專利名稱：有四個測量盤的電位差計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及對直流電壓進行測量的儀器。

背景技術：
當前對于有四個測量盤的電位差計，在四個測量盤之間的連接上，中間盤普遍采用開關切換，這樣就產(chǎn)生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一般采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復合材料；申請?zhí)?00510062365.8公開了有四個測量盤的電位差計解決開關接觸電阻變差的新方法，它的第一、第二步進盤各有測量盤與代換盤組成，測量盤與代換盤上的電阻阻值相同，測量盤每增加一個電阻，代換盤就減小相同電阻，它的第三、第四步進盤各有測量盤、代換盤與輔助盤組成，由于第三步進盤不置在10時，第四步進盤置不同示值時電路總阻是變化的，第三步進盤置在10時，第四步進盤置不同示值時電路總阻不變，為此第三步進盤除有測量盤、代換盤外，增加了輔助盤來區(qū)別步進盤置10及不置10兩種情況的電路連接，第四步進盤也增加了輔助盤，上面有10只電阻來分別接入或切出若干個電阻使電路總阻不變。四個測量盤連接在兩個測量端鈕間，使步進盤開關上的電刷排除在測量回路之外，四個測量盤上的電阻之間不存在開關切換，也就不產(chǎn)生變差；由于電位差計步進盤開關每個步進轉(zhuǎn)動15°角，每層可分布24個觸點，第一步進盤的測量盤與代換盤是21個觸點，需內(nèi)外兩層，每層都有電阻，內(nèi)層電阻超差對維修帶來不便，第四步進盤的測量盤、代換盤與輔助盤各半層，步進盤開關也需內(nèi)外兩層，內(nèi)層也有電阻，維修也不方便。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設計一種有四個測量盤的電位差計，在四個測量盤的連接上不通過開關切換，第一步進盤取消代換盤，且使四個步進盤上的電阻都能裝在一層。
本實用新型的技術方案這樣采取從電位差計3V工作電源的正極經(jīng)過由四個步進盤上的電阻測量網(wǎng)絡到509Ω的調(diào)定電阻RN及0～1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到250Ω電阻R0，經(jīng)過10×25Ω可調(diào)電阻RP1及0～27Ω可調(diào)電阻RP2回到工作電源的負極組成電位差計工作回路；標準電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再經(jīng)過75K Ω限流電阻R到標準電池EN負極組成電位差計標準回路；用于連接被測量的“UX”兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過四個測量盤電阻網(wǎng)絡后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成電位差計補償回路；第一步進盤有測量盤I，它有0、1、2……22共23個檔位，除0、1觸點間直接連接外，其余各檔觸點間連接10Ω電阻一只，另有輔助盤I’及輔助盤I”，輔助盤I’的電刷與輔助盤I”的電刷用導線連接，連接點為電路節(jié)點B，輔助盤I’及輔助盤I”的0觸點孤立，其余所有觸點用導線連接；第二步進盤由測量盤II與輔助盤II′組成，測量盤II有0、1、2、……10共11個檔位，上面有11個11Ω的電阻，第1個電阻R1一端焊接第2個電阻R2一端，電阻R2另一端焊接第3個電阻R3一端……依次焊接，第10個電阻R10另一端與第11個電阻R11的一端的連接點為電路節(jié)點C，第11個電阻R11另一端與第1個電阻R1的另一端連接于第三步進盤中測量盤的0點，第三步進盤中測量盤的0點為電路節(jié)點D，電阻R1與電阻R2的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第7觸點連接，電阻R8與電阻R9的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R10的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第9觸點連接，電阻R10與電阻R11的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第10觸點連接，電阻R1與電阻R11連接