指针式万用表的设计和组装

MF47指针式万用表的设计与组装
1、目的
(1)了解指针式万用表的结构和工作原理，
(2)掌握常常利用电子元件的识别，和判断其好环的方式；
(3)学会指针式万用表的设计，会组装万用表。

(4)
二、要求
（1）按照万用表的工作原理设计和计算万用表的参数；
（2）组装一块万用表。

（3）学会识别常常利用电子元件，以及用万用表判别其好坏。

3、指针式万用表的结构与参数
万用表的组成和工作原理：以MF47型万用表为例介绍其结构与参数
4、指针式万用表的电路工作原理
指针式万用表由磁电式表头、若干分流电阻和分压电阻、干电池、整流元件组成。

下面将四种测量原理电路作简要介绍
（1）直流电流：
图示为测量电流的原理图：Rg 为微安表的内阻Rs为分流电阻，被测电流I 自“+”端流入，分成两个支路即Ig和Is，最后回到“－”端，要测量不同的电流，能够通过改变Rs的阻值来达到。

图1测量直流电流原理图
（2）直流电压。

图示为测量电压电路图。

它与测量电流的电路相较仅差一个分压电阻Rv 被测电压加在+、－两头，通过Rv 的分压后进入电流回路，改变分压电阻的大小，就可以够改变测量电压的量程。

（3
）交流电压。

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，能够改变分压电阻Rv 的值改变被测电压的大小。

（4）电阻的测量。

被测电阻也是连在“+”“－”两头，当电阻接入后，表头中就有电流I 通过，如图所示：其值I=U/（Rx+Rr+Rg ’）
其中Rx 是被测电阻，Rg ’是从a,b 两头看进去的等效电阻。

由上式可见电流I 与被测电阻Rx 有关。

表上即可按此关系将电流值换算为相当于Rx 的电阻值刻度。

被测电阻越小，即电流越大，因此指示越大。

测量前因先将接线两头短路，看偏转是不是最大，而指示在零，不然能够调节电阻Rg2进行校正。

图3测量交流电压原理图
图2测直流电压原理图
五、主要参数计算
（1）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289μA ，内阻为1040Ω的表头，那个表头就是一个289μA 的电流表，在图1中，Ig=289μA ，Rg=1040Ω。

为了使头能够测量不同数量级的电流，咱们能够用分流的方式来解决。

例如：用Ig=289μA ，Rg=1040Ω的表头测量电流为1mA 的值，就必需并联一个分流电阻，其分流电阻的计算如下：（如图1所示）
I=Is+Ig Rg*Ig=Rs*Is
所以Rs=Rg*Ig/Is= Rg*Ig/（I － Ig ），已知Ig=289μA ，Rg=1040Ω，Ｉ＝１m Ａ 代入
则Rs=Rg*Ig/Is= Rg*Ig/（I － Ig ）＝289*10-6*1040/[1000-289*10-6]=423Ω 若是需要数个电流量程，则可采用闭环式分流电路，如图5所示。

例如
Ig=289
μA ，Rg=1040Ω的表头，量程别离为1mA 、50mA 、100 mA 、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，
图5直流电流电路参数计算
设Rs=R1+R2+R3+R4=423Ω，则Rs=423Ω。

量程为50mA时的分流可按下式计算：，由图5知：
按照式：I=Is+Ig Rg*Ig=Rs*Is
现在分流电阻为Rs=R1+R2+R3=423-R4，Is=50000-289 Rg’=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=Ω
R4=423- R1+R2+R3==Ω
其余类推。

按照一样的方式有多个量程能够别离算出相应的分流电阻。

请列
位计算出其它的电阻。

（2）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，而且为不同量程的分压电阻Rs共用，以图6a为例，咱们将测量电压的电流从1mA点引入，而且将电路简化为图6b所示。

现在，它实际上电压的灵敏度为I=1mA，表头电压降为1*（1040KΩ,表头满偏电流为100μA，等效电阻Rg=1KΩ，试求：
1）当Rx=0时，表头中的电流I A=？
2）当Rx=∞时，表头中的电流I A=？
3）设欧姆表的中心电阻为R T，当Rx=R T时，I A=？
4）当I A=μA时，则Rx =？
5）当电池电压下降到时，应调节零点，将欧姆表输出端短路，调R3使欧姆表头指示为0，即I A=100μA，现在R1+R3=？
图6直流电压参数计算
图8测量交流电压原理图
图9 直流电阻电路
（1） 为何指针式万用表直流电流档采用闭路式分流器？如何计算闭路式
分流器各档量程的电阻值？
例如：图示为一多量程电流表电路，表头满刻度电流为200μA ，。

内阻为490Ω，若量程为10mA 、50mA 、100mA 和500mA ，求R 一、R 二、R3和R4的值。

（2
）
什么是电压灵敏度？
（3） 为何万用表电压档采用的共用式附加分压电路？如何计算分压电阻
的阻值？
例：图示为一多量程直流电压表电路，表头的满刻度电流为50μA ，R5为一可变电阻器，用来调节使表头部份的等效电阻为Ω，若电压表的量程别离为、10V 、50V 和250V 时，求R 一、R 二、R3和R4之值。

九、总结报告
总结报告的主要内容包括设计、计算、组装调试总结、收获和体会。

附：
1、时刻安排：
第一天：集中教学：万用表工作原理。

第二天：学生查找资料：了解电压表、电流表欧姆表的工作原理。

第三天：学生自学并答疑工作原理及参数计算。

第四天：学生自学并答疑参数计算方式并计算相关数据。

第五天：教师检查列位学生的分析情形。

第六天：集中教学：各元器件的识别及应用方式
第七天：教师指导学生安装万用表。

第八天：教师指导学生安装并调试。

第九天：综合调试，并写实习报告。

第十天：实习答辩，交实习报告。

2、常常利用电子元器件的识别
1、电阻
常常利用电阻有多种规格，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式指示电阻的大小。

1）、直标法：电阻的大小直接标出主要参数和技术指标。

2）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式。

其规律是：阻值的整数部份写在阻值单位的标志符号前面，例标志符号为4K7
3）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式。

色环电阻是用4～5条色带打印在电阻体上，以表示阻值和允许的误差。

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。

在初期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法时，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，主要分成两部份：
•第一部份：
•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：39Ω，39KΩ，39MΩ。

三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：Ω，698Ω，Ω，一般用于精密电阻的表示。

•第二部份：
•靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。

第一部份的每一条色环都是等距，自成一组，易于区分第二部份的色环。

带有四个色环的其中第一、二环别离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。

TOKEN 的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。

电
阻
色
环
色
码
识
别
第一，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，咱们取得的阻值是22Ω。

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。

二、电容器（多种电容：瓷介电容、云母电容、电解电容等等）
本实验中共用到两种电容
1）云母电容
2）电解电容：容量大，常常利用于阻容耦合用，有正负极（长腿的为正极，焊接反了后会爆炸，在焊接时要注意）
三、电位器（可变电阻）
本实验中共用了五个电位器，别离是3个1K，一个2K和1个10K。

标称值方式：102表示：10*102，即1K
202表示：20*102，即2K。