简易万用表的设计与制作实验报告1

课程实习报告实习名称：简易万用表学生姓名：伍攀学号：201016030120专业班级：J10101指导教师：李文圣完成时间：2011年6月28日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期目录第一部分摘要…………………………………………………………………………………3Abstract………………………………………………………………………………3第1章绪论…………………………………………………………………………31课题背景研究的意义及目的……………………………………………………31.1意义……………………………………………………………………………31.2目的……………………………………………………………………………3第2章实验原理………………………………………………………………………3第3章简易万用表原理说明……………………………………………………………43.1简易万用表原理图………………………………………………………………53.2简易万用表的工作原理…………………………………………………………73.3电阻的测量原理…………………………………………………………………83.4直流电流的测量原理……………………………………………………………93.5直流电压的测量原理……………………………………………………………93.6交流电流、电压的测量原理……………………………………………………93.7实验工具和仪器…………………………………………………………………10第4章实验内容和步骤……………………………………………………………………10第5章电路的仿真与调试…………………………………………………………………10第6章注意事项……………………………………………………………………………15第7章心得………………………………………………………………………………16第8章参考文献……………………………………………………………………………16第9章致谢…………………………………………………………………………………16第二部分PCB课程制作一有关PROTEL99SE………………………………………………………………………18二原理图元件库编辑器…………………………………………………………………20三实际操作生成原理图…………………………………………………………………20第三部分收音机焊接摘要万用表是一种多功能、多量程便于携带的电学仪器。它可用不同的量程测量直流电流、直流电压、交流电压及电阻。有的万用表还可以测量阻抗、容抗和音频功率等。学习制作和设计万用表非常重要，还有利于我们大学同学提高电路分析的能力并加深对万用电表工作原理的理解，提高自身的动手能力。AbstractAmultimeterisamultifunctional,multirangeportableelectricalequipment.Itcanbeusedindifferentrangedirectcurrentmeasurement,DCvoltage,ACvoltageandresistance.Someavometercanmeasuretheimpedance,reactanceandaudiopower.Studydesignandproductionofmultimeterisveryimportant,andwecanimprovetheabilityofschoolmateatCollegeofcircuitanalysisandunderstandingofavometerprincipleunderstanding,improvetheirpracticalability。绪论1课题背景研究的意义及目的1.1意义万用表是一种很常用的仪表，它虽然精度不高，但其一表多用，结构简单，使用方便，成本低，深受人们喜爱。通过简易万用表的实际制作可对电表的量程、内阻等概念加深理解，巩固和扩大电表改装实验的知识。1.2实验目的（1）通过万用表组装实验，进一步熟悉万用表结构、工作原理和使用方法。（2）了解电路理论的实际应用，进一步学会分析电路，提高自身的能力。2实验原理万用表主要是由指示器、测量电路和转换装置三部分组成。指示器俗称表头，用来指示被测电量的数值，通常为磁电式微安表。表头是万用表的关键部分，万用表的灵敏度、准确度及指针回零等大都决定于表头的性能。表头的灵敏度是以满刻度的测量电流来衡量的，满刻度偏转电流越小，灵敏度越高。一般万用表表头灵敏度在10~100μA左右。测量电路的作用是把被测的电量转化为适合于表头要求的微小直流电流，它通常包括分流电路、分压电路和整流电路。分流电路将被测大电流通过分流电阻变成表头所需要的微小电流，分压电路将被测得高电压通过分压电阻变换成表头所需的低电压；整流电路将被测的交流，通过整流转变成所需的直流电。万用表的各种测量种类及量程的选择是靠转换装置来实现，转换装置通常由转换开关、接线柱、插孔等组成。转换开关有固定触点和活动触点，它位于不同位置，接通相应的触点，构成相应的测量电路。3简易万用表原理说明3.1简易万用表原理图1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:13-Jul-2011SheetofFile:d:\我的文档\桌面\2011年春\MF47万用表原理图.ddbDrawnBy:WH2500-1KR2120KR222.69KD4D346.2μAC110μFWH110KR25R350.5R4555R10.47R280.025DCmaDCV0.55505000.5A+*3.2简易万用表的工作原理由46.2μA直流表头、WH2、D3、D4、C1、R21、R22组成一只电流为50μA\电压为0.25V、电阻为5KΩ的表头：电路如下图所示：kRVVAIVVAIggggg5269030000250030000250025.01345.0115.026901050115.0508.32.4630000115.02.46115.02500102.462.466611指针式万用表最基本的的工作原理（见图5）。