的節(jié)點D點經(jīng)過30Ω電阻與0觸點連接，第二步進盤的輔助盤II′上是10×0.5Ω的電阻；第三步進盤由同是10×1Ω的測量盤III與代換盤III’組成，測量盤III的電刷與代換盤III’的電刷用導線連接；第四步進盤只有測量盤IV，它各個觸點與測量盤III上的對應觸點連接；輔助盤II′第10觸點與電位差計工作電源的正極連接于A，輔助盤II′的0觸點連接輔助盤I”的0觸點，輔助盤II′的電刷連接輔助盤I”除0觸點外的其它觸點，測量盤II的電刷經(jīng)過190Ω電阻R12后連接輔助盤I’的電刷與輔助盤I”的電刷連接的節(jié)點B，輔助盤I’除0觸點外的其他觸點連接測量盤I第22觸點，測量盤I第0、1觸點與節(jié)點C連接，輔助盤I’的0觸點經(jīng)過220Ω電阻后與節(jié)點D連接，使測量盤IV與測量盤III上的電阻公用，測量盤IV的電刷串聯(lián)100kΩ電阻R15后連接于調(diào)定電阻RN高電位一端節(jié)點E，代換盤III’的第10點串聯(lián)9995Ω電阻R14后連接節(jié)點E，529.392Ω電阻R13一端連接節(jié)點D、另一端連接節(jié)點E；用于連接被測量的“UX”兩個測量端鈕，正極與測量盤I電刷連接，負極經(jīng)過雙刀雙擲開關K后與測量盤III的第10點連接。
通過以上技術方案，第一步進盤不用代換盤，兩層輔助盤上都沒有電阻，可以裝在開關里層，測量盤I裝在開關外層；第二步進盤不用代換盤，開關每個步進轉(zhuǎn)動15°角，第二步進盤的輔助盤II′及測量盤II各11個觸點分布在開關的同一層，電阻裝在開關外層，第三、第四步進盤都沒有輔助盤，電阻可裝在開關外層，電阻超差時卸下裝上容易，這給調(diào)試與維修帶來方便；這使電位差計結構簡單，體積縮小，也降低了生產(chǎn)成本；在電位差計內(nèi)部補償回路與工作回路共有部份的線路上沒有開關，所以不存在變差影響，當電位差計四個測量盤置“0”時，電位差計的零電勢是D點的零電位，在補償回路中，不存在工作電流流過引線電阻，所以本電位差計零電勢很小，由于在電位差計內(nèi)部補償回路與工作回路共有部份的線路上沒有開關切換，所以本電位差計熱電勢及可變熱電勢也很小。

附圖是本實用新型原理電路。
具體實施方式
圖中，測量盤II在節(jié)點C與節(jié)點D之間是十一只11Ω首尾相連的電阻環(huán)，當測量盤II置“5”或置“6”時，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是5只11Ω電阻與6只11Ω電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值最大為30Ω，測量盤II的其它觸點到節(jié)點D之間的阻值都要連接到30Ω，第5、6觸點與電阻環(huán)上對應點直接連接；當測量盤II置“4”或置“7”時，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是4只11Ω電阻與7只11Ω電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為28Ω，所以4、7觸點經(jīng)過2Ω電阻與電阻環(huán)上對應點連接；當測量盤II置“3”或置“8”時，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是3只11Ω電阻與8只11Ω電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為24Ω，所以3、8觸點經(jīng)過6Ω電阻與電阻環(huán)上對應點連接；當測量盤II置“2”或置“9”時，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是2只11Ω電阻與9只11Ω電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為18Ω，所以2、9觸點經(jīng)過12Ω電阻與電阻環(huán)上對應點連接；當測量盤II置“1”或置“10”時，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是1只11Ω電阻與10只11Ω電阻并聯(lián)，并聯(lián)后阻值為10Ω，所以1、10觸點經(jīng)過20Ω電阻與電阻環(huán)上對應點連接；當測量盤II置“0”，測量盤II的電刷到節(jié)點D之間是30Ω電阻連接。
