万用表理论.ppt

万用表的设计与装调 一 实验简介 万用表是一种多用途 多量程的电工仪表 其类型分为数字式和指针式两种 数字式万用表 读数直观 准确 目前在各行业中应用广泛 指针式万用表 又称模拟表 二 实验任务 在规定学时内完成一台指针式万用表的设计 装配及调试任务 并要求分流器为所有量程共用 1 给定条件 2 档位设计要求 0 75mA 2 5mA 5mA 25mA 2 直流电压测量量程分3档 5V 15V 50V 3 交流电压测量量程分2档 10V 250V 表头满偏转电流I0 500 A 表头等效内阻r0 300 1 直流电流测量量程分4档 4 直流电阻测量量程分3档 R 1 R 10 R 100 5 直流电流0 75mA档和直流电压5V档共用 3 误差要求 电压 电流档误差 相对误差 5 电阻档误差 相对误差 8 三 实验目的 1 初步了解电路设计的思路 2 通过该大型实验 巩固电路理论知识并提高综合应用和实际动手能力 3 能做到正确使用万用表 读懂实际万用表电路 具备初步的维修能力 四 原理及设计过程 表头作用 指示被测量对象的数值 测量电路作用 把被测值变换为适合表头工作的电压或电流值 转换开关作用 改变内部测量电路的连接 实现不同档位的切换或同一档位不同量程之间的切换 指针式万用表的组成 一个磁电系微安表头 一些附加分流 分压电阻等组成测量电路 以及一个转换开关 1 表头参数 满度电流I0 等效内阻r0 的测定 1 满度电流测定 步骤 1 测试前 将各表机械零点调整准确 2 根据I0大小初步估算选择适当的限流电阻和电源电压 缓慢调节使两表中有一表先至满偏 两种情况 a 标准表先满偏 如I标准 500 A I测量 495 A 读数偏小 b 被测表先满偏 如I标准 495 A I测量 500 A 读数偏大 根据误差计算公式 ra 被测表读数 标准表读数 标准值 100 a情况 ra 495 500 500 100 1 0 b情况 ra 500 495 500 100 1 0 2 等效内阻的测定 半值法 a K1闭合 K2打开 调整E R1使表头指针满偏I I0 b 保持E R1不变 再合上K2 c 调整R2 使表头指针位于表盘刻度中心I0 2 假设总电流I I0不变 则R2 r0 为保证总电流I I0保持不变 合上K2时 需满足一定条件 在E R1恒定时 若保持总电流I不因R2支路接入而变化 R1越大越好一般取R1 100R2 2 测量电路及参数计算 1 直流电流测量电路 I I0 I I1 I2 I0 I2 分流器的形式 开路置换式和闭路抽头式 闭路抽头式 In I1I2I3为所需扩大的电流量程设计值 实验中取In 1 5I0 750 A In为最小档一般取值略大于I0 计算分流总电阻Rpn I0r0 Rpn In I0 计算各分流电阻 对Ik量程有 K n 1 3 2 1 R1 Rp1 R2 Rp2 Rp1 Rn Rpn Rp n 1 2 直流电压测量电路 U I0r0 U U1 U2 I0r0 U2 测量电路的形式 单个式倍率器和叠加式倍率器 叠加式倍率器 I In 750 A 定义 1 I为电压表的灵敏度 单位 V物理意义 每产生1V压降所需电阻值 3 交流电压测量电路 整流电路 全波整流和半波整流 全波整流 半波整流 整流结果 形成方向不变 大小不断变化的周期性脉动电流 整流电路电流平均值与有效值的关系 半波整流I均 0 45I有效或I有效 2 22I均 全波整流I均 0 9I有效或I有效 1 11I均 半波整流电路 已知电压表的灵敏度为1 Ieff RD 整流二极管的正向电阻值一般为500 1k 实际中用Re1 Ueff UD Ieff Rpn r0 Ieff来计算 UD为管压降 硅管为0 7V 锗管为0 3V 4 直流电阻测量电路 a 原理简述 a b端短路时 调节Rc使表头满偏 a b端接电阻Rx时 a b端开路时 Rx I 0 标记刻度 I与Rx是非线性的 欧姆表刻度是不均匀的 Rx Rc r0时 设RT Rc r0为中心阻值 同时又是等效内阻 例如以电流为参考 来刻度欧姆表标尺刻度 Rx RT Rc r0I I0 2 Rx RT 2I 2I0 3 Rx 2RTI I0 3 Rx 4RTI I0 5 b 零欧姆调节 Rc Rg Ri Rg Rc c 欧姆表量程的扩展 理论上 任何一个欧姆表测量电阻的范围都可以是0 但由于刻度规律的非线性 误差较小的范围在RT 10 10RT 设计要求 直流电阻测量共3档量程分别为R 1 R 10 R 100 电源电动势E 1 5V 要求其下降到1 2V时 仍能够短路调零 正常工作 在系列值中 取RT 15 则 R 1 RT 15 R 10 RT 150 R 100 RT 1500 确定Rc取值 RT 1500 Ri 设R0滑动头c点以上部分为x I0 r0 x I I0 Rpn x 解出x Rg r0 x Rpn x 解出Rg Ri Rc Rg Rc Ri Rg 解出Rc 分别解出E 1 5V和E 1 2V时Rc的取值 取算术平均值为本次设计值Rc R 10 档 R 1 档 RT Ri 150 Rc2 1500解出Rc2 RT Ri 15 Rc1 1500解出Rc1 3 万用表的校验 满度相对误差计算公式 X X A0 A0为真值 即标准表的指示值 Xm为被校表的量程满度值 X为被校表的指示值 直流电流 直流电压 直流电阻 校验中心阻值 注意事项实验前写好预习报告 要求有理论参数计算过程 进实验室后检查 实验过程中要求记录测量数据并计算误差 实验结束后当堂交实验报告 凡是选课时