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专利名称：一种有利于仪器生产企业管理的直流电位差计的制作方法
技术领域：
本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。
背景技术：
当前，在电压测量方面，精度低的地方用数字电压表直接测量，精度高的地方采用直流电位差计，直流电位差计按测量电压分为高电势直流电位差计与低电势直流电位差计，按电路原理分为桥式、分压式、串联代换式、电压叠加式、电流叠加式等等，直流电位差计精度从O. I级到O. 002级有6个级别，直流电位差计主要由各种工作电流调节开关、温度补偿开关、测量步进开关与各种阻值线绕电阻组成，由于直流电位差计种类繁多，使仪器生产企业要库存大量的、各种各样的线绕电阻和多种式样的开关。线绕电阻除了人工老化还需自然老化，直流电位差计精度越高，所用线绕电阻自然老化时间越长；由于外形相同阻值相同的线绕电阻放在同一仓库里，很容易搞混。生产线上往往有精度不同的直流电位差计在生产，阻值及外形相的线绕电阻可能用在不同型号的直流电位差计上，如果自然老化时间长的线绕电阻用在低精度直流电位差计上就造成浪费，自然老化时间短的线绕电阻用在高精度直流电位差计上就制造了难以发现的次品，开关问题也一样，由于开关种类多，就造成库存量大，少了一种开关仪器就不能生产，这些都给仪器生产企业的管理带来很多不便。

发明内容
本发明的目的，是设计一种直流电位差计，把各种测量步进开关尽统一成一种步进开关，测量步进开关上的电阻尽可能统一成一种电阻，这就大幅度的降低了原器件的种类，就可以降低企业库存，也方便了管理。本发明的技术方案这样采取直流电位差计由步进开关及电阻组成，每只步进开关上有24个按圆周均匀分布可固定触点或定位钉的孔，固定后的触点一面可与电阻焊接，另一面通过刷架上的电刷与步进开关上的金属环接触，步进开关上的金属环是两只相互中心对称的、互不连通的半环，每只半环均可与导线焊接；步进开关按装配形式有三种第一种是当步进开关的刷架装一把电刷且两只半环用导线连接成一只全环，通过电刷按顺时针滑动分别接触对应的触点是0、1、2、……21，共22个档位，其余两个孔用定位钉固定，这两个定位钉一个固定开关起始点，另一个固定开关终止点；第二种是步进开关的刷架装两把相互中心对称的电刷，上下两只半环通过电刷按顺时针滑动分别接触对应的触点是0、1、
2、……9，共10个档位，上半环“O”档位按顺时针往前一个档位的孔及“9”档位按顺时针往后一个档位的孔用定位钉固定，上半环“2”档位触点用导线连接下半环“O”档位触点，上半环“3”档位触点用导线连接下半环“ I”档位触点，上半环“4”档位触点用导线连接下半环“ 2 ”档位触点，上半环“ 5 ”档位触点用导线连接下半环“ 3 ”档位触点，上半环“6 ”档位触点用导线连接下半环“4”档位触点，上半环“7”档位触点用导线连接下半环“5”档位触点，上半环“8”档位触点用导线连接下半环“6”档位触点，上半环“9”档位触点用导线连接下半环“7”档位触点；第三种是步进开关的刷架装一把电刷，半环对应11个触点按顺时针组成0、1、2、……10有11个档位；直流电位差计用于工作电流调节的步进开关Rpi采用第一种装配形式，每相邻两个触点间焊接30 Ω电阻一个，就组成0、1、2、……21有22个档位且每个步进阻值相同的步进开关；直流电位差计用于工作电流调节的步进开关Rp2也采用第一种装配形式，每相邻两个触点间焊接1.5 Ω电阻一个，就组成0、1、2、……21有22个档位且每个步进阻值相同的步进开关；测量盘I、测量盘II、测量盘III、测量盘IV采用第二种装配形式；测量盘V采用第三种装配形式；直流电位差计工作电流由3V工作电源正极连接步进开关Rpi的第“O”触点，步进开关Rpi的 全环连接步进开关Rp2的第“O”触点，步进开关Rp2的全环连接调节范围在O 1.6Ω之间的可调电阻Rp3后经过电路节点A与1018 Ω调定电阻Rn连接，再经过调节范围在O 2 Ω之间可锁定的可调电阻Rp4后与电路节点B连接，再连接测量盘I的第“O”触点，测量盘I上半环串联的11只100Ω电阻终止端电阻脚连接620 Ω电阻R5后与3V工作电源负极连接；其特征在于测量盘I上半环串联11只100 Ω电阻，第I只100Ω电阻焊接触点，第2只100Ω电阻焊接“ 1”、“2”触点，第3只100Ω电阻焊接“2”、“3”触点，第4只100Ω电阻焊接“3”、“4”触点，第5只100 Ω电阻焊接“4”、“5”触点，第6只100Ω电阻焊接“5”、“6”触点，第7只100 Ω电阻焊接“6”、“7”触点，第8只100Ω电阻焊接“7”、“8”触点，第9只100 