CN104133102A

CN104133102A - 一种通过改变工作电流来增加量程的电压测量仪

Info

Publication number: CN104133102A
Application number: CN201410363573.0A
Authority: CN
Inventors: 袁乐香; 骆孝峰
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: 2014-11-05

Abstract

一种通过改变工作电流来增加量程的电压测量仪，它有五个步进盘，每个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，它前面三个步进盘的测量盘和代换盘的相邻触点间焊接0.1Ω电阻一个，后面二个步进盘测量盘与代换盘上的触点与第三步进盘测量盘与代换盘上的对应触点连接，它通过改变工作电流来增加一个量程。它主要用于对直流电压进行准确测量。

Description

一种通过改变工作电流来增加量程的电压测量仪

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仪，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仪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仪，它不采用桥式线路，这样误差可以独立，且后二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：电压测量仪从调节范围在1.2～2V之间的外接工作电源E正极端钮连接双刀双掷开关K₁的K_1～1层常闭触点，双刀双掷开关K₁掷向×1量程触点时，电路经过20只5Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由22只0.25Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.26Ω之间的可调电阻R_P3连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点，再经过101.8Ω调定电阻R_N2和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4连接电路节点C，双刀双掷开关K₁掷向×0.1量程触点时，电路经过20只50Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1′由22只2.5Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2′、及调节范围在0～2.6Ω之间的可调电阻R_P3′连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点，再经过1018Ω调定电阻R_N2和调节范围在0～2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4′连接电路节点C，第一步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘I′组成，测量盘I与代换盘I′上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘I的第“0”触点为电路节点C，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0.1Ω电阻一只，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，测量盘III与代换盘III′上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘III的第“0”触点为电路节点A，代换盘III′的第“10”触点为电路节点B，节点A与节点B之间通过112.486Ω电阻R₅连接，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，与第三步进盘中测量盘III与代换盘III′对应触点连接，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999Ω的电阻R₁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9999Ω的电阻R₂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100KΩ的电阻R₃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III的第“0”触点即节点A连接测量盘II的第“0”触点，测量盘II的金属接触环连接测量盘I的金属接触环，代换盘III′的第“10”触点即节点B连接代换盘II′的第“10”触点，代换盘II′的金属接触环经过7Ω的电阻R₆连接代换盘I′的金属接触环，测量盘I的第“10”触点通过11Ω电阻R₄连接代换盘I′的第“0”触点，代换盘I′的第“10”触点连接调节范围在1.2～2V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I的第“0”触点连接，负极端钮与测量盘III的第“10”触点连接；不饱和标准电池E_N负极经过200KΩ电阻R_o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到节点C，不饱和标准电池E_N正极连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点。

通过以上技术方案，第一、第二、第三步进盘开关结构相同，电阻阻值相同，且第四、第五步进盘触点间都没有电阻，这给生产与维修带来方便，也使电压测量仪结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的一种原理电路。

在图1中，20×5Ω的可调电阻R_P1，表示可调电阻R_P1上有20只阻值是5Ω的电阻串联，同理，20×50Ω的可调电阻R_P1′，表示可调电阻R_P1′上有20只阻值是50Ω的电阻串联，22×0.25Ω的可调电阻R_P2，表示可调电阻R_P2上有22只阻值是0.25Ω的电阻串联，第一步进盘、第二步进盘、第三步进盘上的10×0.1Ω，表示测量盘与代换盘上都有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

在图1中，第一、第二步进盘测量盘每步进增加的电阻等于代换盘每步进减少的电阻，所以测量盘在转动过程中，电路总阻不变；节点A、节点B之间的三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，后三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，这能保证后三个步进盘不管置何示值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证各步进盘的电流基本不变。

在×1量程，电压测量仪标准工作电流流过节点A、B之间的电流设计成1mA，工作电流经过节点A后分成四路：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112.486Ω电阻R₅，四路电流汇合于节点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＝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＝1∶10∶100，除电阻R₅支路外，节点A、节点B之间电阻约是100KΩ/111，让流过测量盘V、测量盘IV与测量盘III的总电流是0.111mA，流过电阻R₅的电流为0.889mA，则0.889mA×R₅＝100KΩ/111×0.111mA，电阻R₅≈112.486Ω。电压测量仪1mA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；节点A、B之间的电阻100Ω，加上第二步进盘的1Ω及电阻R₆的7Ω，共108Ω，第一步进盘上测量盘I与代换盘I′的两把电刷间阻值是12Ω，108Ω是它的九倍，在×1量程，电压测量仪标准工作电流设计成10mA，第一步进盘测量盘I电刷与代换盘I′电刷之间的电流是9mA，1mA电流流过第二步进盘及节点A、节点B；这时第一步进盘每个步进是1×10^-3V，第二步进盘每个步进是1×10^-4V，第三步进盘每个步进是1×10^-5V，第四步进盘每个步进是1×10^-6V，第五步进盘每个步进是1×10^-7V。

