萬用表的設(shè)計(jì)與裝調(diào) 一 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 萬用表是一種多用途 多量程的電工儀表 其類型分為數(shù)字式和指針式兩種 數(shù)字式萬用表 讀數(shù)直觀 準(zhǔn)確 目前在各行業(yè)中應(yīng)用廣泛 指針式萬用表 又稱模擬表 二 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)完成一臺(tái)指針式萬用表的設(shè)計(jì) 裝配及調(diào)試任務(wù) 并要求分流器為所有量程共用 1 給定條件 2 檔位設(shè)計(jì)要求 0 75mA 2 5mA 5mA 25mA 2 直流電壓測(cè)量量程分3檔 5V 15V 50V 3 交流電壓測(cè)量量程分2檔 10V 250V 表頭滿偏轉(zhuǎn)電流I0 500 A 表頭等效內(nèi)阻r0 300 1 直流電流測(cè)量量程分4檔 4 直流電阻測(cè)量量程分3檔 R 1 R 10 R 100 5 直流電流0 75mA檔和直流電壓5V檔共用 3 誤差要求 電壓 電流檔誤差 相對(duì)誤差 5 電阻檔誤差 相對(duì)誤差 8 三 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 初步了解電路設(shè)計(jì)的思路 2 通過該大型實(shí)驗(yàn) 鞏固電路理論知識(shí)并提高綜合應(yīng)用和實(shí)際動(dòng)手能力 3 能做到正確使用萬用表 讀懂實(shí)際萬用表電路 具備初步的維修能力 四 原理及設(shè)計(jì)過程 表頭作用 指示被測(cè)量對(duì)象的數(shù)值 測(cè)量電路作用 把被測(cè)值變換為適合表頭工作的電壓或電流值 轉(zhuǎn)換開關(guān)作用 改變內(nèi)部測(cè)量電路的連接 實(shí)現(xiàn)不同檔位的切換或同一檔位不同量程之間的切換 指針式萬用表的組成 一個(gè)磁電系微安表頭 一些附加分流 分壓電阻等組成測(cè)量電路 以及一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān) 1 表頭參數(shù) 滿度電流I0 等效內(nèi)阻r0 的測(cè)定 1 滿度電流測(cè)定 步驟 1 測(cè)試前 將各表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整準(zhǔn)確 2 根據(jù)I0大小初步估算選擇適當(dāng)?shù)南蘖麟娮韬碗娫措妷?緩慢調(diào)節(jié)使兩表中有一表先至滿偏 兩種情況 a 標(biāo)準(zhǔn)表先滿偏 如I標(biāo)準(zhǔn) 500 A I測(cè)量 495 A 讀數(shù)偏小 b 被測(cè)表先滿偏 如I標(biāo)準(zhǔn) 495 A I測(cè)量 500 A 讀數(shù)偏大 根據(jù)誤差計(jì)算公式 ra 被測(cè)表讀數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值 100 a情況 ra 495 500 500 100 1 0 b情況 ra 500 495 500 100 1 0 2 等效內(nèi)阻的測(cè)定 半值法 a K1閉合 K2打開 調(diào)整E R1使表頭指針滿偏I(xiàn) I0 b 保持E R1不變 再合上K2 c 調(diào)整R2 使表頭指針位于表盤刻度中心I0 2 假設(shè)總電流I I0不變 則R2 r0 為保證總電流I I0保持不變 合上K2時(shí) 需滿足一定條件 在E R1恒定時(shí) 若保持總電流I不因R2支路接入而變化 R1越大越好一般取R1 100R2 2 測(cè)量電路及參數(shù)計(jì)算 1 直流電流測(cè)量電路 I I0 I I1 I2 I0 I2 分流器的形式 開路置換式和閉路抽頭式 閉路抽頭式 In I1I2I3為所需擴(kuò)大的電流量程設(shè)計(jì)值 實(shí)驗(yàn)中取In 1 5I0 750 A In為最小檔一般取值略大于I0 計(jì)算分流總電阻Rpn I0r0 Rpn In I0 計(jì)算各分流電阻 對(duì)Ik量程有 K n 1 3 2 1 R1 Rp1 R2 Rp2 Rp1 Rn Rpn Rp n 1 2 直流電壓測(cè)量電路 U I0r0 U U1 U2 I0r0 U2 測(cè)量電路的形式 單個(gè)式倍率器和疊加式倍率器 疊加式倍率器 I In 750 A 定義 1 I為電壓表的靈敏度 單位 V物理意義 每產(chǎn)生1V壓降所需電阻值 3 交流電壓測(cè)量電路 整流電路 全波整流和半波整流 全波整流 半波整流 整流結(jié)果 形成方向不變 大小不斷變化的周期性脈動(dòng)電流 整流電路電流平均值與有效值的關(guān)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 半波整流電路 已知電壓表的靈敏度為1 Ieff RD 整流二極管的正向電阻值一般為500 1k 實(shí)際中用Re1 Ueff UD Ieff Rpn r0 Ieff來計(jì)算 UD為管壓降 硅管為0 7V 鍺管為0 3V 4 直流電阻測(cè)量電路 a 原理簡(jiǎn)述 a b端短路時(shí) 調(diào)節(jié)Rc使表頭滿偏 a b端接電阻Rx時(shí) a b端開路時(shí) Rx I 0 標(biāo)記刻度 I與Rx是非線性的 歐姆表刻度是不均勻的 Rx Rc r0時(shí) 設(shè)RT Rc r0為中心阻值 同時(shí)又是等效內(nèi)阻 例如以電流為參考 來刻度歐姆表標(biāo)尺刻度 Rx RT Rc r0I I0 2 Rx RT 2I 2I0 3 Rx 2RTI I0 3 Rx 4RTI I0 5 b 零歐姆調(diào)節(jié) Rc Rg Ri Rg Rc c 歐姆表量程的擴(kuò)展 理論上 任何一個(gè)歐姆表測(cè)量電阻的范圍都可以是0 但由于刻度規(guī)律的非線性 誤差較小的范圍在RT 10 10RT 設(shè)計(jì)要求 直流電阻測(cè)量共3檔量程分別為R 1 R 10 R 100 電源電動(dòng)勢(shì)E 1 5V 要求其下降到1 2V時(shí) 仍能夠短路調(diào)零 正常工作 在系列值中 取RT 15 則 R 1 RT 15 R 10 RT 150 R 100 RT 1500 確定Rc取值 RT 1500 Ri 設(shè)R0滑動(dòng)頭c點(diǎn)以上部分為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 分別解出E 1 5V和E 1 2V時(shí)Rc的取值 取算術(shù)平均值為本次設(shè)計(jì)值Rc R 10 檔 R 1 檔 RT Ri 150 Rc2 1500解出Rc2 RT Ri 15 Rc1 1500解出Rc1 3 萬用表的校驗(yàn) 滿度相對(duì)誤差計(jì)算公式 X X A0 A0為真值 即標(biāo)準(zhǔn)表的指示值 Xm為被校表的量程滿度值 X為被校表的指示值 直流電流 直流電壓 直流電阻 校驗(yàn)中心阻值 注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前寫好預(yù)習(xí)報(bào)告 要求有理論參數(shù)計(jì)算過程 進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后檢查 實(shí)驗(yàn)過程中要求記錄測(cè)量數(shù)據(jù)并計(jì)算誤差 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后當(dāng)堂交實(shí)驗(yàn)報(bào)告 凡是選課時(shí)