万用表的设计与装调

1、 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。 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=500a；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r1； r10； r100(5) 直流电流0.75ma档和直流电压5v档共用3.误差要求

2、：电压、电流档误差（相对误差）5%电阻档误差（相对误差） 8%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。 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

3、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。+-+-被测表标准表res两种情况：a.标准表先满偏(如i标准标准=500ma,i测量测量495ma)读数偏小b.被测表先满偏(如i标准标准=495ma,i测量测量500ma)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)/500100%= -1.0%b情况： ra=(500-495)/500100%= +1.0%(2)等效内阻的测定a.k1闭合，k2打开，调整e，r1使表 头指针满偏b.保持e，r1不变，合上k2c.调整r2,使

4、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+-r0 0r1ek1k2r2i+-r0 0r1k2r2e/r1i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 r1100 r2 2.测量电路及参数计算(1)直流电流测量电路ii0i = 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+-r0 0rre+- -i1i2i0i+-r0 0re+- -i0i+-r0 0r1i1r2r3rnrp1rp2rp3rpni2i3ini0+- -in i1 i

5、2 i3为所需扩大 的电流量程设计值实验中取 in=1.5i0=750ain为最小档一般取值 略大于i0计算分流总电阻rpni0 r0=rpn(in-i0)rpn=r0 i0in-i0计算各分流电阻对ik量程有：i0=ik rpkrpn+r0=in rpnrpn+r0k=n-1,3,2,1rpk=inik rpnr1=rp1r2=rp2-rp1rn=rpn-rp(n-1)+-r0 0r1i1r2r3rnrp1rp2rp3rpni2i3ini0+- -(2)直流电压测量电路ui0r0u = 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re1=u1i-(

6、rpnr0 )i=in=750are2=u2i-(rpnr0 )-re1 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+-r0 0re1u1re2re3i0+- -u2u3uirpn+-r0 0re+- -i0u+-r0 0re+- -i0uru2+-u1(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+-+0f(t)t0f(t)t0f(t)t0f(t)t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均均=0.45i有效有效 或 i有效有效=2.22i均均全波整流 i均均=0.9i有效有效 或

7、 i有效有效=1.11i均均半波整流电路+-r0 0re1u1re2d2i0u2ieffrpnd1ire1=u1ieff- rd- (rpnr0)已知电压表的灵敏度为1/ieffieff =2.22iu1ieff=re1+rd+(rpnr0 )rd:整流二极管的正向电阻值 一般为5001k实际中用 re1= ueff - ud - ieff(rpnr0)/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+-r0 0ei0rcirxaba,b端短路时i = i0 =erc+r0i =erx+(rc+r0 )a,b端接电阻rx时a,b端开路时(rx)

8、i 000i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i =erx+(rc+r0 )=i02设rt= rc+r0为中心阻值调节rc使表头满偏rt2rt21rt0例如以电流为参考，来刻度欧姆表标尺刻度rx= rt= rc+r0 i= i0/ /2rx= 1/ /2rt i=2 i0/ /3rx= 2rt i=i0/ /3rx= 4rt i=i0/ /5 b.零欧姆调节+-r0 0ei0rcirxabrcrg+-r0 0r0rci0irpn-r0erxabrirgri= rg+rcc.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

9、差较小的范围在rt/1010rt设计要求直流电阻测量共3档量程分别为r1;r10;r100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r1 rt=15r10 rt=150r100 rt=1500+-r0 0r0rci0irpn-r0erxabrirc2r100r10r1rc1dcirg确定rc取值rt=1500=rii =eri设r0滑动头c点以上部分为xi0(r0 + x) = (i - i0)(rpn- x)解出xrg = (r0 + x)(rpn- x)解出rgri= rc+rgrc= 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rcr10档r1档rt=ri=150=rc21500 解出rc2 rt=ri=15=rc11500 解出rc1 +-r0 0r0rci0irpn-r0erxabrirc2r100r10r1rc1dcirg3.万用表的校验满度相对误差计算公式：rm =xxm100%x=x-a0a0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+