数字电表的组装及应用
数字电表的组装及应用实验报告
学院班级学号姓名
一、实验目的与实验仪器
【实验目的】
1）了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片的工作方式。
2）学习分压、分流电路的原理，掌握电压表及电流表的多量程的电路设计。
3）正温度系数热敏电阻（PTC）等元件伏安特性的特点。
【实验仪器】
DH6505数字电表组装实验仪，四位半通用数字万用表，正温度系数热敏电阻（PTC）等二、实验原理
（要求与提示：限400字以内）
1、双积分模数转换电路的工作原理：基于电容器充放电过程中计数器读数与输入电压之间的正比关系进行测量显示。
2、电压信号的测量：
3、热敏电阻的伏安特性
三、实验步骤
（要求与提示：限400字以内）
1、直流电流表组装：校准表头
使用200mV直流电压表和分流器b实现200mA直流电流档的测量
注意，此时小数点选择开关应置于K2-3到ON
2、设计测量电路图（其中电路的供电部分，可以直接使用电源的电压调节旋钮来改变电路的供电电压）测量热敏电阻的伏安特性曲线。其中，用DH6505数字电表组装实验仪搭建量程为200mA的数字电流表测量流过热敏电阻的电流，使用数字万用表的200V档测量加载在热敏电阻两端的电压。
3、测量中使热敏电阻两端电压在0～32V变化，选择适当的实验点记录实验数据，并将实验数据记录在表4.8-8中，用Excel绘制PTC热敏电阻的伏安特性曲线。
四、数据处理
（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）
五、分析讨论
（提示：分析讨论不少于400字）
根据实验曲线分析讨论PTC热敏电阻的伏安特性。
由实验得到的PTC热敏电阻的伏安特性曲线可以知道：随着热敏电阻两端电压的升高，流经它的电流也升高，这一阶段基本满足欧姆定律，不产生明显的非线性变化。
当电流升高到一定值（到达极值点）后，随着电压的继续增大，电流缓慢降低，这是因为此时由于PTC热敏电阻的自热升温，电阻值产生跃变，电流随着电压的上升而下降。
由于实验条件有限，并不能测到完整的伏安特性曲线，缺少了击穿区，此时电流随着电压的上升而上升，PTC热敏电阻的阻值呈指数型下降，于是电压越高，电流越大，PTC热敏电阻的温度越高，阻值越低，很快导致PTC热敏电阻的热击穿。伏安特性是过载保护PTC热
敏电阻的重要参考特性。
六、实验结论
1）了解到了数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片的工作方式。
2）学习了分压、分流电路的原理，掌握电压表及电流表的多量程的电路设计。3）实验测得了正温度系数热敏电阻（PTC）等元件伏安特性并总结了其特点。
七、原始数据
（要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即可）
基于单片机的数字电能表设计
学号： 密级： 本科毕业论文 基于单片机的数字电能表设计 院系名称： 专业名称：电气工程及其自动化 学生姓名： 指导老师：
郑重声明 本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：
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摘要 随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能 更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。 数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。 本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成
电表的改装与校准..