第一步進盤置“0”、第二步進盤置“n”(n＝0，1，2，3……10)時，節(jié)點B與節(jié)點D之間的電阻值是兩個同是220Ω的電阻并聯(lián)，因此是110Ω。
第一步進盤置“n”(n＝0，1，2，3……22)、第二步進盤置“0”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間的電阻值也是兩個220Ω的電阻并聯(lián)，因此阻值也是110Ω。
當?shù)谝?、第二步進盤都不置“0”時，除第二步進盤置“10”外，節(jié)點B與節(jié)點D之間的電阻值的計算需要進行三角形-星形變換。
第二步進盤置“1”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值的計算設電阻(R2+R3+…+R9+R10)與電阻R11兩邊阻值等效于電阻r1，電阻R11與電阻R1兩邊阻值等效于電阻r1’電阻(R2+R3+…+R9+R10)與電阻R1兩邊阻值等效于電阻r1”，等效于電阻r1、r1’、r1”交點為Q1 則r1＝(R2+R3+…+R9+R10)×R11/(R1+R2+…+R10+R11)＝9×11×11/11×11Ω＝9Ω r1’＝R1×R11/(R1+R2+…+R10+R11)＝11×11/11×11Ω＝1Ω r1”＝(R2+R3+…+R9+R10)×R1/(R1+R2+…+R10+R11)＝9×11×11/11×11Ω＝9Ω 節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值等于(210Ω+r1)×(190Ω+20Ω+r1”)/2×219Ω+r1’＝219Ω/2+1Ω＝109.5Ω+1Ω＝110.5Ω 第二步進盤置“2”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值的計算設電阻(R3+R4+…+R9+R10)與電阻R11兩邊阻值等效于電阻r2，電阻R11與電阻(R1+R2)兩邊阻值等效于電阻r2’電阻(R3+R4+…+R9+R10)與電阻(R1+R2)兩邊阻值等效于電阻r2”，等效于電阻r2、r2’、r2”交點為Q2 則r2＝8Ωr2’＝2Ωr2”＝16Ω 節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值等于(210Ω+r2)×(190Ω+12Ω+r2”)/2×218Ω+r2’＝218Ω/2+2Ω＝109Ω+2Ω＝111Ω。
同理，第二步進盤置“3”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值是111.5Ω， 第二步進盤置“4”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值是112Ω， 第二步進盤置“5”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值是112.5Ω， …… 第二步進盤置“10”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間電阻值是115Ω。由于測量盤II每步進增加0.5Ω，因此輔助盤II′每步進減少0.5Ω，使電路總阻不變。
當?shù)谝换虻诙竭M盤置“0”時，節(jié)點B與節(jié)點D之間的電阻值是110Ω，輔助盤II′的10×0.5Ω電阻全部進入電路。
電位差計工作電流標準化時電流是2mA，節(jié)點B經(jīng)過測量盤I到等效電阻rn、rn’、rn”的交點Qn(n＝1、2、3…10)與節(jié)點B經(jīng)過190Ω電阻R12到等效電阻交點Qn電阻相等，所以流過測量盤I與190Ω電阻R12的電流各為1mA。
在不考慮測量盤I時，對于測量盤II在節(jié)點C與節(jié)點D之間的十一只11Ω首尾相連的電阻環(huán)而言，測量盤II置“1”時電阻R1與10只阻值同為11Ω電阻并聯(lián)，流過電阻R11的電流為1/11mA，節(jié)點C與節(jié)點D之間的電壓UCD＝1/11×11mV＝1mV；測量盤II置“2”時電阻(R1+R2)與9只阻值同為11Ω電阻并聯(lián)，流過電阻R11的電流為2/11mA，節(jié)點C與節(jié)點D之間的電壓UCD＝2/11×11mV＝2mV；同理，測量盤II置“n”時(n＝1、2、3…10)電阻節(jié)點C與節(jié)點D之間的電壓UCD＝n mV；測量盤II置“0”時，電流不經(jīng)過電阻R11，UCD＝0mV。
