万用表实验原理

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

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

陕西工业职业技术学院

2010～2011学年第二学期

表面贴装设备调试与维护项目

实训报告

课程名称：DT-830B数字万用表安装与调试 班 级： 电信 0 9 0 1 学

号： 0 4 0 7 0 9 0 1 22

姓 名： 教学周数： 2 周 （16、17周） 地 点：行 知 楼 504 创 新 机 房 指导教师： 屈建喜 全斐 张凯

1

一．电子实习目的 ........................................................................................................................... 2 二、电子实习的主要内容 ...............................................................................................................

指针系仪表分为磁电式和电磁式两种，现在指针系仪表多数以磁电式仪表为主，根据磁路不同磁电式仪表又分为，内磁，外磁，内外磁，三种，所以讲解下磁电式仪表，其中外磁表头的指针万用表很容易受到外磁场的干扰而引起测量不准现象，所以外磁表头的指针万用表一般会在万用表后盖板上设计一块金属屏蔽板，金属屏蔽板的作用就是屏蔽外界电磁场干扰让表头测量的更佳精准，而内磁表头的指针万用表是不会设计的，因为外磁表头很容易引入外界电磁场干扰，而引起测量不准现象，所以通过在万用表后盖板上设计金属屏蔽板来进行外磁屏蔽，从而让外磁表头测量的更佳精准。

下面介绍下磁电式仪表的表头：

磁电式仪表的表头是由：动圈，定圈，阻尼器，弹簧游丝，以及指针，几部分组成，其中动圈和定圈的作用主要是通入电流产生磁场力，弹簧游丝的作用主要是产生反作用力矩带动表针偏转，阻尼器的作用是，当指针受到磁场力的作用而偏转时会产生一定的惯性而阻尼器的作用就是吸收这部分惯性让指针可以尽快的停止在某一点上以达到快速读数的目的。

机械式仪表的动作原理：是靠流过表头的电流产生磁场力来带动游丝，游丝来带动表针偏转，根据流过表头电流大小不同，产生的磁场力大小也不同，所以游丝带动表针偏转的幅度也就不同，从而指示出测量信号的

陕西工业职业技术学院

2010～2011学年第二学期

表面贴装设备调试与维护项目

实训报告

课程名称：DT-830B数字万用表安装与调试 班 级： 电信 0 9 0 1 学

号： 0 4 0 7 0 9 0 1 22

姓 名： 教学周数： 2 周 （16、17周） 地 点：行 知 楼 504 创 新 机 房 指导教师： 屈建喜 全斐 张凯

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一．电子实习目的 ........................................................................................................................... 2 二、电子实习的主要内容 ...............................................................................................................

数字万用表设计性实验

一、实验内容：

1）制作量程200mA的微安表（表头）； 2）设计制作多量程直流电压表； 3）设计制作多量程直流电流表；

二、实验仪器：

WS-I数字万用表设计性实验仪 三位半数字万用表

三、实验原理

1.数字万用表的组成

数字万用表的组成见图1。

过压过流保护 分压器 交流直流变换器 被测量输入 电流 电阻 电压 直流 分流器 交流 过压过流保护 分档电阻 基准电压 模/数转换，译码驱动 小数点驱动 数字显示屏（LED或液晶）

图1 数字万用表的组成

数字万用表其核心是一个三位半数字表头，它由数字表专用A/D转换译码驱动集成电路和外围元件、LED数码管构成。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(VREF+、VREF-)和3个小数点驱动输入端。

2.直流数字电压表头

“三位半数字表头”电路单元的功能:将输入的两个模拟电压转换成数字，并将两数字进行比较，将结果在显示屏上显示出来。利用这个功能，将其中的一个电压输入作为公认的基准，另一个作为待测量电压，这样就和所有量具或仪器的测量原理一样，能够对电压进行测量了。见图2。

第一章 MF47型万用表的原理

一、直流电流的测量

1、小于50μA电流的测量：

表头的I0=37.5μA，R0=2K，我们要测量50μA的电流，必须要在表头上并联一个电阻，让此电阻分掉12.5μA的电流，此电阻为多少呢？我们可以通过分流公式计算： 2000Ω 37.5μA

50μA

37.5?A?2000?R??6000? 6000Ω 12.5?A

12.5μA

2000Ω 37.5μA

M 50μA 3500Ω --黑表笔 +红表笔

6000Ω

12.5μA

50μA电流档/0.25V电压档等效电路

在实际电路中R=0.06+0.54+5.4+54+540+600+1480+1120+1700+500=8000Ω

50μA表头是基础表头，其余各种档位的电压测量都是在此基础上根据要求进行相应扩展的。还要说明的是，在50μA电流档中，串联了一个3.5K的电阻，那是测量0.25V电压时所需要的电阻，不影响测量电流的精度。在表头的两端并联了二只2CK的二极管，它的作用是保护表头的，当出现过超过表头的电压时，被它们吸收。 2、小于500μA电流的测量

根据分流公式有：

R1 37.5μA

500μA R2 462.5

1、万用表使用注意事项：

转换开关位置应选择正确；（2）端钮或插孔选择正确；（3）不能带电测量电阻；（4）测量电路连接；（5）根据测量对象观看标度尺读数。(注意：手不能触及测试棒的金属部分，以防触电。)

2、绝缘电阻表在使用前如何检查？

使用前要检查指针的“0”与“∞”位置是否正确。检查方法是，先使“L”、“E”两端子开路，将绝缘电阻表放在适当的水平位置，摇动手柄至发动机额定转速（一般为120r/min）后，指针应指在“∞”位置上。然后再将“L”、“E”两端子短路，轻摇发电机，指针应指在“0”位置上。（2）绝缘电阻表的测试引线应选用绝缘良好的多股软线，“L”、“E”两端子引线应独立分开，避免缠绕在一起，以提高测试结果的准确性。（3）再摇测绝缘时，应使绝缘电阻表保持额定转速，一般为120～150r/min.测试开始时先将“E”端子引线与被测设备外壳与地相连接，待转动摇柄至额定转速后再将“L”端子引线与被测设备的测试极相碰接，待指针稳定后（一般为1 min）读取并记录电阻值。在整个测试过程中摇柄转速应保持恒定匀速，避免忽快忽慢。测试结束时，应先将“L”端子引线与被测设备的测试极断开，再停止摇柄转动。这样做，主要是防止被测试设备的电容对绝缘电阻表的

自动量程数字万用表（B题）

摘要

全文主要介绍了基于STM32F103RBT6的自动量程数字万用表的设计。本设计以STM32F103RBT6作为核心MCU，配合外围的各个模块，实现了交流电压、直流电压、频率、电阻以及电流的高精度测量，同时具有自动更换量程功能。所测得值在LCD5110液晶显示屏上显示，整个仪器完全由一节1.5V一号电池供电，达到了低功耗的目的。

关键词：STM32单片机，AD736，自动量程转换，升压模块

一． 方案设计与论证

1.1 MCU的选择

方案一：MSP430系列单片机

MSP430系列单片机是美国德州公司（TI）1996年开始推向市场一种16位超低功耗、具有精简指令集SC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。具有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富的优点。

方案二：51系列单片机

51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系