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1、毕 业 设 计学生姓名学 号系 (部)机电工程系专 业机电一体化题 目万用表的设计与组装指导教师2011年6月摘 要：万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻，有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数hFE等。MF47型万用表具有26个基本量程和电平、电容、电感、晶体管直流参数等7个附加参考量程，是一种量限多、分档细、灵敏度高、体形轻巧、性能稳定、过载保护可靠、读数清晰、使用方便的新型万用表。万用表是电工必备的仪表之一，每个电气工作者都应该熟练掌握其工作原理及使用方法。通过本次万用表的原理与安装实习，要求学生了解万用表的工作原理，
2、掌握锡焊技术的工艺要领及万用表的使用与调试方法。关键词：万用表， 电路设计，工作原理Abstract： A multimeter is a multi-function, multi-range portable electrical instruments, general multimeters can measure dc current, ac/dc voltage and resistance, some multimeter can also measure capacitance, power, transistor were shot extremely dc amplific
3、ation coefficient hFE, etc. MF47 type with 26 basic ranges multimeter with level, capacitance and inductance, transistor dc parameters, such as seven additional reference ranges, is a quantity limit, fine, high sensitivity, divides class shape legerity, stable performance, overload protection，reliab
4、le, clear reading, use convenient new-style multimeter.Keywords：multimeter,Circuit design,Dc voltage sensitivity目 录1 引言62 指针万用表的简易实验电路63 指针式万用表的结构、组成与特征63.1 万用表的结构特征73.2 指针式万用表的组成73.3 万用表的结构84 指针式万用表的工作原理85 万用表的几个重要参数106 电阻的计算127 组装表的测试158 实验结果的分析与讨论15结 论18致 谢19参 考 文 献201 引言万用表是一种常用的多功能、多量程的便携式电工仪表。
5、一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻, 有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数hFE等。通过设计熟练掌握万用表的组成结构、原理，明确组成万用表的各种电路的优缺点，能根据给定的技术参数，主要是表头灵敏度、内阻、波段开关结构、各档量程要求等，选择合适的电路设计万用表线路。 设计目的（1）了解简单的万用表的简单电路以及工作原理。（2）计算出所有电阻元件的阻值，并进行组装。（3）对成功组装的万用表的准确度，电压灵敏度等性能指标进行测试。（4）熟练掌握万用表的各种使用方法，万用表大量用于各种机电行业中，便于以后出去好就业。2 指针万用表的简易实验电路图1是简易万用表的实验电路。
6、 是微安表头。电流，电阻,电压等被测信号经过输入电路和变换电路后，变成微安级电流，再流经表头，使指针偏转，从而指示出被测量值。该万用表有四种功能、八个档级。档级的转换靠单级多位开关中单级触点位置的改变来实现。（-）点，接表头负极，是所有测量档的公共接点，通常接黑色表笔。（+）通常接红色表笔，改变多位开关中单极的位置，可以选择所需的测量功能档。3 指针式万用表的结构、组成与特征3.1 万用表的结构特征MF47型万用表采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方，设计紧凑，结构牢固，携带方便，零部件均选用优良材料及工艺处理，具有良好的电气性能和机械强度。其特点为：测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定；线
7、路部分保证可靠、耐磨、维修方便；测量机构采用硅二极管保护，保证过载时不损坏表头，并且线路设有0.5A保险丝以防止误用时烧坏电路；设计上考虑了湿度和频率补偿；低电阻档选用2干电池，容量大、寿命长；配合高压按着，可测量电视机内25kV以下高压；配有晶体管静态直流放大系数检测装置；表盘标度尺刻度线与档位开关旋钮指示盘均为红、绿、黑三色，分别按交流红色，晶体管绿色，其余黑色对应制成，共有七条专用刻度线，刻度分开，便于读数；配有反光铝膜，消除视差，提高了读数精度。除交直流2500V和直流5A分别有单独的插座外，其余只须转动一个选择开关，使用方便；装有提把，不仅便于携带，而且可在必要时作倾斜支撑，便于读数
