專利名稱：三量程電壓測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對直流電壓進(jìn)行測量的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前對于有五個步進(jìn)盤的電壓測 7量儀器，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)?00810121910. X公開了有五個步進(jìn)盤的電壓測量儀器解決開關(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。

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(jìn)盤的三量程電壓測量儀器，它不采用橋式線路，誤差可以獨立，且后三個步進(jìn)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)方案這樣采取電流從三量程電壓測量儀器3V工作電源正極流過43Ω電阻Rtl、由22只2. 5Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rpi、調(diào)節(jié)范圍在O 2. 7 Ω之間的可調(diào)電阻Rp2、調(diào)節(jié)范圍在O O. I Ω之間的可調(diào)電阻Rp3，再流過五個步進(jìn)盤，又流過92. 6Ω調(diào)定電阻Rn和調(diào)節(jié)范圍在O O. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻Rp4回到三量程電壓測量儀器工作電源的負(fù)極組成三量程電壓測量儀器工作回路；電流從不飽和標(biāo)準(zhǔn)電#EN正極流過兩個常閉觸點之間依次接有330 Ω電阻R12、2KQ電阻R13、2KQ電阻R14的雙刀雙擲開關(guān)K2到92. 6 Ω調(diào)定電阻Rn和調(diào)節(jié)范圍在O O. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻RP4，再流過820K Ω電阻R15到不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En負(fù)極組成三量程電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)回路；電流從連接被測量“Ux”的正極端鈕流過五個測量盤，再流過兩個常閉觸點之間接有330 Ω電阻R12、2KQ電阻R13、2KQ電阻R14的雙刀雙擲開關(guān)K2，到負(fù)極端鈕組成三量程電壓測量儀器補(bǔ)償回路；運(yùn)算放大器ICL7650通過正反連接的兩只二極管DpD2對運(yùn)算放大器ICL7650輸入端進(jìn)行保護(hù)；330 Ω電阻R12與雙刀雙擲開關(guān)K2的常閉觸點連接點為運(yùn)算放大器ICL7650同相輸入端并通過100 Ω溫度補(bǔ)償電阻R16接地，雙刀雙擲開關(guān)K1中K"層的金屬接觸環(huán)通過100 Ω電阻R15連接運(yùn)算放大器ICL7650反相輸入端，運(yùn)算放大器ICL7650輸出端一路通過IMΩ反饋電阻R17連接100 Ω電阻R15與運(yùn)算放大器ICL7650反相輸入端間的連接點，另一路通過電流表G后接地；其特征在于第一步進(jìn)盤有測量盤I，它有0、1、2、……18共19個檔位，上面有18只10Ω電阻，除第O、第I觸點外，各檔觸點間連接10Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤各由10只1Ω電阻構(gòu)成的測量盤II與代換盤ΙΓ組成，第三步進(jìn)盤的測量盤III，第四步進(jìn)盤的測量盤IV、第五步進(jìn)盤的測量盤V上的各個觸點與第二步進(jìn)盤中測量盤II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，節(jié)點C 一路流過2 Ω電阻R1到節(jié)點D后又分成兩路，一路連接第一個步進(jìn)盤測量盤I上的第18觸點，測量盤I上第I觸點流過一只10 Ω電阻后與第二步進(jìn)盤中測量盤II的第O觸點連接點為電路節(jié)點A，測量盤I上第O觸點也與節(jié)點A連接；節(jié)點D另一路流過20 Ω電阻R2后連接電路節(jié)點A，測量盤V的金屬接觸環(huán)流過1000K Ω電阻R3、測量盤IV的金屬接觸環(huán)經(jīng)100K Ω電阻R4、測量盤III的金屬接觸環(huán)流過IOK Ω電阻R5都連接于電路節(jié)點B，代換盤ΙΓ的第10觸點流過990 Ω電阻R6與電路節(jié)點B連接，電路節(jié)點A流過112. 4986 Ω電阻R7連接電路節(jié)點B，節(jié)點B與1080 Ω電阻R11的一端連接于雙刀三擲開關(guān)K1中IV1層的X 10量程觸點，1080 Ω電阻Rn的另一端及108 Ω電阻Rltl的一端連接于雙刀三擲開關(guān)K1中IV1層的X I量程觸點，節(jié)點C另一路流過12 Ω電阻R8連接108 Ω電阻Rltl的另一端后再流過97. 