萬(wàn)用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告——

1、 萬(wàn)用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告萬(wàn)用表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 學(xué)號(hào)：1110190219時(shí)間：2013/4/20指導(dǎo)老師：徐行建任務(wù)單：070號(hào)任務(wù)單：070號(hào)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(jì)作業(yè)一齊訂好上交！)A直流電流檔的引入電流0.20mA(每人不同) B測(cè)量機(jī)構(gòu)總阻值（內(nèi)阻+附加電阻=電阻Rg =3.2K ，每人不同）2公共參數(shù)(每人相同)A. 測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流靈敏度：滿刻度電流IS= 50A BDCA：2.5級(jí) 1mA 10mA 5ACDCV：2.5級(jí) 2.5V 10V 250V 輸入阻抗為： 1 / IS DACV ：5.0級(jí)D10V 50V 250V 1000V 輸入

2、阻抗為； 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(jí) ×1 ×10 ×100 （擴(kuò)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(jì)：1DC. A 量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路調(diào)試圖：(1)DC.A量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)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(kuò)大的電流量程為I1、I2、I3、I引，計(jì)算各分流電阻R1、R2、R3、R4。1）當(dāng)電流為I引時(shí)，Rs=R1+R2+R3+R4=Ig*Rg/（I引Ig）=0.00005*

3、3200/(0.0002-0.00005)=1066.672）當(dāng)電流為I3時(shí)，R1+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3200+1100)/0.001=213.333）當(dāng)電流為I2時(shí)，R1+R2=Ig*(Rg+Rs)/I2=0.00005*(3200+1100)/0.01=21.334)R1=Ig*(Rg+Rs)/I1=0.00005*(3200+1100)/5=0.0427由2）3）4）可得R2=21.257R3=1925）R4=Rs-(R1+R2+R3)= 853.34（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(jì)和分電路調(diào)試圖：（1）DC.V量程

4、的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)算R1R1=U1/Ig-Rg=2.5/0.00005-3200=46800=46.8k然后再用一段電路的歐姆定律分別計(jì)算R2，R3R2=(U2-U1)/Ig=(10-2.5)/0.00005=150000=150kR3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000=4800k（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(jì)和分電路調(diào)試圖：（1）AC.V量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)。 交流電壓的分流電阻計(jì)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

5、敏度為Ig。1) 根據(jù)給定的交流電壓靈敏度（輸入阻抗Z）計(jì)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(jì)算出半波整流后的（二極管后）的電流Ik=I*0.435=0.00010875A3) 計(jì)算分流電阻R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*3200/(0.00010875-0.00005)=2723.40434) 可調(diào)電阻RP一般由經(jīng)驗(yàn)取輸入阻抗Z的一半RP=Z/2=20005) 計(jì)算Uo=Ug+URP+UVD1 。式中，Ug是測(cè)量機(jī)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。U

6、o=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RP*Ik+UVD1=0.00005*3200+2000*0.00010875+0.65=1.025V6) 參考上圖，計(jì)算各分壓電阻：R1=(U1-Uo)/I=(10-1.025)/0.00025= 35900R2=(U2-U1)/I=(50-10)/0.00025=160000R3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=800000R4=(U4-U3)/I=(1000-250)/0.00025=3000000圖中C為濾波電容，約為5uF，防止整流后的脈動(dòng)波形使表的指針不停的小幅擺動(dòng)，VD2為保護(hù)二極管。（2）AC.V量程的分電路調(diào)試圖

7、4量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)和分電路圖：(1)量程的元件參數(shù)設(shè)計(jì)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(diǎn)移到b點(diǎn)，電池電壓最高（E=1.6V）。此時(shí)分流電阻為Rb(分流電阻小，分流電流大)。2) 電位器RP觸點(diǎn)移到a點(diǎn)，電池電壓最低（E=1.2V）。此時(shí)分流電阻為Rb+RP(分流電阻大，分流電流小)。3) 電位器RP觸點(diǎn)移到b、a之間，電池電壓為標(biāo)準(zhǔn)（E=1.5V），此時(shí)分流電阻為Rb及RP的一部分之和。2.零支路電阻Rb和RP的計(jì)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

8、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(cè)量高倍率檔電阻中心值RZ3計(jì)算E不同時(shí)的電流，以保證Rx=0時(shí)能調(diào)零。例如，RZ3=2200時(shí)，（b點(diǎn)）Imax=1.6V/2200=727A，（a點(diǎn)）Imin=1.2V/2200=545A，（c點(diǎn)）I標(biāo)1.5V/2200=682A。當(dāng)已知流過(guò)表頭滿刻度電流為Ig，表頭內(nèi)阻為Rg時(shí)，計(jì)算如下1) 當(dāng)RP指在a點(diǎn)時(shí)的總分流電阻Rb+RP;Rb+RP=Ig*Rg/(Imin-Ig)=0.00005*3200/(0.000545-0.0

9、0005)=323.2322) 當(dāng)RP指在b點(diǎn)時(shí)的分流電阻Rb;Rb=( Rb+RP)*Imin/Imax=323.232*0.000545/0.000727=242.3133) 計(jì)算分流電位器RP;RP=( Rb+RP)- Rb=80.9193.串聯(lián)電阻Rd的計(jì)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?yàn)殡娢黄鱎P是變數(shù)，設(shè)電位器RP觸點(diǎn)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+RP/2)*(Rb+RP/2)/( Rg+RP/2)+( Rb+RP/2)=1939.9234.各倍率電阻的計(jì)算：各倍率電阻的電路如下圖所示。 1) 設(shè)R

