万用表设计实验报告.doc

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1、三用表的设计任务单：238号 1 表头满偏电流50A2 DC.A：引入电流0.18mA 3 表头内阻+附加串联电阻为Rg=3。3K一、 已知参数:1每人的任务条 （每人不同,最后将任务条并设计作业一齐订好上交!）A直流电流档的引入电流 0。18mA（每人不同) B测量机构总阻值（内阻+附加电阻=电阻Rg 3。3K ,每人不同）2公共参数（每人相同）A。 测量机构的电流灵敏度:满刻度电流IS 50A （每人不同）BDCA:2.5级 1mA 10mA 5ACDCV：2.5级 2。5V 10V 250V 输入阻抗为： 1 / IS DACV：5。0级10V 50V 250V 1000V 输入阻抗为；

2、 4K / v 整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600 交流调节电阻为2 K3K E:2。5级 1 10 100 （扩展量程1K） 电阻中心值:22 工作电池：1。61。2V 二、各量程的元件参数设计：1DC。 A 量程的元件参数设计和分电路调试图：（1)DC。A量程的元件参数设计.设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig,扩大的电流量程为I1、I2、I3、I引，计算各分流电阻R1、R2、R3、R4。1)当电流为I引时,Rs=R1+R2+R3+R4=IgRg/（I引Ig)=0.00005*3300/(0.00018-0。00005)=1296。2

3、3082)当电流为I3时，R1+R2+R3=Ig(Rg+Rs)/I3=0.00005（3300+1296.2308)/0。001=229。81153）当电流为I2时，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=22.98110。04596=22.9351R3=229.811522.9811=206.83045）R4=Rs（R1+R2+R3）= 1296。2308-229。8115=1066。4193（

4、2）DC。A量程的分电路调试图。 2DCV量程的元件参数设计和分电路调试图:（1）DC。V量程的元件参数设计。设计一个多量程直流电压表电路，如下图。设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。先计算R1R1=U1/Ig-Rg=2。5/0.00005-3300=46700然后再用一段电路的欧姆定律分别计算R2，R3R2=（U2U1)/Ig=(102.5)/0.00005=150000R3=(U3U2）/Ig=(25010)/0.00005=4800000（2）DC.V量程的分电路调试图: 3AC。V量程的元件参数设计和分电路调试图:（1）AC。V量程的元件参数设计.交流电压的分流电阻计算和直流相似。交流

5、电压的分压电阻电路如下图。设表头内阻为Rg，电流灵敏度为Ig。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=1/4000=0.00025A2) 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=I*0。435=0.00010875A3) 计算分流电阻R=IgRg/（Ik-Ig）=0。000053300/(0.000108750。00005）=2808。5106384) 可调电阻RP一般由经验取输入阻抗Z的一半RP=Z/2=20005） 计算Uo=Ug+URP+UVD1 。式中，Ug是测量机构内阻Rg上的电压；UR是电位器RP上的电压；UVD1是二

6、极管VD1上的压降，硅管UVD1=0.65V。Uo=Ug+URP+UVD1=Ig*Rg+RPIk+UVD1=0.000053300+20000.00010875+0。65=1.0325V6） 参考上图,计算各分压电阻：R1=（U1-Uo）/I=(10-1。0325)/0。00025= 35870R2=（U2U1）/I=(50-10)/0.00025=160000R3=（U3-U2)/I=（250-50）/0。00025=800000R4=（U4U3）/I=(1000-250)/0.00025=3000000图中C为滤波电容，约为5uF，防止整流后的脉动波形使表的指针不停的小幅摆动，VD2为保护

7、二极管。(2）AC.V量程的分电路调试图 4量程的元件参数设计和分电路图：（1）量程的元件参数设计1.挡基本电路如上图所示是电阻档基本电路，其中RP为调零电位器;RP和Rd组成分流电阻。1) 电位器RP触点移到b点，电池电压最高（E=1。6V）。此时分流电阻为Rb(分流电阻小,分流电流大)。2) 电位器RP触点移到a点，电池电压最低(E=1.2V）。此时分流电阻为Rb+RP（分流电阻大，分流电流小)。3） 电位器RP触点移到b、a之间，电池电压为标准（E=1。5V），此时分流电阻为Rb及RP的一部分之和。2。零支路电阻Rb和RP的计算各档电阻中心值:低倍率挡,R1 的电阻中心值RZ1 = 22

8、中倍率挡，R10 的电阻中心值RZ2 = 220高倍率挡，R100 的电阻中心值RZ3 = 2200最高倍率挡，R1k 的电阻中心值RZ4 = 22k先以电阻测量高倍率档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，以保证Rx=0时能调零。例如，RZ3=2200时，（b点)Imax=1。6V/2200=727A，（a点）Imin=1.2V/2200=545A,(c点）I标1。5V/2200=682A。当已知流过表头满刻度电流为Ig,表头内阻为Rg时，计算如下1) 当RP指在a点时的总分流电阻Rb+RP；Rb+RP=Ig*Rg/（IminIg)=0。000053300/（0。000545-0.00005)

9、=333。333332) 当RP指在b点时的分流电阻Rb；Rb=( Rb+RP）Imin/Imax=333。33333*0。000545/0.000727=249.885373) 计算分流电位器RP;RP=（ Rb+RP) Rb=83.447963.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确定的.因为电位器RP是变数，设电位器RP触点在中间，阻值为RP/2，接入Rd后，该档的总内阻等于RZ3，因此有Rd=RZ3(Rg+RP/2）*（Rb+RP/2）/( Rg+RP/2）+( Rb+RP/2)=1931.7950574.各倍率电阻的计算：各倍率电阻的电路如下图所示。1）