电表的改装与校准 班级：2011级物理四班姓名：何小东学号：201172010442 摘要： 本实验用半偏法与替代法对微安表内阻进行测量，将100微安500微安的微安表分别改装成量程为15毫安30毫安电流表与1.5伏3伏7.5 伏电压表。分别用标准表测量法与电势差计测量法对改装表进行校准。电位差计不需要从待测电路中取出电流，不会干扰到待测电路的工作状态，因而可以进行精密测量。由于在结构上采用了高精密度的电阻元件、标准电池和灵敏的检流计，因而测量结果具有很高的精度。由于学生式电位差计准确度等级为0.1级,而通常所用的电流表只有0.5级,从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表。 此实验是一个简单的设计性实验，也是电位差计应用实验。重点要求学生能根据实验原理和实验环境设计出校准电流表的电路；并学习写出描述实验方案的论证、电路设计、操作步骤、数据处理、校准结论等内容的设计性报告。 An abstract of Potential difference meter does not need to be tested out from the current in the circuit, does not interfere with the tested circuit working state, so it can be for precision measurement. Because the structure of the high precision resistor, standard cell and sensitive galvanometer, the measurement results with high accuracy. Because the student type potential difference meter accuracy grade was 0.1, and the current table has only 0.5 levels, from the accuracy is entirely possible to calibrate the meter with potential difference meter. This experiment is a simple experimental design, is also a potential difference meter application experiment. Key requirements students can according to the experimental principle and experimental environment design circuit calibration current meter; design report and learning to write a description of the experimental scheme is demonstrated, circuit design, operation procedures, data processing, calibration results etc.. 实验仪器： 直流稳压电源微安表表头一个滑线变阻器一个电阻箱两个 标准电流表一块标准电压表一块单刀双掷开关一个导线 若干箱式电势差计一台 引言： 本实验的目的是掌握将电流计改装成较大量程的电流表与电压表的方法与原理并学会用标准表与箱式电势差计校准改装表的方法。掌握运用串并联电路的欧姆定律将电表进行改装的原理和方法；学会校准电流表和电压表；测量表头内
单相数字电能表简介 ,民熔
单相数字电能表简介民熔 本实用新型公开了一种单相数字式电能表的结构。包括电表的上盖、底壳、接线盒盖、电能表刻度盘、指针、液晶模块和步进电机等，其要点是：在电表的上盖嵌入一个计量范围从0至1(KWh)的圆形电能表刻度盘，刻度盘的中央有一根指针，刻度盘的下方有一个液晶模块，液晶模块上有一个“总耗电量”和一个圆形的“运行指示”显示窗口，用电时，由专用芯片控制的微型步进电机带动指针，在电能表刻度盘上偏转以指示消耗的电能值，并将耗电数据累加到LCD上的总耗电量窗口，本实用新型采用指针加电能表刻度盘与LCD相结合的显示方式，具有寿命长、测量精度高、功耗低、指示直观等优点。CN 201666903 U 单相电表单相数字电能表 技术领域 [0001] 本实用新型涉及一种单相电能表，尤其是涉及一种指针加刻度盘指示与LCD数字显示相结合的单相数字式电能表。 背景技术 [0002] 电能表是一种专门用于计量电能量的电气仪表，它记录的电量是结算电费的依据。现有的电能表主要分成两大类：一是传统的机械电度表(简称感应表或机械表)，二是电子式电能表，以上两大类电能表对电能消耗的指示方式基本上是以下三种形式： [0003] 1.机械感应式电能表的显示方式是机械计数器码盘加铝盘转动快慢来显示电能消耗。[0004] 2.电子式电能表的显示方式全部采用LCD液晶或者是LED数码管的全数字计量显示模式。 [0005] 3.专利文献ZL200820210846.8所公开的“指针式单相数字电能表”技术，即对电能消耗数据全部采用数字指针指示的方案。 发明内容
