工程教育初级报告.doc
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1、万用电表原理一 万用表的组成 1。表头: 1)用途:指示被测得数值2)测量机构:多采用高灵敏度的磁场系测量机构(注:灵敏度即万用表最小量程)3)满偏电流:数微安到数百微安,满偏电流越小,表头灵敏度越高.本表头满偏电流为83.3,在一般指针式万用表中属中档灵敏度。4)选择原则:灵敏度越高越好原因:万用表在用于测量时,要从被测电路中获取能量,用以推动表针偏转,这一能量越小,对被测电路影响越小,测量结果越准确. 2。测量电路1)用途:通过测量线路的转换,把各种被测量(电压、电流或电平等)转换成表头偏转的直流微小电流,实现万用表的多功能测量,并且有多种量限(或称满量程)。 2)组成:多用各种规格的电阻
2、原件组成(如绕线电阻、金属膜电阻、电位器等),在特殊测量中也会用到其它电子器件,如测量交流电压的整流原件,测量电阻的内置电池,测量交流电流的交流电流互感电感. 3.转换开关 1) 用途:是万用表选择不同测量功能和不同量限时的电路切换器件. 2) 工作原理:转换开关通常采用多刀,多掷波段开关或专用的转换开关,通过旋转开关可以使万用表测量线(俗称表笔)与表内不同的测量线路接通,以满足不同的测量要求。而此次安装的MF50型万用表,是利用印刷版铜箔作为固定触点,而三头簧片作为旋转触点构成的专用旋转开关,共有18个档位,提供5种不同的测量功能.二 测量电路原理分析如上图所示为MF50型万用表的电路原理
3、由图可知: 1).表头灵敏度:83。3 2)内阻(偏转线圈铜阻):约1200左右 3)满偏时表头两端电压:83。31200=100mV注:该电压并不能使并于表头二端的二极管产生电流,而电容在直流电压作用下相当于开路.(下面原理分析中,忽略此些器件的存在)1. 直流电流的测量线路(DCA) 此图利用闭路分流法,以达到量程扩展.图中,表头与W2串联组成-满偏电流83。3,内阻为1500的基本表。测量电路采用环形分流式电路,显然为满足“A点”与“”间流过100时的表头满偏。则并联电阻总值应为:R并=83.31500/(10083。3)=7500其中:R并=R1+R2+.。+R8此时,回路环阻总值为9
4、K,在此状态下我们可以求出每一测量档分流电阻的值。 设:RN为第n档分流电阻总值(单位为) IN为第n档电流测量满度值(单位为mA) 则当第n电流测量档表头只是满度时应有下式: (9KRN)83。3=(IN83。3)RN9K83。3 RN83.3=INRN83。3RNRN=9K83。3/IN根据上式我们可以求得: 第一档I1为2。5A,可得R1=0.3 第二档I2为250mA,可得R2=3 第三档I3为25mA,可得R3=30 而具体的Rn则为RN与RN-1的差值,即: Rn=RNRN-1于是我们可得:R1=0。3,R2=2.7,R3=27,余类推。同样,根据上述分析,我们可以求出环型分流电路
5、中任一点接入时的满偏电流值。即: IN=9K83。3/RN式中:R并=R1+R2+.+R8 IN为此接入端对应的满偏电流值.据此可求得:R5与R6中间“B点”接入时的满偏值为:250 R7与R8中间“C点”接入时的满偏值为:1122、直流电压的测量线路(DCV)图中:直流电压基本测量电路的表头分流接入端为A,此时的满偏电流为100,只要在A端串入相应的分压电阻,即可构成不同量程的电压表.根据前述,制成的电压表对被测电路的影响越小越好,对电压表而言,内阻越大,从电路分走的电流越小。本直流电压表的表头分流电路接入点电流满度为100,因此串入的分压电阻每分得1V电压所需的电阻值为:1V/100=10
6、K,或称电压测量灵敏度为10K/V此值是表示电压表性能好坏的重要指标,此值越大,电压表性能越好. 如图:A端与“”间的等效电阻值为7.5K/1。5K,而任一电压测量档的总电阻为: RVN=VN/100式中:VN为该测量档表头满偏电压值。 实际应串入的电阻值为: RVN=RVN1。25K 本表的最低直流电压测量档的满度为2.5V。所以 R12=2。5V/100-1.25K=25K1。25K=23.75K,由于不同量程的测量档其接入电阻是串联累加的,故相邻两测量档的串入电阻值应为:R=(VNVN-1)/100本表2。5V档的相邻档满度电压值为10V,从上面分析可知: R11=(10-2。5)V/1
