简易万用表的设计与制作

实验十五 简易万用表的设计与制作

万用表是常用的测量工具，主要是由直流计及若干电阻构成。由于万用表具有具有多用途用方便等优点，有着广泛的应用。本实验主要熟悉万用表的设计及校正。

一 实验目的

1． 了解万用表测量电压、电流以及电阻的基本原理。

2． 掌多量程万用表的制作方法。

二 实验原理

万用表主要由磁电式电流计以及一系列电阻构成。由磁电式电流计和不同阻值的分流电阻可构成不同量程的电流表，同样，磁电式电流计和不同阻就构成了不同量程的电压表。电流计允许通过的最大电流称为电流计量程，用Ig表示，电流计线圈有一定的电阻称为电流计内阻，用Rg表示。量程

Ig与内阻Rg是电流计特性的两个重要参数。

要将磁电式电表改装成量程为I的电流表，只需在电表表头两并联一分流电阻，分流电阻阻值按一下公式计算：Rs?Rg?Ig/(I?Ig)。 并联不同的分流电阻可构成不同量程的电流表，如图1所示电流表有四个不同量程。

如果要将电流计改装成量程为U的电压表，则电流计需串联一分压电阻，分压电阻阻值按如下公式计算：Rx?UIg?Rg。串联不同的分压电阻，得到不同

量程的电压表，如图2所示。

如果要将表头改成欧姆表，可由图3说明原理，

开始短接a、b两端，调节电阻R’使

实验十五 简易万用表的设计与制作

万用表是常用的测量工具，主要是由直流计及若干电阻构成。由于万用表具有具有多用途用方便等优点，有着广泛的应用。本实验主要熟悉万用表的设计及校正。

一 实验目的

1． 了解万用表测量电压、电流以及电阻的基本原理。

2． 掌多量程万用表的制作方法。

二 实验原理

万用表主要由磁电式电流计以及一系列电阻构成。由磁电式电流计和不同阻值的分流电阻可构成不同量程的电流表，同样，磁电式电流计和不同阻就构成了不同量程的电压表。电流计允许通过的最大电流称为电流计量程，用Ig表示，电流计线圈有一定的电阻称为电流计内阻，用Rg表示。量程

Ig与内阻Rg是电流计特性的两个重要参数。

要将磁电式电表改装成量程为I的电流表，只需在电表表头两并联一分流电阻，分流电阻阻值按一下公式计算：Rs?Rg?Ig/(I?Ig)。 并联不同的分流电阻可构成不同量程的电流表，如图1所示电流表有四个不同量程。

如果要将电流计改装成量程为U的电压表，则电流计需串联一分压电阻，分压电阻阻值按如下公式计算：Rx?UIg?Rg。串联不同的分压电阻，得到不同

量程的电压表，如图2所示。

如果要将表头改成欧姆表，可由图3说明原理，

开始短接a、b两端，调节电阻R’使

§4.3 万用表的设计与制作

电源、电压及电阻的测量是电磁学实验中的基本测量.万用表实质上是把这三种测量线路巧妙地综合在一起用一个公用表头指示,而三种电路又有相对的独立性,满足各自的特殊要求,欧姆档含极值的设计方法更具有实际意义.综合起来,本题目是很有启发性的.

1．直流电流档的设计

对于一个内阻为Rg,量限为Ig的微安表头,如果与其并联一只适当的电阻Rs,那么由于Rs的分流作用,可以使总的输入电流大于Ig.通常Rs是由几个电阻组合而成,而且总是被选取为一个较适当的固定不变的阻值,以确保表头内部转动部分始终处于近临界运动状态.

直流电流档电路如图4.3-1所示.设Ix为被测电流,有

Ig?Rg?Rs??IxRSx（4.3?1）对于给定的Rsx及RS,Ix与Ig成正比,在电流计的满度偏转时Ig?Igo,此时对应的最大被测电流为Imx,则式(4.3-1)变成

? Igo?Rg?Rs??ImxRSx?V（4.3?2）由(4.3-2)式可知,当Rs取定值时,改装后的电流表的限量与该量限

图4.3-1

对应的分流电阻乘积为一常数,我们称这一常数V?为表头回路电压或测量电压降.V?对电流表的设计是非常重要的.

