资源描述
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05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。,2,2.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：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,3,（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,4,（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Rx0(S置于位置1)IXImb.当Rx(S置于位置2)IX0c.当RxIXE/(RXr),电阻测量原理图,5,欧姆刻度与电流、电压刻度是相反的，而且是不均匀的，如图1-18所示。,若：Rxr则ImE/2r1/2I0即仪表电路的总电流等于满偏电流I。的一半。,图118欧姆表刻度标尺,6,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0.110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R1档为基础，按10的倍数来扩大量程。如R1，R10，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，流过表头的电流势必减少，在R0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。,7,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。,8,现给定设计参数（P204）：DCA1mA10mA5ADCV2.5V10V250VDCV的输入阻抗为1/电流灵敏度ACV10V50V250V1000VACV的输入阻抗为；4K/v1101001K（扩展档）电阻中心值：22,9,正确度指标：DC.A：2.5级DC.V：2.5级AC.V：5.0级：2.5级,10,指针式三用表设计：一、直流电流表分流电阻的计算：,Rg,11,12,二、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=,13,2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B：用电压灵敏度的方法来计算分压电阻，如已知Ig=200A，则电压灵敏度为:1/Ig=5K/V,14,三、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5,15,由上图5可见：,I=2.3I0,I0=I/2.3=0.435I,16,图6,17,2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=I0.435（3）计算分流电阻R=IgRg/(IkIg)（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。,18,（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。,19,四、欧姆档的电阻计算：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+RW。当E为标准电压（E=1。5V）时，电位器RW触点在RW中间。,图7,20,2.调零支路电阻Rb和RW的计算：各档电阻中心值：如RX1的电阻中心值RZ1=22RX10的电阻中心值RZ2=220RX100的电阻中心值RZ3=2200以电阻测量值最大的一档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，它能满足其它档的要求：如RZ3=2200时（b点）Imax=1.6V/2200=727（a点）Imin=1.2V/2200=545A（c点）I标=1.5V/2200=682A,21,当已知流过表头满刻度电流为Ig，表头总内阻为Rg时：A计算RW指在a点时的总分流电阻Rb+RW：Rb+RW=IgRg/（IminIg）B计算RW指在b点时的分流电阻Rb：Rb=（Rb+RW）Imin/ImaxCRW=（Rb+RW）Rb,22,3.串联电阻Rd的计算：串联电阻Rd是由低压高倍率的电阻中心值RZ3决定的。因为电位器RW是变数，设RW在中间为RW，接入Rd后，该档的总内阻同样要等于电阻中心值RZ3，因此有：,23,4.各倍率电阻的计算如图8：（1）设R16为中心电阻RZ1=22时的并联电阻，考虑电池内阻r0一般为0.91.1,从端口看：RZ1r0=RZ3/R16则有R16=（RZ1r0）RZ3/RZ3（RZ1r0）（2）设R17为中心电阻RZ2=220时的并联电阻同样有R17=（RZ2RZ3）/（RZ3RZ2）（3）设R18为中心电阻RZ2=2200时的并联电阻则有R18=（RZ3RZ3）/（RZ3RZ3）=（RZ3RZ3）/0=,24,（4）设R1K为测量最高倍率档（1K）串联电阻，由于其电阻中心值太大，至使灵敏度降低到端口短接（RX=0）时也无法调零，故需增加电源电压。由于最高倍率档电阻中心值RZ4=22K,比高倍率档还大10倍，因而电源电压也高10倍，选电源EE为15V的层叠电池，见下图。同时高倍率档无分流电阻（R18=），可见最高倍率档也无无分流电阻，工作电流与高倍率档相同。则高倍率档串联电阻R1K=RZ4-RZ3-REE其中：为电源EE的内阻REE为1K。,25,图8,
展开阅读全文