7、00=75K依次可计算出:R10=400K,R9=2M必须指出,1000V直流电压档的表头分流接入端为B点,此时满偏电流为250,因此,该档应串入的电阻总值为4M,本表借用了交流测量线路的分压电阻,它们的测量电阻和正好为4M。此时的电压测量灵敏度为4K/V。显然,如果在250V与1000V相邻档间串联R,(如上图中虚线所示)同样可以获得满偏为1000V的测量范围,且测量灵敏度也高.但是(1) 此时计算出的R*应为7。5M,通常高值电阻的精度较低,印刷电路的基板绝缘对其影响较大。该电阻二端要降去750V电压,对普通小型电阻器难以接受.而采用现在的电路,则可避免上述弊病.3、交流电压的测量线路(A
8、CV)(交流定义:方向随时间有规则变化)从图中可见,线路中引入了D1和D2对正弦电压进行整流。当被测电压在正半周时,D2导通,产生的电流推动表头偏转;当被测电压在负半周D1导通,产生的电流流回“*”端。对表头电路而言,D2构成的仅是半波整流(半波整流后的直流电压平均值仅为实测电压有效值的0.45倍,流过表头电路的平均电流亦仅为实测电流有效值的0。45倍.又从前面直流1000V的测量线路借用交流测量分压电阻可知,交流测量时的电压灵敏度也为4K/V,即任一档满幅测量时的电流有效值应达250,而流经表头电路的平均电流只有(2500。45)=112,因此本测量电路的半波整流输出在表头分流电路的接入端改
9、为C点,(即前面分析的R7与R8中间),正好满足表头满偏112的要求。4、电阻测量线路:注:电阻是无源器件,不可能为电表提供能量,为使测量时表头偏转,电表内必须内装电池.我们知道,万用表用于电阻测量时,表笔短接,表头满偏,表指针值为0;当接入被测电阻时,回路电流减小,表针偏转减小,指示值增加,被测电阻越大,回路电流越小,表针偏转越小,指示值越大。欧姆表中值电阻:MF50型万用表表面刻度线中值为10;即档在1档时指示此值为10;10档时指示此值是100。余此类推。图中可见,在测量回路中串入了1.5V电池,当测量端接入电阻,回路电流即可推动表头偏转.分析R1K时的电路原理:图中开关所呈位置为R1K
10、状态,在“+”端间接入10K电阻,应使表针指示为中值,当短接此二端,应使表针满偏,显然此时测量线路的内阻与被测电阻相等,也为10K.由此可知,满偏时的电流值应为:1。5V/10K=150在环形分流电阻中寻找合适的接入点,使其满足测量回路电流为150即可,在此接入状态下计算出表头电路等效内阻再串入R24,使其总电阻正好为10K即完成了R1K档的设计。当IN=150时,可求得RN=5K此时表头电路内阻为5K/(9K5K)=2.23K R24=10K2。23K=7.77K由下图可见,当转换开关置于R100时,实际在1K测量基础上再并联R22作为分流电阻而构成: 据前分析,此时表的中心值电阻应为1K,
11、相应测量表内阻也应为1K,短接测试时满偏电流值应为:1。5V/1K=1。5根据分流原理,R22应分流掉1。35mA,则:R22=10K150/1350=1.11K对于R10与R1档,计算方法类似.在R10K档时,中值电阻应为100K,电阻测量线路内阻也为100K。为使表头达到满偏,原来的1。5V电压显然不够,本表采用15V电池(迭成电池)串入R23并利用1K档的环型分流电阻接入端,可满足此档要求。遇到的问题1. 直流电流测量时如何改变电流测量范围?在表头并联一个适当的电阻进行分流,扩展电流量程。改变分流电阻对的阻值,就能改变电流量程范围。2. 直流电压测量时如何改变电压测量范围?在表头上串联一
12、个适当的电阻进行降压,扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值,就能改变电压的测量范围。 3交流电压测量时如何改变电压测量范围?因为表头是直流表,所以测量交流时,需加一个并、串式半波整流电路,将交流进行整流变成直流后再通过表头,这样就可以直流电流的大小来测量交流电压.扩张交流电压量程的方法与直流电压量程相似. 4测电阻时如何改变电阻值的测量范围? 在表头上并联和串联适当的电阻,同时串接一节电池,使电流通过被测电阻,根据电流的大小,就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值,就能改变电阻的量程。如MF50万用表装调与校验一 MF50型万用表电原理图二 MF50型万用表的印版土和元器件装配图及引线走向明细图1号