据此，本实用新型提出了一种有别于以上三种显示模式的数字式电能表，主要是 由指针加电能表刻度盘与液晶LCD相结合而成的显示界面，即用LCD上的数字显示总耗电量，通过一个可在刻度表盘上快速移动的指针，来显示当前的耗电量，可取代机械式电能表的铝质表盘在用电时转动的快慢，达到形象直观，一目了然的效果，而且比机械式电能表更节能省电，这种仪表的结构和特点是： [0007] 包括上盖、底壳、接线盒盖、数字电能表盘、指针、液晶模块、微型步进电机和专用控制芯片等，其主要特征是，在电表上盖上的一个突出的上凸台阶上嵌入一个圆形的电能表刻度盘，刻度盘的下方有一个液晶模块，液晶模块上有一个“总耗电量”的数字显示窗口，圆弧形的刻度盘均匀分成100等分，设计成一个计量范围从0～1千瓦小时(kWh)的刻度，且标有数字，其最小刻度分辨率为0.01(kWh)，表盘的中心位置有一根指针，由专用核心芯片控制的步进电机带动其刻度指针，在数字刻度盘上指示当前消耗的电能值，其指针在刻度盘上偏转移动的快慢可直观显示电能消耗情况，每消耗0.01(kWh)，指针(9)顺时针偏转一小格，如果指针每移动10小格，相当于消耗0.1(kWh)，液晶模块上的“总耗电量”统计窗口内的数据将自动累加0.1(kWh)，由于指针不断地在电能表的数字刻度盘上偏转移动，移动的快慢与负载的有功功率成正比，因此完全可以取代机械式电能表上的铝质表盘转动的情形，相比之下，铝质表盘转动的快慢在感观上只有定性的了解，而指针在电能表的数字刻度盘的偏转移动既直观，又有定量的数据，满足人们观察习惯，这种将指针指示和数字显示结合起来的电能表，非常直观明了。重要的是，本实用新型将现行电能表标准的显示分辨率0.1(kWh)提高到0.01(kWh)，产生了意想不到的效果，用户随时可以通过观察指针的细微移动来确定家用电器的耗电情况，或者确定用电线路是否存在漏电、偷电等情况，并且通过[0006] 单相电表单相数字电能表
含答案 电表改装与校准
电表改装与校准 一、选择题 1、电表准确度等级是国家对电表规定的质量指标，它以数字标明在电表的表盘上，共有七 个等级，请从下列给出的数字中选出选择正确的等级指标：（ B ） A ：0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0 B ：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 C ：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、3.0 D ：0.1、0.2、0.5、1.0、1.2、1.5、2.0 2、已知一电表满偏电流I g =100uA,R g =3800Ω,现要将其改装为量程是2 mA 的电流表，则需并联电阻为 （ B ） A 、100Ω B 、200Ω C 、400Ω D 、1000Ω 3．用量程为20mA 的1.0级毫安表测量电流。毫安表的标尺共分100个小格，指针指示为60.5格。 （1）该表的最大绝对误差=?max C mA ； A 、2； B 、0.5； C 、0.2； D 、0.02 （2）测量的相对误差为 B ； A 、1%； B 、1.7%； C 、2%； D 、5% （3）电流测量结果应表示为： B 。 （A ）(60.5±0.2)mA ； （B ）(12.1±0.2)mA ； （C ）(20.0±0.1)mA ； （D ）(12.10±0.01)mA 。 4．校准50mA 电流表时测量一组数据如下表： 标准电阻R s =10Ω。则该电流表准确读定级为（ B ） A 、1.0 B 、2.5 C 、5.0 D 、0.5 5．用C31-V 型直流电压表的2V 档测一直流电压，该表的准确度等级为0.5级，标尺分格为100格，当指针指在43.5格时，记录测量指示值为 D ； A ．0.85V , B ．0.630V , Ｃ．0.50V , Ｄ．0.870V 6．在示波器实验中，某同学测的波形周期为8.0div ，t/div 开关置于“1μs ”，其微调置校准位置，则该同学得到的波形频率为： D 。 A ．1kHZ ， B ．10kHZ ， C ．12.5kHZ ， D ．125kHZ 二、填空题 1、电表改装实验中表头的内阻和灵敏度采用___半偏______法测量，改装电流表时，与表头
电表的扩程和校准实验报告
电表的扩程和校准 实验目的 1．掌握电表的扩程和校准的基本方法。 2．进一步认识滑线式变阻器对电路中电压和电流的调控作用。 实验仪器 磁电式表头。标准电流表，标准电压表，滑线式变阻器，旋钮式电阻箱，直流稳压电源，开关等。 实验原理 1．将表头扩程为电流表 磁电系表头的线圈一般都是用很细的高强度漆包线绕成，表头的满偏电流很小。若要测量较大的电流，需要扩大其量程。方法是：在表头两端并联一个分流电阻R p（如图1），使超过表头能承受的那部分电流从R p流过。若表头的满偏电流I g与内阻R g已知，根据需要的电流表量程I，由欧姆定律可算出R p为 R p=I g Rg/(I－Ig)=Rg/(n i－１) (1) 式中n i＝Ｉ／Ｉg是电流表扩程倍数。由表头和分流电阻R p组成的整体就是电流表。选用大小不同的R p，就可以 得到不同量程的电流表。 （图1）（图2） 2．将表头扩程为电压表 对一定内阻的表头，其端电压与通过它的电流成正比，只要在表头面板上刻上和电流相应的电压值，就得到一只量程（U＝ＩgＲg）很小的电压表（通常只有零点几伏），为了测量较大的电压，在表头上串联一个扩程电阻R s（如图2）使超过表头所能承受的电压降落在R s上。