2 Ω電阻R9與雙刀三擲開關(guān)K1中IV1層的X0. I量程觸點連接，雙刀三擲開關(guān)K1中IV1層的金屬 接觸環(huán)連接調(diào)定電阻Rn高電位一端，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)極端鈕連接兩個常閉觸點之間依次接有330 Ω電阻R12、2KQ電阻R13、2KQ電阻R14的雙刀雙擲開關(guān)K2后與測量盤II的第10觸點連接。通過以上技術(shù)方案，第一、第三、第四、第五步進(jìn)盤都沒有代換盤，且第三、第四、第五步進(jìn)盤的測量盤上都沒有電阻，五個步進(jìn)盤誤差獨立，后四個步進(jìn)盤相同步進(jìn)誤差一致，這給調(diào)試與維修帶來方便；也使電壓測量儀器結(jié)構(gòu)簡單，體積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)電壓測量儀器五個測量盤置“O”時，電壓測量儀器的內(nèi)部線路總電勢是A點電位，一點電位為“0”，所以本電壓測量儀器的零電勢為零；后四個步進(jìn)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；補(bǔ)償回路電阻幾乎不變，能有效保證檢流計在正常阻尼下工作，即使信號電壓很小，也能獲取較大的信號電流。

附圖I是本實用新型原理電路。在圖I中，第一步進(jìn)盤測量盤I上18X10 Ω，的表示測量盤I由18只10 Ω電阻組成，同理，可調(diào)電阻Rpi上22X2. 5 Ω的表示可調(diào)電阻Rpi由22只2.5 Ω電阻構(gòu)成。在圖I中，步進(jìn)盤及溫度補(bǔ)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X 10量程，從節(jié)點C到節(jié)點A的阻值是20 Ω，節(jié)點A、B之間阻值為100 Ω，從節(jié)點C經(jīng)過節(jié)點A到節(jié)點B的電阻值是120 Ω，從節(jié)點C經(jīng)過電阻R8、R1(l、Rn到雙刀三擲開關(guān)K1的IV1層X 10量程觸點間的電阻值是1200 Ω，三量程電壓測量儀器工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時的電流是IlmA, IOmA電流流過五個步進(jìn)盤到量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的Kw層X 10量程觸點，ImA流過電阻R8、R10, R11到雙刀三擲開關(guān)K1的IV1層X 10量程觸點。在Xl量程，從節(jié)點C到節(jié)點A再到節(jié)點B的電阻值是120 Ω，加上電阻R11電阻值共1200 Ω，從節(jié)點C經(jīng)過電阻R8、R1(i到雙刀三擲開關(guān)K1的Kw層X I量程觸點間的電阻值共120 Ω，所以ImA電流流過五個步進(jìn)盤到量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的Kw層X I量程觸點，IOmA流過電阻R8、Rltl、到雙刀三擲開關(guān)K1的Kw層X I量程觸點。[0011]在X0. I量程時，從節(jié)點C到節(jié)點A再到節(jié)點B的電阻值是120Ω，加上電阻R1(l、電阻R11電阻值共1308 Ω，是電阻R8的109倍，因此流過五個步進(jìn)盤電流是三量程電壓測量儀器工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時電流的1/110，即O. 1mA。并聯(lián)減小的阻值通過串聯(lián)97. 2 Ω電阻R9來保持電路阻值不變。在X 10量程，IOmA工作電流在節(jié)點D分成兩路，一路經(jīng)過第一個步進(jìn)盤的測量盤I上的電阻180 Ω，另一路經(jīng)過電阻R2為20 Ω，所以，流過測量盤I電阻上的電流是ImA流過電阻R2上的電流為9mA，電壓測量儀器IOmA工作電流經(jīng)過節(jié)點A后分成五路一路經(jīng)過測量盤III，一路經(jīng)過測量盤IV，一路經(jīng)過測 量盤 V，另一路經(jīng)過第二步進(jìn)盤，再一路經(jīng)過112. 4986 Ω電阻R7,四路電流匯合于節(jié)點B。除經(jīng)過電阻R7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 :測量盤III :第二步進(jìn)盤=1000 100 : 10 : 1，所以，除流過電阻R7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:測量盤III :第二步進(jìn)盤=I 10 100 1000，除電阻R7支路外，節(jié)點A、節(jié)點B之間電阻是1000K Ω/1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量盤III與第二步進(jìn)盤的總電流是 I. 111mA，流過電阻 R7 的電流為 8. 889mA，則 8. 889mA X R7 = 1000K Ω/1111 X I. IllmA,電阻R7 = 112. 4986 Ω。