Ω电阻焊接“8”、“9”触点，第10只100Ω电阻一只电阻脚焊接“9”触点，另一只电阻脚焊接第11只100Ω电阻一只电阻脚后焊接下半环第“8”档位触点，第11只100Ω电阻另一只电阻脚焊接下半环第“9”档位触点；测量盘II、测量盘III、测量盘IV所用电阻阻值、电阻数量及焊接方式均与测量盘I同；测量盘V的刷架装一把电刷，半环对应11个触点上焊有10只100 Ω电阻，按顺时针组成0、1、2、……10有11个档位；测量盘II上半环串联的11只100 Ω电阻，起始端电阻脚焊接测量盘I的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘I的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250Ω电阻R1，测量盘III上半环串联的11只100Ω电阻，起始端电阻脚焊接测量盘II的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘II的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250Ω电阻R2，测量盘IV上半环串联的11只100Ω电阻，起始端电阻脚焊接测量盘III的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘III的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250Ω电阻R3，测量盘V上半环串联的10只100 Ω电阻，起始端电阻脚焊接测量盘IV的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘IV的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250 Ω电阻R4，用于连接外接被测量Ux的正极端钮经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K与节点B连接，连接外接被测量Ux的负极端钮与测量盘V的半环连接。内附不饱和标准电池En的正极连接电路节点A，内附不饱和标准电池En的负极连接100K Ω R6后再经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K与可锁定的可调电阻Rp4滑动触点连接。通过以上技术方案，测量盘I、测量盘II、测量盘III、测量盘IV、测量盘V都采用相同的电阻，步进开关结构基本相同，线绕电阻种类少，工作电流调节开关、测量盘的转动开关，都采用同一种步进开关，装配方式也大同小异，这方便了材料采购与生产安排，也降低了生产成本；测量盘本发明用了五只，按原理可以增加到六只、七只，实际上是不行的，因为虽然每只测量盘里有两把电刷，它们的热电势大小相等，方向相反，可以抵消，但五只测量盘里有九只开关，热电势影响不可以忽略，因此，采用五只测量盘把最小分辨率定为10 μ V，让几个μ V热电势不影响最小步进值是可取的。


图I是本直流电位差计测量盘I、测量盘II、测量盘III、测量盘IV的开关触点及电阻的连接图。在图I中，长方形表示电阻，粗黑半圆弧表示半环，双向箭头表示电刷，空心小圆圈表示触点，两个实心小圆圈表示两个定位钉图2是测量盘I、测量盘II、测量盘III、测量盘IV的等效电路，图2中粗黑线条表示步进开关的半环，双向箭头表示电刷，小圆圈表 示触点。图3是本直流电位差计工作电流调节的步进开关Rp1、步进开关Rp2的开关触点及电阻的连接图，在图3中，长方形表示电阻，粗黑半圆弧表示半环，双向箭头表示电刷，空心小圆圈表示触点，两个实心小圆圈表示两个定位钉图4是本直流电位差计工作电流调节的、步进开关Rpi、步进开关Rp2的等效电路，在图3、图4中，21 XR中R表示电阻，在步进开关Rp1中R是30 Ω，在步进开关Rp2中R是
I.5Ω。图5是本直流电位差计测量盘V的开关触点及电阻的连接图。在图5中，长方形表示电阻，粗黑半圆弧表示半环，双向箭头表示电刷，空心小圆圈表示触点，两个实心小圆圈表示两个定位钉图6是测量盘V的等效电路，图7是本直流电位差计原理电路图3中粗黑线条表示步进开关的半环，双向箭头表示电刷，小圆圈表示触点，21 X 30 Ω表示有21只30 Ω电阻串联在一起，同理，21 X I. 5 Ω表示有21只1.5 Ω电阻串联在一起，11 XlOO Ω有11只100 Ω电阻串联在一起。
