万用表设计论文

郑州交通职业学院
毕业论文（设计）
论文（设计）题目：基于过程性万用表系统实现
所属系别信息工程系
专业班级电子信息工程
姓名胡兴凯
学号 110
指导教师翟文胜
撰写日期 2011 年 12 月
摘要
关键词：万用表、电流、电压、电阻、表头。

万用表在电子测量中扮演着重要的角色，随着科技的发展，万用表的功能越来越多。

万用表可以测量电阻、直流电压、直流电流，这是万用表最常用的功能。

我们组装的MF47型万用表主要功能如下：
（1）：直流电流测量（2）：交直流电压测量
（3）：自流电阻测量（4）：通路蜂鸣检测
（5）：音频电平测量（6）：电池电量测量
（7）：负载电压、负载电流参数的测量
（8）：标准电阻箱应用
摘要
Keywords: multimeter, current, voltage, resistance, the table header.
Multimeter in the electronic measurement piays an important role, with the development
Of technology ,more and more functions. Multimeter. Can measure resistance, DC volltage, AC
V oltage, DC current, which is most common multimeter functiiongs.
W e want to assemble the main functions of MF47-type multimeter is as foliows: (1):DC current measurements (2):AC-DC voltange Measurement
(3):gravity resistance measurement (4):pathway buzz detection
(5):Audio Level Measurement (6):Battery capacity measurement
(7):the load voltage,load current parameter measurement
(8)Standard resistance box application
1. 什么是万用表？它能做什么?
流电压、交流电压，直流电流和电阻值，还能测量晶体管的直流放大倍数，检测二极管的极性，判别电子元器件的好坏，有的还可测量电容和其它参数。

它是一种多功能、易操作、便携式小型测量仪表。

万用表有时也被称为三用表——主要测量电压、电流、电阻。

准确的说，它能够测量直
2.万用表使用注意事项：
万用表使用十分频繁，使用不当或疏忽大意会造成测量错误或事故，必须掌握万用表的规范使用，并养成习惯，使用时注意以下几点：
1.使用前认真阅读说明书，了解万用表的性能及各部件作用各标度尺读法。

2.使用前进行机械调零，调整机械调零旋钮，使指针指零位。

3.测量前选择合适的量程，使测量时指针指在中间位置附近，减少误差。

4.测量时根据测量项目、量程挡，选择标度尺读数
3.指针式万用表的组成
指针式万用表的结构主要由表头、档位转换开关、测量线路板、面板等组成（见图2-1）。

图2-1
表头是万用表的测量显视装置，档位开关用来选择被测电量的量程；测量线路板将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。

万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等多种电量。

当转换开关拨到直流电流档，可分别与5个接触点接通，用于测量500mA、50mA、5mA 和500μA、50μA量程的直流电流。

同样，当转换开关拨到欧姆档，可分别测量×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ量程的电阻；当转换开关拨到直流电压档，可分别测量0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V量程的直流电压；当转换开关拨到交流电压档，可分别测量10V、50V、250V、500V、1000V量程的交流电压
4.指针式万用表最基本的的工作原理
指针式万用表最基本的的工作原理（见图2-2）。

图2-2
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和被测电阻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
Rx
→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∞。

5.MF47型万用表的工作原理
1 MF47型万用表的原理图：
6.MF47万用表电阻档工作原理
MF47万用表电阻档工作原理（见图2-4），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.
7.色环的认识
黄电阻有4条色环（见图3-3-1），其中有一条色环与别的色环间相距较大，且色环较粗，读数时应将其放在右边。

图3-3-1
每条色环表示的意义（见表3-3），色环表格左边第一条色环表示第一位数字，第2个色环表示第2个数字，第3个色环表示乘数，第4个色环也就是离开较远并且较粗的色环，表示误差。

由此可知，图3-3-1中的色环为红、紫、绿、棕，阻值为27×105Ω＝2.7MΩ，其误差为±0.5%。

将所取电阻对照表格进行读数，比如说，第一个色环为绿色，表示5，第2个色环为蓝色表示6，第3个色环为黑色表示乘100，第4个色环为红色,那么表示它的阻值是56×100=56Ω误差为±2%，对照材料配套清单电阻栏目R19＝56Ω。

