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1、MF-47D 万用表的设计、安装与调试专业： 学号： 学生姓名：指导教师： 摘 要现代生活离不开电，我们电类和非电类专业的许多学生都有必要掌握一定的用电知识及电工操作技能。通过实习要求学生学会使用一些常用的电工工具及仪表，比如尖嘴钳、剥线钳、万用表，并且要求学生掌握一些常用开关电器的使用方法及工作原理。万用表是电工必备的仪表之一，每个电气工作者都应该熟练掌握其工作原理及使用方法。通过本次万用表的原理与安装实习，要求学生了解万用表的工作原理，掌握锡焊技术的工艺要领及万用表的使用与调试方法。通过本次工程训练学生要接触到一定的电学知识，实现理论联系实际，认识一些常用电工器具的外形及结构特点，为后续课
2、程的学习打下一定的基础。本文介绍了 MF-47D 万用表的功能特点和注意事项和安装的电路图及其调试过程。目 录第一章 MF-47D 万用表的概述 .3第二章 设计方案的选择和确定 .5第三章 电路图设计 .9第四章 性能测试与分析 .11第五章 心得体会 .12第一章 MF-47D 万用表的概述MF47 型是设计新颖的磁电系整流式便携式多量限万用表.可供测量直流电流,交直流电压,直流电阻等,具有 26 个基本量程和电平,电容,电感,晶体管直流参数等 7 个附加参考量程,其采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方，设计紧凑，结构牢固，携带方便，零部件均选用优良材料及工艺处理，具有良好的电气性能和
3、机械强度。其特点为：1.测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定；2.线路部分保证可靠、耐磨、维修方便；3.测量机构采用硅二极管保护，保证过载时不损坏表头，并且线路设有 0.5A 保险丝以防止误用时烧坏电路；4.设计上考虑了湿度和频率补偿；5.低电阻档选用 2干电池，容量大、寿命长；6.配合高压按着，可测量电视机内 25kV 以下高压；7.配有晶体管静态直流放大系数检测装置；8.量限多,分档细,灵敏度高,体积轻巧；适合于电子仪器,无线电电讯,电工,工厂,实验室等广泛使用的万用表.一、 刻度盘与档位盘 刻度盘与档位盘印制成红,绿,黑三色.表盘颜色分别按交流红色,晶体管绿色,其余黑色对应制成,使用时读数
4、便捷.刻度盘共有六条刻度,第一条专供测电阻用;第二条供测交直流电压,直流电流之用;第三条供测晶体管放大倍数用 ;第四条供测量电容之用 ;第五条供测电感之用;第六条供测音频电平.刻度盘上装有反光镜 ,以消除视差 . 除交直流 2500V 和直流 5A 分别有单独插座之外,其余各档只须转动一个选择开关,使用方便. 二、 使用方法 在使用前应检查指针是否指在机械零位上,如不指在零位时,可旋转表盖的调零器使指针指示在零位上.将测试棒红黑插头分别插入+ -插座中 ,如测量交流直流 2500V 或直流5A 时,红插头则应分别插到标有 2500 或5A 的插座中. 1,直流电流测量 测量 0.05500mA
5、 时,转动开关至所需电流档,测量 5A 时,转动开关可放在 500mA 直流电流量限上而后将测试棒串接于被测电路中. 2,交直流电压测量 测量交流 101000V 或直流 0.251000V 时,转动开关至所需电压档.测量交直流 2500V时,开关应分别旋转至交流 1000V 或直流 1000V 位置上,而后将测试棒跨接于被测电路两端 . 3,直流电阻测量 装上电池(R14 型 2#1.5V 及 6F22 型 9V 各一只). 转动开关至所需测量的电阻档,将测试棒二端短接,调整零欧姆调整旋钮,使指针对准欧姆0位上 ,(若不能指示欧姆零位,则说明。 。电池池电压不足,应更换电池), 然后将测试棒
6、跨接于被测电路的两端进行测量. 准确测量电阻时,应选择合适的电阻档位,使指针尽量能够指向表刻度盘中间三分之一区域. 测量电路中的电阻时, 应先切断电路电源,如电路中有电容应先行放电. 当检查电解电容器漏电电阻时,可转动开关到 R1K 档,测试棒红杆必须接电容器负极,黑杆接电容器正极. 三、 注意事项 1. 万用表虽有双重保护装置,但使用时仍应遵守下列规程,避免意外损失. (1)测量高压或大电流时,为避免烧坏开关,应在切断电源情况下,变换量限.(2) 测未知量的电压或电流时,应先选择最高数,待第一次读取数值后,方可逐渐转至适当位置以取得较准读数并避免烧坏电路.(3)偶然发生因过载而烧断保险丝时,
7、可打开表盒换上相同型号的保险丝 (0.5A/250V). 2.测量高压时,要站在干燥绝缘板上,并一手操作,防止意外事故. 3.电阻各档用干电池应定期检查,更换,以保证测量精度.平时不用万用表应将档位盘打到交流 250V 档;如长期不用应取出电池,以防止电液溢出腐蚀而损坏其它零件.第二章 设计方案的选择和确定电源、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 直流电流档的设计电流档电路图对于一个内阻为 Rg,量限为
8、 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,有对于给定的 Rsx 及 RS,Ix 与 Ig 成正比 ,在电流计的满度偏转时 ,此goI时对应的最大被测电流为 Imx,则式(4.3-1)变成由(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
