CN104111364A

CN104111364A - 有五个步进盘的电压测量装置

Info

Publication number: CN104111364A
Application number: CN201410363587.2A
Authority: CN
Inventors: 袁乐香; 骆晓峰
Original assignee: FUYANG XINGYUAN INSTRUMENTS BUSINESS DEPARTMENT
Current assignee: FUYANG XINGYUAN INSTRUMENTS BUSINESS DEPARTMENT
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2014-10-22

Abstract

一种用于直流电压测量有五个步进盘的电压测量装置，其中它的后面四个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，后面四个步进盘测量盘与代换盘上的对应触点互相连接后三个步进盘上都没有电阻，它使电压测量装置内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对电压测量装置影响都能够忽略。

Description

有五个步进盘的电压测量装置

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

当前对于有五个步进盘的电压测量装置，在五个步进盘之间的连接上，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200810121911.4公开了有五个步进盘的电压测量装置解决开关接触电阻变差的新方法，它的五个步进盘都由测量盘及代换盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的五个步进盘上的测量盘与代换盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超差，就无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。

发明内容

本发明的目的是设计一种有五个步进盘的电压测量装置，它不采用桥式线路，这样误差可以独立，且后三个步进盘触点间没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。

本发明的技术方案这样采取：电压测量装置从调节范围在2.1～3V之间的外接工作电源E正极端钮经过由22只4Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由21只0.2Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.22Ω之间的可调电阻R_P3、经过五个步进盘，到1018Ω调定电阻R_N，再经过18×0.05Ω温度补偿盘W回到调节范围在2.1～3V之间的外接工作电源E负极端钮组成电压测量装置工作回路；从外接饱和标准电池E_N正极端钮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1018Ω调定电阻R_N再经过上面有18×0.05Ω串联电阻的温度补偿盘W回到外接饱和标准电池E_N负极端钮组成电压测量装置标准回路；用于连接被测量“U_X”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，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到负极端钮组成电压测量装置补偿回路；其特征在于第一步进盘是有0、1、2、……20共21个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，测量盘II与代换盘II′上每两个相邻触点间焊接阻值是0.1Ω的电阻一只，测量盘II的第“0”触点为电路节点A，代换盘II′的第“10”触点为电路节点B，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第五步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘V′组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点，第五步进盘中测量盘V与代换盘V′上的各个触点，与第二步进盘中测量盘II与代换盘II′对应触点连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用999Ω的电阻R₁连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用9999Ω的电阻R₂连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用100KΩ的电阻R₃连接，第五步进盘测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R₄连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第“0”触点即节点A连接测量盘I第“0”触点，测量盘I第“20”触点经过节点C连接可调电阻R_P3的低电位端，节点C另一路经过102Ω电阻R₆连接单刀双掷开关K₁中的×0.1量程触点，代换盘I′的第“10”触点即电路节点B连接单刀双掷开关K₁中的×1量程触点，再经过918Ω电阻R₇连接单刀双掷开关K₁中的×0.1量程触点，节点A与节点B之间通过112.4986Ω电阻R₅连接，单刀双掷开关K₁中的常闭触点连接1018Ω调定电阻R_N高电位端，1018Ω调定电阻R_N连接有18×0.05Ω串联电阻的温度补偿盘W的第“0”触点，1018Ω调定电阻R_N高电位端与温度补偿盘W的第“18”触点两端并联101.89Ω电阻R₈后连接2.1～3V之间的外接工作电源E负极端钮；用于连接被测量“U_X”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂后与测量盘II的第“10”触点连接。

通过以上技术方案，第三、第四、第五步进盘触点间都没有电阻，且五个步进盘误差独立，后四盘相同步进的误差一致，这给调试与维修带来方便，也使电压测量装置结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电压测量装置五个测量盘置“0”时，电压测量装置的内部线路总电势是A点电位，一点电位为“0”，所以本电压测量装置的零电势很小，后五个步进盘各个支路几个μV的热电势都串联在以伏为单位的电压降上，因此热电势对“U_X”的两个测量端钮影响可以忽略。

附图说明

图1是本发明的一种原理电路。

在图1中，22×4Ω的可调电阻R_P1，表示可调电阻R_P1上有22只阻值是4Ω的电阻串联，同理，21×0.2Ω的可调电阻R_P2，表示可调电阻R_P2上有21只阻值是0.2Ω的电阻串联，第一步进盘测量盘I上的20×0.1Ω表示测量盘I有20只阻值是0.1Ω的电阻串联，第二步进盘测量盘II与代换盘II′上的10×0.1Ω，表示测量盘II与代换盘II′上都有10只阻值是0.1Ω的电阻串联，在图1中，步进盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭头表示金属电刷。

具体实施方式

实施例1，在图1中，节点A、节点B之间的后四个步进盘中任意一个步进盘转动时，电流流过测量盘增加的电阻等于电流流过代换盘减少的电阻，反之也然，所以，后四个步进盘不管置何示值，该步进盘在节点A与节点B之间电阻值不变，这能保证后四个步进盘不管置何示值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证流经各步进盘的电流基本不变。

电压测量装置标准工作电流设计成11mA，在×1量程时，从节点C经过五个步进盘到节点B阻值是102Ω，从节点C经过电阻R₆、电阻R₇到节点B阻值是1020Ω，所以10mA工作电流流经五个步进盘，1mA工作电流流经电阻R₆、电阻R₇；在×0.1量程时，从节点C经过五个步进盘到节点B阻值是102Ω，串联918Ω电阻R₇后的阻值是1020Ω，所以1mA工作电流流经五个步进盘，10mA工作电流流经电阻R₆。

