之一三用表原理与设计

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1、1.9指针式万用表1.9.1指针式万用表的结构和工作原理1.结构=测量机构+测量线路+量程转换开关（1）测量机构：测量机构采用高灵敏度的磁电系测量机构，其满偏电流为几微安到几十微安，准确度在0．5级以上。（2）测量线路：测量线路能将各种待测电量,转换为磁电系测量机构能接受的直流电流。（3）转换开关：转换开关是万用表实现多种电量、多种量程切换的元件，通常将活动触头称为“刀”，固定触头称为“掷”，万用表需切换的线路较多，因此采用多刀掷转换开关。12.工作原理（1）直流电流的测量：万用表测量直流电流采用分流的方法，原理线路见下左图（2）直流电压的测量

2、：万用表直流电压测量线路，采用分流的方法，原理线路见右下图2（3）交流电压的测量由于万用表测量机构采用磁电系测量机构，测量交流电压必须采用AC/DC转换装置。原理线路见下图（4）交流电流的测量万用表测量交流电流除用AC/DC整流式转换装置外，还要考虑内阻。交流电压测量电路原理3（5）电阻的测量万用表电阻测量线路，通常采用被测电阻与表头及内附电池串联的电路，如图所示。在该电路中流过表头的电流为：a.当Rx＝0(S置于位置1)IX＝Imb.当Rx＝∞(S置于位置2)IX＝0c.当RxIX＝E/(RX＋r)电阻测量原理图4欧姆刻度与电流、电

3、压刻度是相反的，而且是不均匀的，如图1-18所示。若：Rx＝r则Im＝E/2r＝1/2I0即仪表电路的总电流等于满偏电流I。的一半。图1－18欧姆表刻度标尺5只有在被测电阻等于欧姆中心值时误差才最小。只有在一般被测电阻的0.1～10倍欧姆中心值范围内读数才较准确。否则将造成很大的读数误差。为此万用表的电阻测量线路都做成多量程电路，为了共用一条标尺，一般都以R×1档为基础，按10的倍数来扩大量程。如R×1，R×10，及×100，及×1k，及×10k等。而各量程档的欧姆中心值Rt(即仪表总内阻)也按10的倍数扩大。当增大仪表总内阻后，流过表头的电

4、流势必减少，在R＝0时，不能使指针指到欧姆零刻度。为此在扩大量程同时还需增大表头电流。增大表头电流常用的方法是在高阻档另接入一个电压较高的电池。6指针式三用表测量线路的设计一般给定技术参数有：一个磁电系测量机构的微安表（表头），给出电流灵敏度（一般以满刻度电流给出）和其内阻。直流电流的测量各量程和引入电流。直流电压的测量各量程和灵敏度（输入阻抗）。交流电压的测量各量程和灵敏度（输入阻抗）及整流元件。电阻的测量则给定各量程的电阻中心值和电阻档的电池参数。7现给定设计参数（P204）：DC．A1mA10mA5ADC．V2.5V10V250VDC．V

5、的输入阻抗为1/电流灵敏度AC．V10V50V250V1000VAC．V的输入阻抗为；4KΩ/vΩ×1×10×100×1K（扩展档）电阻中心值：228正确度指标：DC.A：2.5级DC.V：2.5级AC.V：5.0级Ω：2.5级9指针式三用表设计：一、直流电流表分流电阻的计算：Rg1011二、直流电压的分压电阻计算：1.如图3设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig，则表头的压降为Ug=IgRg，扩大电压量程的分压电阻R=122．多量程直流电压表方法A：对于如图4的多量程直流电压表，先计算R1：R1=再用一段电路的欧姆定律分别计算R2和R3即可。方法

6、B：用电压灵敏度的方法来计算分压电阻，如已知Ig=200µA，则电压灵敏度为:1/Ig=5KΩ/V13三、交流电压的测量及元件计算：1．半波整流的AC/DC转换器用磁电系测量机构测量交流电量时，必要有将交流转换成直流的AC/DC转换器。指针式三用表中常用的AC/DC转换器是二极管整流电路，而且常用半波整流电路。如下图5。图514由上图5可见：I=2.3I0I0=I/2.3=0.435I15图6162．交流电压的分压电阻交流的分压电阻计算与直流相似，可：（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。（2）据

7、图6，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×0.435（3）计算分流电阻R=IgRg/(Ik—Ig)（4）可调电阻RR一般由经验取输入阻抗Z的一半。（5）计算Uo=UR+URR+UD1UD1为二极管上D1的降，硅管约为0.65V。17（6）参考图6，计算分压电阻：方法A：参考图6中的R为磁电系表头分流电阻。D2为保护二极管。(7)为保证半波整流的电流流过表头时不波动，一般最后在表头上并联一个小于10微法的电容！方法B：可以由（4）直接计算分压电阻，如：方法C：可以由已知的交流档输入阻抗直接计算分压电阻。18四、欧姆档的电

8、阻计算：1.欧姆档基本电路如图7中：电位器RW触点移到b点时E=1.6V，此时分流电阻为Rb。电位器RW触点移到a点时E=1.2V，此时分流电阻为Rb