模拟电压表和电流表的制作实验报告.docx
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模拟电压表和电流表的制作实验报告
电子信息工程学院
电子设计大赛
实验报告
选题名称：
模拟电压表和电流表的制作（选题A）
学院：
电子信息工程学院
专业班级：
电气信息类四班
成员学号：
江维（2012214457）
张志端（2012214459）
杨赵南（2012214462）
王诗捷（2012214463）
时间：
2013年4月11日星期四
模拟电压表和电流表的制作
摘要：
万用表是一种多功能、多量程便于携带的电学仪器。
它可用不同的量程测量直流、直流电压、交流电压及电阻。
有的万用表还可以测量阻抗、容抗和音频功率等。
学习制作和设计万用表非常重要，还有利于我们大学同学提高电路分析的能力并加深对万用电表工作原理的理解，提高自身的动手能力。
关键词：
电流表头、测量电路、转换装置、分压、分流、指示灯
一、设计目的﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4
二、设计要求﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4
三、设计原理﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4
3.1电流的测量﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5
3.2电压的测量﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5
四、实验所需仪表和材料
4.1所需材料与器件﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5
4.1.1电阻﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
4.1.2元器件﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
3.1.3塑料件﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
4.1.4所需工具和仪器﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒7
五、计算及焊接过程
5.1计算理论所需的阻值﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒7
5.2电路图的排布﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒8
5.3元器件的焊接及注意事项﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9
5.4安装电池槽及检查、固定导线﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9
六、校准过程
6.1电流表的校准
6.1.1100mA档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9
6.1.2500mA档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
6.1.31A档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
6.1.42A档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
6.2电压表的校准
6.2.110V档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11
6.2.2100V档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11
6.2.3500V档校准﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒12
七、致谢﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒12
八、参考文献﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒12
一、设计目的
（1）通过电流电压表组装实验，进一步熟悉万用表结构、工作原理和使用方法。
（2）了解电路理论的实际应用，进一步学会分析电路，提高自身的能力。
二、设计要求
基本要求：
将一个100μA的电流表头改装成电流表和电压表
技术要求：
1.电流表分为100mA、500mA、1A、2A四档。
2.电压表分为10V、100V、500V。
3.测量误差：
不大于10%
功能要求：
1.电表分电流、电压两个功能档位。
2.量程采用波段开关实现。
3.具有量程档位指示和功能档位指示。
※不要求对表头的表盘刻度进行重新设计。
三、设计原理
电流电压表主要是由指示器、测量电路、指示灯三部分组成。
指示器俗称表头，用来指示被测电量的数值，通常为磁电式微安表。
表头是万用表的关键部分，电流电压表的灵敏度、准确度及指针回零等大都决定于表头的性能。
表头的灵敏度以满刻度的测量电流来衡量的，满刻度偏转电流越小，灵敏度越高。
我们所采用的是表头灵敏度在100μA的电流表表头。
测量电路的作用是把被测的电量转化为适合于表头要求的微小直流电流，它通常包括分流电路、分压电路。
分流电路将被测大电流通过分流电阻变成表头所需要的微小电流，分压电路将被测得高电压通过分压电阻变换成表头所需的低电压。
电流电压表的各种测量种类及量程的选择是靠转换装置来实现，转换装置通常由转换开关、接线柱、插孔等组成。
转换开关有固定触点和活动触点，它位于不同位置，接通相应的触点，构成相应的测量电路。
电流电压表基本原理，如下图所示。
LED灯依次是R1到R7的指示灯。
左边四个是红的，右边三个黄色的。
3.1流的测量
电流电压表的电流档，实质上是一个多量程的电流表，它应用分流电阻与表头并联来扩大测量电流的量程，根据分流电阻值越小，所得的测量量程越大的原理，通过配以不同的分流电阻，构成相应的电流测量量程。
测量电路如下图左半并联电路（1与2之间）所示。
3.2电压的测量
电流电压表的电压档，实质上是一个多量程的直流电压表，它应用分压电阻与表头串联来扩大测量电压的量程，根据分压电阻值越大，所得的测量量程越大的原理，通过配以不同的分压电阻，构成相应的电压测量量程。
测量电路如上图右半串联部分（2与3之间）所示。
四、实验所需仪表和材料
4.1所需材料与器件
4.1.1电阻
见表4-1
表4-1所需的电阻阻值表
电流表（串联）所需的电阻
R5
R6
R7
指示灯串联所需的电阻
R8
4.1.2元器件
见表4-2
表4-2元器件表
序号
名称
型号规格
数量
备注
1
电位器
TM100110
3
2
LED灯
7
