模拟万用表的设计与制作论文.pdf

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1、2目录摘要.4第 1 章 引言.11.1 设计概述.11.2 设计目标与意义.11.3 章节安排.3第 2 章 方案论证与选型.42.1 设计任务分析.42.2 方案论证与选择.42.2.1 方案一.42.2.2 方案二.52.3 方案确定.5第 3 章 硬件电路设计.73.1 原理分析.73.2 硬件电路总原理图.83.2.1 总体框图.83.3 硬件电路各子电路.83.3.1 直流电流子电路.83.3.2 直流电压子电路.113.3.3 交流电流子电路.133.3.4 交流电压子电路.133.3.5 电阻模块子电路.153.4 硬件选型.173.4.1 电阻.173.5 PCB 布局.21

2、3.6 总电路图.22第 4 章 产品调试.234.1 调试的设备.234.2 元器件安装焊接.244.3 焊接注意的基本事项.294.4调整安装.304.5 调试步骤.314.6 故障分析.31第 5 章 产品使用说明.335.1 功能描述.33第 6 章 心得体会.35致谢.37参 考 文 献.38附 录.39附件一：总原理图.39附件二：元件清单.40附件三：安装接线图.413附件四：设计流程图.42附件五：装配图，零件图.434摘摘要要当今社会，人们的生活、工作、娱乐都离不开电，我们测控技术与仪器专业的学生就有必要掌握用电知识及电工操作技能。万用表是电工必备的仪表之一,因此我们作为电气

3、工作者就应该熟练掌 MF-47 万用表工作原理及使用方法。通过本次电工技术基础课程设计 MF-47 型万用表，了解了 MF-47 万用表的工作原理和使用方法，掌握了锡焊技术的工艺要领及万用表的使用与调试方法。其原理利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。若通过大电流就必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。根据被测量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线，读出测量值。在安装过程中使用电烙铁进行焊接，注意焊接时的技术，最后进行调试，使得安装出优质的万用表。关键词；电阻；指针万用表；二极管张家界航

4、空工业职业技术学院毕业设计说明书1第第 1 1 章章引引言言1.11.1设计概述设计概述近年来，经济社会的高速发展对人才的创造性思维和创新能力有了越来越高的要求。要求培养适应社会需求的人才，高校必须深化教学改革，进一步优化课程体系，加强学生的实践能力和创新能力。物理学是一门实验学科，物理实验是培养学生创新能力的重要途径，如何通过物理实验培养学生的创新能力是实验教学的热点。传统物理实验一切都由教师安排，缺少学生自己进行设计和研究的内容，在一定程度上限制了学生的主动性和创造性。要想让学生积极主动地参与整个实验的过程，我们必须优化实验课程体系，在课程中开设一定数量的设计性实验。设计性实验是让学生应用

5、所学知识，根据指导教师提供的实验题目或者是学生自己选择自己感兴趣的题目，自主查阅参考资料根据已有的实验条件，自主设计实验方案，自选或组装实验设备自拟实验操作步骤，在规定的时间内完成实验报告，对实验结果进行系统地分析和总结，从而让学生经历一次科学实验过程的基本训练。下面我就根据已学知识进行万用表的设计实验。万用表是常用的电学测量仪器，如果我们在实验室提供一定的实验所需仪器，让学生自己动手设计将它们组装成一个简单的模拟万用表，同时要求具有多量程测量功能，就成了一个很好的设计性实验。1.21.2设计目标与意义设计目标与意义指针式万用表是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压

6、、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数。从电的初学者到电气工程师，万用表是身边必备的测量器具之在电工测量仪表中，最大众化的万用表是-种集元器件的检验、电路的导通试验、电源电压检验等多功能于一体的仪表，应用起来十分便利。万用表具有直流电 RO 直流电流.交流电压、交流电流(模拟万用表中没有)以及电阻等五种基本测量功能。还可以具有蓄电池检验、温度测量和晶体三极管特性检验等测量功能。万用表中，有指针型的模拟式万用表和数字显示的数字式万用表。指针表和数字表的比较和选用:1、指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客

7、观地反映了被测量的大小;数字表读数直观，但数字变化的过程看张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书2起来很杂乱，不太容易观看。2、指针表内一般有两块电池，一块低电压的 1.5V，一块是高电压的 9V或15V,其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块 6V或 9V的电池。在电阻档，指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多，用 RX12档可以使扬声器发出响亮的“哒”声，用 RX10kQ档甚至可以点亮发光二极管(LED)。3、指针表内阻一般在 20K92/V左右，相对数字表来说比较小，测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响。数字表电压档的内阻很大

