CN101776704B - 一种有四个测量盘的电压测量装置 - Google Patents
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Abstract
用于测量直流电压的一种有四个测量盘的电压测量装置,每个步进盘的测量盘与代换盘上的电阻阻值都是10的整数次幂,这就提高了仪器零件制造的精度,从而也提高了电压测量装置整机的测量准确性;四个测量盘间用导线直接连接,不通过开关切换,使电压测量装置测量时不受开关接触电阻变差影响。
Description
技术领域
本发明涉及测量直流电压的仪器。
背景技术
2008年5月7日公布了ZL200510062375.1发明专利,它是一种有四个步进盘的电压测量装置,它的第三、第四步进盘各有测量盘、代换盘与辅助盘组成,测量盘与代换盘上的电阻阻值相同,测量盘每增加一个电阻,代换盘就减小相同电阻,由于第三步进盘不置在第10点时,第四步进盘置不同示值时电路总阻是变化的,第三步进盘置在第10点时,第四步进盘置不同示值时电路总阻不变,为此第三步进盘除有测量盘、代换盘外,增加了辅助盘来区别步进盘置第10点及不置第10点两种情况的电路连接,第四步进盘也增加了辅助盘,上面有10只电阻来分别接入或切出若干个电阻使电路总阻不变。四个测量盘连接在两个测量端钮间,使步进盘上的开关接触电阻变差影响排除在测量回路之外。
由于第三、第四步进盘都有辅助盘,增加了第三、第四步进盘开关的层数,从而增大了仪器的体积,也使开关及仪器结构变得复杂,特别是仪器检定过程中如果发现第三、第四步进盘测量数据超差,要修正第三、第四步进盘开关的内层电阻是非常麻烦的。申请号200820120442.4比ZL200510062375.1有进步,但这二种电压测量装置的电流流经第一步进盘的代换盘电刷后,分成两路,经过各步进盘,汇合在第一步进盘的测量盘电刷;它带来的问题是第二、三、四盘上电阻的阻值都是两个相同数字组成,阻值又小,没有标准电阻可以比对;如使用过渡标准电阻,那么两只过渡标准电阻间的引线误差就难处理;因此该电压测量装置第二、三、四盘的电阻阻值很难做准确。
发明内容
本发明的目的是,当电压测量装置有四个步进盘时,测量开关步进切换的接触电阻及变差,开关热电势不影响测量结果;并且第三、第四步进盘都不用辅助盘。使四个步进盘上的电阻都被设计成阻值是壹乘拾的整数次幂,可用标准电阻在电桥进行对比,这对仪器制造带来方便。同时,它也有两个量程。
本发明的技术方案是:电流从电压测量装置4.5V工作电源正极经过750/31Ω的电阻R5到节点A、B之间的四个步进盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1到298.6Ω调定电阻RN和调节范围在0~0.5Ω可锁定的可调电阻RP3,再到250Ω的固定电阻R0,经过19个11Ω电阻组成的可调电阻R P1及调节范围在0~12Ω的可调电阻RP2回到工作电源负极组成电压测量装置的工作回路;从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K2,到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP3,再到标准电池负极组成电压测量装置标准回路;其特征在于节点A、B之间的第一步进盘由 各有19个100Ω电阻组成的第I测量盘与第I′代换盘组成,第I测量盘的电刷与第I′代换盘的电刷是连通的,第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘组成,第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过2000Ω电阻R2连接,第三步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘组成,第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过2220Ω电阻R3连接,第四步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘组成,第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷间是连通的;电压测量装置工作电源正极经过节点C后分成两个支路:一路经过750Ω电阻r1后连接单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点,另一路经过750/31Ω电阻R5连接节点A后分成两个支路:左边支路节点A连接第III′代换盘第10触点,第III′代换盘第0触点连接