专利名称：二量程电位差计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对直流电压进行测量的仪器。
背景技术：
日前对于有三个测量盘的电位差计，中间盘普遍采用开关切换，这样就产生接触 电阻的变差，给分辨率带来限制。为了克服该问题，一般采用大电刷以增大接触面积，并采 用银一铜复合材料；专利号 200720107584. 8,200720109993. 1,200720107589. 0 公开了有 三个测量盘的电位差计解决开关接触电阻的变差新方法，它的第一步进盘有一只测量盘与 两只辅助盘组成，两个测量盘连接后与滑线盘连接在两个测量端钮间，使步进盘开关上的 电刷排除在测量回路之外，三个测量盘上的电阻之间不存在开关切换，也就不产生变差；由 于第一步进盘有三层，使开关及仪器结构变得复杂，同时增加了仪器的高度。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种二量程电位差计，在三个测量盘的连接上中间盘不 通过开关切换，而且第一步进盘取消两只辅助盘。本实用新型的技术方案这样采取电流从电位差计1. 5V工作电源的正极经过节点D、B之间的两个步进盘、一个双滑 线盘及量程转换电阻的电阻测量网络到调定电阻及可锁定的可调电阻，回到工作电源的负 极组成电位差计工作回路；标准电池En正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双 掷开关K2到调定电阻Rn及可锁定的可调电阻，再经过100K Ω限流电阻R到标准电池En负 极组成电位差计标准回路；电位差计用于连接被测量“U/’的两个端钮，正极端钮经过两个 测量盘及一个双滑线盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到负 极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘有测量盘I，它有0、1、2、……22共 23个档位，各档位触点间连接10Ω电阻一只；第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同， 阻值都是10 Ω，其中一根为测量滑线III，另一根为辅助滑线III'，双滑线盘的刻度盘分 10大格，每大格对应的阻值为1 Ω，每大格分10小格，两根滑线电阻上的电刷是同一片金属 刷片；第二步进盘由测量盘II与辅助盘ΙΓ组成，测量盘II有0、1、2、……10共11个档 位，0 9档位上面有10个10 Ω的电阻，第1个电阻R1 —端焊接第2个电阻R2 —端，电阻 R2另一端焊接第3个电阻R3 —端，电阻R3另一端焊接第4个电阻R4 —端，电阻R4另一端焊 接第5个电阻R5 —端，电阻R5另一端焊接第6个电阻R6 —端，电阻R6另一端焊接第7个电 阻R7 一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8 —端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9 —端， 第9个电阻R9另一端与第10个电阻Rltl的一端连接点为电路节点�。�10个电阻Rltl另一 端与第1个电阻R1的另一端的连接点为电路节点B，电阻R1与电阻R2的连接点经过16 Ω 电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过9 Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与 电阻R4的连接点经过4 Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过1 Ω电阻与 第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点经过1 Ω电阻与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过4 Ω电阻与第7触点连接，电阻 R8与电阻R9的连接点经过9 Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻Rltl的连接点经过16 Ω 电阻与第9触点连接，电阻Rltl与电阻R9的连接点节点A经过1 Ω电阻R11后到节点C，节点 C经过15 Ω电阻后与第10触点连接，测量盘II的第0触点经过25 Ω电阻与节点B连接， 第二步进盘的辅助盘ΙΓ上是10只0.5Ω的电阻，辅助盘II，的电刷经过205Ω电阻R12 后连接测量盘II的电刷，辅助盘IΓ的电刷连接测量盘I第22个触点，测量盘I的第0触 点连接电路节点C，辅助盘II'第10触点与2300 Ω电阻R14的一端连接点为节点D，节点 D连接电位差计工作电源正极；电阻R14的另一端连接测量滑线III的始端即第0触点，测 量滑线III的末端即第10触点经过90 Ω电阻R13后连接电路节点B ；节点B连接双刀双掷 量程转换开关K1的IV2层的常闭触点，IV2层的X 1量程触点连接485 Ω的调定电阻RN1, 再经过0 1 Ω可锁定的可调电阻RP2，与标准电池EN负极连接，K1^2层的Χ0. 