電壓測量儀器IOmA工作電流經(jīng)過電阻R7分流，使得流過測量盤V電流為O. OOlmA,測量盤IV電流為O. OlmA,第三步進(jìn)盤電流為O. ImA,第二步進(jìn)盤電流為ImA ；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)K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux= I X IOn1+! Xn2+0. I Xn3+0. 01 Χη4+0. 001 Xn5 (mv)= lOr^+r^+O. 1η3+0· 01η4+0· OOln5 (mv)在Xl量程時，第一步進(jìn)盤置Ii1、第二步進(jìn)盤置112、第三步進(jìn)盤置113、第四步進(jìn)盤置n4、第五步進(jìn)盤置n5，“U,兩個測量端鈕間電壓為Ux = O. I X IOnJO. I Xn2+0. 01 Xn3+0. 001 Χη4+0. 0001 Xn5 (mv)= r^+0. ln2+0. 01n3+0. 001n4+0. OOOln5 (mv)在X0. I量程時，第一步進(jìn)盤置叫、第二步進(jìn)盤置112、第二步進(jìn)盤置113、第四步進(jìn)盤置n4、第五步進(jìn)盤置n5，“Ux”兩個測量端鈕間電壓為Ux = O. 01 X IOnJO. 01 Xn2+0. 001 Χη3+0. 0001 Χη4+0. 00001 Xn5 (mv)= 0. InJO. 01n2+0. 001n3+0. 0001n4+0. OOOOln5 (mv)雙刀雙擲開關(guān)K2兩個常閉觸點之間的330 Ω電阻R12、2KQ電阻R13、2KQ電阻R14對運(yùn)算放大器ICL7650輸入端信號進(jìn)行分壓，在X 10量程，雙刀雙擲開關(guān)K2兩個常閉觸點之間信號最強(qiáng)，這時運(yùn)算放大器ICL7650輸入信號取雙刀雙擲開關(guān)K2兩個常閉觸點之間信號的330/(2000+2000+330)，在X I量程，運(yùn)算放大器ICL7650輸入信號取雙刀雙擲開關(guān)K2兩個常閉觸點之間信號的(330+2000)/(2000+2000+330)，在X0. I量程，運(yùn)算放大器ICL7650輸入信號取雙刀雙擲開關(guān)K2兩個常閉觸點之間全部信號。不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池每批生產(chǎn)的電動勢是離散的，在I. 0188V I. 0196V之間，標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流為11mA，因此調(diào)定電阻Rn取92. 6 Ω，外加O O. 2 Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP4，可以覆蓋不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化范圍。甲電池新的時候電動勢約為I. 65V，用舊到I. 4V以下時，電流不穩(wěn)，為了使甲電池在新、舊情況下都能使電壓測量儀器的工作電流調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)化，為此電阻&取430，粗調(diào)的可調(diào)電阻Rpi由22只2. 5 Ω電阻構(gòu)成，中調(diào)的可調(diào)電阻Rp2取調(diào)節(jié)范圍在O 2. 7 Ω之間、細(xì)調(diào)的可調(diào)電阻Rp3取調(diào)節(jié)范圍在O O. 1Ω之間，這樣，當(dāng)工作電源電壓在2. 7 3. 3V時，都可以通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，把工作電流調(diào)節(jié)在11mA。工作電源可用兩組甲電池串聯(lián)供電，也可外接穩(wěn)壓電源。標(biāo)準(zhǔn)電流是這樣確定的把IOOmV標(biāo)準(zhǔn)信 號電壓按極性與電壓測量儀器“Ux”兩個測量端鈕連接，電壓測量儀器步進(jìn)盤示值與標(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Rpi，可調(diào)電阻Rp2，可調(diào)電阻RP3，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RP4，使檢流計G指零，再重復(fù)一次，這時把可調(diào)電阻Rp4鎖定；電壓測量儀器今后使用時依此為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1. 一種三量程電壓測量儀器，電流從三量程電壓測量儀器3V工作電源的正極流過43 Ω電阻(Rtl)、由22只2. 5 Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻(Rpi)、調(diào)節(jié)范圍在O 2. 7 Ω之間的可調(diào)電阻(Rp2)、調(diào)節(jié)范圍在O 0.1 Ω之間的可調(diào)電阻(RP3)，再流過五個步進(jìn)盤，又流過92. 