具体实施例方式在图7中，测量盘V半环上是串联的10只100 Ω电阻，共1000 Ω，与250 Ω电阻R4和并联后成为200 Ω的电阻值，通过测量盘IV上、下两只半环上的电刷与测量盘IV上的两只100Ω电阻并联，使得并联的两只100 Ω电阻两端阻值为100 Ω，因此，由于测量盘V的存在，使测量盘IV上11只串联的100 Ω电阻两端阻值为1000 Ω，同理，由于测量盘V、测量盘IV的存在，使测量盘III上11只串联的100 Ω电阻两端阻值为1000 Ω，由于测量盘V、测量盘IV、测量盘III的存在，使测量盘II上11只串联的100Ω电阻两端阻值为1000Ω，测量盘V、测量盘IV、测量盘III、测量盘II的存在，使测量盘I上11只串联的100 Ω电阻两端阻值为1000 Ω，直流电位差计工作电流设计成1mA，当ImA电流流过测量盘I上11只串联的100Ω电阻时，测量盘I上、下半环电刷之间的两只100Ω电阻由于测量盘II以同样阻值并联，所以，流过测量盘I上、下半环电刷之间的两只100 Ω电阻的电流是O. 5mA，流过250 Ω电阻R1与测量盘II上11只串联的100Ω电阻电流和也是O. 5mA，250 Ω电阻R1是1000 Ω的电阻值的四分之一，所以O. 4mA电流流过电阻R1,0. ImA电流流过II上11只串联的100Ω电阻，由于测量盘I与测量盘II上每个步进阻值都是100Ω，测量盘II上的电流是测量盘I上电流的十分之一，测量盘II上每个步进的电压值是测量盘I上每个步进电压值的十分之一，同理，测量盘III上每个步进的电压值是测量盘II上每个步进电压值的十分之一，测量盘IV上每个步进的电压值是测量盘III上每个步进电压值的十分之一，测量盘V上每个步进的电压值是测量盘IV上每个步进电压值的十分之一。每批生产的标准电池的电动势是离散的，在I. 0188V I. 0196V之间，标准化的工作电流为ImA,因此调定电阻&取1018Ω，外加O 2Ω可锁定的可调电阻Rp4,可以覆盖标准电池电动势的变化范围，100KΩ电阻R6是为了防止标准电池大电流放电。干电池新的时候电动势约为I. 65V，用旧到I. 35V以下时就放弃，为了使干电池在新、旧情况下都能使电压测量装置的工作电流调节到标准化，电压测量装置工作电压为3V，采用两组干电池串联，为使电压测量装置在2. 7V 3. 3V之间 工作，由21只300 Ω电阻组成步进开关RP1，由21只I. 5 Ω电阻组成步进开关Rp2，可调电阻Rp3调节范围为O I. 6 Ω及串联一个620 Ω电阻R5。标准工作电流是这样校准的在“Ux”两端的两个测量端钮按极性接上IV标准电压信号，开关K掷向右边，测量盘示值全置满度(IV)与标准电压值相同，通过调节工作电流的步进开关Rpi、步进开关Rp2及可调电阻Rp3,使检流计指零，再将开关K掷向左边，不饱和标准电池的电动势在生产厂出厂时是离散的，在I. 0188V I. 0196V之间，取样用调定电阻Rn的阻值是1018 Ω，串联了 O 2 Ω可调电阻Rp4，调节可调电阻Rp4，使检流计再次指零，再将开关K掷向右边，调节可调电阻RP3，使检流计指零，又将开关K掷向左边，调节可调电阻Rp4^使检流计指零，当开关K掷向左边及掷向右边不作调节检流计均指零时,说明直流电位差计的工作电流就标准化，即调定电阻上的压降与不饱和标准电池En的电动势已经相等，这时将可调电阻Rm锁定，这台直流电位差计今后就以此为标准。当工作电流标准化后，测量盘I置Ii1，测量盘II置112，测量盘III置113，测量盘IV置n4，测量盘V置n5，开关K掷向右边，这时位于测量的两个端钮间电压为Ux = IX lOOrii+O. I X 100n2+0. 01 X 100n3+0. 001 X 100n4+0. 0001 X IOOn5 (mv)= lOOn^lOria+ng+O. ln4+0. Oln5 (mv)五个测量盘全置满度时电压示值表达为O. 9999V+0. 0001V,即满度为IV。
权利要求
1.一种有利于仪器生产企业管理的直流电位差计，直流电位差计由步进开关及电阻组成，每只步进开关上有24个按圆周均匀分布可固定触点或定位钉的孔，固定后的触点一面可与电阻焊接，另一面通过刷架上的电刷与步进开关上的金属环接触，步进开关上的金属环是两只相互中心对称的、互不连通的半环，每只半环均可与导线焊接；步进开关按装配形式有三种第一种是步进开关的刷架装两把相互中心对称的电刷，上下两只半环通过电刷按顺时针滑动分别接触对应的触点是0、1、2、……9，共10个档位，上半环“0”档位按顺时针往前一个档位的孔及“9”档位按顺时针往后一个档位的孔用定位钉固定，上半环“2”档位触点用导线连接下半环“0”档位触点，上半环“3”档位触点用导线连接下半环“I”档位触点，上半环“4”档位触点用导线连接下半环“2”档位触点，上半环“5”档位触点用导线连接下半环“3”档位触点，上半环“6”档位触点用导线连接下半环“4”档位触点，上半环“V，档位触点用导线连接下半环“5”档位触点，上半环“8”档位触点用导线连接下半环“6”档位触点，上半环“9”档位触点用导线连接下半环“7”档位触点；第二种是当步进开关的刷架装一把电刷且两只半环用导线连接成一只全环，通过电刷按顺时针滑动分别接触对应的触点是0、I、2、……21，共22个档位，其余两个孔用定位钉固定，这两个定位钉一个固定开关起始点，另一个固定开关终止点；第三种是步进开关的刷架装一把电刷，半环对应11个触点按顺时针组成0、1、2、……10有11个档位；直流电位差计用于工作电流调节的步进开关Rpi采用第一种装配形式，每相邻两个触点间焊接30 