10、1為中心電阻RZ1=22時(shí)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(shí)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=2200時(shí)的并聯(lián)電阻，則有 R18= RZ3*RZ3/(RZ3-RZ3)=4) 設(shè)R1k為測(cè)量最高倍率檔（R×1k）串聯(lián)電阻，由于其電阻中心值太大，致

11、使靈敏度降低到端口短接（RX=0）時(shí)也無(wú)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(shí)無(wú)分流電阻（R3=），可見(jiàn)最高倍率擋也無(wú)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3、 總線路圖四、校驗(yàn)圖及達(dá)到的精度等級(jí)：1.DC.A 校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級(jí)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AI155050.05/316.6750/316.6

12、6710/333.33100/333.333I20.015050.00.01/316.6750/316.6670.02/333.33100/333.333I30.0015050.00.001/316.6750/316.6670.002/333.33100/333.333I引0.000205050.00.0001033.33100/333.333DC.A 準(zhǔn)確度等級(jí)為±k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,滿足要求。 2.DC.V校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級(jí)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AU12.55050.02.5/316.6750/3

13、16.6675/333.33100/333.333U2105050.010/316.6750/316.66720/333.33100/333.333U32505050.0250/316.6750/316.667500/333.33100/333.333DC.V 準(zhǔn)確度等級(jí)為±k%=0.03/50*100%=0.06%<2.5%,滿足要求。 3.AC.V校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級(jí)的表格： 1).10V交流電壓擋檢校：（合上1） U1/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論輸出電流A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A1051.3250.01.321.7910/314.8750/316.667-1.7920

14、/333.09100/333.333-0.24AC.V 10V擋準(zhǔn)確度為：±k%=1.79/50*100% =3.58%<5%,滿足要求。2).50V交流電壓擋校驗(yàn)(合上2)U2/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論輸出電流A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A5051.7550.01.751.7550/316.8350/316.6670.16100/334.27100/333.3330.94AC.V 50V擋準(zhǔn)確度為：±k%=1.75/50*100 %=3.5%<5%，滿足要求。3).250V交流電壓擋校驗(yàn)（合上3）：U3/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論輸出電流A絕對(duì)誤差/A最大絕

15、對(duì)誤差/A25051.8950.01.891.89250/317.2150/316.6670.54500/334.52100/333.3331.19AC.V 250V擋準(zhǔn)確度為：±k%=1.89/50*100%=3.78%<5%，滿足要求。4).1000V交流電壓擋校驗(yàn)(合上4)U4/V電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論輸出電流A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A100051.9050.01.901.901000/317.2650/316.6670.592000/334.56100/333.3331.23AC.V 1000V擋準(zhǔn)確度為：±k%=1.90/50*100%=3.8%<

16、;5% ，滿足要求。 4.校驗(yàn)圖和校驗(yàn)精度等級(jí)的表格：1).1.2V檔調(diào)零中心電阻值/電流表輸出電流/A2249.9422049.94220049.9422000/2).1.6V檔調(diào)零中心電阻值/電流表輸出電流/A2250.9722050.97220050.9722000/4).22校驗(yàn)： RX/電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論值/A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A2223.46250.541.031132.2933.331.036611.7312.500.85.539.54400.461107.828.330.51儀表準(zhǔn)確度為：±k%=1.03/50*100%=2.06% <2.5%，滿

17、足要求。5).220校驗(yàn)RX/電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論值/A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A22024.54250.460.811032.6933.330.6466012.2912.500.215539.20400.811008.1978.330.133儀表準(zhǔn)確度為：±k%=0.8/50*100%=1.6%<2.5%，滿足要求。6).2200校驗(yàn)：RX/電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論值/A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A220024.76250.240.57110032.9333.330.4660012.4312.500.0755039.43400.57110008.2978.330.033

18、儀表準(zhǔn)確度為：±k%=0.57/50*100%=1.14%<2.5%，滿足要求。7).22000校驗(yàn)：RX/k電流表示數(shù)實(shí)驗(yàn)值/A理論值/A絕對(duì)誤差/A最大絕對(duì)誤差/A2224.17250.830.931132.5533.330.786611.5912.500.415.539.85400.151107.408.330.93儀表準(zhǔn)確度為：±k%=0.93/50*100%=1.86%<2.5%，滿足要求。 五、總圖、元件、開(kāi)關(guān)及功能表：元件或開(kāi)關(guān)名稱功能直流電流檔S1直流電流表選擇開(kāi)關(guān)選定或斷開(kāi)直流電流表檔R1，R2，R3，R4直流電流表分流電阻保證各個(gè)電流檔的內(nèi)阻S2，S3，S4直流電流表調(diào)檔開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)選擇直流電流檔直流電壓檔S5直流電壓表選擇開(kāi)關(guān)選定或斷開(kāi)直流電壓表檔R5，R6，R7直流電壓表分壓電阻保證各個(gè)電壓檔的內(nèi)阻S6，S7，S8直流電壓表調(diào)檔開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)選擇直流電壓檔交流電壓檔S9交流電壓表選擇開(kāi)關(guān)選定或斷開(kāi)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濾波電容防止整流后的脈動(dòng)波形使表的指針不停小幅擺動(dòng)D1AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流轉(zhuǎn)換成直流D2保護(hù)二極管保護(hù)電路R8，R9，R10，R11交流電壓表分壓電阻保證各個(gè)電壓檔的內(nèi)阻S10，S11，S12，S