8、，一般在 11M,使流入仪表的电流近似为零，其电池内阻引起的电压降可以忽略。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。4、模拟式指针表的标尺盘上很多，使用时也要注意档位转换和测量量程的切换，使用复杂。数字式表使用简单，即使没有电学知识亦可以放心使用。总之，在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表，比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表，比如 BP 机、手机等。不是绝对的，可根据情况选用指针表和数字表。指针表不能被数字表取代的原因:由前面的介绍可知，如果把模拟式万用表与数字式万用表进行比较，在所有的项目上数字式万用表都

9、占有优势。但是，作为常用测量仪表的指针式目前仍被大量使用着。这是因为数字万用表在其诸多优点的反面也有不足之处，可以列举如下:对于变化量，数字显示时读数困难。而指针式仪表可以通过1、指的摆动来了解变化量。2、导通试验时，近似 0 欧姆的场合和电阻很大的场合下，用数字显示时大小关系难以读取。在这一点上，指针式万用表可以通过指针的偏转从感觉上来了解导通状态。3、用于维修检查和修理的万用表在多数场合下，有百分之儿的测量误差不成问题。在这一点上，由于数字式万用表显示的精度高、位数多，读取时反而要花费不必要的精力。因此，数字式万用表的高精度往往造成其使用上的困难，而模拟式万用表有着过去长期使用的经验而至今

10、应用广泛。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书31.31.3章节安排章节安排本设计报告大致可分为四部分：第一部设计目标与方案选择，包含第一章至第二章；第二部分硬件电路设计，包含第三章，给出每个部分电路图；第三部分：产品调试与使用说明，包含第四章至第五章；第四部分包括第六章，是对设计成果的总结及心得体会。设计成果报告，内容具体组织安排如下：第一章，引言：这一章主要对实际目标、设计要求做一个简单的介绍。第二章，方案论证与选型：这一章主要对设计方案、方案的选择做一个简单的介绍。第三章，硬件电路设计：这一章主要有硬件电路的原理、控制电路、显示电路等内容。第四章，产品调试：这一章主要就调试过程中出现

11、的问题以及结果做一个简单的说明。第五章，产品说明书：这一章主要就产品的使用及说明做一个简单的阐述。第六章，心得体会附录：主要把产品的原理图、原件清单、实物图。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书4第第 2 2 章章方案论证与选型方案论证与选型2.12.1设计任务分析设计任务分析本课题设计的是指针式万用表，为了完成设计要求，我们需要采用 MF47 型万用表2.22.2方案论证与选择方案论证与选择经过对设计任务的分析，我们有两套套方案可以完成设计要求。2.2.1 方案一方案一：以美国摩托罗拉公司生产的 MC14433A/D 转换器为核心构成数字万用表。在此基础上，设计制作一个能测量直流电压、交

12、流电压、直流电流和电阻的数字测量仪器。电流、电阻的测量主要是运用安培定律，将电流、电阻转化成数字万用表的核心器件 A/D 转换器能够测量的 02V 的电压量，将得到的二进制数值通过 BCD 七段译码器/驱动器进行编码，最后送给数码管显示出来。根据设计要求可以初步画出如图 2-1 所示的设计框图。图 2-1 设计框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书52.2.2 方案二万用表的基本工作原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻如图 2-2

13、 所所示。图 2-2 设计框图2.32.3方案确定方案确定指针万用表是一种平均值式仪表，它具有直观、形象的读数指示。(一般读数值与指针摆动角度密切相关,所以很直观)。数字万用表是瞬时取样式仪表。它采用 0.3 秒取一次样来显示测量结果，有时每次取样结果只是十分相近，并不完全相同，这对于读取结果就不如指针式方便。指针式万用表由于内阻较小，且多采用分立元件构成分流分压电路。所以频率特性是不均匀的(相对数字式来说)，而指针式万用表的频率特性相对好一点。、指针式万用表内部结构简单，所以成本较低，功能较少，维护简单，过流过压能力较强。电焊机。数字式万用表由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差，(不过现

14、在有些已能自动换档，自动保护等，但使用较复杂)，损坏后一般也不易修复。指针式万用表输出电压较高，(有 10.5 伏、12 伏等)。电流也大(如 MF-500*1 欧档最大有 100 毫安左右)可以张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书6方便的测试可控硅、发光二极管等。数字式万用表输出电压较低(通常不超过 1伏)。对于一些电压特性非凡的元件的测试不便(如可控硅、发光二极管等)。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书7第第 3 3 章章硬件电路设计硬件电路设计3.13.1原理分析原理分析电刷片 SA 与 V（交流电压档）端联接，这时电阻 R3 分压作用，二极管 VD 为整流作用，使输入的交流电

