多量程電壓測量裝置的製作方法

2023-06-12 00:00:36 1

專利名稱：多量程電壓測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。
背景技術：
日前對於有三個測量盤的電壓測量裝置，中間盤普遍採用開關切換，這樣就產生 接觸電阻的變差，給解析度帶來限制。為了克服該問題，一般採用大電刷以增大接觸面積， 並採用銀_銅複合材料；專利號200720109904. 3、200720107591. 8、200720107586. 7公開
了有三個測量盤四量程的電壓測量裝置解決開關接觸電阻的變差新方法，它的第一步進盤 有一隻測量盤與兩隻輔助盤組成，兩個測量盤連接後與滑線盤連接在兩個測量端鈕間，使 步進盤開關上的電刷排除在測量迴路之外，三個測量盤上的電阻之間不存在開關切換，也 就不產生變差；由於第一步進盤有三層，使開關及儀器結構變得複雜，同時增加了儀器的高 度。

發明內容
本發明的目的是設計一種多量程電壓測量裝置，在三個測量盤的連接上中間盤不 通過開關切換，而且第一步進盤取消兩隻輔助盤。
本發明的技術方案這樣採取 電流從電壓測量裝置4. 5V工作電源的正極經過節點F、B之間的兩個步進盤、一個 雙滑線盤及量程轉換電阻的電阻測量網絡到雙刀四擲量程轉換開關&及調定電阻RN和可 鎖定的可調電阻，再經過可調電阻RP1、RP2、RP3及可調電阻RP4回到工作電源負極組成電壓測 量裝置的工作迴路；標準電池EN正極經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關 K2到調定電阻及可鎖定的可調電阻到標準電池E,負極組成電壓測量裝置標準迴路；電壓測 量裝置用於連接被測量"U/的兩個端鈕，正極端鈕經過兩個測量盤及一個雙滑線盤後，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到負極端鈕組成電壓測量裝置補 償迴路；其特徵在於第一步進盤只有測量盤I，它有0、1、2、……22共23個檔位，各檔位觸 點間連接100Q電阻一隻；第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細材質相同，阻值都是100Q，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 應的阻值為10Q ，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100 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R6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 Rg另一端與第10個電阻&。的一端連接點為電路節點A，第10個電阻&。另一端與第l個 電阻&的另一端的連接點為電路節點B，電阻&與電阻R2的連接點經過160 Q電阻與第1 觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經過90 Q電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經過40Q電阻與第3觸點連接，電阻1 4與電阻1 5的連接點經過10 0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的連接點經過10 Q 電阻與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經過40 Q電阻與第7觸點連接，電阻R8 與電阻R9的連接點經過90 Q電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R1Q的連接點經過160 Q 電阻與第9觸點連接，電阻R1Q與電阻R9的連接點節點A經過10 Q電阻Ru後到節點C，節 點C經過150 Q電阻後與第10觸點連接，測量盤II的第0觸點經過250 Q電阻與節點B 連接，第二步進盤的輔助盤II'上是10隻5Q的電阻，輔助盤II'的電刷經過2050Q電 阻R12後連接測量盤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O觸點連接電路節點C，輔助盤II'第10觸點與23000 Q電阻Ru的一端連接點為節點 D，節點D經過50/7Q電阻R^後與1150Q量程轉換電阻巧 一端並聯在節點F，節點F連 接電壓測量裝置工作電源的正極；電阻R^的另一端連接測量滑線III的始端第O觸點，測 量滑線III的末端第10觸點經過900 Q電阻R14後連接電路節點B ;節點B與10350 Q量 程轉換電阻r2 —端並聯在雙刀四擲量程轉換開關&的K卜工層X 10量程觸點及XO. 