三用表的实验报告.doc

三用表的设计 一、 已知参数：1每人的任务条 A直流电流档的引入电流：0.15mAB测量机构总阻值（内阻+附加电阻=电阻）Rg=4.6K2公共参数：A. 测量机构的电流灵敏度：满刻度电流Ig=50A（每人不同）BDCA ：2.5级（2.5%） 1mA 10mA 5ACDCV ：2.5级（2.5%） 2.5V 10V 250V 输入阻抗为： 1 / IS DACV ：5.0级（5%） 10V 50V 250V 1000V 输入阻抗为； 4K/ v整流系数为：0.441二极管正向电阻为：600交流调节电阻为2 K3KE ：2.5级（2.5%） 1 10 100 （扩展量程1K） 电阻中心值：22工作电池：1.61.2V 二、各量程的元件参数设计：1DC.A 量程的元件参数设计和分电路调试图：1.1原理图：多量程环形分流式直流电流表1.2主要元件参数计算：表头内阻Rg（已知为4.6 K），电流灵敏度Ig（已知为50A），扩大的电流量程为I1、I2、I3、I引，计算各分流电阻R1、R2、R3、R4。1） 当电流为I引时：Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/(I引-Ig)=0.00005*4600/(0.00015-0.00005)=23002） R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(4600+2300)/5=0.0693） 当电流为I2时：R1+R2=Ig*(Rg+R3+R4)/(I2-Ig)即：R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(4600+2300)/0.01=34.5R2=34.5-0.069=34.4314）当电流为I3时：R1+R2+R3=Ig*(Rg+R4)/(I3-Ig)即：R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(4600+2300)/0.001=345R3=345-34.5=310.55）R4=Rs-(R1+R2+R3)=2300-345=19551.3 DC.A 最终设计电路：2DC.V量程的元件参数设计和分电路调试图：2.1原理图：2.2主要元件参数计算：表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，扩大的电压表量程为U1、U2、U3，计算各分压电阻R1、R2、R3。1） R1=U1/Ig-Rg=2.5/0.00005-4600=454002） R2=(U2-U1)/Ig=(10-2.5)/0.00005=1500003） R3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000 2.3DC.V设计初图：3AC.V量程的元件参数设计和分电路调试图：3.1原理图： 3.2主要参数计算：表头内阻Rg(4600)，电流灵敏度Ig(0.00005A)，扩大的电压表量程为U1、U2、U3、U4，计算各分压电阻R1、R2、R3、R4。1) 根据给定的交流电压灵敏度（输入阻抗Z）计算出交流引入电流（二极管前）I=1/Z=1/4000=0.00025A2) 由交流引入电流I计算出半波整流后的（二极管后）的电流Ik=I*0.441=0.00011025A3) 计算分流电阻R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*4600/(0.00011025-0.00005)=3817.427385892124) 可调电阻RP一般由经验取输入阻抗Z的一半。RP=Z/2=20005) (式中，Ug是测量机构内阻Rg上的电压；URP是电位器RP上的电压；UVD1是二极管VD1上的压降，硅管UVD1=0.65V。)计算Uo=Ug+URP+UVD1= Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0.00005*4600+2000*0.00011025+0.65=1.1005 V6) 各分压电阻：1）R1=(U1-Uo)/I=(10-1.1005)/0.00025=355982）R2=(U2-U1)/I=(50-10)/0.00025=1600003）R3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=8000004）R4=(U4-U3)/I=(1000-250)/0.00025=30000003.3设计初图：4量程的元件参数设计和分电路图：4.1原理图：如上图所示是电阻档基本电路，其中RP为调零电位器；RP和Rd组成分流电阻。1） 电位器RP触点移到b点，电池电压最高（E=1.6V）。此时分流电阻为Rb(分流电阻小，分流电流大)。2） 电位器RP触点移到a点，电池电压最低（E=1.2V）。此时分流电阻为Rb+RP(分流电阻大，分流电流小)。3） 电位器RP触点移到b、a之间，电池电压为标准（E=1.5V），此时分流电阻为Rb及RP的一部分之和。4.24.2.1零支路电阻Rb和RP的计算各档电阻中心值：低倍率档，R1的电阻中心值Rz1=22；中倍率档，R10的电阻中心值Rz2=220；高倍率档，R100的电阻中心值Rz3=2200；最高倍率档，R1k的电阻中心值Rz4=22k；先以电阻测量高倍率档电阻中心值Rz3计算E不同时的电流，以保证Rx=0时能调零。例如，Rz3=2200时，（b点）Imax=1.6V/2200=727A，（a点） Imin=1.2V/2200=545A，（c点）I标1.5V/2200=682A。现已知流过表头满刻度电流Ig=0.00005A,表头内阻Rg=4600，计算如下：1）设计中各当RP指在a点时的总分流电阻Rb+RP;Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0.00005*4600/(0.000545-0.00005)=464.6464646464652）当RP指在b点时的分流电阻Rb;Rb=( Rb+RP)*Imin/Imax=464.646464646465*0.000545/0.000727=348.32506633）计算分流电位器RP;RP=( Rb+RP)- Rb=464.646464646465-348.3250663=116.3213983464654.2.2串联电阻Rd的计算：串联电阻Rd是由低压高倍率的电阻中心值RZ3确定的。