在×1量程时，电压测量装置10mA工作电流经过节点A后分成五路：一路经过测量盘II，一路经过测量盘III，一路经过测量盘IV，一路经过测量盘V，再一路经过112.4986Ω电阻R₅，五路电流汇合于节点B。除经过电阻R₅支路外，节点A、节点B之间各支路电阻比：第五步进盘∶第四步进∶第三步进盘∶第二步进盘＝1000∶100∶10∶1，所以，除流过电阻R₅支路外，流过节点A、节点B之间各支路电流比为：第五步进盘∶第四步进∶第三步进盘∶第二步进盘＝1∶10∶100∶1000，除电阻R₅支路外，节点A、节点B之间电阻是1000KΩ/1111，让流过测量盘V、测量盘IV、测量盘III与测量盘II的总电流是1.111mA，流过电阻R₅的电流为8.889mA，则8.889mA×R₅＝1000K Ω/1111×1.111mA，电阻R₅≈112.4986Ω。电压测量装置10mA工作电流经过电阻R₅分流，使得流过测量盘V电流为0.001mA，测量盘IV电流为0.01mA，测量盘III为0.1mA，测量盘II电流为1mA；这时第一步进盘每个步进是1mV，第二步进盘每个步进是0.1mV，第三步进盘每个步进是0.01mV，第四步进盘每个步进是0.001mV，第五步进盘每个步进是0.0001mV。

当工作电流标准化后，第I测量盘掷n₁，第II测量盘掷n₂，第III测量盘掷n₃，第IV测量盘掷n₄，第V测量盘掷n₅，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝10×0.1n₁+1×0.1n₂+0.1×0.1n₃+0.01×0.1n₄+0.001×0.1n₅(mV)

U_X＝1n₁+0.1n₂+0.01n₃+0.001n₄+0.0001n₅(mV)

U_X＝1000n₁+100n₂+10n₃+1n₄+0.1n₅(μV)

在×0.1量程时，流经五个测量盘的电流减小到在×1量程时的1/10，所以当工作电流标准化后，第I测量盘掷n₁，第II测量盘掷n₂，第III测量盘掷n₃，第IV测量盘掷n₄，第V测量盘掷n₅，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝1×0.1n₁+0.1×0.1n₂+0.01×0.1n₃+0.001×0.1n₄+0.0001×0.1n₅(mV)

U_X＝100n₁+10n₂+1n₃+0.1n₄+0.01n₅(μV)

电压测量装置工作电源要采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，可调电阻R_P1、可调电阻R_P2、可调电阻R_P3用于调节工作电流，可调电阻R_P3全部调节范围的电阻值大于可调电阻R_P2的一个步进值，可调电阻R_P2全部调节范围的电阻值大于可调电阻R_P1的一个步进值，只要把YJ49型高稳定度可调稳压电源输出电压调节到2.1～3V之间，就可以方便通过调节可调电阻R_P1、可调电阻R_P2、可调电阻R_P3把电压测量装置工作电流调节到标准状态。

在标准回路中，饱和标准电池的电动势在室温20℃时是1.0186V，环境温度每升高1℃，饱和标准电池的电动势降低约40μV，通过饱和标准电池上0.1℃分辨率的温度计来确定饱和标准电池即时的电动势。本电压测量装置用每步进50μV的温度补偿盘对温度进行补偿。

Claims

1.一种有五个步进盘的电压测量装置，电压测量装置从调节范围在2.1～3V之间的外接工作电源E正极端钮经过由22只4Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由21只0.2Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.22Ω之间的可调电阻R_P3、经过五个步进盘，到1018Ω调定电阻R_N，再经过18×0.05Ω温度补偿盘W回到调节范围在2.1～3V之间的外接工作电源E负极端钮组成电压测量装置工作回路；从外接饱和标准电池E_N正极端钮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1018Ω调定电阻R_N再经过上面有18×0.05Ω串联电阻的温度补偿盘W回到外接饱和标准电池E_N负极端钮组成电压测量装置标准回路；用于连接被测量“U_X”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，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到负极端钮组成电压测量装置补偿回路；其特征在于第一步进盘是有0、1、2、……20共21个档位的测量盘I，测量盘I上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，测量盘II与代换盘II′上每两个相邻触点间焊接阻值是0.1Ω的电阻一只，测量盘II的第“0”触点为电路节点A，代换盘II′的第“10”触点为电路节点B，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第五步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘V与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘V′组成，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点，第五步进盘中测量盘V与代换盘V′上的各个触点，与第二步进盘中测量盘II与代换盘II′对应触点连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用999Ω的电阻R₁连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用9999Ω的电阻R₂连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用100KΩ的电阻R₃连接，第五步进盘测量盘V的金属接触环与代换盘V′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R₄连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘II的第“0”触点即节点A连接测量盘I第“0”触点，测量盘I第“20”触点经过节点C连接可调电阻R_P3的低电位端，节点C另一路经过102Ω电阻R₆连接单刀双掷开关K₁中的×0.1量程触点，代换盘I′的第“10”触点即电路节点B连接单刀双掷开关K₁中的×1量程触点，再经过918Ω电阻R₇连接单刀双掷开关K₁中的×0.1量程触点，节点A与节点B之间通过112.4986Ω电阻R₅连接，单刀双掷开关K₁中的常闭触点连接1018Ω调定电阻R_N高电位端，在1018Ω调定电阻R_N连接上面有18×0.05Ω串联电阻的温度补偿盘W后的两端并联101.89Ω电阻R₈后连接2～3V之间的外接工作电源E负极端钮；用于连接被测量“U_X”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂后与测量盘II的第“10”触点连接。