在已知满偏电流I g和内阻Rg的条件下，根据需要的电压表量程U，容易算出扩程电阻为 R s=（Ｕ／Ｉg）－Ｒg＝（n i－１）Ｒg(2) 式中n = U / U g = U / (I g R g) 是电压扩程倍数。由表头和扩程电阻R s组成的整体就是电压表，选用不同大小的R s , 就可得到不同量程的电压表。 3．用比较法校准电表 用改装表和标准表同时测量一定的电流（或电压），记下待校表的示值I x和 标准表的示值I s，从而得到刻度的修正值△I x( = I s－I x ) 。把被校表整个量程上不同 的刻度值都校准一遍，可画出I x－△I x曲线（注意：相邻两校准点用直线连接，整个 图形是一条折线，如图 3 ，称为校准曲线。在以后使用这个电表时，就可根据校准扩
基于51单片机的数字电流表设计
湖南科技大学 单片机课程设计 题目基于单片机的数字电流表设 计 姓名 学院 专业 学号 指导教师 成绩
二〇一一年五月二十六日
单片机课程设计任务书 一、设计题目： 基于单片机的数字电流表设计 二、设计要求： 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示
摘要 本设计是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号I转换成0—1V电压信号, 由A/D转换器采集电压信号，并将电压转换的数字信号传输给单片机，由单片机完成对采样信号的处理、分析，最后输出信号驱动LED显示器，显示被测的电压值。
目录 一、功能要求 (1) 二、原理及方案论证 (2) 三、系统硬件电路的设计 (3) 四、系统程序的设计 (4) 五、调试及设计结果 (5) 参考文献 (6)
一、功能要求 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示 二、原理及方案论证 1、数字电流表工作原理 1.1采样电阻网络 原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1——S4，流经采样电阻R1——R4，由欧姆定律可知：U=I*R，因而转换输出电压为0V——0.1V的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。 1.2高共模抑制比放大电路 如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，其
数字电表原理及万用表设计
DH6505A数字电表原理及万用表 设计 （实验指导书） 实 验
DH6505A数字电表原理及万用表设计 使用说明书 数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携 带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。 ［实验目的］ 1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的 校准原则以及测量误差来源。 2、了解万用表的特性、组成和工作原理。 3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。 4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。 5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。 ［实验仪器］ 1、D H6505A数字电表原理及万用表设计实验仪。 2、四位半通用数字万用表。（自备） 3、示波器。（自备） 4、Z X25a电阻箱。（自备） ［实验原理］ 一、数字电表原理 常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压 和电流进行显示。而对数字式仪表，需要把模拟电信号（通常是电压信号）转换成数字信号，再进行显示和处理。 数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某 些分立的数值，所以需要进行量化处理。若最小量化单位为.■:，则数字信号的大小是■ ■：的 整数倍，该整数可以用二进制码表示。设.：=0.1 mV，我们把被测电压U与厶比较，看U 是厶的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N （二进制）。一般情况下，N > 1000即可满足测量精度要求（量化误差w 1/1000=0.1%）。所以，最常见的数字表头的最大示数为1999, 被称为三位半（3 1/2）数字表。如：U是厶（0.1 mV）的1861倍，即N=1861，显示结果为186.1（mV）。这样的数字表头，再加上电压极性判别显示电路和小数点选择位，就可以测量显示-199.9?199.9 mV的电压，显示精度为0.1mV。 1、双积分模数转换器（ICL7107 ）的基本工作原理
电表的改装与校准实验报告.doc