1量程 觸點，量程轉換電阻^的另一端與1150Q量程轉換電阻巧的另一端並聯在雙刀四擲量程 轉換開關&的K卜工層X 0. 01量程及X 1量程觸點，雙刀四擲量程轉換開關&的K卜2層X 1 量程觸點連接X 10量程觸點後，經過441 Q調定電阻和調節範圍在0 0. 6 Q可鎖定 的可調電阻RP6連接標準電池EN負極，雙刀四擲量程轉換開關&的K卜2層X 0. 01量程觸點 連接XO. 1量程觸點後，經過44100 Q調定電阻RN2和調節範圍在0 56 Q可鎖定的可調 電阻RP5連接標準電池EN負極，標準電池EN負極經過由22隻7680 Q電阻組成的可調電阻 RP1、由22隻350 Q電阻組成的可調電阻RP2、由22隻15 Q電阻組成的可調電阻RP3及調節 範圍在0 18 Q的可調電阻RP4回到工作電源負極；雙刀四擲量程轉換開關I^的IV工層及 IV2層兩個常閉觸點連接調定電阻RN高電勢端；電壓測量裝置用於連接被測量"U/，的兩個 端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負極端鈕經過雙刀雙擲開關1(2後與輔助滑線111'連 接。 通過以上技術方案，第一步進盤省去了二隻輔助盤，使電壓測量裝置結構簡單，體 積縮小，也降低了生產成本，同時在補償迴路內三隻測量盤連接的線路上沒有經過開關，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 數值，只影響檢流計阻尼，且與整個補償迴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是本發明原理電路。 在圖1中，22X100Q的測量盤I，表示測量盤I由22隻100 Q的電阻組成；同理， 22 X 7680 Q的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1由22隻7680 Q電阻組成，22 X 350 Q的可調 電阻RP2，表示可調電阻RP2由22隻350 Q電阻組成，22 X 15 Q的可調電阻RP3，表示可調電 阻Rp3由22隻15Q電阻組成，10X5Q的輔助盤II'，表示輔助盤II'由10隻5Q的電阻 組成，測量盤II的電阻環形網內有"9X100Q"，表示測量盤II的電阻環形網內電阻I^ 電阻R9九隻電阻阻值都是100 Q 。
具體實施例方式
在圖1中，測量盤II在1 9觸點之間有十隻100 Q首尾相連的電阻環，當測量盤II置"5"時，測量盤II的電刷到節點B之間是5隻100 Q電阻與5隻100 Q電阻並聯，並聯後阻值最大為250Q ，所以第5觸點與電阻環上對應點直接連接，測量盤II的其它觸點與節點B之間的電阻值都要成250 Q ;當測量盤II置"4"或置"6"時，測量盤II的電刷到節點B之間是4隻100 Q電阻與6隻100 Q電阻並聯，並聯後阻值為240 Q ，所以第4、6觸點經過10Q電阻與電阻環上對應點連接；當測量盤II置"3"或置"7"時，測量盤I1的電刷到節點B之間是3隻100 Q電阻與7隻100 Q電阻並聯，並聯後阻值為210 Q ，所以第3、7觸點經過40Q電阻與電阻環上對應點連接；當測量盤II置"2"或置"8"時，測量盤II的電刷到節點B之間是2隻100 Q電阻與8隻100 Q電阻並聯，並聯後阻值為160 Q ，所以第2、8觸點經過90Q電阻與電阻環上對應點連接；當測量盤II置"1"或置"9"時，測量盤II的電刷到節點B之間是l只100Q電阻與9隻100Q電阻並聯，並聯後阻值為90Q，所以第1、9觸點經過160 Q電阻與電阻環上對應點連接；當測量盤II置"O"，測量盤II的第0觸點到節點B之間是250Q電阻連接，當測量盤II置"IO"，測量盤II的第IO觸點到節點B之間是160 Q電阻加90 Q電阻環連接成250 Q電阻。 第二步進盤的測量盤II的電刷與輔助盤II'的電刷是同步的，第二步進盤置"O"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間的電阻值是兩個同是2300Q的電阻並聯，因此是1150Q 。 當第二步進盤不置"0"、"9"及"10"時，輔助盤II'的電刷與節點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'的電刷與節點B之間電阻值的計算設電阻(R2+R3+ "+R9)與電阻R1Q兩邊阻值等效於電阻巧，電阻R1Q與電阻&兩邊阻值等效於電阻r/電阻(R2+R3+...+R9)與電阻Ri兩邊阻值等效於電阻r/'，等效於電阻巧、r/、r/'交點為Q1: 則formula see original document page 6 輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值等於formula see original document page 6
