電位差計，它有兩個步進盤與一個雙滑線盤，在電位差計內(nèi)部兩個測量盤與測量滑線間用導(dǎo)線連接，不通過開關(guān)切換，使電位差計測量時不存在變差及熱電勢影響，通過改變電位差計的工作電流的大小獲得二個量程，最小分辨率達(dá)1μV，且省去了第一步進盤的兩只輔助盤。
文檔編號G01R17/20GK101710140SQ20091015542
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者駱小君, 駱曉英, 駱洪亮 申請人:駱曉英