万用表的设计与组装实验报告

目录

引言 (2)

实验方案： (2)

一：直流电流档 (3)

二：直流电压档 (3)

三：交流电压档 (4)

四：电阻档 (4)

实验内容 (5)

实验步骤 (5)

一：制作可调电压的直流电源 (5)

二：制作量程1.00mA直流电流表并校验 (6)

三：制作量程2.50V的直流电压表并校验 (7)

四：制作量程10.0V交流电压表并校验 (8)

五：制作×100挡的欧姆表并校验 (10)

万用表使用说明 (11)

参考资料 (11)

万用表的设计与组装

引言

实验任务：

分析研究万用表电路，设计并组装一个万用表。

实验要求：

1．分析常用万用表电路，说明个挡的够功能和设计原理；

2．设计组装并校验具有下列四档功能的万用表。

（1）直流电流挡：量程1.00mA；

（2）以自制的 1.00mA电流表为基础的直流电压档：量程

2.50V。

（3）以自制的1.00mA电流表为基础的交流电压档：量程

10.00V。

（4）以自制的1.00mA电流表为基础的电阻档（×100）电源使用1.5V电池。

3．给出将×100电阻档改造为×10电阻档的电路。

主要仪器：

表头，导线若干，电阻箱若干，万用表。

实验方案：

用给定的表头通过与相应的电阻进行串并联可以组装成有直流电压、电流档的万用表。通过整流滤波电路可以组装成有交流电压

档的万用表。该表头的内阻为R g ，满偏电流为I g 。

一：直流电流档

表头满偏电流较小，不能直接测量较大电流。因此需要小电阻分流。分流电路如图（a ）。设直流电流档的量程为I 。并联电阻为R x 。由欧

姆定律的

I g R g =

I

1R g +1R x

………………………………………………………………...(1

)

(a)

由公式（1）可以求得R x 的理论值是R x =

I g R g I−I g

二：直流电压档

由于表头内阻较小，满偏电流也很小。因此满篇电压也很小则需串联一个较大的电阻分压。设直流电压档的量程为串联电阻为R y 由欧姆定律得U=I R y +U g ………………………………………………….(2) 其电路图如图（b ）

G

R x

(b)

则由式（2）可求得分压电阻的理论值是R y =

U−I g R g

I

三：交流电压档

必须先把交流电压转为直流电压再测其电压。通过半桥整流电路可将交流电转化为直流电。如图（c ）

（c ）

电压的有效值为U 的交流电输入后，经半桥整流后得到电压平均值为E 的直流电。

四：电阻档

电阻档是在自供电压为E 的直流电源下，与待测电阻串联形成通路。

R y

G

R x

再测量电阻。在两极短接是电阻必须为零，故而电阻档须有调零电阻。电阻档电路图如图（d）

G

R2R1

(d)

实验内容

一：制作可调电压的直流电源

二：制作量程1.00mA直流电流表并校验

三：制作量程2.50V的直流电压表并校验

四：制作量程10.0V交流电压表并校验

五：制作×100挡的欧姆表并校验

实验步骤

一：制作可调电压的直流电源

用以下电路图转交流为直流

R

测量得最大输出电压U m为15V

二：制作量程1.00mA直流电流表并校验

按图（a）组装电流表。测得

表头内阻R g=465.2ῼ表头内固定的电阻R=205.5 ῼ则表头实际内阻为R g=665.7ῼ

表头量程I g=0.5Ma

则R x=665.7 ῼ

用下图电路进行校验

G

A

R X

校验结果：

其中I 0为标准电流表的读数I X 为待测电流表的读数。 其误差校验曲线为

三：制作量程2.50V 的直流电压表并校验

在1mA 电流表的基础上组装2.50V 的电压表按图（b ）组装电路 可得R y =

U−I g R g

I

=2170 ῼ

按下图进行分刻度校验

校验结果如下 刻度 100 200 300 400 500 U 0(V) 0.49 0.99 1.49 1.97 2.50 U x (V) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ΔU(V)

0.01

0.01

0.01

0.03

其中U x 为待测电压表读数，U 0为标准电压表读数。其校准曲线为

四：制作量程10.0V 交流电压表并校验

由于整流后的电流是平均值，则有I 均=0.45I 有效并且考虑到二极管的降压作用降压0.3v 则10v 交流电压经整流后对表头的作用只有4.2v

00.005

0.010.0150.020.0250.030.0350

1

2

3

4

5

6

ΔU(v)

刻度

R g

R x G

V

R

换句话说10v交流电压经半波整流后作用于表头时指针偏转角相当于4.4v直流电压作用下的偏转角。

则有R

串=U

I

-R A=3867.2 ῼ

用如下电路图进行校验

其校验结果如下

刻度100200300400500 U

标

(V) 2.50 4.21 6.017.8510

U

待

(V) 2.53 4.40 6.278.1310ΔU(V)0.030.190.260.270

其中U

标为标准电压表的读数，U

待

为待校验的电压表读数。

其校验曲线如下图。G

R x

R

串

V