欧姆表的制作

实验42 简易欧姆表的设计欧姆表是多用表的一个单元，用来测量电阻的阻值。

本实验主要熟悉欧姆表的设计及校正。

【实验目的】1.复习巩固电学基本仪表的使用方法和误差处理的原则。

2.设计并组装一个不带量程变换的欧姆表。

3．学会自己确定欧姆表的表盘刻度尺，并能用较准确的电阻箱进行校准。

4．培养动手能力和独立解决实际问题能力。

【实验要求】1.写出欧姆表测量电阻的原理，画出测量电路图，写出相应的计算公式。

2.根据实验条件计算出限流电阻的上、下限阻值。

3.计算中值电阻。

4.组装一个不带量程变换的欧姆表。

5.分析讨论误差产生的原因。

【实验提示】1.实验原理欧姆表是测量电阻的仪器，图1为欧姆表的测量原理图。

微安表的内阻为g R ，量程为g I 。

ε为电源电动势，它的内阻为r ，它与限流电阻0R 、可变电阻R 、待测电阻x R 串联。

x R 接在红、黑两点之间。

由闭合电路的欧姆定律可知，接入待测电阻x R 后，表头所指示的电流x I 为图10()x g x I r R R R R ε=++++ (1)由上式可知：对给定的欧姆表，电流x I 与电阻x R 有一一对应关系，所以由表头指针位置可知x R 的大小。

为了读数方便我们在刻度盘上直接标出欧姆值。

0()x g x R r R R R I ε=-+++ (2)下面介绍三个特殊的刻度：1.1当0x R =时，即a 、b 间短路的时候；调节R 使电路中电流为0g g I r R R R ε=+++ (3)此时电流强度最大，表头指针应指在满刻度处，这个刻度就是电阻值的零刻度。

1.2当x R =∞时，即a 、b 间断路的时候；此时电路中的电流为零，所以表头指针停留在最初的刻度上，这个刻度就是电阻为无穷大时的刻度。

1.3当0x g R r R R R =+++时，即待测电阻值刚好等于电阻挡的内部电阻时，电流为：02()2gg I I r R R R ε==+++ (4)这时表头的指针刚好指在表面正中央的位置，这个刻度值表示的电阻值0g R r R R R =+++称为欧姆挡的欧姆中心(或称中值电阻)，用z R 来表示，即：0z g R R r R R =+++ (5)z R 是由综合内阻0g R r R R +++而定的，它可以随需要决定。

高二物理实验 多用电表 测电源的电动势和内电阻人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：实验 多用电表 测电源的电动势和内电阻二. 知识要点：1. 理解并掌握欧姆表的制作原理，会用多用电表测电流、电压和电阻2. 理解并掌握测电源的电动势和内电阻的方法，并学会用图像法处理实验数据。

［重点、难点解析］一、多用电表1. 欧姆表的原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可直接读出电阻值，比用伏安法测电阻要方便得多。

原理如图所示调零时，内R E R r R E I g g =++= 测量时，rR R E I +=内 只要将对应R x 值的电流刻度 I 改为阻值R x ，即为欧姆表。

由于I 与R 的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻零刻度在电流满偏处。

注意：红表笔接欧姆表内部电源负极，而黑表笔接内部电源的正极。

2. 多用电表（1）性能：多用电表，通常叫万用表，它是实际生活中在电器安装、使用、维修过程中必备的常用仪表，多用表具有用途多、量程广、使用方便等优点，它可以用来测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻，而且每一种测量又具有多个量程。

虽然使用方便，但是其准确度稍低。

（2）原理：多用电表由一只灵敏的直流电表（表头）与若干元件组成测量电路，每进行一种测量时只使用其中的一部分电路，其他部分不起作用。

①直流电流挡：直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头改装而成的几个量程不同的电流表。

②直流电压挡：直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头改装而成的几个量程不同的电压表。

③多用表面板如图所示，直流电流、电压的刻度是均匀的，电压和欧姆挡刻度是不均匀的。

④使用步骤及注意事项：<1>用螺丝刀进行机械调零（左侧O ）。

<2>选挡：测电流、电压时选择合适量程；测电阻时选择合适的倍率，以使指针在中央13刻度范围，可用比估计值低1个数量级的倍率，如估计为200 就应该选×10的倍率。