10、设R1为中心电阻RZ1=22时的并联电阻，考虑电池内阻ro一般为0。91。1，从端口看RZ1-ro=RZ3/R.取ro=1，则有R16=(RZ1-ro)*RZ3/RZ3（RZ1-ro）=(22-1)*2200/（2200(221）=21。2023862) 设R2为中心阻值RZ2=220时的并联电阻，同样有R17=RZ2RZ3/(RZ3-RZ2)=220*2200/(2200-220)=244。4444443） 设R3为中心阻值RZ2=2200时的并联电阻，则有 R18= RZ3*RZ3/（RZ3RZ3)=4） 设R1k为测量最高倍率档（R1k)串联电阻,由于其电阻中心值太大,致使灵敏度降低到端

11、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，比高倍率挡大十倍,因而电源电压也大十倍，选电源EE为15V的层叠电池，同时无分流电阻（R3=），可见最高倍率挡也无法分流电阻，工作电流与高倍率挡相同。则高倍率挡串联电阻R1k=RZ4-RZ3-REE=22000-22001000=18800式中REE为电源EE的内阻,约为1k。（2）量程的分电路调试图三、总线路图DC。V挡DC。AAC.V挡四、校验图及达到的精度等级:DC。A 校验图和校验精度等级的表格：接入电流源电流端接入电流A电流表输出电流A理论输出电流AI155050。05/316。6750/316

12、。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 准确度等级为k%=0。03/50100%=0。06%2。5,满足要求。 DC。V校验图和校验精度等级的表格：接入电压源电压端接入电压V电流表输出电流A理论输出电流AU12.55050。02。5/3

13、16。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 准确度等级为k%=0.03/50*100%=0。06%2。5，满足要求。 AC.V校验图和校验精度等级的表格： 1）.10V交流电压挡检校：（合上1）U1/V电流表示数实验值/A理论输出电流A绝对误差/A最大绝对误差/A1051。3250。01.321。7910/314。8750/316.6671。7920/333。0

14、9100/333。3330。24AC.V 10V挡准确度为：k=1.79/50*100% =3。58%5,满足要求。2)。50V交流电压挡校验(合上2)U2/V电流表示数实验值/A理论输出电流A绝对误差/A最大绝对误差/A5051.7550。01.751.7550/316。8350/316。6670.16100/334.27100/333。3330。94AC.V 50V挡准确度为:k=1。75/50*100 =3.55%，满足要求。3）。250V交流电压挡校验(合上3)：U3/V电流表示数实验值/A理论输出电流A绝对误差/A最大绝对误差/A25051。8950。01。891.89250/317

15、。2150/316。6670。54500/334。52100/333。3331。19AC.V 250V挡准确度为：k=1。89/50*100%=3.785%，满足要求。4）.1000V交流电压挡校验(合上4）U4/V电流表示数实验值/A理论输出电流A绝对误差/A最大绝对误差/A100051。9050。01.901。901000/317。2650/316.6670。592000/334。56100/333。3331。23AC。V 1000V挡准确度为：k=1.90/50*100%=3。8%5% ,满足要求。 校验图和校验精度等级的表格：1)。1。2V档调零图中心电阻值/电流表输出电流/A2249

16、.9422049.94220049。9422000/2）.1.6V档调零图中心电阻值/电流表输出电流/A2250.9722050。97220050.9722000/4）.22校验图：RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A2223.46250.541。031132.2933。331.036611.7312.500。85。539.54400。461107。828。330。51仪表准确度为：k%=1.03/50100=2.06% 2.5%，满足要求。5).220校验图RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A22024.54250。460.811032

17、.6933.330。6466012。2912。500.215539。20400.811008.1978.330。133仪表准确度为：k%=0.8/50100=1。6%2。5%，满足要求.6)。2200校验图：RX/电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对误差/A220024。76250。240.57110032.9333。330。4660012。4312。500.0755039。43400.57110008。2978。330.033仪表准确度为:k=0.57/50100%=1.14%2。5%,满足要求。7)。22000校验图：RX/k电流表示数实验值/A理论值/A绝对误差/A最大绝对

18、误差/A2224.17250。830。931132.5533.330.786611.5912.500。415.539.85400.151107.408.330.93仪表准确度为:k=0。93/50*100%=1。862。5，满足要求。 五、元件、开关及功能表：元件或开关名称功能直流电流档S1直流电流表选择开关选定或断开直流电流表档R1，R2，R3，R4直流电流表分流电阻保证各个电流档的内阻S5 ,S6，S7直流电流表调档开关调节选择直流电流档直流电压档S2直流电压表选择开关选定或断开直流电压表档R5，R6，R7直流电压表分压电阻保证各个电压档的内阻S8，S9，S10直流电压表调档开关调节选择直

19、流电压档交流电压档S3交流电压表选择开关选定或断开交流电压表档RP可调电阻调节交流电压表内阻Rc分流电阻分流C1滤波电容防止整流后的脉动波形使表的指针不停小幅摆动D1AC/DC转换器将交流转换成直流D2保护二极管保护电路R8，R9，R10，R11交流电压表分压电阻保证各个电压档的内阻S11，S12，S13，S14 交流电压表调档开关调节选择交流电压档欧姆档S4，S18欧姆表选择开关选定或断开欧姆表档Rb分流电阻分流RP2可调电阻调节欧姆表内阻Rd串联电阻调节欧姆表内阻R16，R17欧姆表分档电阻保证各个欧姆档的内阻S15 ，S16 ，S17 ,S18欧姆表调档开关调节选择欧姆档VE低中高档电压源提供低中高档表内电压VE2最高档电压源提供最高档表内电压R0VE内阻REEVE2内阻R1k最高倍率档串联电阻