9、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,则可以根据(4.3-2)式计算出各量程所对应流电阻值.2.直流电压档的设计直流电压档电路图图 4.3-1）（ 13.4Sxsg ）（ 23.4RSxmsgo上述的微安表在满度偏转时,表头的两端电压为 ,可见一只微安表也可以做goRIV0为一个量程为 V0 的电压表.若按照图 4.3-1 所示的电路,表头与 Rs 并联时,其等效电阻为Rge=Rg/Rs.而测量端间的电压仍为 V0,若想扩大限量，必须再串联电阻 Rp,其电路如图 4.3-2 所示.若扩大后电压表的量限为 Vmx,则有式中 Rpx+Rge 称为直流电压表的内阻.当 Rs 取
10、定后,1/I ge 为一常数.由此可知,直流电压档的内阻与相应的量限之比为一常数.通常称常数 1/Ige=SV 为直流电压表的“电压灵敏度”,(或称为表头的每伏欧姆数),其单位是 /V,它表示在一伏电压的作用下,使表头指针满度偏转时所需要的内阻值.所以,在确定了电压表的灵敏度之后,可根据所取的量限及(3)式求出相应的倍率电阻 Rpx.2 直流电阻挡的设计直流电阻挡电路图图 4.3-20001Imxgemxgepx ）（ 3.41xgegeI图 4.3-2 中电路左方为微安表头与 Rs 并联后构成一个等效表头 ,其内阻为 ,满SgeR/量程时电压为 .此时,等效表头的满度电流应为 Ige=Igo
11、(1+Rg/Rs).其等效表头的等goIV0效电路如图 4.3-3 所示.欧姆计测量电阻的电路如图 4.3-4 所示,图中 Rx 为待测电阻.该电路在 忽略电源内阻的情况下,有可见,电路中的电流 IRx 与被测电阻 Rx 值是一一对应的,但并非是线性的.若 Rx=0 时,刚好使表头满度偏转,即 ,则(4.3-4)式改写geI为由(4.3-4) 和(4.3-5)式可知,待测电阻 Rx 接入时,等效表头的指示电流 IRx 与满度电流 Ige 之比为由(4.3-6) 式可以看出 :(1)当 Rx=0 时,有 IRx=Ige,所以欧姆计的零点应在标尺工作部分的右端.(2)Rx=RD+Rge 时,有 ,
12、即当欧姆计的外电阻等于其内阻时,表头指示电流为满度电geI21流的一半.因此,通常把内阻 RT=RD+Rge 称为欧姆计的中心阻值,也叫中值电阻.(3)当 Rx=,即欧姆计开路时 ,有 IRx=0,此时指针无偏转.(4)比值 IRx/Ige 表示,当电路接有待测电阻 Rx 时,表针的偏转刻度对满度值的百分数,该比值仅与 Rx/RT 有关.当中值电阻确定后 ,有一个 Rx 值便有一个确定的电流比.从而可以确定电阻档表盘的刻度.但是由于 IRx/Ige 与 Rx 之间的非线性关系,使得电阻档表盘的刻度是不均匀图 4.3-3)43.(DgeEX )53.4(DgeEI )6.(1geDxxgege图
13、 4.3-4的,标尺刻度从右至左逐渐变密.测量时只有 Rx 接近中值电阻 RT(指针指示在标尺的中央) 时,测量误差最小(考虑这是为什么 ?).一般要求测量范围在 0.1RT 10RT 之间.所以,欧姆计一般都是多量限的,为了使各量限共用一个刻度盘,各档中心阻值均按 10 倍相差.如有1,10,100,1K 等量限.(5)电源 E 一般采用标称值为 1.5 伏的干电池,但当 E 的大小发生变化( 如使用中逐渐变小 )时,使欧姆计产生零点漂移,给测量带来一定的零点误差.为解决这一问题,在分流电阻 RS 中配接一个调零电位器 RJ,如图 4.3-5 所示 .电位器的滑动触头将 RJ 分为两部分,一
14、部分与表头串联,另一部分与表头并联.当 E1.5 伏时,电路中总电流偏大,可将滑动触头左移,以增加表头支路电阻; 当E1.5 伏时 ,电路中总电流偏小,可将滑动触头右移,减小表头支路电阻,以便使欧姆计调零.调零电位器的全电阻大小由 E 的变化范围决定.若电源电压由 E1 降到 E2 时,电路中总电流 IR1 降至 IR2.而通过 RJ 的调整,可使在两种电压下保证表头达到满度偏转.由(4.3-2)式,得由于 RJ 的电阻分配时对中心阻值影响较小,可认为 RT = RJ,所以得或若取电源电压的变化范围在 1.601.20V,则由(8)式,得RJ 的滑动触头移动时,会使等效内阻 Rge 发生变化,
15、若 RJ 串入表头支路部分的电阻为 r,有可以证明,当时,R ge 有极大值 .所以,设计电路时让电源电压的常规值对应 Rge 的极大值.即采用含有极值的电路,这样由于电阻档的调节使中心电阻 RT 的变化在极值左右摆动,从而使由于 RJ 的电阻分配对中心阻值的影响进一步减小.由于 0r2RJ,根据(4.3-9)和(4.3-11)式可得出不等式因为干电池的电动势大部时间处于标称电压 1.5 伏的情况下,所以根据不等式 0rRJ 及所对)123.4(2 gSg图 4.3-5 )73.4()()( 2121 VISsJSTs SJSERE21）（ ）（ 83.412 S ）（ 9.4SJ )103.4()( gSger ).()(21r应的电压 1.2 伏 E1.6 伏,使 E=1.5 伏时等效内阻 Rge 取得极大值,则近似有。第三章 电路图设计1、 原理图2、 PCB 设计图第四章 性能测试与分析把万用表两表棒插好，红表棒接“” ，黑表棒接“” ，把档位开关旋钮打到直流电压档，并选择合适的量程。当被测电压数值范围不确定时，应先选用较高的量程，
