有五個步進盤的電壓測量儀的製作方法

2023-11-12 03:36:57

有五個步進盤的電壓測量儀的製作方法
【專利摘要】一種用於直流電壓測量有五個步進盤的電壓測量儀，五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，後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，它使電壓測量儀內部引線電阻、開關接觸電阻及變差、熱電勢對電壓測量儀影響都能夠忽略。
【專利說明】有五個步進盤的電壓測量儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。

【背景技術】
[0002] 當前對於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 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；申請號200810121911. 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，它最大的毛病在於誤差不獨立，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，這對鑑定與維修帶來不便。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是設計一種有五個步進盤的電壓測量儀，它不採用橋式線路，這樣 誤差可以獨立，且後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] 本發明的技術方案這樣採取：電壓測量儀從調節範圍在1?1. 5V之間的外接工 作電源E正極端鈕經過由20隻2. 5 Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由20隻0. 2 Ω電阻串 聯構成的可調電阻RP2、及調節範圍在〇?〇. 3 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤，到 101. 8 Ω調定電阻馬，再經過0?0.2 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻心回到調節範圍在 1?1. 5V之間的外接工作電源E負極端鈕組成電壓測量儀工作迴路；從不飽和標準電池 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K到101.8 Ω調定電阻馬和調節 範圍在0?0. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過200K Ω電阻&到不飽和標 準電池EN負極組成電壓測量儀標準迴路；用於連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經過 五個測量盤後，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成 電壓測量儀補償迴路；其特徵在於第一步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤I 與有〇、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 觸點間焊接〇. 1Ω電阻一隻，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與 有〇、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 觸點間焊接〇. 1Ω電阻一隻，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與 有〇、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ο. 1Ω電阻一隻，測量盤III的第"0"觸點為電路節點A，代換盤ΙΙΓ的第 "10"觸點為電路節點B，節點A與節點B之間通過112. 49 Ω電阻R5連接，第四步進盤由有 〇、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，第五步進盤由有〇、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IIΓ對應 觸點連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用999 Ω的 電阻&連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV'的金屬接觸環間用9999 Ω 的電阻R2連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環與代換盤V'的金屬接觸環間用100ΚΩ 的電阻R 3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"0"觸點即節點A連接測量盤II的第"0"觸點，測量盤II的金屬接觸環連接測量盤I的 金屬接觸環，代換盤ΙΙΓ的第"10"觸點即節點B連接代換盤ΙΓ的第"10"觸點，代換盤 ΙΓ的金屬接觸環經過7Ω的電阻&連接代換盤Γ的金屬接觸環，測量盤I的第"10"觸 點通過11 Ω電阻R4連接代換盤Γ的第"0"觸點，代換盤Γ的第"10"觸點連接101.8 Ω 調定電阻RN高電位端，測量盤I的第"〇"觸點連接可調電阻RP3低電位端，用於連接被測量 "U x"的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的第"0"觸點連接，負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K後與測量盤III的第"10"觸點連接。
[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是本發明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，20 X 2. 5 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有20隻阻值是2. 5 Ω的 電阻串聯，同理，20X0. 2Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有20隻阻值是0. 2Ω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隻阻值是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，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於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；節點A、節點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於電流流過代換盤減少的電阻，反之也然， 所以，後三個步進盤不管置何示值，該步進盤在節點A與節點B之間電阻值不變，這能保證 後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] 電壓測量儀標準工作電流流過節點A、B之間的電流設計成1mA，工作電流經過節 點A後分成四路：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. 