大学物理实验报告 实验时间： 2016 年 3 月 14 日 实验名称： 电表的改装与校准 成绩： 学号： 73 实验目的： 班级： 自动化 153 班 姓名：廖俊智 1、测量微安表头的内电阻 R g ，量程 I g 2、掌握将 100uA 表头改装成 10mA 的电流表和 5V 电压表的方法； 3、学会校准电流表和电压表的方法。 图 3 实验仪器： 用于改装的微安表头、数字多用表、电阻箱、滑动变阻器、直流稳压电流、导线等。 实验原理： 1. 微安表头的内电阻 R g ，量程 I g 的测定 测量内阻 R g 的方法很多，本实验采用替代法。如图 1 所示。当被改电流计 ( 表头 ) 接在电路中 时，选择适当的电压 E 和 I E R R 值使表头满偏， 记下此时标准电流表的读数 a ；不改变电压 W 和 W 的 值，用电阻箱 R 13 替代被测电流计，调节电阻箱 R 13 的阻值使标准电流表的读数仍为 I a ，此时电阻 箱的阻值即为被测电流计的内阻 R g 。 + – mA 1 被改装电流计 + – ° ° mA ° 2 ° ° ° R 13 E R W １．将 A 表头改装成大量程的电流表 因为微安表头的满刻度电流 ( 量程 ) 很小，所以在使用表头测量较大的电流前， 需 要扩大它的电流量程。扩大量程的方法是，在表头两端并联一个阻值较小的电阻 R P （如图 1）使流过表头的电流只是总电流的一部分。表头和 R P 组成的整体就是电流 表。 R P 称为分流电阻。选用不同阻值的 R P 可以得到不同量程的电流表。 在图 1 中，当表头满度时，通过电流表的总电流为 I ，通过表 图 1
基于51单片机的数字电压表设计
目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18)
1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的
电表的改装和校准
实验一.电表的改装和校准 一.实验目的（学习重点 1.掌握由电流计改装的电流表及电压表的原理和方法 2.掌握电表的校准方法 3.进一步熟悉滑线变阻器的两种用法 二.实验仪器 100uA 表头 10mA 电流表 10V 电压表 1750Ω 0.3A 滑线变阻器 T2381-1-2型电阻箱 Wy5-302-4型稳压电源 导线若干 三.实验原理 1.表头改装为电流表 由上次所述，若将100uA →10m A ，应并联多大的电阻呢？见图2-1 图中I 考虑为10m A ，Rs 为分流 电阻，Ig 为表头电流（50uA ） ∵表头与Rs 并联则有： Rs Ig I IgRg )(-= ? Rg Ig I Ig Rs -= （1） 由（1）表头参数（Ig ，Rg ）已知，改装量程I 确定（40mA ），则Rs 可求 Rg n Rg Ig I Rg Ig I Ig Rs 1111-=-===（2） （Ig I n = 为扩大倍数） 找一由（2）式所求数值的电阻（实际用电阻箱代替），与表
头并联即成为10mA 电流表，需注意此时表头刻度盘应扩大n 倍进行读数。 2.表头改装为电压表 表头虽为微安表，但也可反映电压，因共有内阻，由上可得所述，若将100uA →10v ，应串联多大的电阻R H 呢，见图2-2 考虑表头指针偏转角度时，所串 R H 恰好使改装电表两端电压V 为 10伏，则 因R H 与表头串联，故 有： )R (H +=Rg Ig V （3） Rg Ig V R H -= （4） 由（4）式，当表头参数（Ig ，Rg ）已知，改装的电压表量程V 确定，则H R 可求，Ig ，Rg 确定后（即表头给定），H R 仅改装表量程V 决定，反过来，H R 不同，量程V 就不同，实验根据给定的表头及改装表的量程（10V ）由（4）式求出H R 的数值，找一该数值的电阻，（实际用电阻箱代替）与表头串联即为10V 电压表，需注意，此时表的刻度盘的每一电流刻度应乘以（+Rg H R ），即换算成电压来进行读数（为什么，请同学们思考）。 3.电表的校准 上述改装，中学已接触过，在实验与中学区别在于校准，
数字电压电流表报告
摘要 本设计以单片机STC12C5A32S2作为系统控制核心，单片机通过其内部AD 对系统输入输出的电压电流进行实时采样，再经模数转换将模拟量变为对应的数字量，之后可以利用单片机内部程序进行运算就可以得到结果，系统以1602字符型液晶作为输出器件，显示采样所得的输入输出的电压电流。经测试，作品均达到设计要求。 关键字：数字电压电流表；AD转换；实时测量
1 系统设计方案 1.1方案设计及比较 实现数字电压电流表的设计方案主要内容包括采样数据的A/D 转换，数字相乘和数字滤波三部分。因此，电功率表的设计可分为以下几个方案。 方案一：A/D 转换器和单片机 众所周知单片机内部有中央处理器(运算器、控制器和寄存器)和存储器，因此可进行数字相乘和滤波运算，并且有些单片机自带A/D 转换器，可以大大减少设计的难度。只需电压电流采集并输送到单片机内部进行数据处理就可以得出功率设计。其原理框图如图1.1所示。 图1.1 单片机实现电压电流表方案 通过直接采样电压和和通过采样电流直接输送到STC12C5A32S2单片机内部进行A/D 转换为全数字信号，然后用STC12C5A32S2单片机编程实现数字相乘和滤波，从而得到数字化功率信息，并产生系统所需控制信号，完成整个系统的功能。该方案设计简单，成本较低，可实现设计所须的最低要求。 方案二：专用电能计量芯片和单片机 随着电子电表的快速发展，目前市场上出现了很多种专用电能计量芯片众多的电能计量芯片基本原理和基本功能是一样的，都含有A/D 转换，数字相乘和滤波部分，且均有电流和电压有效值等更多电能参数。利用这类专用电能计量芯片和STC12C5A32S2单片机配合使用，可以很方便地开发出一些应用系统。图 1.2便是这类方案的原理框图。 图1.2 专用电能计量芯片和单片机实现电压电流表方案 由图1.2可知，负载的电压和电流传感器产生的可识别电压信号，然后用单片机对此脉冲进行计量，产生系统所需控制信号，完成整个系统的功能。 方案三：MSP430FE42x 系列 微控制器(MCU)-MSP430FE42x 系列是TI 公司生产的用于电子式电能仪表的片上系统，它具有完全可编程的通信功能，完全能满足从事开发诸如测量值自动读取(AMR)、智能卡预付和多费率计费等具有复杂功能的电子式电能仪表制造的需要。它具有高性能的16-位RISC 结构指令的CPU ，可实现实时信号处理和