15、转变成直流电，电阻 R 限流，通过表头显示出来。电刷片 SA 与 V（直流电压档）端联接，这时不需二极管整流，仅用电阻 R2限流，通过表头显示。电刷片 SA 与 mA 端（直流电流档）联接，这时不需二极管整流，也不需电阻分流，即可通过表头显示。电刷片 SA 与端（欧姆档）联接，这时外部没有电流通入，因此必须使用内部电池作为电源，设外接的被测电阻为Rx，表内的总电阻为 R0，形成的电流为 I，由Rx、电池 E、可调电位器 RP、固定电阻R1 和表头部分组成闭合电路，形成的电流 I 使表头的指针偏转。红表棒与电池的负极相连，通过电池的正极与电位器RP 及固定电阻 R1 相连，经过表头接到黑表棒与被

16、测电阻Rx 形成回路产生电流使表头显示指针式万用表的结构主要由表头、转换开关(又称选择开关)、测量线路等三部分组成。电路是由电刷旋妞、直流电流档，直流电压档，交流电流档，交流电压档，电阻档组成，当微小电流通过表头时就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联或串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻值。等过旋转电刷旋钮选择，最后通过电路检测到的信号传给表头，来显示！张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书83.23.2硬件电路总原理图硬件电路总原理图3.2.1 总体框图图 3-1 总体框图3.33.3硬件电路各子电路硬件电路各子电路3.3.1 直流电流子电路

17、指针式万用表的主要元件是一只磁电系电流表，通常称为表头。但一表头只能测量小于它的灵敏度的电流。为了扩大被测电流的量程，就需要给它并上分流电阻，使流过表头的电流为被测电流的一部分从而扩大量程。为了在测量大小不同电流时得到一定的精确度，电流表都是设计成多档量程的。万用表的直流电流测量电路通常采用的是开路式或闭路式多量程分流器结构，此电路的特点是各分流器电路可单独与表头并联，即一个电流量程对应一个分流器电路，这种分流器在切换时与表头呈开路状态，因此得名开路式分流器。这种分流器的优点是:当某一分流器坏了，其他量程仍可工作。缺点:因分流器张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书9的切接，需经转换开关，故

18、开关触点接触不好会增加分流器的阻值，严重接触不好(如断路)则使表头支路电流过大而烧坏表头。而闭路式分流器则不同，它克服了开路式分流器的缺点，但是当一个分流电阻坏了时，其他电流量程就都不能用了。应用最多的是闭路抽头式分流电路，其电路如图 3-2 所示。图中 R1 Rs 统称为总分流电阻 Rs,实际产品中，为了便于调整和成批生产，总分流电阻 RS 大多采用较大的整数千欧的阻值，表头上再串联一只可变线绕电阻 Ro，当表头参数有变化时仍可以得到补偿并方便调整。注意：直流电流档不能测交流。电流测量时，一定要通过负载，不能用电流表，直接测电源，如果电流未知范围，用最大档进行点击式测量，如果表针动作幅度不大

19、，说明在测量范围之内，如果表针动作幅度大，而且迅速，说明远远超过测量范围，不可正确测量。图 3-2 直流电流的测量电路图直流电流电路参数计算。一个电流表，满量程就是它的灵敏度。例如一个灵敏度为 289A，内阻为 1040的表头，这个表头就是一个 289A 的电流表，在图 3-9 中 Ig=289ARg=1040。为了使头能够测量不同数量级的电流，我们可以用分流的方法来解决。例如：用 Ig=289A，Rg=1040的表头测量电流为 1mA的值，就必须并联一个分流电阻，其分流电阻的计算如下：I=Is+IgRg*Ig=Rs*Is所以 Rs=Rg*Ig/Is=Rg*Ig/（IIg），已知 Ig=289

20、A，Rg=1040，m代入则 Rs=Rg*Ig/Is=Rg*Ig/（IIg）289*10-6*1040/1000-289*10-6=423如果需要数个电流量程，则可采用闭环式分流电路，如图 3-3 所示。例如张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书10Ig=289A，Rg=1040的表头，量程分别为 1mA、50mA、100mA、250mA 四个量程的电流，由上式计算可知，最小量程时分流最小，分流电阻最大，因此，设Rs=R1+R2+R3+R4=423，则 Rs=423。量程为 50mA 时的分流可按下式计算：，由图 5 知：据式：I=Is+IgRg*Ig=Rs*Is此时分流电阻为 Rs=R1+

