万用表的设计与组装.ppt

1、万用表是一种多功能、多量程的仪表，它可以直接测量不同量程的直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。由于它的功能较多使用方便，是电路检测、调试及诊断故障时所不可缺少的常备工具。,【实验目的】 1学会万用电表的基本原理和设计方法。 2掌握万用电表的设计、组装与定标方法。,【仪器装置】 表头（50微安）、组装实验板、旋钮式电阻箱、商品万用电表、直流电源、滑线可变电阻、各种电阻接插件等。,【实验原理】 常用万用电表是以一块微安级磁电型电流表（俗称表头）为核心组装而成的，本实验只针对四种主要功能（直流电流、直流电压、电阻和交流电压）进行设计、组装。,以上四种功能如果分开孤立地设计，则很容易，如图1所示。设

2、计直流电流表如图1（a），就是计算分流电阻R之值；设计直流电压表，如图1（b），就是计算串联的分压电阻之值；欧姆表，如图1（c）,就是直流电压表加一干电池。当A,B两端接入一待测电阻时，表头指针将偏转，且偏转大小与有关，故可根据偏转大小来测阻值；交流电压表，如图1（d），由直流电压表和一整流电路构成。,实用的万用电表，不是各孤立的功能电路的简单组合，而是从减少元件、简化电路的角度，设计为综合电路。图2是四功能万用电表的综合电路。,为了设计时计算的方便，首先设定表头内阻 和串连调整电阻 之和为某一整数（如4K），并用 表示，即 再设定 之和也为同一整数(如4K)并用 表示，即,1直流电流档的设计

3、5mA、50mA 若表头的量程为50A：从图2中摘出与这两个量限有关的电路路，如图3所示（至于整流的二极管，电路，之所以未画出，因对于直流档，是处于反向，相当于开路）。由图3可知，对于量限50mA档的设计，在于计算出R1的值，其电路又可以改成图4情形。此时若通过表头的电流为满偏，则另一支路即通过的分流电流应为 ，于是有:,即,对于档的设计也有类似图4的电路图5，参照对的计算，求出，而已求出，故可求。,对于档的设计也有类似图4的电路图5，参照对 的计算，求出 ,而 已求出，故 可求。,2、补偿电阻 的计算 因为 ， 为已知，所以从 可以求出 值。 其中 在线路板上已给出。,3、,3、交流电压档的

4、设计 从图2中，摘出有关测量交流电压的电路（见图11），这是半波整流电路，其中 为串联于表头的二极管， 是为保护 在电压反向时不被击穿而设置的。当AB 端接入交流电压，则在A为高电势时，电流从A流入，经过 、表头到B；在B为高电势时，电流由B流入，经过 到A，即不经过表头，因而是半波整流。计算时要将输入端的交流电流值I按总效率换算成输入端输出的直流电流，即 (6) 式中 为整流总效率， 的组成为 式中，P是整流因数（全波为1，半波为）；k为波纹系数，是交流有效值与平均值的转换系数，其值为0.9003 ； 为整流元件的整流效率，因元件而异，在此暂取98%，则 由于表头量限为 ，二支路电阻又相（

5、）所以回路的直流部分 ，因而输入端的交流电流 ，则电阻,(7),式中， 为交流电压表的量限，而 由 与 并联电阻 、二 极管的顺向电阻 （取 ）和 （或 ）组成，即 （对10V档） 因而可算出 （对10V档） （8） 式（8）同样也可算出50V档要增加的的阻值 （9）,实验内容提示： 1要求将一微安级表头（ ）设计、组装成下列规格的万用表 （1）直流电流表： ， 。,（2）直流电压表： ， (线路已接好，本次实验不设计)。 （3）交流电压表： ， 。 （4）欧姆表： 档， 档（线路已接好，本次实验不设计）。,2、课前及预习课，应做好下述工作： （1）详细阅读讲义，弄懂电表组装的设计、计算原理，

6、并记下表头的 。 （2）将表头和电阻 的串联值调成调成某整数（线路板上已给出）。 （3）参照电路图的设计计算原理，算出 的阻值（本次实验只计算 ）。( ， 接线板上已给出)。 （4）选择适合上述计算值的电阻（在3%误差内选用，实验台上已提供备选电阻 误差较大时可用电阻箱代替并调试 ）。,3、操作课应完成如下工作： （1）参照电路图2，将各元件正确安插到实验板上，联好电路。 （2）检验欧姆档调零电阻的效果。 （3）用电阻箱代替 ，测出欧姆档的定标曲线（参考讲义表1），即测出表头指针偏转格与外电阻（已知）的关系，用坐标纸做出图线（光滑曲线），检查中心电阻欧姆是否符合要求（参照欧姆档设计原理177-179页）。 （4）评价你的工作（既实验总结）。,（2）调零Rt电阻与中心阻值Rk,表1,当 ， 因而将此值称为中心阻值 （或欧姆中心），即欧姆表的中心阻值等于欧姆表的内阻。中心阻值越小，欧姆表度盘右半的分度值就越小。由于使用欧姆表测量电阻时，主要用度盘的右半和中心附近，因而中心阻值对于欧姆表就类似于电流表的量限。,3、操作课应完成如下工作： （1）参照电路图2，将各元件正确安插到实验板上，联好电路。 （2）检验欧姆档调零电阻的效果。 （3）用电阻箱代替被测电阻 ，测出