萬用表設(shè)計實驗報告

1、三用表的設(shè)計任務(wù)單：238號 1 表頭滿偏電流50A2 DC.A：引入電流0.18mA 3 表頭內(nèi)阻+附加串聯(lián)電阻為Rg=3.3K一、 已知參數(shù)：1每人的任務(wù)條 (每人不同，最后將任務(wù)條并設(shè)計作業(yè)一齊訂好上交！)A直流電流檔的引入電流 0.18mA(每人不同) B測量機構(gòu)總阻值（內(nèi)阻+附加電阻=電阻Rg 3.3K ，每人不同）2公共參數(shù)(每人相同)A. 測量機構(gòu)的電流靈敏度：滿刻度電流IS 50A （每人不同）BDCA：2.5級 1mA 10mA 5ACDCV：2.5級 2.5V 10V 250V 輸入阻抗為： 1 / IS DACV ：5.0級D10V 50V 250V 1000V 輸入阻抗

2、為； 4K / v 整流系數(shù)為：0.441，二極管正向電阻為：600 交流調(diào)節(jié)電阻為2 K3K ED：2.5級 ×1 ×10 ×100 （擴展量程×1K） 電阻中心值：22 工作電池：1.61.2V 二、各量程的元件參數(shù)設(shè)計：1DC. A 量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)試圖：(1)DC.A量程的元件參數(shù)設(shè)計。設(shè)計一個多量程環(huán)形分流式直流電流表，如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg，電流靈敏度為Ig，擴大的電流量程為I1、I2、I3、I引，計算各分流電阻R1、R2、R3、R4。1）當(dāng)電流為I引時，Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引Ig）=0.00005*3

3、300/(0.00018-0.00005)=1296.23082）當(dāng)電流為I3時，R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296.2308)/0.001=229.81153）當(dāng)電流為I2時，R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3300+1296.2308)/0.01=22.98114)R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0.04596由2）3）4）可得R2=22.9811-0.04596=22.9351R3=229.8115-22.9811=206.83045）R4=Rs-(R1+R2

4、+R3)= 1296.2308-229.8115=1066.4193(2)DC.A量程的分電路調(diào)試圖。 2DCV量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)試圖：（1）DC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計。設(shè)計一個多量程直流電壓表電路，如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg，電流靈敏度為Ig。先計算R1R1=U1/Ig-Rg=2.5/0.00005-3300=46700然后再用一段電路的歐姆定律分別計算R2，R3R2=(U2-U1)/Ig=(10-2.5)/0.00005=150000R3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000（2）DC.V量程的分電路調(diào)試圖： 3AC。V量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路調(diào)

5、試圖：（1）AC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計。交流電壓的分流電阻計算和直流相似。交流電壓的分壓電阻電路如下圖。設(shè)表頭內(nèi)阻為Rg，電流靈敏度為Ig。1) 根據(jù)給定的交流電壓靈敏度（輸入阻抗Z）計算出交流引入電流（二極管前）I=1/Z=1/4000=0.00025A2) 由交流引入電流I計算出半波整流后的（二極管后）的電流Ik=I*0.435=0.00010875A3) 計算分流電阻R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*3300/(0.00010875-0.00005)=2808.5106384) 可調(diào)電阻RP一般由經(jīng)驗取輸入阻抗Z的一半RP=Z/2=20005) 計算Uo=Ug+URP+UV

6、D1 。式中，Ug是測量機構(gòu)內(nèi)阻Rg上的電壓；UR是電位器RP上的電壓；UVD1是二極管VD1上的壓降，硅管UVD1=0.65V。Uo=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0.00005*3300+2000*0.00010875+0.65=1.0325V6) 參考上圖，計算各分壓電阻：R1=(U1-Uo)/I=(10-1.0325)/0.00025= 35870R2=(U2-U1)/I=(50-10)/0.00025=160000R3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=800000R4=(U4-U3)/I=(1000-250)/0.00025=3000