第二步進盤置"2"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值的計算設電阻(R3+R4+-+R9)與電阻Rw兩邊阻值等效於電阻r2，電阻Rw與電阻(R一ig兩邊阻值等效於電阻r/電阻(R3+R4+*"+R9)與電阻(R一R2)兩邊阻值等效於電阻r2"，等效於電阻r2、 r2'、r/'交點為Q2 : 則r2 = 70 Q r2， = 20 Q r2" = 140 Q 輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值等於formula see original document page 6 同理，第二步進盤置"3"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值是1165Q,
第二步進盤置"4"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值是1170Q,
第二步進盤置"5"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值是1175Q,
...... 第二步進盤置"9"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值是(2210/2+90) Q=1195Q，第二步進盤置"10"時，輔助盤II'的電刷與節點B之間電阻值是(2200/2+100)Q = 1200 Q 。 由於測量盤II每步進增加5 Q ，因此輔助盤II'每步進減少5 Q ，使電路總阻不變。 電壓測量裝置標準工作電流有兩個在XIO、 XI量程時，標準工作電流是2. 31mA，在XO. 1、 XO. 01量程時，標準工作電流是0. 023lmA， 節點D經過兩個步進盤到節點B的並聯電阻是1200 Q ，節點D經過滑線盤到節點B的電阻是2400 Q ，節點D經過滑線盤到節點B的電阻值是節點D經過兩個步進盤到節點B的電阻值的20倍，節點D經過兩個步進盤到節點B的總電流是節點D經過滑線盤到節點B電流的20倍，在X 10量程，節點D經過三個測量盤到節點B的並聯電阻為1200X24000/(1200+24000) Q = 800/7 Q ，加上50/7 Q電阻R15總共1150 Q ，並聯在節點F與節點B之間的另一支路1150Q量程轉換電阻巧與10350 Q量程轉換電阻巧之和是11500 Q，因此電壓測量裝置標準工作電流的10/11流過電阻1 15、節點D到節點B，l/ll流過1150 Q量程轉換電阻巧、電阻r2到節點B ;在X 1量程，三個測量盤並聯電阻加上50/7 Q電阻R15串聯10350 Q量程轉換電阻^之和是11500Q，與1150Q量程轉換電阻巧並聯，因此電壓測量裝置工作電流的1/11流過電阻R『節點D到節點B，經過電阻^到開關I^的XI量程觸點，10/11流過1150 Q量程轉換電阻巧到開關KJ勺Xl量程觸點，電壓測量裝置工作電流標準化時的電流為2. 31mA，在X 10量程，2. 1mA電流經過節點D到三個測量盤匯合於節點B，O. 21mA電流流過1150 Q量程轉換電阻巧與10350 Q量程轉換電阻^;在X 1量程，0. 21mA電流經過節點D到三個測量盤匯合於節點B，2. 1mA電流流過1150 Q量程轉換電阻i>在X 1量程，流過節點D到三個測量盤匯合於節點B的電流是在X 10量程時的1/10。
在X 10量程，節點D經過兩個步進盤到節點B的總電流是2mA，測量滑線III上電流是O. lmA;根據三角形-星形變換，輔助盤II'電刷經過測量盤I到等效電阻iv rn'、rn"的交點Qn(n = 1、2、3…9)的電阻與輔助盤II'電刷經過2050 Q電阻R12到交點Qn的電阻相等，所以流過測量盤I與2050 Q電阻1 12的電流各為1mA ;測量盤II置"10"時，輔助盤II'電刷經過測量盤I到節點C的電阻與輔助盤II'電刷經過2050 Q電阻R12到節點C的電阻都等於2200 Q ，所以流過測量盤I與2050 Q電阻R12的電流也各為lmA。