电表的改装与校准实验报告
四川 实验时间：2009年10月25日 实验名称：电表的改装与校准 成绩： 学号： 实验目的： 班级： 姓名： 1、测量微安表头的内电阻g R ； 2、掌握将100uA 表头改装成较大量程的电流表和电压表的方法； 3、学会校准电流表和电压表的方法。 实验仪器： FB308型电表改装与校准实验仪，专用导线。 实验原理： １．将A μ表头改装成大量程的电流表 因为微安表头的满刻度电流(量程)很小，所以在使用表头测量较大的电流前，需要扩大它的电流量程。扩大量程的方法是，在表头两端并联一个阻值较小的电阻R P （如图1）使流过表头的电流只是总电流的一部分。表头和R P 组成的整体就是电流表。R P 称为分流电阻。选用不同阻值的R P 可以得到不同量程的电流表。 在图1中，当表头满度时，通过电流表的总电流为I ，通过表头的电流为I g 。 因为 ()g g g g P U I R I I R ==- 故得 ( )g p g g I R R I I =- 如果表头的内阻R g 已知，则按照所需的电流表量程I ，由式(1)可算出分流电阻R P 的阻值。 ２．电压表的改装 根据欧姆定律U=IR ，内阻为R g 的表头，若通以电流I g ，则 表头两端电压降为U g =I g R g ,因此直流电流表可以对直流电压进行测量。通常R g 的数值不大，所以表头测电压的量程也很小。为了测量较高的电压，需在表头上串联一个阻值较大的电阻R S (如图2)，使超过表头电压量程的那部分电压降落在电阻R S 上，R S 称为扩程电阻。选用不同的扩程电阻，可以得到不同量程的电压表。 在图2中,设改装后伏特计的总电压为U ,当表头指针满刻度时,扩程电阻R S 两端的 电压为S g s g U I R U U ==-,于是有 g s g g g U U U R R I I -= = - （2） 根据所需要的电压表量程U 和表头内阻R g ,由式(4.5-2)可算出扩程电阻R S 的阻值。式(2)中I g 和U g 分别为表头的满刻度电流和满刻度电压。 3．电表的校准 电表扩程后必须经过校准才能使用。所谓校准,就是将改装后的电表与标准表同时对同一个对象(如电流或电压)进行测量比较。 校准电表时,必须先调好零点,再校准量程(满刻度点)。若量程不对,可调节R P 或R S ,使改装表的量程与标准表的指示数相一致。 校准刻度时,要同时记下待校表的读数I x 和标准表的读数I S 。从而得到该刻度的修正值x s x I I I ?=-。将同一量程的各个刻度都校准一遍, 可绘出x x I I ?-的折线图,即校准曲线(图 3)。在以后使用这个电表时,可以根 据校准曲线对测量值做出修正,以获得较高的准确值。 作校准曲线()x x x s x U U U U U ?-?=-,以x U 为横坐标。 数据表格： 1、电流表扩程及校准数据记录 2、电压表改装及校准数据记录 实验步骤： 1．将量程为100μA 的表头扩程至5mA 。 （1）计算分流电阻R P 理论值。 （2）按图4连接电路。 （3）校准量程，得到R P 实际值。 （4）校准改装电流表刻度值。 （5）作校准曲线x x I I ?-折线图。 2．将100μA 的表头改装为1V 的电压表。 （1）计算扩程电阻S R 理论值。 （2）按图5连接电路。 （3）校准量程，得到S R 实际值。 图1 U 图 3 x I ?0图2
电表的改装与校准
电表的改装与校准 电流计表头一般只能测量很小的电流和电压，若要用它来测量较大的电流和电压，就必须对其进行改装来扩大其量程。改装成电阻表或者交流电表等，都是由表头加一些元件组合而成的。各种多量程表（包括多用途的万用表）就是用这种办法制作的。 [实验目的］ 1.掌握扩大电表量程的原理和方法。 2.学会用实验方法测定电流计表头的内阻。 3.学会对改装表进行校正和测绘校正曲线，并能理解电表准确度等级的含义。 [实验仪器］ 微安表头，电阻箱，滑线变阻器，稳压电源（或电池），标准电压表，标准电流表等。 [实验原理] 电流计表头，也叫微安表，它的工作原理在前面《电磁学实验》中已讲过，请参看《磁电式电表原理》一段的讲述。它有两个重要的参数，一个是量程I g ，一般为几十微安到几百微安，是指针偏满度的最大测量电流值；另一个是内阻R g ，它是U 形磁铁的极掌的圆洞形磁场中可转动线圈的电阻阻值，该阻值大小一般为几百欧到几千欧，该线圈的转轴上装有表针，可指示转角大小。所以μA 表只能测很小的电流和电压，要想测较大的电流、电压、电阻或者其它量，就必须加一些元件进行改装、校准和刻度，而变成一个新量程和新功能的电表。