萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)和仿真

一(課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1. 在學(xué)習(xí)掌握電工儀表基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì) MF-16 型萬(wàn)用表電路(包括原電路及總

體電路);適當(dāng)選擇元器件。

2. 在設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)上，利用 EWB 軟件，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)、調(diào)試。

二(MF-16 型萬(wàn)用表的技術(shù)指標(biāo)。

1( 表頭參數(shù):

滿偏值:157uA

內(nèi)阻:500Ω

標(biāo)盤刻度:五條刻度線分別為:“Ω”; “~10V”;“~V?A”;“C”;“db”。 2.測(cè)量范圍及基本誤差，如下:

測(cè)量范圍 靈敏度 基本誤差 直流電流 0~0.5~10~100mA +-2.5 直流電壓 0~0.5~10~50~250~500v 2KΩ/V +-2.5 交流電壓 0~10~50~250~500v 2KΩ/V +-4

中心值:60Ω、6KΩ 電阻 +-2.5 倍數(shù):x10、x1k

范圍:0~10k~1MΩ

電平 10~+22~+36~+50~+56db 刻度為-10~22db 電容量 0.0001~0.03uF 3. 結(jié)構(gòu)要求

(1).本儀器共15個(gè)基本量程和4個(gè)分貝附加量程，面板是安裝一個(gè)3x15(及三刀15

擲)的單層波段轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行各量程檔的轉(zhuǎn)換。

(2).面板上安裝一個(gè)零歐姆調(diào)節(jié)器旋鈕，外接插孔兩個(gè)。

(3).整流裝置采用半波整流電路。并需反向保護(hù)。

(4).電阻測(cè)量采用1.5V五號(hào)電池一節(jié)。

三(設(shè)計(jì)過程

1.各單元電路的設(shè)計(jì)計(jì)算過程(要求基本原理介紹、設(shè)計(jì)電路、電路方程及計(jì)算結(jié)果)。

(1).直流電流測(cè)量電路

多量程環(huán)形分路電路

因?yàn)?/span>

R1+R2+R3=(Io+Ro)/(Io-Io)

R1+R2=Io*(Ro+R3)/(I2-Io)

R1= Io*(Ro+R2+R3)/(I3-Io)

Io=157uA

I1=0.5mA

I2=10mA

I3=100Ma

Ro=310Ω

所以解得:

R1=0.7095Ω

R2=6.3853Ω

R3=134.80Ω

(2).直流電壓測(cè)量電路

表頭串聯(lián)多量程的分壓電阻

其中

R1(1)為直流電流中的并聯(lián)總電阻

Ro 為表頭內(nèi)阻

Io 為表頭滿偏電流 I 為電路中的總電流

由圖列下列的方程:

R2=R1//R0=97.34Ω I=0.5mA

0.5=500/(R2+R4)

0.5=10000/(R2+R4+R5)

0.5=50000/(R2+R4+R5+R6)

0.5=250000/(R2+R4+R5+R6+R7)

0.5+500000/(R2+R4+R5+R6+R7+R8) 解方程組得:

R4=902.66Ω R5=19000Ω R6=80000Ω R7=400000Ω R8=500000Ω (3).交流電壓測(cè)量電路

由于萬(wàn)用表的表頭采用的是磁電系列測(cè)量機(jī)構(gòu)，故不能直接測(cè)量交流量，必須附加整流裝置。整流電路分為半波整流和全波整流。MF下列采用半波整流。原理如下:

ω

設(shè)i=Im*sinωt Icp為平均值 I 為最大值

T/2Icp=1/T=Im/Л=0.45I Im*sinwtdt,0

I=2.22Icp

由上面的原理，設(shè)計(jì)如下的電路圖:

設(shè)R2=R0//R1 I為電路中的總電流

Io*R3=10*0.45

Io*R4=(50-10)*0.45

Io*R5=(250-50)*0.45

Io*R6=(500-250)*0.45

Io=157uA R0=310Ω I=0.225mA 由方程解得:

R3=18360.5Ω R4=80000Ω R5=400000Ω R6=500000Ω

(4).直流電阻測(cè)量電路

電阻原件是無(wú)源原件，在無(wú)激勵(lì)的情況下，它既無(wú)電壓又無(wú)電流，欲使磁電測(cè)量機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)，必須附加電源，因此，需要在表中加電源。

在測(cè)量電阻的機(jī)構(gòu)中，電流越大，電路中的電阻越小，所以，可以用不同的內(nèi)阻來(lái)測(cè)量不同范圍的電阻，本次電路中僅設(shè)10被和1000被兩個(gè)檔位。

在測(cè)量電阻時(shí)，當(dāng)電流半偏時(shí)測(cè)量的電阻是最準(zhǔn)的測(cè)量區(qū)間，即當(dāng)測(cè)量電阻等于電表的內(nèi)阻時(shí)，這時(shí)的外電阻等于歐姆中心值。

設(shè) Io 為電流的最大值 R 為外加電阻 Ro 電表的內(nèi)阻 I 為半偏值 Io=Us/(Ro+R) I=Io/2

由原理設(shè)計(jì)一下電路:

由圖列出以下的電路方程:

R2+R0*(RA+RB)/R0=6000

1.5*(RA+RB)/(6000*R0+RA+RB)=Io

Io=157uA RO=310Ω

由方程解得:

RA+RB=521.6Ω R2=5806Ω

因?yàn)?

6000*RB/(6000+RB)=60

所以:

RB=60.6Ω