5 Ω電阻R5，四路電流匯合於節點B。除經過電阻R5支路外，節點A、節點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，流過節點A、節點B之間各支路電流比為：第五步進盤：第四步進：第三步進盤= 1 : 10 : 100,除電阻R5支路外，節點A、節點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. 889mAX R5 =100ΚΩ/111Χ0. 111mA，電阻R5~ 112. 49Ω。電壓測量儀1mA工作電流經過電阻1?5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 ;節點A、 B之間的電阻100 Ω，加上第二步進盤的1 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，當電壓測量儀標準工作電 流設計成10mA時，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，1mA電流 流過第二步進盤及節點A、節點B ;這時第一步進盤每個步進是IX l(T3mV，第二步進盤每個 步進是1 X 10-4mV，第三步進盤每個步進是1 X 10_5mV，第四步進盤每個步進是1 X 10_6mV，第 五步進盤每個步進是1X l(T7mV。
[0011] 當工作電流標準化後，第I測量盤擲化，第II測量盤擲112，第III測量盤擲11 3，第 IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關K擲向左邊，這時位於測量的兩個端鈕間電壓為：
[0012] Ux = 10 X 0. lrii+1 X 0. 1η2+0. 1 X 0. 1η3+0. 01X0. 1η4+0. 001 X 0. ln5 (mV)
[0013] Ux = rii+O. ln2+0. 01n3+0. 001n4+0. 0001n5 (mV)
[0014] 電壓測量儀工作電流10mA是比較大的，採用甲電池是穩定不了，工作電源要採用 YJ49b型1?1. 5V連續可調的高穩定度穩壓電源，本電壓測量儀採用比較大的工作電流及 0. 1 Ω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] 在標準迴路中，為避免迴路電流過大，採用200ΚΩ電阻R。來限流，由於不飽和標 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 定電阻馬取101. 8 Ω，外加0?0. 2 Ω可鎖定的可調電阻RP4，可以覆蓋標準電池電動勢的 變化範圍。
[0016] 電壓測量儀的標準工作電流是這樣獲得：把lmV標準信號電壓按極性與電壓測量 儀"U x "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K擲向左邊，調節可調電阻RP1、可調電阻R P2及可調電阻RP3，使檢流計G指零；再將雙 刀雙擲開關K擲向右邊，調節可調電阻R p4，使檢流計G指零，再重複一次後，把可調電阻Rp4 鎖定，這時電壓測量儀的工作電流就標準化，儀器使用時，先校對標準，要對讀數盤進行讀 數時，校對標準後再讀數。
【權利要求】
1. 一種有五個步進盤的電壓測量儀，電壓測量儀從調節範圍在1?1. 5V之間的外接 工作電源E正極端鈕經過由20隻2. 5 Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由20隻0. 2 Ω電阻 串聯構成的可調電阻RP2、及調節範圍在〇?〇. 3 Ω之間的可調電阻RP3、經過五個步進盤， 到101. 8 Ω調定電阻RN，再經過0?0. 2 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4回到調節範圍在 1?1. 5V之間的外接工作電源E負極端鈕組成電壓測量儀工作迴路；從不飽和標準電池 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K到101.8 Ω調定電阻馬和調節 範圍在0?0. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過200K Ω電阻&到不飽和標 準電池EN負極組成電壓測量儀標準迴路；用於連接被測量"Ux"的兩個端鈕，正極端鈕經過 五個測量盤後，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成 電壓測量儀補償迴路；其特徵在於第一步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤I 與有〇、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 觸點間焊接〇. 1Ω電阻一隻，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與 有〇、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 觸點間焊接〇. 1Ω電阻一隻，第三步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與 有〇、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ο. 1Ω電阻一隻，測量盤III的第"0"觸點為電路節點A，代換盤ΙΙΓ的第 "10"觸點為電路節點B，節點A與節點B之間通過112. 49 Ω電阻R5連接，第四步進盤由有 〇、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，第五步進盤由有〇、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IIΓ對應 觸點連接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用999 Ω的 電阻&連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV'的金屬接觸環間用9999 Ω 的電阻R2連接，第五步進盤測量盤V的金屬接觸環與代換盤V'的金屬接觸環間用100ΚΩ 的電阻R 3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"0"觸點即節點A連接測量盤II的第"0"觸點，測量盤II的金屬接觸環連接測量盤I的 金屬接觸環，代換盤ΙΙΓ的第"10"觸點即節點B連接代換盤ΙΓ的第"10"觸點，代換盤 ΙΓ的金屬接觸環經過7Ω的電阻&連接代換盤Γ的金屬接觸環，測量盤I的第"10"觸 點通過11 Ω電阻R4連接代換盤Γ的第"0"觸點，代換盤Γ的第"10"觸點連接101.8 Ω 調定電阻RN高電位端，測量盤I的第"〇"觸點連接可調電阻RP3低電位端，用於連接被測量 "U x"的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的第"0"觸點連接，負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K後與測量盤III的第"10"觸點連接。
【文檔編號】G01R17/20GK104101756SQ201410363529
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】袁樂香, 駱曉峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部