8、。3.2 指针式万用表的组成指针式万用表的型式很多，但基本结构是类似的。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3）。表头是万用表的测量显视装置，南京电子仪表厂提供的指针式万用表采用控制显示面板表头一体化结构；档位开关用来选择被测电量的种类和量程；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500A、50A量程的直流电流。同样，当转换开关拨到欧姆档，可分别测量1、10、100、1k、10k量程的
9、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。注意请学生对照幻灯片认识每一个部分，将万用表的盒子打开散件放在后盖中，电阻等元器件放在塑料袋中，不能丢失。对照幻灯片可以看到控制显示面板由上部的显示表头和下部的控制开关面板组成。注意表头不能跌坏或者拿在手里晃动。档位开关由安装在正面的档位开关旋钮和安装在反面的电刷旋钮组成。测量线路板有黄绿两面，绿面用于焊接，黄面用于安装元件。 3.3 万用表的结构万用表由机械部分、显
10、示部分、与电器部分三大部分组成，机械部分包括：外壳、档位开关旋钮及电刷等部分组成，显示部分是表头，电器部分由测量线路板，电位器，电阻，二极管，电容等部分组成（见图4）。图4万用表的结构4 指针式万用表的工作原理1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5）图5指针式万用表基本的测量原理图它由表头、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
11、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“”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：IE 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
12、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：IE Rx+RE 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0。请看电阻档的零位是在左边还是在右边，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：IE Rx+RE Rx0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。 2.MF47型万用表的工作原理请看今天要安装的MF47型万用表的原理图：测量线路板线路板：。它的显示表头是一个直流A表，WH2是电位器用
13、于调节表头回路中的电流大小，D3、D4两个二极管反向并联并与电容并联，用于保护限制表头两端的电压起保护表头的作用，使表头不至电压、电流过大而烧坏。电阻档分为 1、10、100、1k、10k、几个量程，当转换开关打到某一个量程时，与某一个电阻形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。它由5个部分组成：公共显示部分；直流电流部分；直流电压部分；交流电压部分和电阻部分。线路板上每个档位的分布（见图8），上面为交流电压档，左边为直流电压档，下面为直流mA档，右边是电阻档。5 万用表的几个重要参数1. 准确度万用表示值与被测量真值的一致程度称为万用表的准确度。它反映了测量结果的基本误差的大小。同一块万用表，
14、不同功能档的准确度也不尽相同。2. 表头灵敏度万用表所用表头的满量程值称为表头灵敏度。一般为。值越小，灵敏度越高，万用表的性能也越好。3. 表头内阻表头内线圈及上下两层盘丝的直流电阻之和称为表头内阻。万用表表头内阻多在几百到几千欧之间。一般来说，灵敏度越高，内阻越大。但灵敏度相同的表头，内阻也不尽相同。这是因为，在制造相同表头时，所选用的线圈和盘丝的阻值很难做到完全一致。4. 直流电压灵敏度直流电压档的内阻与该档满量程电压的比值称为直流电压灵敏度，用表示。可写成 （1）电压灵敏度单位是或，简称每伏欧姆数。电压灵敏度越高，万用表的性能也越好。5. 直流电流档的内阻电流表内阻的大小决定于表头内阻及
15、分流电阻的大小。对同一块万用表而言，不同档级的电流表，其分流电阻不同，所以内阻也不相同。电流表的内阻越小，质量越好。测电流时，将电流表串联在被测电路中，对被测电路会造成两方面的影响：一是它的阻流作用会改变原电路的工作状态；二是增加了被测电路的功耗。为了减少这两方面的影响，内阻越小越好。6. 欧姆档的中值电阻欧姆档的内阻称为该档的中值电阻。已知中值电阻的大小可以确定该档的测量范围。若中值电阻为，则该档的测量范围是4之间。7. 交流电压灵敏度交流电压档内阻与该档量程之比称为交流电压灵敏度 (2)单位是。对同一块万用表来说交流电压各档的电压灵敏度的量值是相同的。只要已知,则任何测量档的内阻都可以求出