21、R2+R3=423-R4，Is=50000-289Rg=1040+R4代入公式：(423-R4)*(50000-289)=289*(1040+R4)(R1+R2+R3)*(50000-289)=289*(1040+423-(R1+R2+R3)(R1+R2+R3)=289*(1040+423)/50000=8.46R4=423-R1+R2+R3=423-8.46=415.54其余类推。根据同样的方法有多个量程可以分别算出相应的分流电阻。图 3-3 直流电流电路参数计算原理图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书113.3.2 直流电压子电路根据欧姆定律 U=IR,则一只灵敏度为 I 内阻为 R

22、 的电流表，本身就是一只量程为 U 的电压表，如一只 100UA 的电流表，它的内阻为 1.5K9，能用来测量的电压量程为 0.15V,显然是不实用的，但是我们可以给它串接一只电阻，来扩大它的量程范围。直流电压子电采用的是共用式分压电阻结构。高量程共用低量的分压,MF47型万用表直流电压共9 档,采用共用式分压电阻来扩大电压量,电压灵为 20k/V如串接一只 8.5KQ 的电阻，量程就可扩展为 1V,这时该电压表的内阻为10K2。这就引出直流电压灵敏度这一概念了;针对该例，这只电压表测量每伏直流电压时需要 10KQ 内阻，即:10K2/V。有了电压灵敏度就个概念，就可以很方便的将电压表各档的内

23、阻计算出来。同时，直流电压灵敏度越高，测量直流电压时分去的电流越小，测量结果越准确。直流电压测量电路如图 3-4 所示。图中 RS 为直流电流档的分流电阻，R6R10 为各电压测量档的降压电阻。注意：直流电压表即可以测量电源电压，也可以测量负载之间的电压，可以根据测量的数值判断检测等工作。测量时，如果不知电压范围，就必须使用最大的电压档，为了得到精确的数值一般要使表针接近表头的 2/3 的位置。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书12图 3-4 直流电压的测量电路直流电压电路的参数计算。在万用表中，直流电压档通常把电流档的分流电阻作为表的内阻，并且为不同量程的分压电阻 Rs 共用，以图 3

24、-5（a）为例，我们将测量电压的电流从 1mA 点引入，而且将电路简化为图 3-5（b）所示。此时，它实际上电压的灵敏度为 I=1mA，表头电压降为 1*（1040/423）=1*300=300mV的电压表。测量电压绝大多数都是采用降压的方式来限制通过仪表的电流，多档电压表的基本电路如图 3-6（b）所示。图中 Rg=300,Ig=1mA。（例 U1=10V，U2=50V）图 3-5(a)(b)直流电压参数计算原理图分压电阻值可按下列公式计算张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书13Ru1=U1/IsRs代入数据后，Ru1=U1/IsRs=10/1*10-3-300=9700Ru2=(U2-

25、U1)/IsRs=40/1*10-3-300=40K在万用表中，常常用每伏特的电阻值来表示电压灵敏度，即：/V=1/Ig=1/1*10-3=1000/V3.3.3 交流电流子电路要测量交流，附有整流器。图示电路中 D1 将正弦交流电压转换为单向脉动电压，单向脉动电压的平均值与交流电压的有效值成正比。所以以微安表头的指示也与交流有效值成正比。量程的选择与测量直流电压一样，可以改变分压电阻Rv 的值改变被测电压的大小。交流电压档有 6 档,整流电路采用半波整流并联分流电路,D1 为整流二极管,D2 为反向电压保护二极管。电压灵敏度为 9K/V。万用表通常采用的是半波整流测量电路，如图 3-6 所示

26、。图 3-6 半波整流测量电路3.3.4 交流电压子电路交流电压测量电路中的整流装置与交流电流测量电路中的整流装置相似。因而在具有交流电流和交流电压测量功能的万用表中都是共用一套整流器件。交流电压测量中，扩大量程用的倍率器结构与直流电压测量用的倍率器相同(由倍率电阻组成的等比例变值电路被称为倍率器;由于电阻具有时间常数的特性，所以张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书14倍率器也具有时间常数的特性)，一般万用表都采用先降压后整流的方式。测量交流电压时，其工作频率提高时，由于倍率器的时间常数不同和电路的分布电容会使仪表产生附加误差。在有些万用表中，高电压挡采用电容补偿法来扩大频率范围，若当频率

