仪表电压、电流量程的扩展实验

仪表电压、电流量程的扩展实验

一．实验目的
1．掌握直流电压表、电流表扩展量程的原理和设计方法；
2．学会校验仪表的方法。

二．原理说明
多量程电压表或电流表由表头和测量电路组成。
表头通常选用磁电式仪表，其满量程和内阻用Iｍ和R0表示。
多量程（如1V、10V）电压表的测量电路如
图1－1所示，图中R1、R2称为倍压电阻，它们的阻值与表头参数应满足下列方程：
多量程（如10ｍA、100ｍA、500ｍA）电流表的测量电路如图1－2所示，图中R3、R4、R5称为分流电阻，它们的大小与表头参数应满足下列方程：
当表头参数确定后，倍压电阻和分流电阻均可计算出来。
根据上述原理和计算，可以得到仪表扩展量程的方法。
扩展电压量程：用表头直接测量电压的数值为IｍR0，当用它来测量1V电压时，必须串联倍压电阻R1，若测量10V电压时，必须串联倍压电阻R1和R2。
扩展电流量程：用表头直接测量电流的数值为Iｍ，当用它来测量大于Iｍ的电流时，必须并联分流电阻R3、R4、R5，如图1－2所示，当测量10ｍA时，‘－’端从‘ａ’引出，当测量100ｍA时，‘－’端从‘ｂ’引出，当测量500ｍA时，‘－’端从‘ｃ’引出。
通常，用一个适当阻值的电位器与表头串联，以便在校验仪表时校正测量数值。
磁电式仪表用来测量直流电压、电流时，表盘上的刻度是均匀的（即线性刻度）。因而，扩展后的表盘刻度根据满量程均匀划分即可。在仪表校验时，必须首先校准满量程，然后逐一校验其它各点。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL－06组件或EEL系列主控制屏）
2．恒压源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置（1）＋6 V（+5V），＋12V，0～30V可调或（2）双路0～30V可调。）
3．EEL－23组件（含电阻箱 、固定电阻，电位器）或EEL－51组件、EEL－52组件
4．EEL－30组件或EEL－37组件、EEL－56组件（含磁电式表头1ｍＡ、160Ω，倍压电阻和分流电阻，电位器）

四．实验内容
1．扩展电压量程（1V、10V）
参考图1－1电路，首先根据表头参数Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）计算出倍压电阻R1、R2，然后用EEL－30组件中的表头和电位器RP1以及倍压电阻R1、R2相串联，分别组成1V和10V的电压表。用它测量恒压源可调电压输出端电压，并用直流数字电压表校验，如在满量程时有误差，用电位器RP1调整，然后校验其它各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中。
2．扩展电流量程（10ｍA、100ｍA、500ｍA）
参考图1－2电路，根据表头参数Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）计算出分流电阻R3、R4、R5，首先用EEL－30组件中的表头和电位器RP2串联，然后和分流电阻R3、R4、R5并联。当测量10ｍA时，‘－’端从‘ａ’引出，当测量100ｍA时，‘－’端从‘ｂ’引出，当测量500ｍA时，‘－’端从‘ｃ’引出。用它测量图1－3所示电路中的电流，并用直流数字电流表校验，如在满量程时有误差，用电位器RP2调整，然后校验其它各点，将校验数据记录在自拟的数据表格中。
图1－3中，电源用恒压源的12V输出端，制作的电流表、直流数字电流表和电阻RL1、RL2串联，其中，RL1＝51Ω，RL2用1ｋΩ的电位器（均在EEL－23组件中）。如您的设备为EEL－Ⅴ型，则需EEL－51组件和EEL－52组件。

五．实验注意事项
1．磁电式表头有正、负两个连接端，电路中一定要保证电流从正端流入，否则，指针将反转。
2．电流表的表头和分流电阻要可靠连接，不允许分流电阻断开。
3．校准1V和10V电压表满量程时，均要调整电位器RP1。同样，在校准10ｍA、100ｍA、500ｍA电流表满量程时，均要调整电位器RP2。
4．实验台上恒压源的可调稳压输出电压的大小，可通过粗调（分段调）波动开关和细调（连续调）旋钮进行调节，，并由该组件上的数字电压表显示。在启动恒压源时，先应使其输出电压调节旋钮置零位，待实验时慢慢增大。?

六．预习与思考题
1．设计1V和10V电压表的测量电路，计算出满足实验任务要求的各量程的倍压电阻。自拟记录校验数据的表格。
2．设计10ｍA、100ｍA和500ｍA电流表的测量电路，计算出满足实验任务要求的各量程的分流电阻。自拟记录校验数据的表格。
3．电压表和电流表的表盘如何刻度？
4．如何对扩展量程后的电压表和电流表进行校验？

七．实验报告要求
1．画出1V、10V电压表和10ｍA、100ｍA、500ｍA电流表的测量电路，标明倍压电阻和分流电阻的阻值。
2．根据校验数据写出电压表和电流表的校验报告。
3．已知表头参数：1ｍＡ、160Ω，设计一个万用表（部分）测量电路，要求能测量1V、10V直流电压和10ｍA、100ｍA、500ｍA直流电流。
4．回答思考题3和4。