电压表及电流表电路的设计

检测系统实习报告题目：基于单片机的工频电压（电流）表的设计姓名：院（系）：专业：指导教师：职称：评阅人：职称：年月摘要在实际中，有效值是应用最广泛的参数，电压表的读数除特殊情况外，几乎都是按正弦波有效值进行定度的。

有效值获得广泛应用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的；另一方面，它具有十分简单的叠加性质，计算起来极为方便。

本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计，以AT89S52单片机为控制核心，由电压、电流传感器模块，真有效值测量模块，信号调理模块，AD采集模块及控制、显示模块等构成。

系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理，经AD736转换得到原信号的真有效值，由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示，达到了较好的性能指标。

关键词：工频数字电压（电流）表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中，工频电无处不在，所谓工频就是电力供电系统交流电的频率，我国国家规定工频为50赫兹，即周期为0.02秒，英、美等国规定的工频为60赫兹。

0R I 图 1-10RI mA 500图 1-2仪表电压、电流量程的扩展一．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R 0表示。

多量程（如1V 、10V ）电压表的测量电路如图1－1所示，图中R 1、R 2称为倍压电阻，它们的阻值与表头参数应满足下列方程：V 1)(10m =+R R I V 10)(210m =++R R R I多量程（如10ｍA 、100ｍA 、500ｍA ）电流表的测量电路如图1－2所示，图中R 3、R 4、R 5称为分流电阻，它们的大小与表头参数应满足下列方程：3543m 01010)(-⨯⨯++=R R R I R354m 3010100)()(-⨯⨯+=+R R I R R 35m 43010500)(-⨯⨯=++R I R R R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I ｍR 0，当用它来测量1V 电压时，必须串联倍压电阻R 1，若测量10V 电压时，必须串联倍压电阻R 1和R 2。

扩展电流量程：用表头直接测量电流的数值为I ｍ，当用它来测量大于I ｍ的电流时，必须并联分流电阻R 3、R 4、R 5，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，可能有两种图 1-3配置（1）＋6 V （+5V ），＋12V ，0～30V 可调或（2）双路0～30V 可调。

电工多量程直流电压表电流表的设计电工技术项目教程电工多量程直流电压表电流表的设计【项目内容】电路模型和电路中的物理量电路中常用元器件的认识;电源和负载基尔霍夫定律及应用。

电压源、电流源及等效变换戴维南定理多量程直流电压表、电流表电路的设计。

【项目知识目标】了解电路的组成,电路模型的概念理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念; 掌握电路中电位的计算方法、电功率的计算理解电阻串联电路的等效变换及分压公式,电阻并联电路的等效变换及分流公式,较熟练地进行一般电阻混联电路的等效变换掌握基尔霍夫电流和电压定律,掌握支路电流法,能较熟练地利用支路电流法求解较复杂的电路;理解电压源和电流源的特性,掌握两种电源模型的等效变换的方法理解戴维�1�7�1�7定理,掌握用戴维南定理求解电路的方法能分析实际的直流电路。

电工技术项目教程任务2.1 认识电路〖任务描述〗在人们的生活实践、生产实践及其他各类活动中,已普遍地使用电能,可以说人们已离不开电能的使用。

电路是传输或转换电能不可缺少的"载体"。

本任务学习电路的组成及作用、理想电路元件及电路模型;电路中的物理量;电阻器、电容器、电感器的参数,电流与电压的关系;简单直流电路的连接及测试。

〖任务目标〗了解电路的组成,电路模型的概念,电阻器、电容器、电感器的作用;理解电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向的概念;掌握电路中电位、电功率的计算方法,电阻、电容、电感的电流与电压的关系;掌学习安装简单直流照明电路;学会使用稳压电源、直流电压表、电流表的使用方法。

电工技�1�7�1�7项目教程1.电路的组成及作用2.理想电路元件及电路模型3.电路中的物理量例2.1 如图2.3所示电路,已知试求分别以A点、B点为参考点时,各点的电位V A 、V B 、V C 、V D 及U CD 。

解以A 点为参考点时V A =0V(零电位点的电位为零) V B =-I 3 R 3=10×6=60(V) V C =I 1 R 1 =4×20=80(V) V D =I 2 R 2 =6×5=30(V) U CD =V C -V D =8030=50(V) 以B点为参考点时V B =0V V A =I 3 R 3 =10×6=60(V) V C =E 1 =140(V) V D =E 2 =90(V) U CD =V C -VD =14090=50(V) S R L R oE 图2.2 电路模型图2.3 例2.1图E 2E 1 R 1 R 2 R 3 A B I 1 I 2 I 3 C D 电工技术项目教程例2.2 图2.6所示为某电路的部分电路,已知E=4V, R=1Ω,求(1)当Uab= 6V,I=(2)当Uab=1V,I=bI图2.6 例2.2图ERa 解(1)设定电路中物理量的参考方向如图2.6所示�1�7�1�7 (A) I>0表明电流的实际方向与参考方向一致。