16、。（1）式中的是直流电压值，（2）式中的是交流电压的有效值。可以证明二者比例关系为:代入（2），得再与式（1）比较得 （3）6 电阻的计算1. 电流档的设计（计算和）将直流电流5mA和50mA档的电路从图1中分离出来，如图4。是50mA档的分流电阻，是5mA档的分流电阻。所有分流电阻与表头串联成一闭合回路。50mA挡的电路中，总电流在和的连接处分成两路，一路经表头回到B点，电流为，另一路经回到B点，电流为（），因为这两个并联电路的电压降相等，所以有又 代入上式得 经整理得 （4）（4）式说明，在闭路式分流电流表中，其电流量程与该量程分流电阻的乘积是一常数，其值等于表头灵敏度与闭合回路总电阻之积
17、。根据这一结论，5mA量程的分流电阻也可以求出。2. 直流电压档的设计（计算和）直流电压6V档和60V 档电路从图1中分离出来，如图5。间电压量程为60V ， 间电压量程为6V，而间可以看成更小量程的电压档，其量程为0.15V 。它的电压灵敏度。据此，可分别求出这两档的内阻。内阻求出之后，可求出和分别为：= =3. 电阻档的设计（计算、和）将电阻档“1K”和“10” 两档的电路从图1中分离出来，如图6，其中（a）与（b）都是“1K” 档，不同的是调零电阻的工作状态不同。（c）是“10”档的电路。的作用是测量前将欧姆表调至零点。即在测量前，将“+” “-”表笔短接，使表头满偏，以满足。 是电池电
18、压，在欧姆表的使用过程中，E会不断下降，中值电阻需适时调整，才能使表头随时能够调零。的变化值在1.2 1.65V之间，的大小也应适应的这种变化。显然，当时，的触点应移至最右端。如图6（a）。当时，应移至最左端，如图6（b）。在（a）与（b）两种状态下，会有所变化，给测量带来误差，但只要足够大，的影响就可以忽略，中值电阻也可以认为是不变的。下面求，要想求首先要求 。由（6）式，决定于电池电压和表头灵敏度。在图6（a）中，等效表头灵敏度由（3）式给出：，代入（6）式得而中值电阻即是该档的总内阻，所以式中，（电池内阻可忽略），=下面计算RT。图6（b）中，“+”与“-”表笔短接时，回路总电流 于是有
19、 式中，均已知，故=下面计算。 根据，可求出=下面计算“10”档中值电阻及由图6（c），“10”档的内阻为由上式可解出=4.交流电压档的设计（计算和）交流电压档的分压电阻和的计算方法，与直流电压档的分压电阻和的计算方法相仿，根据（3）式给出的，分别求出10和60档的内阻即可求出分压电阻和。= =7 组装表的测试1. 电流档的测试：电流档的测试电路是通过将其与一只标准电流表串联起来，测量同一支路中的电流，比较二者的示值来实现的。其测试电路如右图。其中的变阻器阻值要足够大，标准表的内阻要与组装表的内阻相当，以提高准确度。2. 电压档的测试：电压档的测试电路是通过将其与一只标准电压表并联起来，测量同
20、一支路两端的电压，比较二者的示值来实现的。其测试电路如右图。其中的变阻器阻值要尽量大，标准表的内阻要与组装表的内阻相当，以提高准确度。8 实验结果的分析与讨论表1各阻值的计算值电阻 R1R2R3R4R5R6R7R8R9RTRmRs计算值/欧 6.76028425800054000010000121.2507002112003890.966表2电流档的测试数据对比项量程格数6标准表50mA组装表6mA标准表10mA组装表6mA百分误差（%）6mA7.05.24.33.619.57.55.84.94.313.68.06.05.34.812.78.56.25.85.116.59.06.56.25.5
21、18.29.56.86.86.121.2平均8.256.085.554.916.95标准表20mA组装表60mA标准表20mA组装表60mA百分误差（%）60mA72.511.036.2523.435.1758.08.529.021.429.2145.57.022.7518.528.6835.05.017.512.027.4326.04.013.09.626.1513.02.08.54.816.15平均41.676.2520.8314.9527.13注：标准表格数为100，万能表格数为25。6mA图60mA图表3 直流电压档的测试数据量程格数6对比项标准表60V组装表15V标准表60V组装表1
22、5V百分误差（%）60V39.03.80.780.9724.3%52.05.01.041.2521%72.07.01.441.7521.5%99.09.11.982.27514.9%108.910.02.1782.514.8%122.512.12.453.02523.5%平均82237.831.641.9620%标准表6V组装表7.5V标准表6V组装表7.5V百分误差（%）6V9.51.01.92.531.6%17.11.83.424.531.6%21.02.04.2519.0%31.03.06.27.521.0%36.03.57.28.7521.5%41.24.18.2410.2524.4%