为了说明它的精确度，还要进行测量和计算，按国家颁布布的七个等级标准确认新改装表的等级。 1.电流表的扩大量程 如欲用μA 表测量超过其量程的电流表，就必须扩大其量程。扩大量程的方法是在电表两端并联一个分流电阻R s ，如图7-1所示，图中虚线框内的μA 表和R s 组成了一个新的电流表，设新表量程为I ，则当流入电流为I 时，由于流入 原μA 表的最大电流只能为I g ，所以I －Ig 的电流必须 从分流电阻Rs 上流过。由欧姆定律知 I g R g = (I －Ig)R s 式中，Rg 是μA 表的内阻，分流电阻 g g g s R I I I R -=，令n I I g =称为量程的扩大倍数，则分流电阻为 g s R n R 1 1-= （7—1） 当确定μA 表的参量I g 和R g 后，根据所要扩大量程的倍数n ，就可算出需要并联的分流电阻R s ，实现电表的扩程。同一电表，并联不同的分流电阻R s ，就可得到不同量程的电流表。 2.μA 表改装成电压表 图 7-1
基于单片机的数字电能表设计
学号： 密级： 本科毕业论文基于单片机的数字电能表设计 院系名称： 专业名称：电气工程及其自动化 学生姓名： 指导老师：
郑重声明 本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期：
摘要 随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能 更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。 数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。 本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成
电表的改装与校正实验报告
实验四电表的改装和校准 实验目的 1．掌握电表扩大量程的原理和方法； 2．能够对电表进行改装和校正； 3．理解电表准确度等级的含义。 实验仪器： 微安表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源，毫安表，伏特表，开关等。 实验原理： 常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同部分，即表头。表头通常是磁电式微安表。根据分流和分压原理，将表头并联或串联适当阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流表或电压表。 一将微安表改装成电流表 微安表的量程I g 很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程。扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流 电阻R S 。如图1 所示，这样就使大部分被测电流从分流电阻上流过，而通过微安表的电流不超过原来的量程。 设微安表的量程为I g ，内阻为R g ，改装后的量程为I，由图1， 根据欧姆定律可得， （I - I g ）R S = I g R g R S = g g g I I R I - 设n = I /I g , 则 R S = 1 - n R g(1)
由上式可见，要想将微安表的量程扩大原来量程的n 倍，那么只须在表头上并联一个分流电阻，其电阻值为R S = 1 -n R g 。 图1 图2 二 将微安表改装成电压表 我们知道，微安表虽然可以测量电压，但是它的量程为I g R g ，是很低的。在实际应用中，为了能测量较高的电压，在微安表上串联一个附加电阻R H ，如图2所示，这样就可使大部分电压降在串联附加电阻上，而微安表上的电压降很小，仍不超过原来的电压量程I g R g 。 设微安表的量程为I g ，内阻为R g ，欲改装电压表的量程为U ，由图2，根据欧姆定律可得， I g (R g + R H )=U R H = -g I U R g （2） 三 改装表的校准 改装后的电表必须经过校准方可使用。改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。 首先调好表头的机械零点，再把待校的电流表（电压表）与标准表接入图3（或图4）中。然后一一校准各个刻度，同时记下待
51单片机数字电压表设计
基于51单片机的数字电压表设计 二级学院铜陵学院 专业自动化 班级 组号 组员 指导教师
简易的数字电压表的设计 目录 一课程设计任务书·····························································································································错误！未定义书签。 1.1 设计题目、目的····················································································································错误！未定义书签。 1.2 题目的基本要求和拓展功能··························································································错误！