万用表理论PPT课件.ppt

万用表的设计与装调1.一.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。2.二.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=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3.3.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。4.1.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。+-+-被测表标准表RES两种情况：a.标准表先满偏(如I标准=500A,I测量495A)读数偏小b.被测表先满偏(如I标准=495A,I测量500A)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%5.(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=I0b.保持E，R1不变，再合上K2c.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+-r0 0R1EK1K2R2I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 6.2.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 I2 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I07.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)8.(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-(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+-U19.(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10.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+-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0.3V11.(4)直流电阻测量电路a.原理简述+-r0 0EI0RcIRxaba,b端短路时,调节Rc使表头满偏I=I0=ERc+r0I=ERx+(Rc+r0)a,b端接电阻Rx时a,b端开路时(Rx)I 00I00I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（同时又是等效内阻）12.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=RT/2 I=2 I0/3Rx=2RT I=I0/3Rx=4RT I=I0/5 b.零欧姆调节+-r0 0EI0RcIRxabRcRg+-r0 0R0RcI0IRpn-R0ERxabRiRgRi=Rg+Rc13.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/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-R0ERxabRiRc2R100R10R1Rc1dcIRg14.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-R0ERxabRiRc2R100R10R1Rc1dcIRg15.3.万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+-+-被测表标准表稳压电源+-被测表电阻箱+-+-被测表标准表RES直流电阻校验中心阻值16.17.注意事项1.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；2.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；3.凡是选课时间跟其他课程有冲突的同学，周二、周三上午9：00到下午3：30到理学楼B栋405调课（要求携带本人课程表）；4.回去后上教务处网站选课系统，如果选课时间为第八周周二或周四，也需要找老师重新调整；5.要求大家严格按照自己的选课时间到实验室，提前一会，不要迟到。18.