因为电位器RP是变数，设电位器RP触点在中间，阻值为RP/2，接入Rd后，该档的总内阻等于RZ3，因此有Rd=RZ3-(Rg+RP/2)*(Rb+RP/2)/( Rg+RP/2)+( Rb+RP/2)=2200-(4600+58.16069917)(116.321398346465+58.16069917)/(4600 +58.16069917+116.321398346465+58.16069917)=2031.8184.2.3各倍率电阻的计算各倍率电阻的电路如图所示：1）设R1为中心电阻RZ1=22时的并联电阻，考虑电池内阻ro一般为0.91.1，从端口看RZ1-ro=RZ3/R1取ro=1，则有R16=(RZ1-ro)*RZ3/RZ3-(RZ1-ro)=(22-1)*2200/(2200-(221)21.202386422）设R2为中心阻值RZ2=220时的并联电阻，同样有R17=RZ2*RZ3/(RZ3-RZ2)=220*2200/(2200-220)=244.44444443）设R2为中心阻值RZ3=220时的并联电阻，则有 R18= RZ3*RZ3/(RZ3-RZ3) =4）设R1k为测量最高倍率档(R1k)串联电阻，由于其电阻中心值太大，致使灵敏度降低到端口短接(Rx=0)时也无法调零，故需增加电源电压。由于最高倍率档电阻中心值RZ4=22k,比高倍率档还打10倍，因而电源电压也高10倍，选电源EE为15V的层叠电池。同时高倍率档无分流电阻(R3=)，可见最高倍率档也无分流电阻，工作电流与高倍率档相同。则高倍率档串联电阻R1k=RZ4-RZ3-REE=22000-2200-1000=18800 三、总线路图：四、校验图及达到的精度等级：1、DC.A 校验校验精度等级的表格：接入电流源电流端接入电流A电流表输出电流A理论输出电流AI1550.0050.005/316.6716.6710/333.3333.33I20.0150.0050.000.01/316.6716.670.02/333.3333.33I30.00150.0050.000.001/316.6716.670.002/333.3333.33所以仪表准确度为：k%=0 /50*100 %=0,满足要求。 2.DC.V校验图：校验精度等级的表格：接入电压源电压端接入电压V电流表输出电流A理论输出电流AU12.550.0050.002.5/316.6716.675/333.3333.33U21050.0050.0010/316.6716.6720/333.3333.33U325050.0050.00250/316.6716.67500/333.3333.33所以仪表准确度为：k%=0/50*100 %=0,满足要求。3AC.V校验3.1 10V电压档 U1/V电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A1049.0450.00-0.962.273.3314.4016.67-2.2766731.7333.33-1.60所以仪表准确度为：k%=2.27/50*100 %=4.54%,满足要求.3.2 50V电压档U2/V电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A5050.8150.000.810.8116.6716.3416.67-0.3333.3333.5433.330.21所以仪表准确度为：k%=0.81/50*100 %=1.62%,满足要求。3.3 250V电压档U3/V电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A25051.1950.001.191.1983.3317.0216.670.35166.6733.8733.330.54所以仪表准确度为：k%=1.19/50*100%=2.38%,满足要求。3.4 1000V电压档U4/V电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A100051.2750.001.271.27333.3317.1016.660.50666.6734.1833.330.85所以仪表准确度为：k%=1.27/50*100%=2.54%,满足要求。4.校验1）1.2V电阻档调零2）1.6v电阻档调零3）22校验RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A050.0450.000.040.455.539.6640.000.341132.8533.330.452224.4525.000.456612.0912.500.411108.0288.330.302所以仪表准确度为：k%=0.45/50*100%=0.9%,满足要求。4）220校验RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A050.0450.000.040.405540.1040.000.4011033.4633.330.3722025.1325.000.3266012.5912.500.1911008.408.330.133所以仪表准确度为：k%=0.40/50*100%=0.8%,满足要求。5）2200校验RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A049.1850.000.820.8255040.0140.000.01110033.7233.330.39220025.6525.000.65660013.1112.500.61110008.8058.330.475所以仪表准确度为：k%=0.82/50*100%=1.64%,满足要求。6）22000校验RX/k电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A049.9350.000.070.075.50040.0140.000.0111.00033.3833.330.0522.00025.0725.000.0766.00012.5612.500.06110.0008.3788.330.048所以仪表准确度为：k%=0.07/50*100%=0.14%,满足要求。 五、元件、开关及功能表：元件或开关名称功能开 关 类 DC.A1直流电流表选择开关选定或断开直流电流表档DC.V2直流电压表选择开关选定或断开直流电压表档AC.V3交流电压表选择开关选定或断开交流电压表档R4欧姆表选择开关选定或断开欧姆表档 A , B , C直流电流表调档开关调节选择直流电流档 D , E , F 直流电压表调档开关调节选择直流电压档G , H , I , J交流电压表调档开关调节选择交流电压档 S1 , S2 , S3 欧姆表调档开关调节选择欧姆档电 源 电容类C5uF滤波电容防止整流后的脉动波形使表的指针不停小幅摆动E1.5VR低中高档电压源提供低中高档表内电压EE 15VR*1000最高档电压源提供最高档表内电压电 阻 类R1 0.069直流电流表分流电阻保证各个电流档的内阻R2 34.431R3 310