27、增加时，需要仪表读数同时增加，可采用频率影响负补偿电路，如图 2a 所示;若频率增加时，需要仪表读数减小，可采用频率影响正补偿电路。由于受整流二极管非线性的影响，二极管的非线性电阻与扩大量程用电阻间的差值越大，则表现在刻度上的影响越小;当低电压时，扩大量程电阻值减小，使二极管的非线性电阻影响电路明显，为了补偿这个原因，将交流刻度绘成高压和低压二种，以适应各自的需要。如果要用一条刻度完成零点几伏至数千伏的电压量指示，则必须采用两种电压灵敏度补偿方法。图 3-7 就是补偿的一个典型例子，在 7.5V、15V 挡时，电压的灵敏度是 133/;在 75600Y 各挡时，电压的灵敏度是 20000/V，

28、这样使一条刻度线完成了 0.5600V 的电压测景范围。即低压时采用低灵敏补偿电路;高压时采用高灵敏补偿电路。图 3-7 交流电压的测量电路交流电压电路参数的计算。万用表测量交流仅限于测量正弦波。由于表头为直流，必须使交流电压整流为直流后方可测量。在万用电表中，采用半导体二极管作为整流元件。图 3-8 所示为交流电压测量电路为单向半波整流电路。电流为单向脉动电流，半波单向脉动电流为交流有效值的 0.45 倍，因此灵敏度为 1mA张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书15的测量机构，就相当于流过交流有效值的 Iv=I/0.45=2.22mA 的交流电流。设 U1=10V，U2=250V则Ru1

29、=U1/Iv=10/1*10-3-300=4200Ru2=(U2-U1)/IvRs=240/2.22*10-3-300=108K图 3-8 测量交流电压原理图3.3.5 电阻模块子电路万用表测电阻原理其实就是根据欧姆定律而来的。万用表中，它的电压就是电池的电压;它的阻值有几个，包括我们要测试的电阻，它的可调电阻(万用表不同档位，它的内阻是不同的)，还有它的定电阻。而电流是在我们的测试电阻等于零时算出来的。这样我们就得出一个公式：I=U/(Rg+R 定+R 调+R 测)U 是它内部电池的电压，Rg 是表头的电阻，R 定，与表头串联的一个定值电阻，R 调，调零的可变电阻，R 测，要测量的电阻。由于

30、要测量的电阻大小范围不同，使用的定值电阻也不同，这使得用万用表分为几档。用万用表上测量时，电阻读数实际是电流读数，只是将 R 测=0 时的电流：I=U/(Rg+R 定+R 调)标成 R=0，没有电流时，电阻标在无阻大，I 与是一个函数关系，它们不是简单的正比关系。选用不同的电阻档，R 定不同，R=0 时，I 是不同的，所以每次测量之前都要调零。为了测量不同大小的电阻,欧姆档量程有几档,如:1、10、1K,其原理被测电阻增加后,势必降低线路电流,为了不影响表头原来的灵敏度,必须采取如下措施:1)在保持电池电压不变的情况下,改变与表头并联的分流电阻阻值,当开关位于高阻档位时,虽然被测电阻 Rx 增

31、大使整个电路的电流减小,但通过表头的电流仍然保持不变,相同的指针读数,所表示的被测电阻值也就扩大了。一般万用表低电阻档均采用这种方法来扩大量程。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书16提高电池电压。在高阻档,可采用电压较高的层迭电池来维持表头有足够的电流值有时在高阻档采用了既提高电池电压又增加分流电阻的双重措施。图 3-9 电阻的测量电路直流电阻电路参数计算。在图 3-9 所示测量电阻电路中，若将 1、2 两点短路，这时仪表指示恰好满刻度值。即：Imax=U/（Rg+Rr）将 1、2 两点断开，串入被测电阻Rx，此时回路中的电流为 I=U/（Rg+Rr+Rx），若 Rx=Rg+Rr，则回路

32、中的电流 I 减小到 Imax/2，即表头指针恰好指在标尺的中间位置，我们称它为中值电阻，用 RT 来表示。当选定 RT 后便可对标尺进行电阻值刻度。例如：当 Rx=0 时，指针偏转在满刻度；当 Rx=RT 时，指针偏转在中心；当 Rx=2RT 时，指针偏转在 1/3 处；当 Rx=5RT 时，指针偏转在 1/6 处；当 Rx=时，指针不动。因此电阻值在标尺的刻度上是自右向左递增的，其刻度分布是不均匀的，右半刻度比较稀疏，左半刻度紧密，欧姆计通常是用干电池作为电源的，干电池用久后两端的电压会下降，这样当 Rx=0 时指针将在 0的左边，为了消除这种测量误差，必须在欧姆计测量电路中加一个调零电阻

