第四讲之一三用表原理与设计.ppt

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。 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 （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 ＝ Im b.当Rx＝∞(S置于位置2) IX ＝ 0c.当Rx IX ＝ E / (RX＋r) 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。 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。 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。 正确度指标： DC.A ： 2 . 5 级?DC.V ： 2 . 5 级?AC.V ： 5 . 0 级Ω ： 2 . 5 级  指针式三用表设计：一、直流电流表分流电阻的计算： * （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 电阻测量原理图 若：Rx ＝ r 则 Im＝ E/2r ＝1/2 I0 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 现给定设计参数（P204）： DC．A 1mA 10mA 5A DC．V 2.5V 10V 250V DC． V 的输入阻抗为 1/电流灵敏度 AC．V 10V 50V 250V 1000V AC． V 的输入阻抗为； 4KΩ / v Ω ×1 ×10 ×100 ×1 K（扩展档） 电阻中心值：22 Rg 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 = Ig Rg ，扩大电压量程的分压电阻R= 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=200μA，则电压灵敏度为: 1/Ig = 5KΩ/V 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 由上图5 可见： I = 2.3I0 I0 = I /2.3=0.435I 图6 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