蓝色或绿色的电阻（见图3-3-2），与黄电阻相似，首先找出表示误差的，比较粗的，而且间距较远的色环将它放在右边。

从左向右，前三条色环分别表示三个数字，第4条色环表示乘数，第5条表示误差。

比如：蓝紫绿黄棕
表示675×104=6.75MΩ，误差为±1%。

图3-3-2
从上可知，金色和银色只能是乘数和允许误差，一定放在右边；
表示允许误差的色环比别的色环稍宽，离别的色环稍远；
本次实习使用的电阻大多数允许误差是±1%的，用棕色色环表示，因此棕色一般都在最右边。

8.电容测量及好坏鉴定
说明：电容出问题有两种情况，一种是电容容量下降，另一种是电容漏电，如果用电阻档测电容，若指针停在某一阻值，则一定漏电；若与正常电
容测量一样偏转后回到无穷大，则可测量同一型号大小的电容，如果两次明
显不一样，则偏转小的漏电。

当然也可用万用表粗略测量电容容值。

9.电解电容容值测量方法如下：
对于电容小于10uf的电解电容，可用万用表的X10K档测量（测量前
要校零），首先要对电容放电（让电容两端短路，碰一下就可以，放电很快），
然后黑表笔接电容正，红接负，在万用表的电容刻度上可以读出，误差一般
不会超过20%；
对于电容大于10uf而小于100uf可以用万用表的1K档（测量前要校零），首先要对电容放电（让电容两端短路，碰一下就可以，放电很快），然
后黑表笔接电容正，红接负，在万用表的电容刻度上可以读出，测得的电容
容值为C，再乘以10，即为所测量的电容容值，误差一般不会超过20%。

对于电容大于100uf而小于1000uf可以用万用表的100档（测量前
要校零），首先要对电容放电（让电容两端短路，碰一下就可以，放电很快），
然后黑表笔接电容正，红接负，在万用表的电容刻度上可以读出，测得的电
容容值为C，再乘以100，即为所测量的电容容值，误差一般不会超过20%。

对于电容大于1000而小于1000uf可以用万用表的10档（测量前要
校零），首先要对电容放电（让电容两端短路，碰一下就可以，放电很快），
然后黑表笔接电容正，红接负，在万用表的电容刻度上可以读出，测得的电
容容值为C，再乘以1000，即为所测量的电容容值，误差一般不会超过20%。

注意：如果是220v给电容充电，而且电容的耐压为几百伏，则放电时有时会冒火花，但不会烧坏电容，而对于耐压小于100V的电容则可直接短路放电。

10.微小电容好坏判断：
对于小于1uf的电容，如瓷片电容，用万用表观察偏转不明显，尤其对
于微小的电容，如几十pf或几pf，指针根本就不偏转，因而很难判断其好坏，
这里介绍一种判断电路（如下）及可行方法。

11.测直流电流原理。

如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可
以扩展电流量程。

改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。

12.测直流电压原理。

如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。

改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。

13.测交流电压原理。

如图1c所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、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，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。

扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。

14.测电阻原理。

如图1d所示，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。

15.课程设计心得体会
经过两个星期的学习，我们小组终于完成了MF47万用表的制作。

当调试
成功的那一刻，我们小组成员都特别高兴。

回顾此次课程设计，我学到了很
多在书本上没有过的知识。

通过这次课程设计我懂得了理论与实践相结合是
很重要的，只有把理论与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为
社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计和制作的过程中我们遇到了很多问题，也在设计过程中发现了自
己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻。

掌握的不够牢固，通过
这次课程设计之后，我一定要把以前学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多原理、操作上的问题，最后在许老师的细心指导下都一一解决，同时，我也得到了各位指导老师及同学的到帮助，对你们表示感谢在今后的学习中我会不断总结经验，踏实务实，不断进步！
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