如果要将电流表改装成多量程的电流表,则可以

实验二十七 简易万用表的设计及功能

实验要求

1． 测微安表头内阻Rg（约数千欧）及满度电流（约100uA）。

2． 将表头改装成0-1mA-10mA电流表，要求用闭路抽头转换电路。对10mA量程 要求逐点校准，并画出校准曲线，对1mA量程只要求校准满量程点。

3． 将表头改装成1kΩ/v，量程0-2v-5v电压表，并校准其量程点。

4． 设计一个R中=1200Ω的欧姆表，要求E在1.3~1.5v范围内用欧姆表能调零。用电阻箱校准欧姆表，画校准曲线。用组装的欧姆表测一未知电阻。

实验器材

微安表头（100uA）、电阻箱、万用表、电流表（0.5级，0~10mA）、电压表（0.5级，0-2-5v）、变阻器、直流电源、干电池、电位器、电阻若干、电烙铁、焊锡、松香。 提示

1． 设计万用电表时，为了兼顾电压和电阻的测量，首先将微安表头改装成电流、电压和电阻共用的电流表，通常采用如图27-1所示的闭路抽头转分流电路。用最小电流档作为万用表公用，如本实验的0~1mA电流档。

2． 万用表原理

一电式表头并联一个适当的分流电阻R可以改制成一个所需量程的电流表；串联一个适当的降压电阻R可改制成一个电压表。

（1） 电流表原理

a． 测量原理

如图27-2所示，并联支路的电压相等，

实验二十七 简易万用表的设计及功能

实验要求

1． 测微安表头内阻Rg（约数千欧）及满度电流（约100uA）。

2． 将表头改装成0-1mA-10mA电流表，要求用闭路抽头转换电路。对10mA量程 要求逐点校准，并画出校准曲线，对1mA量程只要求校准满量程点。

3． 将表头改装成1kΩ/v，量程0-2v-5v电压表，并校准其量程点。

4． 设计一个R中=1200Ω的欧姆表，要求E在1.3~1.5v范围内用欧姆表能调零。用电阻箱校准欧姆表，画校准曲线。用组装的欧姆表测一未知电阻。

实验器材

微安表头（100uA）、电阻箱、万用表、电流表（0.5级，0~10mA）、电压表（0.5级，0-2-5v）、变阻器、直流电源、干电池、电位器、电阻若干、电烙铁、焊锡、松香。 提示

1． 设计万用电表时，为了兼顾电压和电阻的测量，首先将微安表头改装成电流、电压和电阻共用的电流表，通常采用如图27-1所示的闭路抽头转分流电路。用最小电流档作为万用表公用，如本实验的0~1mA电流档。

2． 万用表原理

一电式表头并联一个适当的分流电阻R可以改制成一个所需量程的电流表；串联一个适当的降压电阻R可改制成一个电压表。

（1） 电流表原理

a． 测量原理

如图27-2所示，并联支路的电压相等，

天津大学网络教育学院专科毕业论文

单片机数字万用表的设计

一、引言

数字万用表是一种多用途电子测量仪器。它采用数字化测量技术，把实际测量的模拟量，转化为离散的数字量进行输出显示，主要用于物理、电气、电子等测量领域，一般包含电流表（安培计）、电压表（伏特计）、电阻表（欧姆计）等功能，也称为万用计、多用计、多用电表或万用电表。

万用表是电子和电气技术领域必备的测量仪器，用于测量电子电路中的各种物理量（电压、电流、电阻等），常作为基本故障诊断的便携式装置，也有放置在工厂或实验室工作台上作为桌上型装置。有的万用电表分辨率能达到七、八位数，常用在实验室，作为电压或电阻的基准，或用来调校多功能标准器的性能。相比传统的指针式万用表，数字万用表具有以下的主要优点：