浅谈电气设备测量中自制毫欧表的设计方案电气设备测量中，毫欧表是一种重要的测量工具，用于测量电路中的电阻值。

毫欧表的设计和制作对于电气工程技术人员来说是一项具有一定挑战性的任务。

在实际工作中，有时候我们可能需要自制毫欧表来进行电路的测试和测量。

本文将针对电气设备测量中自制毫欧表的设计方案进行一些浅谈。

一、自制毫欧表的原理毫欧表是一种用于测量电阻值的仪器，其原理主要是利用了欧姆定律。

欧姆定律表明了电流和电压之间的关系，即I=U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻值。

毫欧表的测量原理是通过给定一个已知的电流值，测量电压值来计算出电路中的电阻值。

自制毫欧表的关键在于能够准确稳定地提供一个已知的电流值，并能够精确测量电路中的电压值。

1. 电流源设计自制毫欧表的第一步是设计一个稳定可靠的电流源。

电流源可以采用直流稳压电源加上一个稳流电路来实现。

直流稳压电源可以保证输出的电压稳定不变，而稳流电路可以保证输出的电流稳定不变。

选择合适的电流源的电压和电流值，需要根据待测电阻的阻值范围来确定。

2. 电压测量电路设计自制毫欧表的第二步是设计一个精确的电压测量电路。

电压测量电路需要能够将被测电阻两端的电压转换成一个可以被测量的电压信号，并且要求该转换过程对被测电阻的影响要尽可能小。

一种常用的电压测量电路是使用运放来构成一个差分放大电路，通过差分放大电路可以将被测电阻两端的微小电压信号放大到仪器可测范围内。

3. 显示和计算电路设计最后一步是设计一个显示和计算电路。

通过电压测量电路测量到的电压信号需要通过计算得到被测电阻的阻值，并且将这一结果以数字或者模拟的形式显示出来。

这一步需要设计一个合适的计算电路和显示电路，使得测量结果具有一定的准确性和可读性。

自制毫欧表的制作流程可以简单概括为：1. 选取合适的电路元件，包括电压源、电压测量电路和显示计算电路等。

2. 根据设计方案进行电路板的绘制工作，将各个元件按照设计要求进行连接。

一个简单电路就能制作出毫欧表该方法使用电压基准IC作为受控恒流源的输入级。

于是我快速翻了下我的旧元件箱，发现了一些LM317可调稳压器，这类IC可以在其VOUT和VADJ端子之间提供1.25V电压，用这个恒定电压就可以解决恒流问题。

另一个需要解决的问题是恒流源的输出电压范围。

我调试的那个电路采用3.3V供电，因此必须将这个电压限制为3.3V。

LM317配置为一个恒流源，如果其输出电阻太高，那么它提供的输出电压就与输入电压相等。

因为我想使用工作台电源或9V电池，这个电压会烧掉板上的任何3.3V逻辑。

理想情况下，我希望将电压限制为1.5V。

因此，我想到了图1中的配置。

图1：使用稳压器IC和一些电阻器制作自己的毫欧表。

IC1用于控制NPN达林顿晶体管Q1的基极，它可以对所选电阻两端的电压进行稳压，从而形成一个恒流源。

这个电流源会根据电路中所选发射极电阻，而提供10mA或100mA电流。

使用S1的目的是延长电池寿命。

可以在测试点A和B之间加一个电阻性负载，然后使用DVM（数字电压表）测量电阻两端的电压，以此校准电流源。

我使用5Ω和10Ω电阻，将一个S2位置设置为10mA，将另一个设置为100mA。

要测量小电阻，可以将测试点A和B连接到该电阻的两端。

将DVM设置在毫伏范围。

DVM所读到的电压与待测电阻成比例。

如果你按照建议来校准电路的话，则100mA范围的读数为10Ω/V，10mA范围的读数为100Ω/V。

要跟踪PCB短路的情况，可以将这个装置的测试点A和B连接到可疑短路信号的两端。

将一个DVM探针连接到测试点A，然后使用另一个来检测电路。

如果一根走线上的电压恒定，那么就表明其上没有电流流过，也即短路不是由这根走线所引起。

在低读数走线上寻找高读数，在高读数走线上寻找低读数，就可以找出短路源头。

Mixly开源项目设计8：自制欧姆表作者：贺凯强来源：《中国信息技术教育》2016年第19期欧姆表或万用表（欧姆档）是我们测量电阻的常用工具。

平时，我们只是把它作为一种消费的工具而已。

如果进一步深究它的原理，并且将其中的电学知识与Arduino编程结合，就可以自己制作出一只能够精确测量的欧姆表。

这是一个将科学、技术、工程与数学融合的过程。

拿着自制的欧姆表去测电阻，也将是一次非常有趣的体验。

● 制作：欧姆表的电路连接自制的多量程欧姆表是根据串联电路的欧姆定律制成。

Arduino将电路中电压分配规律，转化为数字信号。

通过数字的变化，反推出未知电阻的阻值。

我们参照自制多量程欧姆表的电路图（如图1），来解析自制多量程欧姆表的原理。

5V为待测电阻Rx和已知电阻R1之间的总电压，V为电压表测得的阻值。

因为串联电路的电流不变，所以根据公式可求得待测电阻的阻值为：。

可见，要求得待测电阻的阻值，我们需要已知两个变量。

一个是定值电阻，一个是A0端口电压。

理论测量范围为0到无穷大。

已知Arduino UNO可提供5V的电压，选择1KΩ定值电阻作为电路的已知电阻。

Arduino UNO可以将电路中的0～5V电压转换成数字信号0～1023，且两者呈线性关系。

例如，输入模拟信号管脚的电压为0V，转换之后的数字为0；模拟信号管脚电压为5V，转换之后的电压为1023。

利用Mixly图形化编程软件，可以实现两者转换以及结果显示。

图2为实际电路示意图。

红色导线一端接入Arduino UNO板5V管脚，另一端作为测量电阻的引脚；1KΩ电阻一端接地，另外一端连接黑色导线作为测量电阻的引脚，同时连接蓝色导线接入A0管脚。

之前我们已经了解到A0端口的测量值和A0和GND之间电压V之间的换算关系为，将其代入到计算公式当中，可得A0数值和Rx的计算关系为：。

● 改装：绘制欧姆表的表盘上述的欧姆表只是一个最初的模型，测量的电阻值只能在电脑上显示。