7、000圖中C為濾波電容，約為5uF，防止整流后的脈動波形使表的指針不停的小幅擺動，VD2為保護二極管。（2）AC.V量程的分電路調(diào)試圖 4量程的元件參數(shù)設(shè)計和分電路圖：(1)量程的元件參數(shù)設(shè)計1.擋基本電路如上圖所示是電阻檔基本電路，其中RP為調(diào)零電位器；RP和Rd組成分流電阻。1) 電位器RP觸點移到b點，電池電壓最高（E=1.6V）。此時分流電阻為Rb(分流電阻小，分流電流大)。2) 電位器RP觸點移到a點，電池電壓最低（E=1.2V）。此時分流電阻為Rb+RP(分流電阻大，分流電流小)。3) 電位器RP觸點移到b、a之間，電池電壓為標準（E=1.5V），此時分流電阻為Rb及RP的一部分之

8、和。2.零支路電阻Rb和RP的計算各檔電阻中心值：低倍率擋，R×1 的電阻中心值RZ1 = 22中倍率擋，R×10 的電阻中心值RZ2 = 220高倍率擋，R×100 的電阻中心值RZ3 = 2200最高倍率擋，R×1k 的電阻中心值RZ4 = 22k先以電阻測量高倍率檔電阻中心值RZ3計算E不同時的電流，以保證Rx=0時能調(diào)零。例如，RZ3=2200時，（b點）Imax=1.6V/2200=727A，（a點）Imin=1.2V/2200=545A，（c點）I標1.5V/2200=682A。當(dāng)已知流過表頭滿刻度電流為Ig，表頭內(nèi)阻為Rg時，計算如下1)

9、當(dāng)RP指在a點時的總分流電阻Rb+RP;Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0.00005*3300/(0.000545-0.00005)=333.333332) 當(dāng)RP指在b點時的分流電阻Rb;Rb=( Rb+RP)*Imin/Imax=333.33333*0.000545/0.000727=249.885373) 計算分流電位器RP;RP=( Rb+RP)- Rb=83.447963.串聯(lián)電阻Rd的計算：串聯(lián)電阻Rd是由低壓高倍率的電阻中心值RZ3確定的。因為電位器RP是變數(shù)，設(shè)電位器RP觸點在中間，阻值為RP/2，接入Rd后，該檔的總內(nèi)阻等于RZ3，因此有Rd=RZ3-(Rg+R

10、P/2)*(Rb+RP/2)/( Rg+RP/2)+( Rb+RP/2)=1931.7950574.各倍率電阻的計算：各倍率電阻的電路如下圖所示。 1) 設(shè)R1為中心電阻RZ1=22時的并聯(lián)電阻，考慮電池內(nèi)阻ro一般為0.91.1，從端口看RZ1-ro=RZ3/R。取ro=1，則有R16=(RZ1-ro)*RZ3/RZ3-(RZ1-ro)=(22-1)*2200/(2200-(221)=21.2023862) 設(shè)R2為中心阻值RZ2=220時的并聯(lián)電阻，同樣有R17=RZ2*RZ3/(RZ3-RZ2)=220*2200/(2200-220)=244.4444443) 設(shè)R3為中心阻值RZ2=2

11、200時的并聯(lián)電阻，則有 R18= RZ3*RZ3/(RZ3-RZ3)=4) 設(shè)R1k為測量最高倍率檔（R×1k）串聯(lián)電阻，由于其電阻中心值太大，致使靈敏度降低到端口短接（RX=0）時也無法調(diào)零，故需增加電源電壓。由于最高倍率檔電阻中心值RZ4=22k，比高倍率擋大十倍，因而電源電壓也大十倍，選電源EE為15V的層疊電池，同時無分流電阻（R3=），可見最高倍率擋也無法分流電阻，工作電流與高倍率擋相同。則高倍率擋串聯(lián)電阻R1k=RZ4-RZ3-REE=22000-2200-1000=18800式中REE為電源EE的內(nèi)阻，約為1k。(2)量程的分電路調(diào)試圖三、總線路圖DC.V擋DC.AA

12、C.V擋四、校驗圖及達到的精度等級：DC.A 校驗圖和校驗精度等級的表格：接入電流源電流端接入電流A電流表輸出電流A理論輸出電流AI155050.05/316.6750/316.66710/333.33100/333.333I20.015050.00.01/316.6750/316.6670.02/333.33100/333.333I30.0015050.00.001/316.6750/316.6670.002/333.33100/333.333I引0.000185050.00.0000616.6750/316.6670.0001233.33100/333.333DC.A 準確度等級為