33、，如图 3-10 所示中的 Rs3。若允许干电池的最低电压为 1.2V，设计时电源按 Umin=1.2V，Rs3 的触点移到 a点计算，当换用新电池后（Umax=1.6V）可调节 Rs3 的触点，使 Rx=0 时指针仍可以在满刻度的位置上。设电阻中心值 RT=1200，试计算电阻测量电路中各参数的数值。Imin=Umim/RT=1.2/1200=1mA（Rs3 的 触 点 在 a 端）Rr=RT 张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书17Rs/Rg=1200-1040*423/(1040+423)=900根据前面电流表计算中知，Rs=423,Rs1=8.46,Rs2=414.54,取Rs2=

34、100,Rs3=Rs2-Rs2=414.54-100=314.54。图 3-10 直流电阻电路3.43.4硬件选型硬件选型3.4.1 电阻常用电阻有多种规格，有合成电阻器，薄膜电阻器、线绕电阻器等，本次实验中，用普通的碳膜电阻，电阻大小可用几种方法指示电阻的大小。直标法：电阻的大小直接标出主要参数和技术指标。文字符号法。将需要标志的主要参数与技术性能，用文字、数字符号有规律地组合在产品表面上的方法。其规律是：阻值的整数部分写在阻值单位的标志符号前面，例 4.7K 标志符号为 4K7。色码法。用不同颜色的带环或点，在产品表面上标志出主要参数的方法。色环电阻是用 45 条色带打印在电阻体上，以表示

35、阻值和允许的偏差。例如:固定电阻器的色码色环标示识别，主要应用于圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、氧化膜电阻、精密电阻、耐冲击电阻、保险丝电阻、实芯电阻、实芯电阻、保险丝电阻、绕线电阻、突波电阻。在早期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书18时，就会用色码色环标示法来表示电阻的阻值，公差，规格。电阻器上的色码色环，主要分成两部分：第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值，两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39，39K，39M。三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8，698，69.8K，一般用于精密电阻的表示。第二部分：

36、靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。第一部分的每一条色环都是等距，自成一组，易于区分第二部分的色环。带有四个色环的其中第一、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差，带有五个色环比四色环多了一个有效数字。第五条色环如为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻如图3-11 所示。图 3-11 电阻的识别电阻色环表张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书191、电阻的测量首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表 5%，银色的代表 10%。再从电阻的另一端，找出第一

37、条、第二条色环，读取其相对应的数字，以上边图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红 2，红 2，然后，再读取第三条倍数色环，黑 1，所以，我们得到的阻值是 22。如果第三条倍数色环为金色，则将小数点往左移一位。如果第三条倍数色环为银色，则将小数点往左移两位。识别和选择二极管和二极管的极性判断判断二极管极性时可用实习室提供的万用表，将红表棒插在“”，黑表棒插在“”，将二极管搭接在表棒两端如图 3-12 所示，观察万用表指针的偏转情况，如果指针偏向左边，显示阻值很大，表示二极管与黑表棒连接的为负极，与红表棒连接的为正极，与实物相对照，黑色的一头为正极，白色的一头为负极，也就是说与红表棒搭接的时

38、二极管的正极，反之，如果显示阻值很小，那么与黑表棒搭接的时二极管的负极。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书20图 3-12 电阻的测量2、用万用表判断二极管极性的原理用万用表判断二极管极性的原理如图 3-13 所示，由于电阻档中的电池正极与黑表棒相连，这时黑表棒相当于电池的正极，红表棒与电池的负极相连，相当于电池的负极，因此当二极管正极与黑表棒连通，负极与红表棒连通时，二极管两端被加上了正向电压，二极管导通，显示阻值很小。图 3-13 判断二极管的极性3、识别和选择电容在电解电容侧面有“”，是负极，如果电解电容上没有标明正负极，也可以根据它引脚的长短来判断，长脚为正极，短脚为负极。图 3

39、-14 如果，已张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书21经把引脚剪短，并且电容上没有标明正负极，那么可以用万用表来判断，判断的方法是正接时漏电流小（阻值大），反接时漏电流大。图 3-14 电容的识别3.53.5PCBPCB 布局布局PCB 为单面板；安全间距为 10mil；宽 5000mil；高 4000mil；布线规则：其他 15mil25mil，中间值 25mil；如图 3-15 所示如图 3-15 所示张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书223.63.6 总电路图总电路图总电路如图 3-16 所示图 3-16 总电路图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书23第第 4 4 章章