當測量盤I不置“0”時，流過測量盤I的電流在節(jié)點C、D之間的10mV電壓疊加在測量盤II上，代替0、1觸點間的電阻。當測量盤I置“0”時，電流不經(jīng)過電阻R11，UCD＝0mV。
電位差計2mA工作電流經(jīng)過第一、第二步進盤到節(jié)點D后分成三路一路經(jīng)過測量盤IV，另一路經(jīng)過代換盤III’，再一路經(jīng)過529.392Ω電阻R13，三路電流匯合于節(jié)點E。第三、第四步進盤置不同示值時節(jié)點D與節(jié)點E之間阻值是變化的，第三、第四步進盤置“0”示值時節(jié)點D與節(jié)點E之間阻值最小，第三、第四步進盤置“10”示值時節(jié)點D與節(jié)點E之間阻值最大，為此取中間值，當?shù)谌?、第四步進盤置“5”示值時節(jié)點D與節(jié)點E之間阻值在沒有電阻R13并聯(lián)時是(105÷11+5)Ω，為了使流過第三、第四步進盤的總電流是0.11mA，用529.392Ω電阻R13分流1.89mA的電流；第三、第四步進盤置“0”示值時，流過第三、第四步進盤的總電流是0.11001mA，第三、第四步進盤置“10”示值時，流過第三、第四步進盤的總電流是0.10999mA，誤差為萬分之一，影響可以忽略；流過電阻R14與電阻R15的電流比準確值是10，在第三、第四步進盤置“0”示值時，流過電阻R14與電阻R15的電流比值是9.995，在第三、第四步進盤置“10”示值時，流過電阻R14與電阻R15的電流比值是10.005，誤差為萬分之五，由于是最后兩盤，影響也可以忽略；第三、第四步進盤置“0”示值時與第三、第四步進盤置“10”示值時節(jié)點D與節(jié)點E之間阻值變化為5mΩ，對電位差計電路總阻最小時1375Ω阻值的變化是百萬分之幾，影響同樣可以忽略。
工作電流標準化時，第一步進盤置n1、第二步進盤置n2、第三步進盤置n3、第四步進盤置n4，這時“Ux”兩個測量端鈕間電壓為 Ux＝1×10n1+1×n2/11×11+0.1×n3+0.01×n4(mV) ＝10n1+n2+0.1n3+0.01n4(mV) 由于標準電池的電動勢是離散的，在1.0188V～1.0196V之間，標準化的工作電流為2mA，因此調(diào)定電阻RN取509Ω，外加0～1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，可以覆蓋標準電池電動勢的變化范圍。
節(jié)點A與節(jié)點D之間的阻值是115Ω，節(jié)點D與節(jié)點E之間的阻值是500Ω，509Ω的調(diào)定電阻RN與0～1Ω可調(diào)電阻RP3和是510Ω，加上250Ω電阻R0，共計1375Ω，承擔2.75V電壓；電位差計采用兩組干電池供電，干電池新的時候電動勢約為1.65V，用舊到1.35V以下時，電流不穩(wěn)，為了使干電池在新、舊情況下都能使電位差計的工作電流調(diào)節(jié)到標準化，為此，取可調(diào)電阻RP1為10×25Ω、可調(diào)電阻RP2為0～27Ω，干電池電壓使用范圍在2.75V～3.3V之間。
電位差計的標準電流是這樣獲得把200mV標準信號電壓按極性與電位差計“Ux”兩個測量端鈕連接，電位差計各步進盤總示值與標準信號電壓值相同，雙刀雙擲開關K擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1及可調(diào)電阻RP2，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關K擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP3，使檢流計G指零，再重復一次后，把可調(diào)電阻RP3鎖定，這時電位差計的工作電流就標準化。