它由表头、电阻测量档、电流测量档、直流电压测量档和交流电压测量档几个部分组成，图中“－”为黑表棒插孔，“＋”为红表棒插孔。测电压和电流时，外部有电流通入表头，因此不须内接电池。当我们把档位开关旋钮SA打到交流电压档时，通过二极管VD整流，电阻R3限流，由表头显示出来；当打到直流电压档时不须二极管整流，仅须电阻R2限流，表头即可显示；打到直流电档档时既不须二极管整流，也不须电阻R2限流，表头即可显示；测电阻时将转换开关SA拨到“Ω”档，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R，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测电阻Rx形成回路产生电流使表头显示。回路中的电流为：I=E/(Rx+R)从上式可知：I和被电阻Rx不成线性关系，所以表盘上电阻标度尺的刻度是不均匀的。当电阻越小时，回路中的电流越大，指针的摆动越大，因此电阻档的标度尺刻度是反向分度。当万用表红黑两表棒直接连接时，相当于外接电阻最小Rx=0，那么：I=E/(Rx+R)=E/R此时通过表头的电流最大，表头摆动最大，因此指针指向满刻度处，向右偏转最大，显示阻值为0Ω。请看电阻档的零位是在左边还是在右边，其余档的零位与它一致吗？反之，当万用表红黑两表棒开路时Rx→∞，R可以忽略不计，那么：I=E/(Rx+R)≈E/R→0此时通过表头的电流最小，因此指针指向0刻度处，显示阻值为∞。3.3MF47型万用表的工作原理请看今天要安装的MF47万用表的原理图（见图6），测量线路板线路板（见图7）。它的显示表头是一个直流μA表，WH2是电位器用于调节表头回路中的电流大小，D3、D4两个二极管反向并联并与电容并联，用于保护限制表头两端的电压起保护表头的作用，使表头不至电压、电流过大而烧坏。电阻档分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ、几个量程，当转换开关打到某一个量程时，与某一个电阻形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。它由5个部分组成：公共显示部分；保护电路部分；直流电流部分；直流电压部分；交流电压部分和电阻部分。线路板上每个档位的分布（见图8），上面为交流电压档，左边为直流电压档，下面为直流mA档，右边是电阻档。3.4电阻的测量MF47万用表电阻档工作原理（见图9），电阻档分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ、5个量程。例如将档位开关旋钮打到×1Ω时，外接被测电阻通过“－COM”端与公共显示部分相连；通过“＋”经过0.5A熔断器接到电池，再经过电刷旋钮与R18相连，WH1为电阻档公用调零电位器，最后与公共显示部分形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。47万用表无3.5直流电流的测量万用表的直流电流档，实质上是一个多量程的磁电式直流电流表，它应用分流电阻与表头并联以达到扩大测量的电流量程。根据分流电阻值越小，所得的测量量程越大的原理，配以不同的分流电阻，构成相应的测量量程。在电路中，各分流电阻彼此串联，然后与表头并联，形成一个闭合环路，当转换开关置于不同位置时，表头所用的分流电阻不同，构成不同量程的档位，如原理图所示。3.6交流电流、电压的测量磁电式仪表本身只能测量直流电流和电压。测量交流电压和电流时，采用整流电路将输入的交流，变成直流，实现对交流的测量。其整流电路一般有半波整流和全波整流，其整流元件一般都采用晶体二极管。万用表测量的交流电压只能是正弦波。万用表通常采用的是半波整流测量电路，如原理图所示。3.7所需工具和仪器万用表，螺丝刀，表头，数字万用表。4实验内容与步骤1.按照原理图进行电流、电压及电阻的测量，记录相关的实验数据并记录。2.万用表校准在没有专用校准设备的情况下，可用普通数字万用表校准，方法如下。（1）将装配完成的万用表仔细检查一遍，确认无误后，将万用表旋至最小电流档0.25V/50uA处，用数字万用表测量其“+”、“-”两插座之间的电阻值，应在4.9~5.1kΩ之间。如不符合要求，应调整电位器上方220Ω、120Ω两只电阻阻值，直至达到要求为止。（2）将万用表从电流档开始逐档检测满度值。检测时，从最小档开始。首先检测直流电流档，然后是直流电压、交流电压、直流电阻及其他。各档检测符合要求后，即可投入正常使用。5电路的仿真与调试一．已知参数：A．直流电流档的引入电流0.19mAB．测量机构总阻值6.3kΩC.测量机构的电流灵敏度：满刻度电流IS=50μAD．DC．A：：2.5级1mA10mA5AE．DC．V：：2.5级2.5V10V250V输入阻抗为：1/ISF．AC．V：5.0级D10V50V250V1000V输入阻抗为：4kΩ/v整流系数为：0.441，二极管正向电阻为：600Ω交流调节电阻为2k～3kH．DΩ．：2.5级×1×10×100（扩展量程×1K）电阻中心值：22Ω工作电池：1.2～1.6V二、各量程的元件参数设计：1．DC．A量程的元件参数设计和分电路调试图:多量程环形分流式直流电流表电路如图(1)当电流为I引时Rs=R1+R2+R3+R4=Ig/(I引-Ig)*Rg(2)电流为I3时R1+R2+R3=Ig/(I3-Ig)*（Rg+R4）(3)当电流为I2时R1+R2=Ig/（I2-Ig）*(Rg+R3+R4)(4)R1=Ig/I1*(Rg+Rs)(5)R4=Rs-(R1+R2+R3)经计算可得：R1=0.0855ΩR2=42.6645ΩR3=384.75ΩR4=1822.5Ω2．DC．V量程的元件参数设计和分电路调试图：多量程直流式电压表电路如图(1)对于图示的多量程直流电压表电路，先计算R1R1=U1/Ig-Rg(2)再计算R2