40、产品调试产品调试4.14.1 调试的设备调试的设备万用表的校准万用表装配好以后，必须进行仔细检查，在不通电的情况下，先用万用表检查最小电流档的内阻是否符合技术要求(4.9K-5.1K),再检查各挡的内阻值是否符合设计要求，可从中发现一些焊错的问题，检查没有问题后再进行通电检查、校准。经过校准，确定其各档准确度是否符合设计的技术要求，如校淮不合格需返工检查，找出毛病所在，改正后重新校准，直到达到合格标准才算完工、所谓校准，就是将装配好的万用表各档上与标准仪表或电阻进行校对比较，这种方法称之为直接比较法。校准时作为标准的电表，一般要求比较被校表两级以上的准确度等级，实际工作中，如要求不高，也可用高

41、一级的仪表作为标准表。如万用表的准确度直流档一般为 2.5 级，所以应月 0.5 级的仪表进行校准就可以了。(二)校准步骤:按照：直流电流一交流电压一交流电流一电阻的顺序进行校准。校准前要自己要先设计好各档校准线路图及数据表格，并确定校准设备及所需元器件。设计中应注意所选用的元器件的额定电流值，以免测试中烧毁。在表格设计中应注意为避免读取数据时产生的视觉误差，被校表尽量取整数，而标准表的数据用数字式表读取。直流电流挡的校准:分别对 50u A，5mA,50mA,进行校准，所测数据记入表格，并计算其准确度等级。2.直流电压挡的校准:分别对 0.5V,2.5V,10V，进行校准，所测数据记入表格，

42、并计算其准确度等级。3.交流电压挡的校准:交流电压挡的校准电源应采用调压器供电，分别对 1ov,50v,250V，进行校准，所测数据记入表格，并计算其准确度等级。测试中应注意安全，不允许不盖仪表后盖测高压。4.电阻档的校准:电阻挡的校准为简单起见，只对刻度的中心位置进行校准即可。将被校表装上电池，进行调零，每转换一次量程都要进行欧姆调零，以保证其准确性。对波校表的 RX10 和RX10张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书24档进行校准。方法是：将电阻放在 RX10 档，标准电阳箱的阳值调到中心电阻值附近（约为 165），调节标准电阻的阻值，让被校表的指针在刻度线的中心位置时，看此时标准电阻

43、的阻值与被校表的中心电阻的误差并计算其相对误差，以相对误差近视的确定其欧姆档的准确度。经过以上校准，若万用表各档准确度均符合要求，测合格可用。表 4-1 设备清单电池9V一对线0.5 平方毫米若干焊锡丝一套电烙铁恒温一个烙铁架一个4.24.2 元器件安装焊接元器件安装焊接提把的安装后盖側面有两个“”小孔，是提把铆钉安装孔。观察其形状，思考如何将其卡入，但注意现在不能卡进去。提把放在后盖上，将两个黑色的提把橡胶垫圈垫在提把与后盖中间，然后从外向里将提把铆钉按其方向卡入，听到“咔嗒”声后说明已经安装到位。如果无法听到“咔嗒”声可能是橡胶垫圈太厚，应更换后重新安装。大拇指放在后盖内部，四指放在后盖外

44、部，用四指包住提把铆钉，大拇指向外轻推，检查铆钉是否已安装牢固。注意一定要用四指包住提把铆钉，否则会使其丢失。将提把转向朝下，检查其是否能起支撑作用，如果不能支撑，说明橡胶垫圈太薄，应更换后重新安装。1、电刷旋钮的安装张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书25取出弹簧和钢珠，并将其放入凡士林油中，使其粘满凡士林。加油有两个作用：使电刷旋钮润滑，旋转灵活；起黏附作用，将弹簧和钢珠黏附在电刷旋钮上，防止其丢失。将加上润滑油的弹簧放入电刷旋钮的小孔中如图 4-1 所示，钢珠黏附在弹簧的上方，注意切勿丢失。图 4-1 电刷旋钮观察面板背面的电刷旋钮安装部位如图4-2所示，它有3个电刷旋钮固定卡、2

45、个电刷旋钮定位弧 1 个钢珠安装槽和 1 个花瓣形钢珠滚动槽组成。图 4-2 电刷旋钮的安装部位图将电刷旋钮平放在面板上，注意电刷放置的方向如图 4-3。用起子轻轻顶，使钢珠卡入花瓣槽内，小心滚掉，然后手指均匀用力将电刷旋钮卡入固定卡。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书26图 4-3 电刷旋钮的安装将面板翻到正面如图 4-4，档位开关旋钮轻轻套在从圆孔中伸出的小手柄上，慢慢转动旋钮，检查电刷旋钮是否安装正确，应能听到“咔嗒”、“咔嗒”的定位声，如果听不到则可能钢珠丢失或掉进电刷旋钮与面板间的缝隙，这时档位开关无法定位，应拆除重装。图 4-4 电刷旋钮的安装将档位开关旋钮轻轻取下，用手轻轻

