专利名称：二量程直流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-铜复合材料；申请号200710067802. 4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直流电位差计，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由两个步进盘、一个双滑线盘及量程 转换电阻组成的电阻测量网络到441 Ω的调定电阻&及0 0. 6 Ω可锁定的可调电阻RP2， 再到60Ω电阻Rci，经过0 110 Ω可调电阻Rpi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Rp2的滑动触点，再经过100ΚΩ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 一个双滑线盘的电阻网络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只有测量盘I，它有0、1、2、……22共 23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一只，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，上面有11个11 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 —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，电阻R9另一端焊接第10个电阻Rltl —端，电阻Rltl另一端焊接 第11个电阻R11 —端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接，电阻R1与电 阻R2的连接点经过20 Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过12 Ω电阻与 第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6 Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5 的连接点经过2 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的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过2 Ω电阻与第7触 点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6 Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻Rltl的连
3接点经过12 Ω电阻与第9触点连接，电阻Rltl与电阻R11的连接点为电路节点�。诘鉇经 过20 Ω电阻与第10触点连接，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点B经过30 Ω电阻 与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘II'上是10只0.5Ω的电阻，第二步进盘测量盘II 的电刷与辅助盘ΙΓ的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，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ΙΙΓ，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；辅助盘ΙΓ第10触点与2300 Ω电阻R13的一端并联点为节点C，辅助盘 II'的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的第0触点连接节点�。�2300Ω电阻 R13的另一端连接测量滑线III的始端“0”点，测量滑线III的末端“10”点经过90Ω电阻 R14后连接电路节点B ；节点C经过5/7 Ω电阻R15后与115 Ω量程转换电阻R16 —端并联在 节点D，节点D连接电位差计工作电源的正极，量程转换电阻R16的另一端与1035Ω量程转 换电阻R17—端并联在单刀双掷开关K1的Χ0. 1量程触点，量程转换电阻R17的另一端连接 单刀双掷开关K1的Xl量程触点后与节点B连接，单刀双掷开关K1的常闭触点连接调定电 阻&高电位一端；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。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 小，也降低了生产成本，同时在补偿回路内三只测量盘连接的线路上没有经过开关，所以不 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“ 10 X 11 Ω ”，表示测量盘II的电阻环形网内电阻R1 电阻Rltl十只电阻阻值都是 11 Ω。
具体实施方式
图中，测量盘II在节点A与节点B之间是十一只11Ω首尾相连的电阻环，当测量 盘II置“5”或置“6”时，测量盘II的电刷到节点B之间是5只11Ω电阻与6只11Ω电 阻并联，并联后阻值最大为30 Ω，所以第5、6触点与电阻环上对应点直接连接，测量盘II的 其它触点到节点B之间的电阻值都连接到30 Ω ；当测量盘II置“4”或置“7”时，测量盘II 的电刷到节点B之间是4只11Ω电阻与7只11Ω电阻并联，并联后阻值为28 Ω，所以第4、 7触点经过2 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“3”或置“8”时，测量盘II的 电刷到节点B之间是3只11Ω电阻与8只11Ω电阻并联，并联后阻值为24 Ω，所以第3、 8触点经过6 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“2”或置“9”时，测量盘II的 电刷到节点B之间是2只11 Ω电阻与9只11Ω电阻并联，并联后阻值为18Ω，所以第2、 9触点经过12 Ω电阻与电阻环上对应点连接；当测量盘II置“1”或置“10”时，测量盘II
