【文章內(nèi)容簡介】 式（ ） ? ? ? ?1011012 / ZKZZKZ RRRRR ?? … 式（ ） 式中， Im 是將表頭擴(kuò)展成簡單最小整數(shù)的電流值。 Rz1 表示電阻 1 的中心電阻值， Rz10 表示電阻 10 檔的中心電阻值，其余類推。 RP 為電位器代號(hào)。 E’是歐姆表內(nèi)附電源的計(jì)算值。 當(dāng)表內(nèi)電池電壓 E，表內(nèi)電阻 RC 和調(diào)零電位器電阻 RP 一定時(shí)，表頭電流 I 與被測電阻 RX 之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即不同的被測電阻 RX 就會(huì)有不 同的表頭電流 I。如果表頭的刻度線直接按電阻值刻度，就可以直接讀出電阻值的大小，所以測電阻值實(shí)際上仍是測電流值。 各測量檔的原理及設(shè)計(jì)過程 檔位設(shè)計(jì)要求 （ 1）直流電流檔測量量程分 5 檔 50μ A。5mA。50mA。500mA （ 2） 直流電壓檔測量量程分 6 檔 。10V。50V。250V。500V （ 3） 交流電壓檔測量量程分 4 檔 10V。50V。250V。500V。 （ 4） 直流電阻檔測量量程分 4 檔 R 1Ω 。R 10Ω 。R 1KΩ 。R 10KΩ （ 5） 音頻電平檔 8 ﹣ 10—— ﹢ 22dB 測量檔的設(shè)計(jì) 根據(jù)所設(shè)計(jì)萬用表的參數(shù)及其檔位的要求，我設(shè)計(jì)出了以下的電路 。 （ 1） 直流電流檔的設(shè)計(jì)見 (圖 ) 從圖中可以看出，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)的活動(dòng)連接片“ a” 刀、“ b”刀分別將固定觸點(diǎn) 5 接到金屬片 A 上，可以的得到五個(gè)不同的測量直流電流的量限。 ―500mA 的四個(gè)電流量限采用的是閉路式分流器電路，而最小的電流量程 檔除把 ― 500mA 檔的元件作為表頭的分流支路外，另外單獨(dú)配用了分流電阻以實(shí)現(xiàn)分流。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)接通 的觸點(diǎn)時(shí)， R1― R9 與表頭電阻 RP、 RR11 并聯(lián)構(gòu)成分流器，此時(shí)分流電阻最大，所以電流最小。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)接通 的觸點(diǎn)時(shí)， R1― R4 與表頭電阻 R5― R RP 并聯(lián)構(gòu)成分流器，由于與表頭并聯(lián)的分流電阻相對(duì)減小，所以量程就變大。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)接到“ 3” 位置時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)“ A”的活動(dòng)連接片“ a” 刀、“ b” 刀的“ 3”接通了 5mA 的電流檔，分流電阻 R1― R3 構(gòu)成了 5mA 電流檔的分流器，與表頭電阻 R4― R RP 并聯(lián)，此時(shí)的分流電阻又相對(duì)的減小，所以電流檔量程增大。其他量程讀者可以自己分析。 總之，萬用表的電流檔 是由多多個(gè)電阻與表頭并聯(lián)，構(gòu)成多量程的電流表，量程越大，則分流電阻就越小，串到表頭支路的電阻個(gè)數(shù)就越多。 9 圖 直流電流檔測量電路 （ 2） 直流電壓檔的設(shè)計(jì)見（圖 ） 從圖中可以看出，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)的活動(dòng)連接片“ a” 刀、“ b” 刀分別將固定觸點(diǎn) 10 接到金屬片 A 或 B 上，相應(yīng)可以得到六個(gè)不同的測量直流電壓的量限。只有最低電壓檔 是單獨(dú)配用附加電阻，其他各檔則采用共用附加電阻的電路。在這個(gè)電路中，表頭仍保持與電流檔所用的各分流電阻并聯(lián)，然后串聯(lián)附加電阻，這就相當(dāng)于一個(gè)靈敏度 較低而電阻較小的表頭與附加電阻串聯(lián)。其好處是，可以使得電流電壓檔與交流電壓檔共用一個(gè)附加電阻元件。 