46、顶小孔中的手柄如图 4-5，同时反面用手依次轻轻扳动三个定位卡，注意用力一定要轻且均匀，否则会把定位卡扳断。小心钢珠不能滚掉。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书27图 4-5 电刷旋钮的安装2、档位开关旋钮的安装电刷旋钮安装正确后，将它转到电刷安装卡向上位置如图 4-6，将档位开关旋钮白线向上套在正面电刷旋钮的小手柄上，向下压紧即可。图 4-6 档位开关旋钮的安装如果白线与电刷安装卡方向相反，必须拆下重装。拆除时用平口起子对称地轻轻撬动，依次按左、右、上、下的顺序，将其撬下。注意用力要轻且对称，否则容易撬坏如图 4-7 所示。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书28图 4-7 档位开

47、关旋钮的注意事项3、电刷的安装将电刷旋钮的电刷安装卡转向朝上，V 形电刷有一个缺口，应该放在左下角，因为线路板的 3 条电刷轨道中间 2 条间隙较小，外侧 2 条间隙较大，与电刷相对应，当缺口在左下角时电刷接触点上面 2 个相距较远，下面 2 个相距较近，一定不能放错如图 4-8。电刷四周都要卡入电刷安装槽内，用手轻轻按，看是否有弹性并能自动复位。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书29图 4-8 电刷的安装如果电刷安装的方向不对，将使万用表失效或损坏图 4-9。图中 a 开口在右上角,电刷中间的触点无法与电刷轨道接触，使万用表无法正常工作，且外侧的两圈轨道中间有焊点，使中间的电刷触点与之

48、相磨擦，易使电刷受损；b.c 使开口在左上角或在右下角，3 个电刷触点均无法与轨道正常接触，电刷在转动过程中与外侧两圈轨道中的焊点相刮，会使电刷很快折断，使电刷损坏。图 4-9 电刷示意图4、线路板的安装电刷安装正确后方可安装线路板。安装线路板前先应检查线路板焊点的质量及高度，特别是在外侧两圈轨道中的焊点如图 4-10，由于电刷要从中通过，安装前一定要检查焊点高度，不能超过 2mm，直径不能太大，如果焊点太高会影响电刷的正常转动甚至刮断电刷。图 4-10 电刷线路板线路板用三个固定卡固定在面板背面，将线路板水平放在固定卡上，依次卡入即可。如果要拆下重装，依次轻轻扳动固定卡。注意在安装线路板前先

49、应将表张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书30头连接线焊上。最后是装电池和后盖，装后盖时左手拿面板，稍高，右手拿后盖，稍低，将后盖从向上推入面板，拧上螺丝，注意拧螺丝时用力不可太大或太猛，以免将螺孔拧坏。4.34.3 焊接注意的基本事项焊接注意的基本事项一、选用合适的焊剂焊接时最常用的焊料是焊锡。二、焊接方法焊接时先将电烙铁在线路板上加热，大约两秒钟后，送焊锡丝，观察焊锡量的多少，不能太多，造成堆焊；也不能太少，造成虚焊。当焊锡熔化，发出光泽时焊接温度最佳，应立即将焊锡丝移开，再将电烙铁移开。为了再加热中使加热面积最大，要将烙铁头的斜面靠在元件引脚上，烙铁头的顶尖抵在线路板的焊盘上。焊点高

50、度一般在 2 毫米左右，直径应与焊盘相一致，引脚应高出焊点大约 0.5mm。三、焊接时注意事项1、在拿起线路板的时候，最好带上手套或者用两指捏住线路板的边缘。不要直接用手抓线路板两面有铜箔的部分，防止手汗等污渍腐蚀线路板上的铜箔而导致线路板漏电。2、如果在完装完毕后发现高压测量的误差较大，可用酒精将线路板两面清洗干净并用电吹风烘干。电路板焊接完毕后，用橡皮将三圈导电环上的松香、汗渍等残留物擦干净。否则易造成接触不良。3、焊接时一定要注意电刷轨道上一定不能粘上锡，否则会严重影响电刷的运转。为了防止电刷轨道粘锡，切忌用烙铁运载焊锡。由于焊接过程中有时会产生气泡，使焊锡飞溅到电刷轨道上，因此应用一张