数字万用表设计性实验
5-
PB05018011 汪佳宝
数字万用表设计性实验
实验目的:
1.掌握数字万用表的工作原理、组成和特性 2.掌握数字万用表的校准方法和使用方法 3.掌握分压及分流电路的连接和计算
实验仪器:
DM-Ⅰ数字万用表设计性实验仪一台 三位半或四位半数字万用表一台(另配)
实验原理:
一、数字万用表的特性
数字万用表有如下优良特性:高准确度和高分辨力;电压表具有高的输入阻抗;测量速率快;自动判别极性;全部测量实现数字式直读;自动调零等优点. 本实验使用的DM-I 型数字万用表设计性实验仪,其核心是一个三位半数字表头,该表头有7个输入端,包括2个测量电压输入端(IN +、IN-)、2个基准电压输入端(V REF+、V REF -)和3个小数点驱动输入端。
二、 直流电压测量电路
实际数字万用表的直流电压挡电路为下图(1)所示,它能在不降低输入阻抗的情况下,达到同样的分压效果。
换量程时,多刀量程转换开关可以根据挡位自动调整小数点的显示,使用者可
方便地直读出测量结果
U i
三、交流电压、电流测量电路:
数字万用表中交流电压、电流测量电路是在直流电压、电流测量电路的基础上,在分压器或分流器之后加入了一级交流-直流(AC-DC )变换器,图(2)为其原理简图。
图(2)AC-DC 变换器原理简图
交流电 直流电
实验内容与步骤:
一、设计制作多量程直流数字电压表
⑴ 制作200mV (199.9mV )直流数字电压表头并校准使用电路单元:三位半数字表头,直流电压校准,直流电压电流,分压器。 按图(3)接线,参考电压V REF 输入端接直流电压校准电位器,
图(3) 200mV 直流数字电压表及其
校准电路
左数第三位小数点dp3接到量程转换单元的“动片1”插孔以获得一位小数显示,利用待测直流电压源和分压电阻获得150mV 左右的校准电压,把标准表置于直流200mV 挡与表头输入端并联,调整“直流电压校准”旋钮使表头读数与标准表读数一致(允许误差±0.5mV )。然后保留虚线框内的线路,拆去其余部分即可。
⑵ 扩展电压表头成为多量程直流电压表
使用电路单元:三位半数字表头,直流电压校准,分压器1或分压器2,量程转换与测量输入。按图(1)(用分压器1)接线,“动片2” 作为量程转换开关,“动片1”作为控制小数点显示的开关。可参照图(4)进行接线。
⑶ 用自制电压表测直流电压
测量5号电池的端电压(标称值1.5V ) 测量6F22电池的端电压(标称值9V )
二、设计制作多量程交流数字电压表
⑴ 在上述200mV 直流数字电压表头的基础上,增加交流-直流(换器,制成交流数字电压表并校准
使用电路单元:三位半数字表头,直流电压校准,交流电压校准(AC-DC 变换器),交流电压电流,分压器。 按图(5)接线,
图(5) 200mV 交流数字电压表头及其校准
电路
在200mV 直流数字电压表头(已校准)前面接入AC-DC 变换器,然后进行交流电压校准。
利用待测交流电压源和分压器获得200mV 左右的交流电压,把数字万用表(标准表)置于交流200mV 挡,调整“交流电压校准”旋钮使表头读数与标准表读数一致(允许误差±1.5mV )。校准后,拆去校准电路。 ⑵ 制成多量程交流数字电压表
使用电路单元:三位半数字表头,直流电压校准,交流电压校准(AC-DC 变换器),分压器,量程转换与测量输入。
参照内容1,适当地接入分压器和量程转换开关,小数点控制电路不变。 ⑶ 用自制交流电压表测电压
~
~
测量待测“交流电压电流”单元中的V ,此电压为内部电源变压器的次级电压。 测量市电(标称值~220V )的电压在教师指导下进行。
注意事项:
一、实验时应当“先接线,再通电;先断电,再拆线”,通电前应确认接线无误,避免短路。
二、即使加有保护电路,也应注意不要用电流挡或电阻挡测量电压,以免造成不必要的损失。
三、当数字表头最高位显示“1”(或“-1”)而其余位都不亮时,表明输入信号过大,即超量程。此时应尽快换大量程挡或减小(断开)输入信号,避免长时间超量程。
三、 自锁紧插头插入时不必太用力就可接触良好,拔出时应手捏插头旋转一下
就可轻易拔出,避免硬拔硬拽导线,拽断线芯。
数据结果:
设计制作多量程直流数字电压表所得数据:
被测物\所用表 改装表
标准表
干电池 蓄电池
1.588 9.99
1.622 10.21
设计制作多量程交流数字电压表所得数据: 待测交流电压:8.14 V 市电测量结果:235 V 思考题:
1. 叙述如何用3位半表头扩展为多量程直流电压表?
答:实验报告中图一即3位半表头扩展为多量程直流电压表的原理图.
假设数字电压表两端的电阻为R 1, 而扩展电路中的电阻为R 2. 那么, uio =
uo
R 1R 1 R 2
; 其中,U 0是数字电压表两端的电压,U i0是扩展
之后的电压, 比前者要大.
2. 叙述操作调试过程。
答:本实验的调试主要是指校准过程, 校准之前, 需连接好电路:
对直流电路, 参照图(3),需先将标准表置于直流200mV 档与表头输入端并联, 调整”直流电压校准旋钮”使表头读数与标准表读数之差在误差允许范围之内, 然后保留虚线框中的电路, 拆去其余部分即可. (允许误差±0.5mV )
对交流电路, 参照图(5),除所调旋钮为”交流电压校准旋钮”之外, 其余步骤同直流电路的调试. (允许误差±1.5mV )
3. 收获及体会。
答:本次实验的原理比较容易理解, 操作部分则较烦琐, 主要是因为所需
要接线的地方较多; 所要求测量的量很少, 测量结果也简单. 我觉得此类实验很关键看预习, 若预习的好, 实验则会进行得很顺利.
批语:
1. 实验结果正确,报告完成比较认真。
2. 设计量程交直流电压表,除利用分压电路获得不同分压比以外,恰当
的使用动片开关连接电路是实验的重点。另外需要合适的小数点驱动以获得正确的读数。
3. 对于接线过程中主要步骤应给予简述。