對於測量盤II在1 9觸點之間的十隻100 Q首尾相連的電阻環而言，測量盤II置"l"時電阻Ri與9隻阻值同為100 Q電阻並聯，流過電阻&。的電流為1/10mA，節點A與節點B之間的電壓UAB = 1/10X lOOmV = 10mV ;測量盤II置"2"時電阻(R,ig與8隻阻值同為100 Q電阻並聯，流過電阻Rw的電流為2/10mA，節點A與節點B之間的電壓U^二2/10X100mV = 20mV ;同理，測量盤II置"n"時(n = 1、2、3…9)電阻節點A與節點B之間的電壓UAB = nX 10mV ;測量盤II置10"時，節點A與節點B之間90 Q電阻上的電壓UAB=90mV加1 Q電阻Rn上lOmV，共lOOmV ;流過測量滑線III的電流是0. lmA，工作電流標準化時，第一步進盤置W、第二步進盤置化、第三盤置n3 (n3表示大格示值)這時"Ux"兩個測量端鈕間電壓為Ux = 1 X lOOn,l X 100+n2/10 X 100-0. 1 X 900-0. 1 X 10 X (10_n3) (mV)
= 100n,100+10n2-90-10+n3(mV)
= 100n,10n2+n3(mV) 在X 1量程時，第一步進盤置r^、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 = 10W0. ln3(mV) 每批生產的標準電池的電動勢是離散的，在1. 0188V 1. 0196V之間，在X 10、 X 1量程時，標準化的工作電流為2. 31mA，因此調定電阻RN取441 Q ，外加0 0. 6 Q可鎖定的可調電阻RP6，可以覆蓋標準電池電動勢的變化範圍。 2.31mA標準電流是這樣確定的把2V標準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準信號電壓值相同，雙刀雙擲開關1(2擲向左邊，調節可調電阻R『可調電阻R『可調電阻R唚可調電阻RP4，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關K2擲向右邊，調節可調電阻RP6，使檢流計G指零，這時把可調電阻RP6鎖定；電壓測量裝置今後使用時依此為在X 10、 X 1量程時標準。 在XO. 1、 XO. 01量程時，標準化的工作電流為0. 0231mA，因此調定電阻Rw取44100 Q ，外加0 56 Q可鎖定的可調電阻RP5，也可以覆蓋標準電池電動勢的變化範圍。
0. 0231mA標準電流是這樣確定的把20mV標準信號電壓按極性與電壓測量裝置"4"兩個測量端鈕連接，電壓測量裝置各盤總示值與標準信號電壓值相同，雙刀雙擲開關1(2擲向左邊，調節可調電阻RP1 、可調電阻RP2 、可調電阻RP3、可調電阻RP4，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關K2擲向右邊，調節可調電阻RP5，使檢流計G指零，這時把可調電阻RP5鎖定；電壓測量裝置今後使用時依此為在XO. 1、 XO. 01量程時標準。 在XO. 1量程時，節點D經過兩個步進盤到節點B的電流是0. 02mA，節點D經過滑線盤到節點B的電流是0. OOlmA，都是X 10量程時的1/100，當第一步進盤置n"第二步進盤置rv第三盤置ri3時(113表示大格示值)"U/兩個測量端鈕間電壓為UX =ln2+0. 01n3(mV) 在XO. 01量程時，節點D經過兩個步進盤到節點B的電流是0. 002mA，節點D經過滑線盤到節點B的電流是0. OOOlmA，都是X 10量程時的1/1000，當第一步進盤置&、第二步進盤置rv第三盤置ri3時(113表示大格示值)"U/兩個測量端鈕間電壓為UX =0. ln工+0. 01n2+0. 001n3(mV)第三盤每小格示值為0. 1 y V。
權利要求