6 Ω調(diào)定電阻(Rn)和調(diào)節(jié)范圍在O 0.2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻(Rp4)回到三量程電壓測量儀器工作電源的負(fù)極組成三量程電壓測量儀器工作回路；電流從不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池(En)正極流過兩個常閉觸點之間依次接有330 Ω電阻(R12)、2ΚΩ電阻(R13)、2ΚΩ電阻(Rp4)的雙刀雙擲開關(guān)(K2)到92. 6 Ω調(diào)定電阻(Rn)和調(diào)節(jié)范圍在O O. 2Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻，再流過820ΚΩ電阻(R18)到不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池(En)負(fù)極組成三量程電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)回路；電流從連接被測量“ Ux”的正極端鈕流過五個測量盤，再流過兩個常閉觸點之間接有330 Ω電阻(R12)、2ΚΩ電阻(R13)、2ΚΩ電阻(R14)的雙刀雙擲開關(guān)(K2),到負(fù)極端鈕組成三量程電壓測量儀器補(bǔ)償回路；運(yùn)算放大器ICL7650通過正反連接的兩只ニ極管(D1)、(D2)對運(yùn)算放大器ICL7650輸入端進(jìn)行保護(hù)；330Ω電阻(R12)與雙刀雙擲開關(guān)K2的常閉觸點連接點為運(yùn)算放大器ICL7650同相輸入端并通過100 Ω溫度補(bǔ)償電阻(R16)接地，雙刀雙擲開關(guān)(K1)中(K")層的金屬接觸環(huán)通過100 Ω電阻(R15)連接運(yùn)算放大器ICL7650反相輸入端，運(yùn)算放大器ICL7650輸出端一路通過IM Ω反饋電阻(R17)連接100 Ω電阻(R15)與運(yùn)算放大器ICL7650反相輸入端間的連接點，另一路通過電流表(G)后接地；其特征在于第一步進(jìn)盤有測量盤(1)，它有0、1、2、……18共19個檔位，上面有18只10Ω電阻，除第O、第I觸點外，各檔觸點間連接10Ω電阻ー只，第二步進(jìn)盤各由10只1Ω電阻構(gòu)成的測量盤(II)與代換盤(ΙΓ )組成，第三步進(jìn)盤的測量盤(III)，第四步進(jìn)盤的測量盤(IV)、第五步進(jìn)盤的測量盤(V)上的各個觸點與第二步進(jìn)盤中測量盤(II)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)，節(jié)點(C) 一路流過2 Ω電阻(R1)到節(jié)點(D)后又分成兩路，一路連接第一個步進(jìn)盤測量盤(I)上的第18觸點，測量盤(I)上第I觸點流過ー只10 Ω電阻后與第二步進(jìn)盤中測量盤(II)的第O觸點連接點為電路節(jié)點(A)，測量盤⑴上第O觸點也與節(jié)點(A)連接；節(jié)點⑶另一路流過20 Ω電阻(R2)后連接電路節(jié)點(A)，測量盤(V)的金屬接觸環(huán)流過1000ΚΩ電阻(R3)、測量盤(IV)的金屬接觸環(huán)經(jīng)100ΚΩ電阻(R4)、測量盤(III)的金屬接觸環(huán)流過10ΚΩ電阻(R5)都連接于電路節(jié)點(B)，代換盤(ΙΓ )的第10觸點流過990Ω電阻(R6)與電路節(jié)點(B)連接，電路節(jié)點(A)流過112. 4986 Ω電阻(R7)連接電路節(jié)點(B)，節(jié)點(B)與1080 Ω電阻(R11)的一端連接于雙刀三擲開關(guān)(K1)中(U層的X 10量程觸點，1080 Ω電阻(R11)的另一端及108Ω電阻(Rltl)的一端連接于雙刀三擲開關(guān)(K1)中(IV1)層的Xl量程觸點，節(jié)點(C)另一路流過12 Ω電阻(R8)連接108 Ω電阻(Rltl)的另一端后再流過97. 2 Ω電阻(R9)與雙刀三擲開關(guān)(K1)中(Kw)層的Χ0. I量程觸點連接，雙刀三擲開關(guān)(K1)中(U層的金屬接觸環(huán)連接調(diào)定電阻(Rn)高電位一端，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)極端鈕連接兩個常閉觸點之間依次接有330 Ω電阻(R12)、2ΚΩ電阻(R13)、2ΚΩ電阻(R14)的雙刀雙擲開關(guān)K2后與測量盤(II)的第10觸點連接。
專利摘要一種用于直流電壓測量的三量程電壓測量儀器，它的第一步進(jìn)盤由18只10Ω電阻構(gòu)成測量盤，第二步進(jìn)盤各由10只1Ω電阻構(gòu)成的測量盤與代換盤組成，第三、第四、五步進(jìn)盤的各個觸點與第二步進(jìn)盤中測量盤上的對應(yīng)觸點連接，使第三、第四、五步進(jìn)盤步進(jìn)盤都不需電阻，使電壓測量儀器內(nèi)部引線電阻上總電壓降幾乎為零，電壓測量儀器測量時能夠忽略零電勢及熱電勢影響。
文檔編號G01R17/20GK202443049SQ20112057383
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