（1）数字显示直观准确，无视觉误差，读数准确； （2）测量精度和分辨率都很高；

（3）输入阻抗高，减少对被测电路的工作影响； （4）电路集成度高，便于组装和维修； （5）测量功能齐全，测量速率快；

（6）保护功能齐全，有过压、过流保护电路； （7）功耗低，抗干扰能力强； （8）便于携带，使用方便。

本次设计的任务是制作一个数字万用表，可实现如下的功能及要求： （1） 可以测量直流电压、直流电流和电

第一章 万用表原理与使用

万用表是一种最常用的测量仪表，以测量电压、电流和电阻三大参量为主，因此也称为三用表，国家标准中称为复用表。有些万用表还可以用来测量交流电流、交流电压、电容、电感及半导体三极管的直流电流放大倍数等。

万用表的种类很多，根据测量结果的显示方式的不同，可分为模拟式(指针式)和数字式两大类，其结构特点都是用一块表头(模拟式)或一块液晶显示器(数字式)来指示读数，用转换器件、转换开关来实现各种不同测量目的的转换。

第一节 模拟式万用表

模拟式万用表的测量过程是先通过一定的测量电路，将被测电量转换成电流信号，再由电流信号去驱动磁电式表头指针的偏转，在刻度尺上指示出被测量的大小。测量过程如图1．1．1所示。由此可见，模拟式万用表是在磁电式微安表头的基础上扩展而成的。

图1．1．1 模拟式万用表的测量过程

一、磁电式微安表头

模拟式万用表的核心部件是磁电式微安表头。磁电式表头利用磁场中通电线圈受磁场力作用而转动的原理工作，利用线圈的转动带动固定在线圈上的指针转动而指示出流过线圈的电流的大小。

磁电式表头结构如图1．1．2所示，它由固定和可动两部分组成。固定部分由永久磁铁、极掌N和S极、固定在

智能数字万用表

小组成员：严锋 徐鹏 刘丁熙

摘要 本设计基于

MC14433—3

TI公司的超低功耗单片机MSP430F149作为控制机，由

1位A/D转换电路、自动量程转换电路、交直流转换电路和大小电阻2测量电路组成。自动量程转换电路利用了模拟开关，通过单片机的控制来实现量程的自动选择；交流转换电路利用了芯片AD637真有效值转换芯片，转化为直流后在测量；大电阻测量利用了比例法；小电阻测量用了恒流源法，从而减小了接触电阻的影响，提高了测量的精确度。整个系统可以用一块9V供电，实现了低功耗和便携的功能，系统采用OP07、TL431等低功耗芯片，整个电路测量精度高，误差小，可控制能力强。

关键字 数字万用表 MSP430F149 电阻测量

一， 方案设计

1，理论分析

数字万用表的核心部件是A/D转换器，它将输入的模拟量转换成数字量，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。由单片机读取A/D转换的数字量并进行相应的换算后，在液晶模组上显示出来。测量直流电压时，采用自动量程转换电路，通过单片机读取MC14433

本科毕业论文（设计）

分类号： 密 级：

毕业论文（设计）

题 目:量程自动切换的数字万用表设计

系 别: 专业年级: 姓 名: 学 号: 指导教师:

2015年06月01日

本科毕业论文（设计）

原 创 性 声 明

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

本科毕业论文（设计）

过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名： 日 期：

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编

毕业设计说明书

数字万用表电路的设计

专业 电气工程及其自动化

年 月 日

学生姓名 班学

级 号

指导教师 完成日期

数字万用表电路的设计

摘 要：数字万用表是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续的、

离散的数字信号并加以显示的仪表，广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。本次设计的数字万用表将使用美国摩托罗拉公司生产的MC14433 A/D转换器，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量交、直流电压，直流电流、电阻并经四位数码管显示。在测量过程中使用量程开关来选择相应的电压、电流、电阻档位进行数据采集，之后将采集的信号一律转换为0～2V的直流电压值送到A/D转换器MC14433，转换为数字信号后，将此数字信号送至锁存-译码器，变成BCD码，再由LED显示器显示出来。其中，量程切换电路控制着对应小数点的明暗，从而使LED显示器显示出不同量程的读数。由于操作过程中可能会有超量程现象，所以在设计中添加了超量程报警部分，当检测到超量程信号时， LED显示器闪烁，以示报警。设计中采用了先进的数显技术，精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。

关键词：数字万用表；A/D转