一種多量程電壓測量裝置，電流從電壓測量裝置4.5V工作電源的正極經過節點F、B之間的兩個步進盤、一個雙滑線盤及量程轉換電阻的電阻測量網絡到雙刀四擲量程轉換開關K1及調定電阻RN和可鎖定的可調電阻，再經過可調電阻RP1、RP2、RP3及可調電阻RP4回到工作電源負極組成電壓測量裝置的工作迴路；標準電池EN正極經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到調定電阻及可鎖定的可調電阻到標準電池EN負極組成電壓測量裝置標準迴路；電壓測量裝置用於連接被測量「UX」的兩個端鈕，正極端鈕經過兩個測量盤及一個雙滑線盤後，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到負極端鈕組成電壓測量裝置補償迴路；其特徵在於第一步進盤只有測量盤I，它有0、1、2、……22共23個檔位，各檔位觸點間連接100Ω電阻一隻；第三盤為雙滑線盤，兩根滑線粗細材質相同，阻值都是100Ω，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，每大格對應的阻值為10Ω，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100Ω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點B，電阻R1與電阻R2的連接點經過160Ω電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經過90Ω電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經過40Ω電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經過10Ω電阻與第4觸點連接，電阻R6與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點經過10Ω電阻與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經過40Ω電阻與第7觸點連接，電阻R8與電阻R9的連接點經過90Ω電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R10的連接點經過160Ω電阻與第9觸點連接，電阻R10與電阻R9的連接點節點A經過10Ω電阻R11後到節點C，節點C經過150Ω電阻後與第10觸點連接，測量盤II的第0觸點經過250Ω電阻與節點B連接，第二步進盤的輔助盤II′上是10隻5Ω的電阻，輔助盤II』的電刷經過2050Ω電阻R12後連接測量盤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觸點連接電路節點C，輔助盤II′第10觸點與23000Ω電阻R13的一端連接點為節點D，節點D經過50/7Ω電阻R15後與1150Ω量程轉換電阻r1一端並聯在節點F，節點F連接電位差計工作電源的正極；電阻R13的另一端連接測量滑線III的始端第0觸點，測量滑線III的末端第10觸點經過900Ω電阻R14後連接電路節點B；節點B與10350Ω量程轉換電阻r2一端並聯在雙刀四擲量程轉換開關K1的K1-1層×10量程觸點及×0.1量程觸點，量程轉換電阻r2的另一端與1150Ω量程轉換電阻r1的另一端並聯在雙刀四擲量程轉換開關K1的K1-1層×0.01量程及×1量程觸點，雙刀四擲量程轉換開關K1的K1-2層×1量程觸點連接×10量程觸點後，經過441Ω調定電阻RN1和調節範圍在0～0.6Ω可鎖定的可調電阻RP6連接標準電池EN負極，雙刀四擲量程轉換開關K1的K1-2層×0.01量程觸點連接×0.1量程觸點後，經過44100Ω調定電阻RN2和調節範圍在0～56Ω可鎖定的可調電阻RP5連接標準電池EN負極，標準電池EN負極經過由22隻7680Ω電阻組成的可調電阻RP1、由22隻350Ω電阻組成的可調電阻RP2、由22隻15Ω電阻組成的可調電阻RP3及調節範圍在0～18Ω的可調電阻RP4回到工作電源負極；雙刀四擲量程轉換開關K1的K1-1層及K1-2層兩個常閉觸點連接調定電阻RN高電勢端；電壓測量裝置用於連接被測量「UX」的兩個端鈕，正極端鈕與測量盤I電刷連接，負極端鈕經過雙刀雙擲開關K2後與輔助滑線III′連接。
全文摘要
一種用於直流電壓測量有三個測量盤的多量程電壓測量裝置，它有二隻步進盤和一隻雙滑線盤組成，電壓測量裝置內部的兩個測量盤與測量滑線間用導線連接，不通過開關切換，使電壓測量裝置測量時不存在變差及熱電勢影響，通過改變接觸量程轉換電阻的位置及工作電流的大小獲得四個量程，最小解析度達0.1μV，且省去了第一步進盤的兩隻輔助盤。
文檔編號G01R17/20GK101710145SQ200910155430
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者駱小君 申請人:駱小君