1量程触点 连接4630 Ω的调定电阻RN2,再经过0 8 Ω可锁定的可调电阻RP3，与标准电池EN负极连 接，标准电池EN负极连接双刀双掷量程转换开关K1的IV1层的常闭触点，IV1层的X 1量 程触点连接0 120 Ω可调电阻Rpi与由20个60 Ω电阻组成的可调电阻Rp4的连接点，可 调电阻Rpi的另一端经过66 Ω的固定电阻Rtl与工作电源负极连接，可调电阻Rp4的另一端 经过1700Ω电阻艮与！^层的Χ0. 1量程触点连接；电位差计用于连接被测量“U/’的两 个端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K2后与辅助滑线ΙΙΓ 连接。通过以上技术方案，第一步进盘省去了二只辅助盘，使电位差计结构简单，体积缩 �。步档土松杀荆痹诓钩セ芈纺谌徊饬颗塘拥南呗飞厦挥芯兀圆� 存在变差及热电势影响；第一步进盘及双滑线盘的电刷切换引起阻值变化不影响测量数 值，只影响检流计阻尼，且与整个补偿回路的电阻变化比起来电刷切换引起阻值变化可以 忽略。
图1是本实用新型原理电路。在图1中，22X10 Ω的测量盘I，表示测量盘I由22只10 Ω的电阻组成；同理， 10Χ0.5Ω的辅助盘II'，表示辅助盘ΙΓ由10只0.5Ω的电阻组成，测量盘II的电阻环 形网内有“9X10 Ω ”，表示测量盘II的电阻环形网内电阻R1 电阻R9九只电阻阻值都是 10 Ω。
具体实施方式
在图1中，测量盘II在1 9触点之间有十只10 Ω首尾相连的电阻环，当测量盘 II置“5”时，测量盘II的电刷到节点B之间是5只10Ω电阻与5只10Ω电阻并联，并联 后阻值最大为25 Ω，测量盘II其它触点到节点B之间的阻值都要连接到25 Ω，测量盘II 的第5触点与电阻环上对应点直接连接；当测量盘II置“4”或置“6”时，测量盘II的电刷 到节点B之间是4只10 Ω电阻与6只10 Ω电阻并联，并联后阻值为24 Ω，所以第4、6触点 经过1 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“3”或置“7”时，测量盘II的电刷到 节点B之间是3只10Ω电阻与7只10Ω电阻并联，并联后阻值为21 Ω，所以第3、7触点经过4Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“2”或置“8”时，测量盘II的电刷到节 点B之间是2只10Ω电阻与8只10Ω电阻并联，并联后阻值为16 Ω，所以第2、8触点经 过9Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“1”或置“9”时，测量盘II的电刷到节 点B之间是1只10Ω电阻与9只10Ω电阻并联，并联后阻值为9Ω，所以第1、9触点经过 16 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“0”，测量盘II的第0触点到节点B之间 是25 Ω电阻连接，当测量盘II置“10”，测量盘II的第10触点到节点B之间是16 Ω电阻 加9Ω电阻环连接成25 Ω电阻。第二步进盘置“0”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间的电阻值是两个同是230 Ω 的电阻并联，因此是115 Ω。当第二步进盘不置“0”、“9”及“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间的电阻
值的计算，都需要进行三角形_星形变换。第二步进盘置“1”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值的计算设电阻 (R2+R3+-+R9)与电阻Rltl两边阻值等效于电阻r1;电阻Rltl与电阻R1两边阻值等效于电阻 r/电阻(R2+R3+...+R9)与电阻队两边阻值等效于电阻巧”，等效于电阻！^巧^巧”交点为 Q1 PJr1 = (R2+R3+...+R9) X Rici/(R^R2+...+Rici) = 80 X 10/100 Ω = 8Ωr/ = R1X R10/(R^R2+-+R10+Rn) = 10 X 10/10 X 10 Ω = 1 ΩT1" = (R2+R3+...+R9) X R1/(R^R2+-+R10) = 80 X 10/100 Ω = 8Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(221Ω+Γι) X (221 Ω+r/，) / (2X 229) Ω+r/ = 229 Ω/2+1 Ω = 114. 5 Ω+1 Ω = 115. 5 Ω第二步进盘置“2”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值的计算设电阻 (R3+R4+-+R9)与电阻Rltl两边阻值等效于电阻r2，电阻Rltl与电阻(RfR2)两边阻值等效于 电阻r2’电阻(R3+R4+···+^与电阻(RfR2)两边阻值等效于电阻r2”，等效于电阻1~2、1~2’、 r2”交点为02 贝Ijr2 = 7Ω r2' = 2Ω r2" = 14Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(221 Ω+r2) X (205 Ω+9 Ω+r2”)/(2X228) Ω+γ2' = 228 Ω /2+2 Ω = 114 Ω+2 Ω = 116 Ω。