CN101776704B - 一种有四个测量盘的电压测量装置 - Google Patents

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

一种有四个测量盘的电压测量装置

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R_P3，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R_P2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R_P3，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“U_X”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R_P1表示可调电阻R_P1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： 

U_X＝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U_X＝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R_P3，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R_P1，可调电阻R_P2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“U_x”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R_P1及R_P2，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R_P3，调节可调电阻R_P3，使检流计再次指零，再将开关K₂掷向左边，调节可调电阻R_P2，使检流计指零，又将开关K₂掷向右边，调节可调电阻R_P3，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R_P3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R_P3，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R_P2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R_P3，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“U_X”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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