13、(80mm),引线接至表壳“2.5A”测试接线桩; 2号、3号(45mm),引线接至调零电位器W1两端; 4号(50mm),引线接至表壳“100”测试接线桩; 5号,此点不用引线,可直接由表头(+)极线接至此; 6号(130mm),引线接至表壳测试公共端“接线桩,同时将表头()极接至“端,晶体管测试端的PNP(e),NPN(c)也接至“”端; 7号(150mm),引线接至表壳“+”测试接线桩,同时将1。5V电池座()极也接至“+”端; 8号(90mm),引线接至调零电位器W1中心端; 9号(110mm),引线接至15V电池座(+)极; 10号(90mm),引线接至1。5V电池座(+)极.三万用
14、表的装配1、清点配套元器件数量并按序标识电阻 (1)电阻(21个): R1 0。3(已装), R2 2。7, R3 27, R4 270, R5 2。7K, R6 1。1K,R7 500,R8 800,R9 2M,R10 400K, R11 75K, R12 23.8K, R13 43。2K(已装), R14 36.5K, R15 160K, R16 800K, R17 3M, R18 20。5K, R19 86。6K, R20 9。1, R21 100, R22 1.1K, R23 88K, R24 7.78K。(2)W2 620 (3)二极管 IN4007 4只 (4)电容 1只 (5)线
15、路板 1块 (6)电刷 1只 (7)其他零件 导线若干,内齿垫圈1只(黑色),M4螺母1只,M2.5螺钉2只,M3自攻螺丝3只2、表头电流灵敏度测试(1)测试原理:两电流表串联,其电流相等。(2)测试方法:将校准仪功能开关置DCI,量程选择100档.用螺丝刀调整表头机械零点;用校准仪输出红鳄鱼夹接表头红线,黑鳄鱼夹接表头黑线。接通电源开关,“内/外”控开关置外控,调节外控盒“粗、中、细”调电位器,使被测电表满度,此时,校准仪读数即为被测表头灵敏度,一般为83左右,如过分偏离则表头不能用。(3)测试结果:万用表表头电流灵敏度为 81。8.(4)注意事项:校准仪输出为恒流源,当外接开路时,会出现超
16、载报警,应排除故障后,按“复位”继续调试。3、.印刷版的安装(1)照上页图,用三根合适长度的硬导线将印版上应连接的点连起来。(2)将电阻按图示位置孔距弯脚,插入印版并紧贴印版焊牢。装焊顺序为:先装印版边缘的电阻,后装近中心孔的电阻.当装好所有电阻检查无误后,奇根剪去电阻脚。(3)将二极管按图示位置同样操作,注意极性。(4)将电容插入印版并贴紧焊牢并剪去电容脚。(5)根据引线去向选择合适长度的导线焊至印刷版相应的点位:4、整机装配 (1)将表壳内晶体管测试端按图与“+”端和“*端用导线进行连接; (2)电池座()极与“+端用导线进行连接; (3)表头()极线直接接至“”端; (4)将焊好的印刷版
17、装入表壳,仔细微调印版位置,使旋转开关轴正好位于印版孔中间,拧上三枚自攻螺丝; (5)将印刷版引出线分别焊至合适的位置; (6)将表头(+)极线接至5号引线位置; (7)将三头簧片电刷安装到旋转开关轴上,加上垫圈,拧上螺母.试旋动开关,使电刷的三个触点正好对准印版中间,并且三点压力均匀,再用尖头钳拧紧螺母; (8)装上电池,表可短路调零.四制作万用表中的相关问题1. 如遇触电事故应如何急救?快速断开电源;若电源无法切断则就近选择木质等绝缘体使触电者脱离带电器;脱离后立即拨打急救电话;若触电者停止呼吸则立即施用心脏复苏、并正确进行人工呼吸。2.焊接过程中的几种情况焊点过大,运用倒转引流法焊点过小
18、,重新上锡再焊锡不附在钢板上,电阻上有脏东西,加锡加热摩擦或拆下重装注:主要加热电阻,次要加热钢板。千万不要把锡落在印刷版中间的铜片上,以防转动拨动开关时不平整。3当连接多股导线时可先将全部导线的头并在一起,用钳子拧紧,整股上锡后,再进行整股焊接。4.全部安装完成后,表棒短接,指针没有发生偏转,无法调零可能的情况有:W2电位器,欧姆调零电位器,拨动开关,表棒及周围,表头或电阻发生短路,特别是拨动开关的电刷很容易接触不良,可用老师提供或同学做好的万用表来进行检查,我的原因是拨动开关装反了以致造成上述情况。注意:在调整拨动开关的电刷使其与印刷版完全接触时应注意力道,须按住电刷与塑料板结合处,以防脱
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