未定义书签。 1.3 设计时间及进度安排··········································································································错误！未定义书签。 二设计内容············································································································································错误！未定义书签。 2.1 元器件选型······························································································································错误！未定义书签。 2.2 系统方案确定·························································································································错误！未定义书签。 2.3 51单片机相关知识··············································································································错误！未定义书签。 2.4 AD转换器相关知识··············································································································错误！未定义书签。 三数字电压表系统设计 (7) 3.1系统设计框图 (8) 3.2 单片机电路 (9) 3.3 ADC采样电路 (10) 3.4显示电路 (11) 3.5供电电路和参考电压·························································································································································· 3.6 数字电压表系统电路原理图·········································································································································四软件部分 4.1 主程序 4.2 显示子程序 五数字电压表电路仿真 5.1 仿真总图 5.2 仿真结果显示 六系统性能分析 七心得体会 - 2 -
电能表铭牌上数字具体含义
1、电能表技术参数： （1）“220V”电能表适用的额定电压是220V； （2 （3）3000R/KW?h表示每消耗1kW?h的电能，表盘转3000转 电子式电能表，其参数为imp/KW?h ﹣﹣每消耗1KW?h的电能，指示灯闪烁的次数； （4）“50HZ”表示所接电路交流电的频率． 考点：电能表参数的理解与电能的求法。 专题：应用题；简答题。 分析：理解电能表提供参数的含义，回答有关问题． 解答： 解：（1）电能表“220V”表示要接入额定电压为220V的电路中； （3）“3000R/kW?h”表示每消耗1kW?h的电能，表盘转3000转； （4）“50HZ”表示所接入电路交流电的频率为50HZ． 点评：知道电能表提供参数“220V、10（40）A、3000R/KW?h、50HZ”的含义，属于基础题． （2
以上框内解释是否正确？ 基本电流和额定最大电流。基本电流（也叫标定电流）是确定电表有关特性的电流值，以Ib 表示；额定最大电流是仪表能满足其制造标准规定的准确度的最大电流值，以Imax表示。以下内容转载于lv1986lyl贡献于2010-05-05 特此感谢 电能表电流标示方式一般规格有以下几种: 单 相: 1.5(6)A 2.5(10)A5(20)A5(30)A10(40)A10(60)A15(60)A20(80)A极限20(100)A(极少用到) * 前面数值是标定电流或称额定电流称Ib 括号内为最大负载电流Imax在使用中负载功率电流不能超过电能表的最大负载电流.反之会造成仪表损坏.严重时会造成仪表烧毁及安全事故. 单相电能表的电流规格基本上有以上这几种.随着经济发展,人民生活水平的提高家用电器的不断增多,小规格的电能表已不适合目前市场环境基本以停产. 目前主流规格基本都是5(20)A 或 5(30)A 很多地方已把10(40)A作为民用的基本规格选用安装. 单相电能表最大规格一般选用 20(80)A 其过载能力可达100A 在这个范围内基本不会损坏或出现安全事故. 如果负载经常在100A 左右的话建议选装三相四线电能表相对安全. 20(100)A的电能表在单相电能表电流规格中已属极限. 如果最大负载电流超过80A 可以适当选择此规格. 继续说明: 括号前的电流值叫基本电流，是作为计算负载基数电流值的，括号内的电