例如，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) A 的活動(dòng)連接片“ a” 刀、“ b” 刀與觸點(diǎn)“ 5” 連接時(shí)，此時(shí)與表頭 串聯(lián)的附加電阻只有 。路徑是：從“ ＋ ”開始 → A→ a→ b→ → Ω→ →μ A→ “ － ”。因只串聯(lián)一個(gè) 的分壓電阻，所以量程最小，只能測量 以下的直流電壓。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) B 的活動(dòng)連接片“ a” 刀、“ b” 刀與固定觸點(diǎn)“ 6”連接時(shí)，此時(shí)與表頭串聯(lián)的附加電阻路徑是：從“ ＋ ”開始 → 經(jīng) KΩ ＋ 10 KΩ → a→ b→ KΩ→ → μ A→ “ － ”。由于串聯(lián)的附加電阻比較小，因此量程比較小，接通的是 直流電壓檔。 當(dāng)活動(dòng)連接片“ a” 、“ b” 與觸點(diǎn)“ 7”連接時(shí)，表頭串聯(lián)的附加電阻路徑是：從轉(zhuǎn)換開關(guān) A 的“ ＋ ”開始：經(jīng) KΩ → 10 KΩ → 150 KΩ → “ 7” → a→ b→ B→ KΩ → → μ A→ “ － ”。因串聯(lián)的附加電阻比 檔增加了一個(gè) 150 KΩ 的電阻，所以量程增大為 10V 檔。 當(dāng)滑動(dòng)刀“ a”和“ b” 接通了固定觸點(diǎn)“ 8”時(shí)，表頭串聯(lián)電阻是： KΩ →10 KΩ → 150 KΩ → 800 KΩ → “ 8” → a→ b→ B→ KΩ → → μ A→ “ － ”。由于表頭串聯(lián)的附加電阻比 10V 檔又增加了一個(gè) 800KΩ 的電阻，所以量程增大為50V。讀者可以自己分析 250V 檔和 500V 檔。 總之，多量程電壓檔，是靠改變與表頭支路串聯(lián)的附加電阻的阻值而達(dá)到改變其量程的目的，串聯(lián)的附加電阻個(gè)數(shù)越多，則量程也就越大。 10 圖 直流電壓檔測量電路 （ 3） 交流電壓檔的設(shè)計(jì)見（圖 ） 從圖中可以看出，由 VD2 組成的半波整流電路，采用的整流元件是 2CP6 或 2CP硅二極管。 VD1 起保護(hù)作用，它為反向電壓提供泄放回路，以防止將 VD2 反向擊穿。該電路仍保留著用于直流電流檔的分流電阻，它共用四個(gè)交流電壓量程。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)的“ a” 刀、“ b” 刀可以分別得到四個(gè)不同的測量交流電壓的量程。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) C 的活動(dòng)連接片“ a” 和“ b” 接通 10V 交流電壓檔時(shí)，交流電流流經(jīng) 的附加電阻 → “ a” → “ b” → 經(jīng) VD2 整流為直流送給磁電式表頭。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) C 的活動(dòng)連接片“ a” 和“ b” 接通 50V 交流電壓檔時(shí)，交流信號(hào)經(jīng) +10KΩ +150KΩ 附加電阻 → “ a” → “ b” → 經(jīng) VD2 整流為直流送 給磁電式表頭。 11 圖 交流電壓檔測量電路 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) C 的活動(dòng)連接片“ a” 和“ b” 接通 250V 交流電壓檔時(shí)，交流信號(hào)經(jīng) +10KΩ +150KΩ +180KΩ 附加電阻 → “ a” → “ b” → 經(jīng) VD2 整流為直流送給磁電式表頭。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) C 的活動(dòng)連接片“ a” 和“ b” 接通 500V 交流電壓檔時(shí)，交流信號(hào)經(jīng) +10KΩ +150KΩ +180KΩ +1MΩ 附加電阻 → “ a” → “ b” → 經(jīng) VD2 整流為直流送給磁電式表頭。 通過以上的分析得知，交流電壓檔測量高低不同的電壓時(shí)，也是以串聯(lián)不同的附加電阻實(shí)現(xiàn)的， 電壓越高，串聯(lián)的附加電阻就越大。本電路采用閉合路式，即高量程檔共用了低電量程檔的附加電阻。另外，為了使電路盡可能簡化，交流電壓的附加電阻也共用了直流電壓的附加電阻。 （ 4）電阻檔的設(shè)計(jì)見（圖 ） 12 圖 電阻檔測量電路 電路中 3KΩ 電位器為歐姆調(diào)零電位器， 電阻為表頭的限流電阻。該電路共有四個(gè)歐姆檔，每一檔的測量電路，都是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換而成的，活動(dòng)連接片“ a”刀、“ b” 刀、“ c” 刀分別將固定觸點(diǎn) 1 1 1 15 接到金屬片 D 和 E 上，就相應(yīng)得到 R R R 1K、 R 10K 四個(gè)測量電阻的倍率檔。各檔的歐姆中心值分別為 18Ω 、 180Ω 、 18KΩ 和 180KΩ 。 萬用表總電路的設(shè)計(jì) 根據(jù) 章節(jié) 中各檔的測量電路，依此來組合成總電路圖見（圖 ） 它的顯示表頭是一個(gè)直流 μA表，兩個(gè)二極管反向并聯(lián)并與電容并聯(lián)，用于保護(hù)限制表頭兩端的電壓起保護(hù)表頭的作用，使表頭不至電壓、電流過大而燒壞。電阻檔分為 1Ω、 10Ω、 1kΩ、 10kΩ、幾個(gè)量程，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到某一個(gè)量程時(shí) ，與某 13 圖 萬用表測量 電路的總電路圖 14 一個(gè)電阻形成回路，使表頭偏轉(zhuǎn)，測出阻值的大小。 它由 5 個(gè)部分組成：公共顯示部分；直流電流部分；直流電壓部分；交流電壓部分和電阻部分。線路板上每個(gè)檔位的分布， 最左面 為 直流電流 檔， 其次 為直流電壓檔，然后 為 交流電壓 檔， 最 右邊是電阻檔。 值得注意的是，測量交流電壓檔的附加電阻大部分是共用直流電檔的附加電阻，從總電路中可以看出，交流 250V 檔的附加電阻就是直流電壓 50V 檔的附加電阻?？梢姡涣麟妷簷n內(nèi)阻的每伏歐姆數(shù)比直流的要低 5 倍，這就是因?yàn)椴捎昧苏麟娐分螅氩ㄕ魇剐瘦^低的緣故。 電路中與表頭 相并聯(lián)的 3μ F 的電解電容，是用來平滑整流后的脈動(dòng)電壓的，可使萬用表在測量低于 10Hz 的低頻電壓時(shí)指針不至于抖動(dòng)。 電路參數(shù) 根據(jù)目錄 中各測量電路的基本原理及分流電阻的計(jì)算公式，計(jì)算出所設(shè)計(jì)電路的各元件的參數(shù)，見 附錄 （表 ）。 表 電路元件參數(shù) 序號(hào) 名稱 規(guī)格 序號(hào) 名稱 規(guī)格 序號(hào) 名稱 規(guī)格 R1 碳膜電阻 154KΩ R9 繞線電阻 R17 碳膜電阻 5MΩ R2 碳膜電阻 Ω R10 繞線電阻 108Ω R18 碳膜電阻 4MΩ R3 碳膜 電阻 60KΩ R11 碳膜電阻 3KΩ R19 碳膜電阻 D 硅二極管 2CP6或2CP11 R12 碳膜電位器 470Ω R20 碳膜電阻 800KΩ R5 繞線電阻 181Ω R13 碳膜電阻 R21 碳膜電阻 150KΩ 15 R6 繞線電阻 R14 碳膜電阻 1MΩ R22 碳膜電阻 R7 繞線電阻 R15 碳膜電阻 R23 碳膜電阻 10KΩ R8 繞線電阻 1080Ω R16 小型電解電容器 3μ F∕15V 16 3 萬用表的使用方法 及注意事項(xiàng) 在使用前應(yīng)檢查指針是否指在機(jī)械零位上 ,如不指在零位時(shí) ， 可旋轉(zhuǎn)表蓋的調(diào)零器使指針指示在零位上 。 將測試棒紅黑插頭分別插入 “ +”“ — ” 插座中 。 直流電流測量 測量 ~500mA時(shí) ， 轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)至所需電流檔 ， 測量 5A時(shí) ,轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)可放在 500mA直流電流量限上而后將測試棒串接于被測電路中 。 交直流電壓測量 測量交流 10~1000V 或直流 ~1000V 時(shí) ,轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)至所需電壓檔 。 測量交直流2500V 時(shí) ， 開關(guān)應(yīng)分別旋轉(zhuǎn)至交流 1000V 或直流 1000V 位置上 ,而后將測試棒跨接于被測電路兩端 。 直流電阻測量 裝上電池 ， 轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)至所需測