權利要求1.一種有四個測量盤的電位差計，從電位差計3V工作電源的正極經(jīng)過由四個步進盤上的電阻測量網(wǎng)絡到509Ω的調(diào)定電阻RN及0～1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再到250Ω電阻R0，經(jīng)過10×25Ω可調(diào)電阻RP1及0～27Ω可調(diào)電阻RP2回到工作電源的負極組成電位差計工作回路；標準電池EN正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到調(diào)定電阻RN及可鎖定的可調(diào)電阻RP3，再經(jīng)過75KΩ限流電阻R到標準電池EN負極組成電位差計標準回路；用于連接被測量的“UX”兩個端鈕，正極端鈕經(jīng)過四個測量盤電阻網(wǎng)絡后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成電位差計補償回路；其特征在于第一步進盤有測量盤I，它有0、1、2……22共23個檔位，除0、1觸點間直接連接外，其余各檔觸點間連接10Ω電阻一只，另有輔助盤I’及輔助盤I”，輔助盤I’的電刷與輔助盤I”的電刷用導線連接，連接點為電路節(jié)點B，輔助盤I’及輔助盤I”的0觸點孤立，其余所有觸點用導線連接；第二步進盤由測量盤II與輔助盤II′組成，測量盤II有0、1、2、……10共11個檔位，上面有11個11Ω的電阻，第1個電阻R1一端焊接第2個電阻R2一端，電阻R2另一端焊接第3個電阻R3一端……依次焊接，第10個電阻R10另一端與第11個電阻R11的一端的連接點為電路節(jié)點C，第11個電阻R11另一端與第1個電阻R1的另一端連接于第三步進盤中測量盤的0點，第三步進盤中測量盤的0點為電路節(jié)點D，電阻R1與電阻R2的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第1觸點連接，電阻R2與電阻R3的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第2觸點連接，電阻R3與電阻R4的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第3觸點連接，電阻R4與電阻R5的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第4觸點連接，電阻R5與電阻R6的連接點與第5觸點連接，電阻R6與電阻R7的連接點與第6觸點連接，電阻R7與電阻R8的連接點經(jīng)過2Ω電阻與第7觸點連接，電阻R8與電阻R9的連接點經(jīng)過6Ω電阻與第8觸點連接，電阻R9與電阻R10的連接點經(jīng)過12Ω電阻與第9觸點連接，電阻R10與電阻R11的連接點經(jīng)過20Ω電阻與第10觸點連接，電阻R1與電阻R11連接的節(jié)點D點經(jīng)過30Ω電阻與0觸點連接，第二步進盤的輔助盤II′上是10×0.5Ω的電阻；第三步進盤由同是10×1Ω的測量盤III與代換盤III’組成，測量盤III的電刷與代換盤III’的電刷用導線連接；第四步進盤只有測量盤IV，它各個觸點與測量盤III上的對應觸點連接；輔助盤II′第10觸點與電位差計工作電源的正極連接于A，輔助盤II′的0觸點連接輔助盤I”的0觸點，輔助盤II′的電刷連接輔助盤I”除0觸點外的其它觸點，測量盤II的電刷經(jīng)過190Ω電阻R12后連接輔助盤I’的電刷與輔助盤I”的電刷連接的節(jié)點B，輔助盤I’除0觸點外的其他觸點連接測量盤I第22觸點，測量盤I第0、1觸點與節(jié)點C連接，輔助盤I’的0觸點經(jīng)過220Ω電阻后與節(jié)點D連接，測量盤IV的電刷串聯(lián)100kΩ電阻R15后連接于調(diào)定電阻RN高電位一端節(jié)點E，代換盤III’的第10點串聯(lián)9995Ω電阻R14后連接節(jié)點E，529.392Ω電阻R13一端連接節(jié)點D、另一端連接節(jié)點E；用于連接被測量的“UX”兩個測量端鈕，正極與測量盤I電刷連接，負極經(jīng)過雙刀雙擲開關K后與測量盤III的第10點連接。
專利摘要一種用于直流電壓測量有四個測量盤的電位差計，它的第一步進盤由一只測量盤與兩只不焊有電阻的輔助盤組成，第二步進盤由環(huán)形電阻網(wǎng)構成測量盤，由10只0.5Ω電阻構成輔助盤，第三步進盤各由10×1Ω的測量盤與代換盤組成，第四步進盤的各個觸點與第三步進盤中測量盤上的對應觸點連接，第四步進盤的電刷串聯(lián)100kΩ電阻、第三步進盤的代換盤串聯(lián)9995Ω電阻、及529.392Ω電阻一起并聯(lián)在電路中，測量盤之間用導線連接，不通過開關切換，使電位差計測量時能夠忽略變差及熱電勢影響。
文檔編號G01R17/00GK201035071SQ200720109990
公開日2008年3月12日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權日2007年5月29日
發(fā)明者張春雷, 李 方 申請人:張春雷