13、7;k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,滿足要求。 DC.V校驗圖和校驗精度等級的表格： 接入電壓源電壓端接入電壓V電流表輸出電流A理論輸出電流AU12.55050.02.5/316.6750/316.6675/333.33100/333.333U2105050.010/316.6750/316.66720/333.33100/333.333U32505050.0250/316.6750/316.667500/333.33100/333.333DC.V 準確度等級為±k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,滿足要求。 AC.V校驗圖和校驗精

14、度等級的表格： 1).10V交流電壓擋檢校：（合上1） U1/V電流表示數(shù)實驗值/A理論輸出電流A絕對誤差/A最大絕對誤差/A1051.3250.01.321.7910/314.8750/316.667-1.7920/333.09100/333.333-0.24AC.V 10V擋準確度為：±k%=1.79/50*100% =3.58%<5%,滿足要求。2).50V交流電壓擋校驗(合上2)U2/V電流表示數(shù)實驗值/A理論輸出電流A絕對誤差/A最大絕對誤差/A5051.7550.01.751.7550/316.8350/316.6670.16100/334.27100/333.33

15、30.94AC.V 50V擋準確度為：±k%=1.75/50*100 %=3.5%<5%，滿足要求。3).250V交流電壓擋校驗（合上3）：U3/V電流表示數(shù)實驗值/A理論輸出電流A絕對誤差/A最大絕對誤差/A25051.8950.01.891.89250/317.2150/316.6670.54500/334.52100/333.3331.19AC.V 250V擋準確度為：±k%=1.89/50*100%=3.78%<5%，滿足要求。4).1000V交流電壓擋校驗(合上4)U4/V電流表示數(shù)實驗值/A理論輸出電流A絕對誤差/A最大絕對誤差/A100051.90

16、50.01.901.901000/317.2650/316.6670.592000/334.56100/333.3331.23AC.V 1000V擋準確度為：±k%=1.90/50*100%=3.8%<5% ，滿足要求。 校驗圖和校驗精度等級的表格：1).1.2V檔調(diào)零圖中心電阻值/電流表輸出電流/A2249.9422049.94220049.9422000/2).1.6V檔調(diào)零圖中心電阻值/電流表輸出電流/A2250.9722050.97220050.9722000/4).22校驗圖： RX/電流表示數(shù)實驗值/A理論值/A絕對誤差/A最大絕對誤差/A2223.46250.54

17、1.031132.2933.331.036611.7312.500.85.539.54400.461107.828.330.51儀表準確度為：±k%=1.03/50*100%=2.06% <2.5%，滿足要求。5).220校驗圖RX/電流表示數(shù)實驗值/A理論值/A絕對誤差/A最大絕對誤差/A22024.54250.460.811032.6933.330.6466012.2912.500.215539.20400.811008.1978.330.133儀表準確度為：±k%=0.8/50*100%=1.6%<2.5%，滿足要求。6).2200校驗圖：RX/電流表示數(shù)

18、實驗值/A理論值/A絕對誤差/A最大絕對誤差/A220024.76250.240.57110032.9333.330.4660012.4312.500.0755039.43400.57110008.2978.330.033儀表準確度為：±k%=0.57/50*100%=1.14%<2.5%，滿足要求。7).22000校驗圖：RX/k電流表示數(shù)實驗值/A理論值/A絕對誤差/A最大絕對誤差/A2224.17250.830.931132.5533.330.786611.5912.500.415.539.85400.151107.408.330.93儀表準確度為：±k%=0.93/50*100%=1.86%<2.5%，滿足要求。 五、元件、開關(guān)及功能表：元件或開關(guān)名稱功能直流電流檔S1直流電流表選擇開關(guān)選定或斷開直流電流表檔R1，R2，R3，R4直流電流表分流電阻保證各個電流檔的內(nèi)阻S5 ，S6，S7直流電流表調(diào)檔開關(guān)調(diào)節(jié)選擇直流電流檔直流電壓檔S2直流電壓表選擇開關(guān)選定或斷開直流電壓表檔R5，R6，R7直流電壓表分壓電阻保證各個電壓檔的內(nèi)阻S8，S9，S10直流電壓表調(diào)檔開關(guān)調(diào)節(jié)選擇直流電壓檔交流電壓檔S3交流電壓表選擇開關(guān)選定或斷開交流電壓表檔RP可調(diào)電阻調(diào)節(jié)交流電壓表內(nèi)阻Rc分流電阻分流C1濾