当10mA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+0.001×0.1_n5(mV)

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

电压测量仪工作电流10mA的工作电源采用YJ49b型连续可调的高稳定度稳压电源，本电压测量仪采用比较大的工作电流及0.1Ω这种比较小电阻，是为了测量微小电压时，降低对检流计灵敏度的要求。

在标准回路中，为避免回路电流过大，采用200KΩ电阻R₀来限流，由于不饱和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10mA，因此调定电阻R_N取101.8Ω，外加0～0.2Ω可锁定的可调电阻R_P4，可以覆盖标准电池电动势的变化范围。

当双刀双掷开关K₁置×1量程时，在不考虑电源内阻及可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3都置“0”，电源E外电路总阻约112.8Ω，在10mA电流下约1.128V电压，可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3电阻调节范围大于106欧姆，相当于电压调节范围大于1V，当YJ49b型连续可调的高稳定度稳压电源输出电压调节到1.2～2V时，可以方便地通过调节可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3把工作电流调节到10mA。

双刀双掷开关K₁置×1量程，在×1量程时电压测量仪的标准工作电流是这样获得：把1mV标准信号电压按极性与电压测量仪“U_x”两个测量端钮连接，电压测量仪各步进盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K₂掷向右边，调节可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K₂掷向左边，调节可调电阻R_P4，使检流计G指零，再重复一次后，把可调电阻R_P4锁定，这时电压测量仪的工作电流在×1量程就标准化了。

当双刀双掷开关K₁置×0.1量程时，在不考虑电源内阻及可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3都置“0”，电源E外电路总阻约1030Ω，在1mA电流下约1.03V电压，

可调电阻R_P1′、可调电阻R_P2′及可调电阻R_P3′电阻调节范围大于1057欧姆，在1mA电流下电压调节范围大于1V，当YJ49b型连续可调的高稳定度稳压电源输出电压调节到1.2～2V时，同样可以方便地通过调节可调电阻R_P1′、可调电阻R_P2′及可调电阻R_P3′把工作电流调节到1mA。

在×0.1量程时电压测量仪的标准工作电流是这样获得：把0.1mV标准信号电压按极性与电压测量仪“U_x”两个测量端钮连接，电压测量仪各步进盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K₂掷向右边，调节可调电阻R_P1′、可调电阻R_P2′及可调电阻R_P3′，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K₂掷向左边，调节可调电阻R_P4′，使检流计G指零，再重复一次后，把可调电阻R_P4′锁定，这时电压测量仪的工作电流在×0.1量程就标准化了。

仪器使用时，先校对标准，要对读数盘进行读数时，校对标准后再读数。

Claims

1.一种通过改变工作电流来增加量程的电压测量仪，其特征在于电压测量仪从调节范围在1.2～2V之间的外接工作电源E正极端钮连接双刀双掷开关K₁的K_1～1层常闭触点，双刀双掷开关K₁掷向×1量程触点时，电路经过20只5Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由22只0.25Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.26Ω之间的可调电阻R_P3连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点，再经过101.8Ω调定电阻R_N2和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4连接电路节点C，双刀双掷开关K₁掷向×0.1量程触点时，电路经过20只50Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1′由22只2.5Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2′、及调节范围在0～2.6Ω之间的可调电阻R_P3′连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点，再经过1018Ω调定电阻R_N2和调节范围在0～2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4′连接电路节点C，第一步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘I′组成，测量盘I与代换盘I′上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘I的第“0”触点为电路节点C，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0.1Ω电阻一只，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，测量盘III与代换盘III′上每两个相邻触点间焊接0.1Ω电阻一只，测量盘III的第“0”触点为电路节点A，代换盘III′的第“10”触点为电路节点B，节点A与节点B之间通过112.486Ω电阻R₅连接，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，与第三步进盘中测量盘III与代换盘III′对应触点连接，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999Ω的电阻R₁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9999Ω的电阻R₂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100KΩ的电阻R₃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III的第“0”触点即节点A连接测量盘II的第“0”触点，测量盘II的金属接触环连接测量盘I的金属接触环，代换盘III′的第“10”触点即节点B连接代换盘II′的第“10”触点，代换盘III′的金属接触环经过7Ω的电阻R₆连接代换盘I′的金属接触环，测量盘I的第“10”触点通过11Ω电阻R₄连接代换盘I′的第“0”触点，代换盘I′的第“10”触点连接调节范围在1.2～2V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I的第“0”触点连接，负极端钮与测量盘III的第“10”触点连接；不饱和标准电池E_N负极经过200KΩ电阻R_o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到节点C，不饱和标准电池E_N正极连接双刀双掷开关K₁的K_1～2层常闭触点。