23、平均26.02.575.196.4224.85% 注：标准表格数为150，万能表格数为20。 60V图 6V 图 结 论 对于本实验，是我一次很好的学习机会，既能加深理解，学会运用所学理论知识；又能提高我的考虑实际问题、解决实际间题的综合分析能力与独立动手能力。使我了解要取得实效，达到预期目的，必须充分做好准备工作，既要有必要的物资准备，更要有足够的思想准备，明确实验的目的、任务及其实施的艰辛。造成误差的几个主要原因1.组装万用表所用的电阻都是根据给出的标准算出的，但是实际用的电阻与理论计算出的电阻并不完全一致，这必然将导致实际的量程与理论值不符，也必将导致测量结果与标准表的测量结果有出入。2
24、.组装万用表时，电路各连接点的电阻不容忽视，这也给实验造成了一定的影响。3测试万用表性能时，所用的电表与组装表的规格相差过大，导致测试数据的可信度降低。4.表头的本身存在的误差。5.其它导致误差的因素，如读数误差等在这次实验中我深深的感受到物理世界的伟大，使我对物理有了更高的兴趣，希望我以后有更多的机会与这样的实验来提高自己，丰富自己。致 谢本设计及论文是在我的指导老师魏立国和诸位老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，魏老师和各位专业老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向各老师致以
25、诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过三年生活的各位同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!参 考 文 献1. 李学慧.大学物理实验.北京.高等教育出版社.20052. 科泰仪器（昆山）有限公司. 7001型指针式万用表的组装.电子制作2004年 第3期3. 游平. MF47型万用表组装技能.文章编号：1671802X（2003）05.2003
26、4. 张艳雯. 磁电式万用表的组装调试经验.文章编号：10090908（2002）03002702.20025. 成正维.大学物理实验.北京交通大学出版社.2010年5月第一版硕士论文 是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文。优秀的硕士论文能够反映出作者对所学习专业的理论知识掌握的程度和水平，能够帮助作者构建起良好的完整的知识体系，还能够反映作者独立的科研能力和学术理论的应用水平，对研究的课题的思考和独立见解。较之学士论文，硕士论文应当具有一定的理论深
27、度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。因而撰写硕士论文将对作者提出更高的要求数据资料翔实充分、论证分析详尽缜密、推理演算思路清晰、论文结构规范清晰、专业词汇运用准确。电路与系统 学科研究电路与系统的理论、分析、测试、设计和物理实现。它是信息与通信工程和电子科学与技术这两个学科之间的桥梁，又是信号与信息处理、通信、控制、计算机乃至电力、电子等诸方面研究和开发的理论与技术基础。因为电路与系统学科的有力支持，才使得利用现代电子科学技术和最新元器件实现复杂、高性能的各种信息和通信网络与系统成为现实。信息与通讯产业的高速发展以及微电子器件集成
28、规模的迅速增大，使得电子电路与系统走向数字化、集成化、多维化。电路与系统学科理论逐步由经典向现代过渡，同时和信息与通讯工程、计算机科学与技术、生物电子学等学科交叠，相互渗透，形成一系列的边缘、交叉学科，如新的微处理器设计、各种软、硬件数字信号处理系统设计、人工神经网络及其硬件实现等。 广告提案 广告提案 广告提案的准备工作 创意、表现提案 广告实施计划提案 策略提案 广告策划大师 广告策划的含义、特点及作用 广告策划的内容和程序 广告策划的基本原则 广告调查与分析 广告市场调查的内容 广告市场调查的步骤 广告市场调查问卷的构成设计 市场细分与产品定位 市场细分 产品定位 广告战略策划 广告预算
29、策划 广告创意 广告文案创意 第一节平面广告创意 广播广告创意 电视广告创意 网络广告创意 广告媒体与渠道策划 广告推进程序策划 广告实施策略 广告效果评估 广告策划文案写作 广告策划书的编制技巧 可行性研究报告 行业分析报告 可行性研究 可行性报告 项目可行性报告 行业调查报告 可行性报告格式 调查报告 报告格式 辞职报告 述职报告 实习报告 社会实践报告 报告范文 申请报告 材料加工硕士论文，主要介绍液态金属的成型工艺、金属焊接成型和材料表面处理工程。具体包括：液态金属的工艺性能、砂型铸造、铸造工艺设计、铸造工艺CAD/CAE、电弧的特性、焊丝的熔滴过渡、焊缝成形、埋弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊、热喷涂、气相沉积、激光表面工程技术等。是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。试卷分析 中学试卷 高中试卷 高考试卷 英语四级试卷 成人高考试卷 考卷 公务员考试 小学试卷 中考试卷 高考试卷 高考试卷 数学试卷 英语试卷 语文试卷 医学论文，论文下载中心 免费论文，毕业论文，各专业论文 论文联盟-论文网,论文,论文下载,论文发表,论文网站,毕业论文,论文,毕业论文,论文下载,论文范文-找论文网 论文,毕业论文,论文下载,论文范文-找论文网
