儀表電壓、電流量程的擴展實驗

儀表電壓、電流量程的擴展實驗

一．實驗目的
1．掌握直流電壓表、電流表擴展量程的原理和設計方法；
2．學會校驗儀表的方法。

二．原理說明
多量程電壓表或電流表由表頭和測量電路組成。
表頭通常選用磁電式儀表，其滿量程和內(nèi)阻用Iｍ和R0表示。
多量程（如1V、10V）電壓表的測量電路如
圖1－1所示，圖中R1、R2稱為倍壓電阻，它們的阻值與表頭參數(shù)應滿足下列方程：
多量程（如10ｍA、100ｍA、500ｍA）電流表的測量電路如圖1－2所示，圖中R3、R4、R5稱為分流電阻，它們的大小與表頭參數(shù)應滿足下列方程：
當表頭參數(shù)確定后，倍壓電阻和分流電阻均可計算出來。
根據(jù)上述原理和計算，可以得到儀表擴展量程的方法。
擴展電壓量程：用表頭直接測量電壓的數(shù)值為IｍR0，當用它來測量1V電壓時，必須串聯(lián)倍壓電阻R1，若測量10V電壓時，必須串聯(lián)倍壓電阻R1和R2。
擴展電流量程：用表頭直接測量電流的數(shù)值為Iｍ，當用它來測量大于Iｍ的電流時，必須并聯(lián)分流電阻R3、R4、R5，如圖1－2所示，當測量10ｍA時，‘－’端從‘ａ’引出，當測量100ｍA時，‘－’端從‘ｂ’引出，當測量500ｍA時，‘－’端從‘ｃ’引出。
通常，用一個適當阻值的電位器與表頭串聯(lián)，以便在校驗儀表時校正測量數(shù)值。
磁電式儀表用來測量直流電壓、電流時，表盤上的刻度是均勻的（即線性刻度）。因而，擴展后的表盤刻度根據(jù)滿量程均勻劃分即可。在儀表校驗時，必須首先校準滿量程，然后逐一校驗其它各點。

三．實驗設備

1．直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL－06組件或EEL系列主控制屏）
2．恒壓源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）＋6 V（+5V），＋12V，0～30V可調(diào)或（2）雙路0～30V可調(diào)。）
3．EEL－23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL－51組件、EEL－52組件
4．EEL－30組件或EEL－37組件、EEL－56組件（含磁電式表頭1ｍＡ、160Ω，倍壓電阻和分流電阻，電位器）

四．實驗內(nèi)容
1．擴展電壓量程（1V、10V）
參考圖1－1電路，首先根據(jù)表頭參數(shù)Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）計算出倍壓電阻R1、R2，然后用EEL－30組件中的表頭和電位器RP1以及倍壓電阻R1、R2相串聯(lián)，分別組成1V和10V的電壓表。用它測量恒壓源可調(diào)電壓輸出端電壓，并用直流數(shù)字電壓表校驗，如在滿量程時有誤差，用電位器RP1調(diào)整，然后校驗其它各點，將校驗數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。
2．擴展電流量程（10ｍA、100ｍA、500ｍA）
參考圖1－2電路，根據(jù)表頭參數(shù)Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）計算出分流電阻R3、R4、R5，首先用EEL－30組件中的表頭和電位器RP2串聯(lián)，然后和分流電阻R3、R4、R5并聯(lián)。當測量10ｍA時，‘－’端從‘ａ’引出，當測量100ｍA時，‘－’端從‘ｂ’引出，當測量500ｍA時，‘－’端從‘ｃ’引出。用它測量圖1－3所示電路中的電流，并用直流數(shù)字電流表校驗，如在滿量程時有誤差，用電位器RP2調(diào)整，然后校驗其它各點，將校驗數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。
圖1－3中，電源用恒壓源的12V輸出端，制作的電流表、直流數(shù)字電流表和電阻RL1、RL2串聯(lián)，其中，RL1＝51Ω，RL2用1ｋΩ的電位器（均在EEL－23組件中）。如您的設備為EEL－Ⅴ型，則需EEL－51組件和EEL－52組件。

五．實驗注意事項
1．磁電式表頭有正、負兩個連接端，電路中一定要保證電流從正端流入，否則，指針將反轉。
2．電流表的表頭和分流電阻要可靠連接，不允許分流電阻斷開。
3．校準1V和10V電壓表滿量程時，均要調(diào)整電位器RP1。同樣，在校準10ｍA、100ｍA、500ｍA電流表滿量程時，均要調(diào)整電位器RP2。
4．實驗臺上恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓輸出電壓的大小，可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動開關和細調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕進行調(diào)節(jié)，，并由該組件上的數(shù)字電壓表顯示。在啟動恒壓源時，先應使其輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實驗時慢慢增大。?

六．預習與思考題
1．設計1V和10V電壓表的測量電路，計算出滿足實驗任務要求的各量程的倍壓電阻。自擬記錄校驗數(shù)據(jù)的表格。
2．設計10ｍA、100ｍA和500ｍA電流表的測量電路，計算出滿足實驗任務要求的各量程的分流電阻。自擬記錄校驗數(shù)據(jù)的表格。
3．電壓表和電流表的表盤如何刻度？
4．如何對擴展量程后的電壓表和電流表進行校驗？

七．實驗報告要求
1．畫出1V、10V電壓表和10ｍA、100ｍA、500ｍA電流表的測量電路，標明倍壓電阻和分流電阻的阻值。
2．根據(jù)校驗數(shù)據(jù)寫出電壓表和電流表的校驗報告。
3．已知表頭參數(shù)：1ｍＡ、160Ω，設計一個萬用表（部分）測量電路，要求能測量1V、10V直流電壓和10ｍA、100ｍA、500ｍA直流電流。
4．回答思考題3和4。