4的电刷到节点B之间是1只11 Ω电阻与10只11Ω电阻并联，并联后阻值为10Ω，所以第 1、10触点经过20 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30 Ω电阻连接。辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间的电阻值，除第二步进盘置“0、10”外，都需要进 行三角形-星形变换。第二步进盘的测量盘II的电刷与辅助盘ΙΓ的电刷是同步的，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230Ω的电阻并联，因此是 115Ω。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以电阻 (R2+R3+-+R9+R10)为一边与以电阻R11为另一边的两边阻值等效于电阻r1;以电阻R11为一 边与电阻队为另一边的两边阻值等效于电阻r/，以电阻(R2+R3+ "+R9+R1(i)为一边与电阻 R1为另一边的两边阻值等效于电阻r/’，等效于电阻巧、r/、T1"交点为Q1 PJr1= (R2+R3+— +R9+R10) XR11/(^+R2+- +R10+Rn) = 9X 11 X 11/11 X 11 Ω =9Ωr/ = R1XR11/(R1+R2+—+R10+Rn) = 11 X 11/11 X 11 Ω = 1 ΩT1" = (R2+R3+...+R9+R1(l) XR1/(R^R2+...+R1(l+Rn) = 9X 11 X 11/11 X 11 Ω = 9Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+Γι)Χ(200Ω+20Ω+Γι”)/ (2X229) Ω+r/ = 229 Ω/2+1 Ω = 114. 5Ω+1 Ω = 115. 5Ω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以电阻 (R3+R4+-+R9+R10)为一边与以电阻R11为另一边的两边阻值等效于电阻r2，以电阻R11为一 边与以电阻(RfR2)为另一边的两边阻值等效于电阻r2’，以电阻(R3+R4+ "+R9+R1(1)为一边 与以电阻(R^R2)为另一边的两边阻值等效于电阻r2”，等效于电阻1~2、1~2’、r2”交点为Q2:贝 Ijr2 = 8Ω r2' = 2Ω r2" = 16 Ω辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值等于(220Ω+Γ2)Χ(200Ω+12Ω+ι·2”)/ (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“10”时，辅助盘ΙΓ的电刷与节点B之间电阻值是120 Ω。由于测量盘II与测量盘I按本电路连接后每增加一个步进阻值增大0. 5 Ω，因此 辅助盘ΙΓ每增加一个步进阻值减少0. 5 Ω，使电路总阻不变。节点C经过两个步进盘到节点B的并联电阻是120 Ω，节点C经过滑线盘到节点 B的电阻是2400 Ω，节点C经过滑线盘到节点B的电阻值是节点C经过两个步进盘到节点 B的电阻值的20倍，节点C经过两个步进盘到节点B的总电流是节点C经过滑线盘到节 点B电流的20倍，在X 1量程，节点C经过三个测量盘到节点B的并联电阻为120X2400/ (120+2400) Ω = 800/7 Ω，加上5/7 Ω电阻R15总共115 Ω，并联在节点D与节点B之间的 另一支路115 Ω量程转换电阻R16与1035 Ω量程转换电阻R17之和是1150 Ω，因此电位差 计工作电流的10/11流过电阻R15、节点C到节点B，1/11流过115 Ω量程转换电阻R16、电阻 R17节点B;在Χ0.1量程，三个测量盘并联电阻加上5/7Ω电阻R15串联1035Ω量程转换电阻R17之和是1150Ω，与115Ω量程转换电阻R16并联，因此电位差计工作电流的1/11流 过电阻R15、节点C到节点B，经过电阻R17到开关K1的X0. 1量程触点，10/11流过115 Ω量 程转换电阻R16到开关K1的Χ0. 1量程触点，电位差计工作电流标准化时的电流为2. 31mA, 在X 1量程，2. ImA电流经过节点C到三个测量盘汇合于节点B，0. 21mA电流流过115 Ω量 程转换电阻R16与1035 Ω量程转换电阻R17。在X 1量程，节点C经过两个步进盘到节点B的总电流是2mA，测量滑线III上电 流是0. ImA ；根据三角形-星形变换，辅助盘ΙΓ电刷经过测量盘I到等效电阻rn、rn’、rn” 的交点Qn(n= 1、2、3…9)的电阻与辅助盘ΙΓ电刷经过200Ω电阻R12到交点Qn的电阻相 等，所以流过测量盘I与200Ω电阻R12的电流各为ImA ；测量盘II置“10”时，辅助盘II' 电刷经过测量盘I到节点A的电阻与辅助盘II'电刷经过200Ω电阻R12到节点A的电阻 都等于220 Ω，所以流过测量盘I与200 Ω电阻R12的电流也各为1mA。