同理，第二步进盘置“3”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是116. 5Ω，第二步进盘置“4”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是117 Ω，第二步进盘置“5”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是117. 5Ω，......第二步进盘置“9”时，辅助盘II'的电刷与节点B之间电阻值是(221/2+9) Ω = 119. 5Ω，第二步进盘置“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是(220/2+10) Ω =120Ω。由于测量盘II每步进增加0.5Ω，因此辅助盘II'每步进减少0. 5 Ω，使电路总阻 不变。电位差计工作电流标准化时的电流是2. 1mA，在X 1量程时，2mA电流流过辅助盘 II'的第10触点经过二个步进盘到节点B，测量盘II置“η”(η = 1，2，3、…8)时，测量盘 I的第22触点到等效于电阻rn、rn’、rn”的交点0> = 1、2、3、…8)与辅助盘II'的电刷经过205Ω电阻R12到交点Qn电阻值相等，测量盘II置“9”时，辅助盘II'的电刷经过测 量盘I到节点A的电阻值与辅助盘II'的电刷经过205Ω电阻R12到节点A的电阻值都等 于221 Ω，所以流过测量盘I与205 Ω电阻R12的电流各为1mA，测量盘II置“ 10”时，辅助 盘ΙΓ的电刷经过测量盘I到节点C的电阻值与辅助盘II'的电刷经过205 Ω电阻R12到 节点C的电阻值都等于220 Ω，所以流过测量盘I与205 Ω电阻R12的电流各为1mA。对于测量盘II在1 9触点之间的十只10Ω首尾相连的电阻环而言，测量盘II 置“1”时电阻队与9只阻值同为10Ω电阻并联，流过电阻Rltl的电流为Ι/lOmA，节点A与节 点B之间的电压Uab= l/10X10mV= ImV;测量盘II置“2”时电阻(RfR2)与8只阻值同为 10 Ω电阻并联，流过电阻Rltl的电流为2/1 OmA，节点A与节点B之间的电压Uab = 2/10 X 1 OmV =2mV ；同理，测量盘II置“η”时(η = 1、2、3…9)电阻节点A与节点B之间的电压Uab = nmV ；测量盘II置10”时，节点A与节点B之间9 Ω电阻上的电压Uab = 9mV加1 Ω电阻R11 上lmV，共IOmV;流过测量滑线III的电流是0. 1mA，工作电流标准化时，第一步进盘置叫、 第二步进盘置Il2、第三盘置ri3 (n3表示大格示值)这时“Ux”两个测量端钮间电压为Ux = IX IOn1+! X 10+n2/10 X 10-0. 1 X 90-0. IXlX (10_n3) (mV)= ΙΟη^ΙΟ+η^θ-Ι+Ο. In3 (mV)= ΙΟη^η^Ο. In3 (mV)在X0. 1量程时，电路中串入了 20只60 Ω电阻组成的可调电阻Rp4及1700 Ω电 阻Ra，与标准电池RN对应的调定电阻RN为4850 Ω，标准化时工作电流变为0. 21mA ；当第一 步进盘置Ii1、第二步进盘置ri2、第三盘置ri3 (n3表示大格示值)这时“Ux”两个测量端钮间电 压为Ux = n^O. ln2+0. Oln3 (mv)标准工作电流是这样确定的在X 1量程，把200mV标准信号电压按极性与电压测 量装置"Ux”两个测量端钮连接，电压测量装置各盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双 掷开关K2掷向左边，调节可调电阻Rp1，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K2掷向右边，调 节可调电阻RP2，使检流计G指零，这时把可调电阻Rp2锁定；在X 0. 1量程，标准信号电压改 成20mV，双刀双掷开关K2掷向左边，调节可调电阻Rpi及可调电阻RP4，使检流计G指零，再 将双刀双掷开关K2掷向右边，调节可调电阻RP3，使检流计G指零，这时锁定可调电阻RP3。每批生产的标准电池的电动势是离散的，在1. 0188V 1. 0196V之间，在X 1量程 时，标准化的工作电流为2. 1mA，因此调定电阻Rn取4850，外加0 1 Ω可锁定的可调电阻 Rp2，可以覆盖标准电池电动势的变化范围；在Χ0. 1量程时，标准化的工作电流为0. 21mA, 因此调定电阻Rn取4850 Ω，外加0 8 Ω可锁定的可调电阻RP3，也可以覆盖标准电池电动 势的变化范围。干电池新的时候电动势约为1. 65V，用旧到1. 4V以下时，电流不稳，为了使干电池 在新、旧情况下都能使电位差计的工作电流调节到标准化，为此电阻Rtl取66 Ω。取可调电 阻Rpi为0 120 Ω。