第II′代换盘第10触点,第II′代换盘第0触点连接第I′代换盘第19触点,第I测量盘第0触点连接第II测量盘第10触点,第II测量盘第0触点连接第III测量盘第10触点,第III测量盘第0触点连接节点B;右边支路节点A通过21300Ω电阻R1后连接第IV′代换盘第0触点,第IV测量盘第10触点通过1190Ω电阻R4后连接节点B;节点B与6750Ω电阻r2的一端连接单刀双掷量程转换开关K1的×1量程触点,电阻r2的另一端与电阻r1的另一端并联在单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点,量程转换开关K1的常闭触点连接调定电阻RN高电位端;电压测量装置用于连接被测量“UX”的两个端钮,正极端钮与第I测量盘第19触点连接,负极端钮通过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K2与第IV测量盘第0触点连接。
通过以上技术方案,四个步进盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的,接触电阻及变差不在测量回路内,影响的只是电压测量装置工作回路总阻,由于总阻阻值很大,所以变差可以忽略;由于省去了辅助盘,使仪器结构简单,测量盘与代换盘上的电阻都被设计成十进整数值,这种电阻的示值误差可以在电桥上用标准电阻比对,可提高仪器测量盘上的电阻精度,这对仪器制造带来方便,并从而也提高了电压测量装置整机的测量准确性。
附图说明
图1是本发明的一种原理电路。
在图1中,19×11Ω的可调电阻RP1表示可调电阻RP1由19只11Ω的电阻组成,同理,19×100Ω表示由19只100Ω的电阻组成,10×10Ω表示由10只10Ω的电阻组成,10×1Ω表示由10只1Ω的电阻组成。
具体实施方式
实施例1:图1中,四只步进盘都由数量及阻值相同的测量盘与代换盘组成,每只步进盘里测量盘增加电阻,代换盘减少同样阻值的电阻,反之也一样,所以,不管步进盘置何种示值,节点A、B间左边及右边电阻值不变。
电流在第II′代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间分成二路,一路经过2000Ω电阻R2,另一路经过第一步进盘,经过第一步进盘的电阻是:1900Ω+100Ω=2000Ω,它与电阻R2相等,当电阻R2上的电流与第一步进盘上的电流也相等;第II′代换盘电刷接触的触点与第II测量盘电刷接触的触点间电阻是1000Ω。
电流在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间分成二路,一路经过 2220Ω电阻R3,另一路经过第一、第二步进盘,在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间经过第一、第二步进盘总电阻是1110Ω,经过2220Ω电阻R3的电流是经过第一、第二步进盘总电流的一半,经过2220Ω电阻R3的电流也与第一步进盘上的电流相等。
在第III′代换盘电刷接触的触点与第III测量盘电刷接触的触点间的电阻是1110×2220/(1110+2220)Ω=740Ω,节点A、B间左边电阻为750Ω,节点A、B间右边电阻22500Ω,是节点A、B间左边电阻的30倍,节点A、B间右边电流是第一步进盘上的电流的1/10。
节点A经过750/31Ω电阻R5到节点C,节点C、A、B间电阻共750Ω,在×1量程时,节点C、A、B间电阻被10倍于自身阻值的电阻r1和电阻r2串联后的电阻所并联,因此流过节点A、B间电流为电压测量装置总电流的10/11,流过电阻r1和电阻r2的电流为电压测量装置工作电流的1/11;在×0.1量程时,节点C、A、B间的电阻串联电阻r2后,以10倍于电阻r1的阻值与电阻r1并联,使电阻r1上的电流为电压测量装置工作电流的10/11,节点C、A、B间的电流为电压测量装置电流的1/11,因此测量盘上电流减少到1/10,使量限降低到1/10。
电压测量装置标准工作电流为3.41mA,在×1量程时,节点A、B间左边电流是3mA,流过第一步进盘、电阻R2、电阻R3的电流各为1mA,节点A、B间右边电流是0.1mA,流过电阻r1和电阻r2的电流是0.31mA;
在×0.1量程时,节点A、B间左边电流是0.3mA,流过第一步进盘、电阻R2、电阻R3的电流各为0.1mA,节点A、B间右边电流是0.01mA,流过电阻r1和电阻r2的电流是3.1mA。
在×1量程,当工作电流标准化后,第I测量盘置n1,第II测量盘置n2,第III测量盘置n3,第IV测量盘置n4,开关K2掷向左边,这时位于测量的两个端钮间电压为:
UX=1×100n1+1×10×10+1×10+1×10n2+1×10+n3-0.1×1190-0.1×1×(10-n4)(mv)
=1×100n1+100+10+n2+10+n3-119-1+0.1n4(mv)
=100n1+120+10n2-120+n3+0.1n4(mv)
=100n1+10n2+n3+0.1n4(mv)
在×0.1量程时,四个步进盘上的示值表达式为UX=10n1+n2+0.1n3+0.01n4(mv)
每批生产的标准电池的电动势是离散的,在1.0188V~1.0196V之间,标准化的工作电流为3.41mA,因此调定电阻RN取298.6Ω,外加0~0.5Ω可锁定的可调电阻RP3,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4.5V,采用三组干电池串联,为使电压测量装置在4.2V~4.95V之间工作,由19只11Ω电阻组成可调电阻RP1,可调电阻RP2调节范围为0~12Ω及串联一个250Ω电阻R0。
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2V标准电压信号,开关K2掷向左边,测量盘示值与标准电压值相同,通过调节工作电流调节电阻RP1及RP2,使检流计指零,再将开关K2掷向右边,不饱和标准电池的电动势在生产厂出厂时是离散的,在1.0188V~1.0196V之间,取样用调定电阻RN的阻值是298.6Ω,串联了0~0.5Ω可调电阻RP3,调节可调电阻RP3,使检流计再次指零,再将开关K2掷向左边,调节可调电阻RP2,使检流计指零,又将开关K2掷向右边,调节可调电阻RP3,使检流计指零,当开关K2掷向左边及掷向右边不作调节检流计均指零时,说明电压测量装置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RP3锁定,这台电压测量装置今后就以此为标准。
Claims (1)
1.一种有四个测量盘的电压测量装置,电流从电压测量装置4.5V工作电源正极经过750/31Ω的电阻R5到节点A、B之间的四个步进盘上的电阻及单刀双掷量程转换开关K1到298.6Ω调定电阻RN和调节范围在0~0.5Ω可锁定的可调电阻RP3,再到250Ω的固定电阻R0,经过19个11Ω电阻组成的可调电阻RP1及调节范围在0~12Ω的可调电阻RP2回到工作电源负极组成电压测量装置的工作回路;从标准电池EN正极经过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K2,到调定电阻RN及可锁定的可调电阻RP3,再到标准电池负极组成电压测量装置标准回路;其特征在于节点A、B之间的第一步进盘由各有19个100Ω电阻组成的第I测量盘与第I′代换盘组成,第I测量盘的电刷与第I′代换盘的电刷是连通的,第二步进盘由各有10个10Ω电阻组成的第II测量盘与第II′代换盘组成,第II测量盘的电刷与第II′代换盘的电刷间通过2000Ω电阻R2连接,第三步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第III测量盘与第III′代换盘组成,第III测量盘的电刷与第III′代换盘的电刷间通过2220Ω电阻R3连接,第四步进盘由各有10个1Ω电阻组成的第IV测量盘与第IV′代换盘组成,第IV测量盘的电刷与第IV′代换盘的电刷间是连通的;电压测量装置工作电源正极经过节点C后分成两个支路:一路经过750Ω电阻r1后连接单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点,另一路经过750/31Ω电阻R5连接节点A后分成两个支路:左边支路节点A连接第III′代换盘第10触点,第III′代换盘第0触点连接第II′代换盘第10触点,第II′代换盘第0触点连接第I′代换盘第19触点,第I测量盘第0触点连接第II测量盘第10触点,第II测量盘第0触点连接第III测量盘第10触点,第III测量盘第0触点连接节点B;右边支路节点A通过21300Ω电阻R1后连接第IV′代换盘第0触点,第IV测量盘第10触点通过1190Ω电阻R4后连接节点B;节点B与6750Ω电阻r2的一端连接单刀双掷量程转换开关K1的×1量程触点,电阻r2的另一端与电阻r1的另一端并联在单刀双掷量程转换开关K1的×0.1量程触点,量程转换开关K1的常闭触点连接调定电阻RN高电位端;电压测量装置用于连接被测量“UX”的两个端钮,正极端钮与第I测量盘第19触点连接,负极端钮通过两个常闭触点间接有检流计G的双刀双掷开关K2与第IV测量盘第0触点连接。
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