对于测量盘II在节点A与节点B之间的十一只11 Ω首尾相连的电阻环来讲，测 量盘II置“1”时电阻R1与10只阻值同为11 Ω电阻并联，流过电阻R11的电流为1/llmA， 节点A与节点B之间的电压Uab = 1/11 X IlmV = ImV ；测量盘II置“2”时电阻(RfR2)与9 只阻值同为11 Ω电阻并联，流过电阻R11的电流为2/llmA，节点A与节点B之间的电压Uab =2/11 X IlmV = 2mV;同理，测量盘II置“η”时(η = 1、2、3…10)电阻节点A与节点B之 间的电压Uab = n mV ；测量盘II置“0”时，电流不经过电阻R11, Uab = OmV。测量盘I、测量盘II、测量滑线III都置“0”时，流过测量盘I的ImA电流在电阻 环上的IOmV电压等于测量滑线III的0点到B点的电压100Ω X0. ImA = 10mV，所以测量 滑线III的O点与节点A等电位。工作电流标准化时，第一步进盘置Ii1、第二步进盘置n2、第三盘置n3 (n3表示大格示 值)这时"Ux”两个测量端钮间电压为Ux = IX IOnAlX 10+n2/lIX 11-0. 1X90-0. IXlX (10-n3) (mV)= ΙΟη^ΙΟ+η^θ-Ι+Ο. In3 (mV)= ΙΟη^η^Ο. In3 (mV)在X0. 1量程，测量盘上的电流降到1/10，当第一步进盘置Ii1、第二步进盘置n2、 第三盘置113(113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)标准电池是离散的，在1. 0188V 1. 0196V之间，标准化的工作电流为2. 31mA,因 此调定电阻Rn取441 Ω，外加0 0. 6 Ω可锁定的可调电阻Rp2，可以覆盖标准电池的变化 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60 Ω。取可调电 阻Rpi为0 110 Ω。2. 31mA标准电流是这样确定的把200mV标准信号电压按极性与电位差计“Ux”两 个测量端钮连接，电位差计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，再重复一次，当开关K2掷向左边及掷向右边检流计G均指零时，把可调电阻Rp2 锁定；这时电位差计工作电流就标准化。
权利要求一种有三个测量盘的二量程直流电位差计，电流从电位差计1.5V工作电源的正极经过由两个步进盘、一个双滑线盘及量程转换电阻组成的电阻测量网络到441Ω的调定电阻RN及0～0.6Ω可锁定的可调电阻RP2，再到60Ω电阻R0，经过0～110Ω可调电阻RP1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RP2的滑动触点，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的电阻网络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只有测量盘I，它有0、1、2、……22共23个档位，各档触点间连接10Ω电阻一只，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，上面有11个11Ω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，电阻R9另一端焊接第10个电阻R10一端，电阻R10另一端焊接第11个电阻R11一端，第11个电阻R11另一端与第1个电阻R1的另一端连接，电阻R1与电阻R2的连接点经过20Ω电阻与第1触点连接，电阻R2与电阻R3的连接点经过12Ω电阻与第2触点连接，电阻R3与电阻R4的连接点经过6Ω电阻与第3触点连接，电阻R4与电阻R5的连接点经过2Ω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的连接点与第6触点连接，电阻R7与电阻R8的连接点经过2Ω电阻与第7触点连接，电阻R8与电阻R9的连接点经过6Ω电阻与第8触点连接，电阻R9与电阻R10的连接点经过12Ω电阻与第9触点连接，电阻R10与电阻R11的连接点为电路节点A，节点A经过20Ω电阻与第10触点连接，电阻R1与电阻R11连接的点为节点B，节点B经过30Ω电阻与第0触点连接，第二步进盘的辅助盘II′上是10只0.5Ω的电阻，第二步进盘测量盘II的电刷与辅助盘II′的电刷之间通过200Ω电阻R12连接，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；辅助盘II′第10触点与2300Ω电阻R13的一端并联点为节点C，辅助盘II′的电刷连接测量盘I第22个触点连接，测量盘I的第0触点连接节点A，2300Ω电阻R13的另一端连接测量滑线III的始端“0”点，测量滑线III的末端“10”点经过90Ω电阻R14后连接电路节点B；节点C经过5/7Ω电阻R15后与115Ω量程转换电阻R16一端并联在节点D，节点D连接电位差计工作电源的正极，量程转换电阻R16的另一端与1035Ω量程转换电阻R17一端并联在单刀双掷开关K1的×0.1量程触点，量程转换电阻R17的另一端连接单刀双掷开关K1的×1量程触点后与节点B连接，单刀双掷开关K1的常闭触点连接调定电阻RN高电位一端；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直流电位差计，它的第一步进盘由22×10Ω测量盘组成，第二步进盘由11×11Ω环形电阻网构成测量盘，由10只0.5Ω电阻构成辅助盘，第三盘为双滑线盘，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，且省去了第一步进盘的两只辅助盘。
文档编号G01R17/20GK201681111SQ20092020227
公开日2010年12月22日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者骆晓英 申请人:骆晓英
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