权利要求一种二量程电位差计，电流从电位差计1.5V工作电源的正极经过节点D、B之间的两个步进盘、一个双滑线盘及量程转换电阻的电阻测量网络到调定电阻及可锁定的可调电阻，回到工作电源的负极组成电位差计工作回路；标准电池EN正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到调定电阻RN及可锁定的可调电阻，再经过100KΩ限流电阻R到标准电池EN负极组成电位差计标准回路；电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮经过两个测量盘及一个双滑线盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到负极端钮组成电位差计补偿回路；其特征在于第一步进盘有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档位触点间连接10Ω电阻一只；第三盘为双滑线盘，两根滑线粗细材质相同，阻值都是10Ω，其中一根为测量滑线III，另一根为辅助滑线III′，双滑线盘的刻度盘分10大格，每大格对应的阻值为1Ω，每大格分10小格，两根滑线电阻上的电刷是同一片金属刷片；第二步进盘由测量盘II与辅助盘II′组成，测量盘II有0、1、2、……10共11个档位，0～9档位上面有10个10Ω的电阻，第1个电阻R1一端焊接第2个电阻R2一端，电阻R2另一端焊接第3个电阻R3一端，电阻R3另一端焊接第4个电阻R4一端，电阻R4另一端焊接第5个电阻R5一端，电阻R5另一端焊接第6个电阻R6一端，电阻R6另一端焊接第7个电阻R7一端，电阻R7另一端焊接第8个电阻R8一端，电阻R8另一端焊接第9个电阻R9一端，第9个电阻R9另一端与第10个电阻R10的一端连接点为电路节点A，第10个电阻R10另一端与第1个电阻R1的另一端的连接点为电路节点B，电阻R1与电阻R2的连接点经过16Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过9Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过4Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R6的连接点经过1Ω电阻与第4触点连接，电阻R5与电阻R6的连接点与第5触点连接，电阻R6与电阻R7的连接点经过1Ω电阻与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过4Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过9Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过16Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R9的连接点节点A经过1Ω电阻R11后到节点C，节点C经过15Ω电阻后与第10触点连接，测量盘II的第0触点经过25Ω电阻与节点B连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只0.5Ω的电阻，辅助盘II’的电刷经过205Ω电阻R12后连接测量盘II的电刷，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点，测量盘I的第0触点连接电路节点C，辅助盘II′第10触点与2300Ω电阻R14的一端连接点为节点D，节点D连接电位差计工作电源正极；电阻R14的另一端连接测量滑线III的始端即第0触点，测量滑线III的末端即第10触点经过90Ω电阻R13后连接电路节点B；节点B连接双刀双掷量程转换开关K1的K1 2层的常闭触点，K1 2层的×1量程触点连接485Ω的调定电阻RN1，再经过0～1Ω可锁定的可调电阻RP2，与标准电池EN负极连接，K1 2层的×0.1量程触点连接4630Ω的调定电阻RN2，再经过0～8Ω可锁定的可调电阻RP3，与标准电池EN负极连接，标准电池EN负极连接双刀双掷量程转换开关K1的K1 1层的常闭触点，K1 1层的×1量程触点连接0～120Ω可调电阻RP1与由20个60Ω电阻组成的可调电阻RP4的连接点，可调电阻RP1的另一端经过66Ω的固定电阻R0与工作电源负极连接，可调电阻RP4的另一端经过1700Ω电阻Ra与K1 1层的×0.1量程触点连接；电位差计用于连接被测量“UX”的两个端钮，正极端钮与测量盘I电刷连接，负极端钮经过双刀双掷开关K2后与辅助滑线III′连接。
专利摘要一种用于直流电压测量有三个测量盘的二量程电位差计，它有两个步进盘与一个双滑线盘，在电位差计内部两个测量盘与测量滑线间用导线连接，不通过开关切换，使电位差计测量时不存在变差及热电势影响，通过改变电位差计的工作电流的大小获得二个量程，最小分辨率达1μV，且省去了第一步进盘的两只辅助盘。
文档编号G01R17/20GK201689124SQ20092020227
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者骆小君, 骆晓英, 骆洪亮 申请人:骆晓英
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