4个红3个黄
3
实验板
100x150（mm）
1
4
表头
100微安
1
4.1.3塑料件
见表4-3
表4-3塑料件表
名称
数量
型号
备注
波段开关
1
11开
电池槽
1
安放两节7号1.5V电池
电池
2
7号1.5V
导线
若干
红色黑色绿色
4.1.4所需工具和仪器
电源，万用表，电烙铁，尖嘴钳，斜口钳，剥线钳，姨子，螺丝刀，尖嘴钳
仪器名称
型号
数量
直流稳压电源
SUINGSS33233CH
1
台式数字万用表
RIGOLDM3051
1
电烙铁
HAKOFX—888
1
五、计算及焊接过程
5.1计算理论所需的阻值
5.1.1测量表头电阻
用万用表测量得R表头=Ω；
5.1.2根据表头的阻值计算电流表所需并联的电阻阻值
U=I*R总1/R总=1/R表头+1/电位器U=100mA*R表头
当I=100mA时，R1（电位器）=Ω；
当I=500mA时，R2（电位器）=Ω；
当I=1A时，R3（电位器）=Ω；
当I=2A时，R4（电位器）=Ω；
5.1.3根据表头的阻值计算电压表所需串联的电阻阻值
U=IR总R总=R表头+R串联电阻
当U=10V时，R5=Ω；
当U=100V时，R6=Ω；
当U=500V时，R7=Ω；
5.1.4计算发光二极管所需串联的电阻
发光二级管正常工作是的条件：
红的发光二极管的压降为2.0~2.2V；
黄色发光二极管的压降为1.8~2.0V；
正常发光是的额定电流为20mA。
由R=U/I得R=3V/20mA=150Ω,所以串联的电阻应大于150Ω
5.2电路图的排布
5.3元器件的焊接及注意事项
5.3.1将电烙铁靠在元件脚和焊盘的结部。
注：
所有元件从焊接面焊接。
5.3.2若烙铁头上带有少量焊料，可使烙铁头的热量较快传到焊点上。
将焊接点加热到一定的温度后，用焊锡触到焊接件处，熔化适量的焊料；焊锡丝应从烙铁头的对称侧加入。
5.3.3当焊锡丝适量熔化后迅速移开焊锡丝；当焊接点上的焊料流散接近饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就是焊接点上的温度适当、焊锡最光亮、流动性最强的时刻，迅速移开电烙铁。
5.3.4焊锡冷却后，剪掉多余的焊脚，就得到了一个理想的焊接了
焊接注意事项：
在插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，反转线路板，用手指按住线路板在进行焊接，或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。
但是对诸如：
开关、电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。
在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。
5.4安装电池槽及检查、固定导线
电池槽下方是凹凸不平的，应在下面垫一块泡沫并将其压缩在四个角落，用铁丝固定，怎样就固定了电池槽。
之前的导线也用细铁丝固定，每间隔1.5cm固定一次。
并检验焊接点是否焊接好，将为焊接好的重新焊接。
六、校准过程
6.1电流表的校准
6.1.1100mA档校准
100mA档校准需要一个负载能力大约为500mA的直流标准源。
将被校准表的拨盘转到“10A”的档位。
依次输入400mA到900mA的电流。
并记录数据于表6.1.1
表6.1.1
电流100mA档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/mA
20
40
60
80
100
实际值/mA
20
40
60
80
100
相对误差
0%
0%
0%
0%
0%
6.1.2500mA档校准
500mA档校准需要一个负载能力大约为250mA的直流标准源。
将被校准表的拨盘转到“500”mA的档位。
依次输入200mA到450mA的电流。
并记录于表6.1.2
表6.1.2
电流500mA档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/mA
100
200
300
400
500
实际值/mA
100
210
310
410
510
相对误差
0%
5%
3.3%
0.3%
0.2%
6.1.31A档校准
直流1A档校准需要一个负载能力大约为0.5A的直流标准源。
将被校准表的拨盘转到“1A”档位。
依次输入0.3A到0.8A的电流。
并记录于表6.1.3
表6.1.3
电流1A档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/A
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
实际值/A
0.21
0.42
0.62
0.82
1.01
相对误差
5%
5%
3.3%
2.5%
1%
6.1.42A档校准
直流2A档校准需要一个负载能力大约为1A的直流标准源。
将被校准表的拨盘转到“2A”的档位。
依次输入0.3A到0.8A的电流。
并记于表6.1.4
表6.1.4（P11）
电流2A档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/A
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
实际值/A
0.4
0.79
1.18
1.54
1.90
相对误差
0%
1.3%
1.7%
3.8%
5%
6.2.110V档校准
10V档校准需要一个负载能力约大于为5V的电压源。
将被校准表的拨盘转到“10V”的档位。
依次输入4到9V的电压。
并记录数据于表6.2.1
表6.2.1
电流10V档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/V
2
4
6
8
10
实际值/V
1.9
4.1
6.1
8.2
10.1
相对误差
5%
2.5%
1.7%
2.5%
1%
6.2.2100V档校准
100V档校准需要一个负载能力大约大于50AV的电压源。
将被校准表的拨盘转到“100V”的档位。
但实验室最大能提供的电压是36V，所以只能粗略的校对并记录数据于表6.2.2
表6.2.2
电流100V档校准
示数/uA
20
40
60
80
100
理论值/V
20
40
60
80
100
实际值/V
9.6
14.6
19.5
24.6
29.5
相对误差
4%
2.7%
2.5%
1.6%
1.7%
6.2.3500V档校准
500V档校准需要一个负载能力大约为250V的电压源。
将被校准表的拨盘转到“500V”的档位。
但实验室最大能提供的电压是36V，所以只能粗略的校对并记录数据于表6.2.3
表6.2.3
电流500V档校准
示数/uA
5
理论值/V
25
实际值/V
25.2
相对误差
0.8%
七、致谢
八、参考文献
1.李瀚孙---《电路基本理论》---高等教育出版社
2.《XX文库》中论文格式
3.《XX文库》中实验报告范文
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