Q电阻一个，就组成0、1、2、……21有22个档位且每个步进阻值相同的步进开关；直流电位差计用于工作电流调节的步进开关Rp2也采用第一种装配形式，每相邻两个触点间焊接I. 5 Q电阻一个，就组成0、1、2、……21有22个档位且每个步进阻值相同的步进开关；测量盘I、测量盘II、测量盘III、测量盘IV采用第二种装配形式；测量盘V采用第三种装配形式；直流电位差计工作电流由3V工作电源正极连接步进开关Rpi的第“0”触点，步进开关Rpi的全环连接步进开关Rp2的第“0”触点，步进开关Rp2的全环连接调节范围在0 I. 6 Q之间的可调电阻Rp3后经过电路节点A与1018Q调定电阻Rn连接，再经过调节范围在0 2Q之间可锁定的可调电阻Rp4后与电路节点B连接，再连接测量盘I的第“0”触点，测量盘I上半环串联的11只100Q电阻终止端电阻脚连接620 Q电阻R5后与3V工作电源负极连接；其特征在于测量盘I上半环串联11只100Q电阻，第I只100Q电阻焊接触点，第2只100Q电阻焊接“I”、“2”触点，第3只100Q电阻焊接“2”、“3”触点，第4只100Q电阻焊接“3”、“4”触点，第5只100Q电阻焊接“4”、“5”触点，第6只100Q电阻焊接“5”、“6”触点，第7只100Q电阻焊接“6”、“7”触点，第8只100Q电阻焊接“7”、“8”触点，第9只100Q电阻焊接“8”、“9”触点，第10只100Q电阻一只电阻脚焊接“9”触点，另一只电阻脚焊接第11只100Q电阻一只电阻脚后焊接下半环第“8”档位触点，第11只100Q电阻另一只电阻脚焊接下半环第“9”档位触点；测量盘II、测量盘III、测量盘IV所用电阻阻值、电阻数量及焊接方式均与测量盘I同；测量盘V的刷架装一把电刷，半环对应11个触点上焊有10只100Q电阻，按顺时针组成0、1、2、……10有11个档位；测量盘II上半环串联的11只100Q电阻，起始端电阻脚焊接测量盘I的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘I的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250Q电阻R1，测量盘III上半环串联的11只100Q电阻，起始端电阻脚焊接测量盘II的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘II的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250 Q电阻R2，测量盘IV上半环串联的11只100Q电阻，起始端电阻脚焊接测量盘III的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘III的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250Q电阻R3，测量盘V上半环串联的10只IOOQ电阻，起始端电阻脚焊接测量盘IV的上半环，终止端电阻脚焊接测量盘IV的下半环，起始端电阻脚与终止端电阻脚之间并联250 Q电阻R4，用于连接外接被测量Ux的正极端钮经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K与节点B连接，连接外 接被测量Ux的负极端钮与测量盘V的半环连接。内附不饱和标准电池En的正极连接电路节点A，内附不饱和标准电池En的负极连接100KQ&后再经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K与可锁定的可调电阻Rp4滑动触点连接。
全文摘要
一种用于直流电压测量的直流电位差计，它采用了五只测量盘都用同一种电阻和同样结构的步进开关，两只工作电流调节开关也采用相似结构，使直流电位差计所用电阻种类很少，步进开关结构单一，给仪器生产企业在材料采购、生产安排、仓库管理等都带来方便。
文档编号G01R17/20GK102967743SQ20121052881
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者骆君 申请人:浙江工商大学