电压表和电流表在电路中的作用分析作者：王韵洁来源：《中国校外教育·综合(上旬)》2014年第11期初中电学学习过程中，电压表、电流表在电路中的作用及电路出现故障后电表的变化是学习的难点，结合自己的学习体会对电压表和电流表的应用进行了分析，对此难点进行总结归纳。

电流表电压表故障短路断路电压表和电流表的作用当然是测定电流和电压，但是在电路中出现电压表和电流表后，电路会出现一些变化，这时，学习障碍就显现出来了，我结合自己的学习体会对电压表和电流表的应用进行了分析总结，和大家一起分享。

一、有表电路的识别电压表和电流表接入电路中后，由于电流表的内阻比较小、电压表的内阻比较大，可以把电压表所在位置看成是开路，而电流表所在位置看成是一根导线，然后依据电路的知识，判断电路的连接方式。

在判断完连接方式后，再依据电流表和电压表所在位置确定它们的测量对象。

如图1中灯泡的连接方式是〒〒〒〒〒，电压表V1、V2分别测量〒〒〒〒〒、〒〒〒〒〒的电压。

【分析解答】把电压表V1、V2看成是开路，甚至可以“抹掉” V1、V2，发现三个灯泡是串联的，再分析电流由ABCDEFG能够分析出V1 测 AD之间的电压（即L1和L2电压之和）、V2 测CF之间的电压（即L2和L3电压之和）。

同理，图2中把电流表看成一根导线，判断三个灯是并联的，再分析电流流过的路径知道，A1 测总电流，A2测L2和L3电流之和、A3 测L1的电流，A4 测L1和L2电流之和。

【知识说明】由于初中阶段知识的局限，可以认为电压表内阻与用电器或导线相比相对比较大，电流表内阻比较小，这样电压表所在位置是开路的，电流表所在位置用一根导线代替。

【举一反三】1.如图3所示，开关S闭合，灯L1、L2是〒〒〒〒〒联在电路中的，电压表V1测〒〒〒〒〒两端的电压，电压表V2测〒〒〒〒〒两端的电压。

2.如图4所示，开关S闭合，灯L1、L2、L3是〒〒〒〒〒联在电路中的，电流表A1测〒〒〒〒〒的电流，电流表A2测〒〒〒〒〒，电流表A3测〒〒〒〒〒。

电压表和电流表简介电压表和电流表是电学实验中常用的测量仪器。

它们被用于测量电路中的电压和电流，对于电路故障排查和电路设计都具有重要意义。

本文将介绍电压表和电流表的原理、使用方法以及注意事项。

电压表原理电压表是一种用来测量电路中电势差（电压）的仪器。

它通过将电路中的一对电极连接到被测电压的两个位置，借助内部的电路和指针或数字显示屏来显示电压数值。

电压表的原理基于欧姆定律和伏特定律。

根据欧姆定律，电路中的电流（I）与电压（V）和电阻（R）之间的关系为 V = I * R。

通过将电流流经内部的电阻，电压表可以测量电阻两端的电势差，并利用伏特定律将电势差转化为电压值。

使用方法使用电压表需要注意以下几点：1.选择适当的量程：根据被测电压的预估值选择合适的量程，以保证测量的准确性。

过大的量程会使得指针或数字显示屏无法显示准确数值，而过小的量程可能导致过载损坏电压表。

2.接线正确：将电压表的正负极正确连接到被测电压的正负极上。

通常，红色接线为正极，黑色或蓝色接线为负极。

3.零位校准：在测量前，需要将电压表的指针或数字显示设为零位，以确保测量的准确性。

4.注意安全：在测量高电压时，确保自己的安全。

避免触摸带电部分，需要使用绝缘手套和绝缘工具。

注意事项•电压表一般是用来测量直流电压，但有些电压表可以用来测量交流电压。

需要根据实际需要选择合适的电压表。

•电压表的内阻很大，连接到电路中时会产生电流的负载效应。

在一些特殊情况下，这个负载效应可能会影响到被测电路的工作状态。

•长时间不使用电压表时，建议将测量范围设为最小值，以防止内部元件损坏。

电流表原理电流表是一种用来测量电路中的电流的仪器。

它通过将电路中的电流流经仪器内部的电路，利用电流对电阻产生的电压差来测量电流的大小。

电流表的原理基于安培定律和欧姆定律。

根据安培定律，电流通过导线的大小与通过该导线所围成的面积成正比。

通过将电流通过内部的电阻，电流表可以测量电阻两端的电压，并利用欧姆定律将电压转化为电流数值。