电压表电流表详细工作原理 内部构造（求图文并茂,言简意赅）

电流表是跟据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的.

电流表内部有一永磁体,在极间产生磁场,在磁场中有一个线圈,线圈两端各有一个游丝弹簧,弹簧各连接电流表的一个接线柱,在弹簧与线圈间由一个转轴连接,在转轴相对于电流表的前端,有一个指针.

当有电流通过时,电流沿弹簧、转轴通过磁场,电流切磁感线,所以受磁场力的作用,使线圈发生偏转,带动转轴、指针偏转.

由于磁场力的大小随电流增大而增大,所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小.

这叫磁电式电流表,就是我们平时实验室里用的那种.

电流表串联一个大电阻.测量时并联到被测量的两点之间,不会改变原有电路的特性,电流表显示数值正比于被测量点的电压：

电流表内阻 Ro 很小,可以忽略不计,外接电阻 R 很大,这样根据欧姆定律得到：

I = U/(R + Ro) ≈ U/R

电流表是利用载流矩形线圈在磁场中受力偶矩转动的原理制成的.电压表可以理解成电流表串联一个大电阻

电压表原理

电压表的原理

首先，我们要知道在电压表内，有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后，会使线圈产生磁场，这样线圈通电后在磁铁的作用下会旋转，这就是电流表、电压表的表头部分。

这个表头所能通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小（肯定远小于1V，可能只有零点零几伏甚至更小），为了能测量我们实际电路中的电压，我们需要给这个电压表串联一个比较大的电阻，做成电压表。这样，即使两端加上比较大的电压，可是大部分电压都作用在我们加的那个大电阻上了，表头上的电压就会很小了。

可见，电压表是一种内部电阻很大的仪器，一般应该大于几千欧。

电流表是跟据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。

电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。

当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。

由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。

这叫磁电式电流表，就是我们平时实验室里用的那种。

电流表串联一个大电阻。测量时并联到被测量的两点之间，不会改变原有电路的特性，电流表显示数值正比于被测量点的电压：

电流表内阻 Ro 很小，可以忽略不计，外接电阻 R 很大，这样根据欧姆定律得到：

理想状态的电流表内阻为0；理想状态的电压表内阻为无限大

I = U/(R + Ro) ≈ U/R

DA30A 型真有效值电压表

性能特点 :

真正有效值测量

可测量各种波形电压和无规则噪声电压

热电偶检波方式，线性指示

测量频率范围：10 Hz — 10 MHz

大镜面表头指示，读数清晰

电压表工作原理的电路图

电压表里边，就是一个线圈，线圈饶在一个圆柱体磁铁上，当有电流通过线圈时发生偏转。由于电阻一定，电压大小变化，磁场强弱变化成正比例，写上刻度就可以

但是为了少饶一些线圈，也为了使他质量减小，灵敏度和精确度更高，一般都串接一个电阻，电阻值都比较大的，这样电压表就做出来了

求一简易数字电压表的电路原理图

28．    数字电压表

1． 实验任务

利用单片机AT89S51与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。

2． 电路原理图

图1.28.1

3． 系统板上硬件连线

a)         把“单片机系统”区域中的P1.0－P1.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。

b)        把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。

c)        把“单片机系统”区域中的P3.0与“模数转换模块”区域中的ST端子用导线相连接。

d)        把“单片机系统”区域中的P3.1与“模数转换模块”区域中的OE端子用导线相连接。

e)         把“单片机系统”区域中的P3.2与“模数转换模块”区域中的EOC端子用导线相连接。

f)         把“单片机系统”区域中的P3.3与“模数转换模块”区域中的CLK端子用导线相连接。

g)        把“模数转换模块”区域中的A2A1A0端子用导线连接到“电源模块”区域中的GND端子上。

h)        把“模数转换模块”区域中的IN0端子用导线连接到“三路可调电压模块”区域中的VR1端子上。

i)          把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7用8芯排线连接到“模数转换模块”区域中的D0D1D2D3D4D5D6D7端子上。

4． 程序设计内容

i.              由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK是接在AT89S51单片机的P3.3端口上，也就是要求从P3.3输出CLK信号供ADC0809使用。因此产生CLK信号的方法就得用软件来产生了。

ii.              由于ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。实际显示的电压值 (D/256*VREF)

5． 汇编源程序

ADC0809中文资料

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

（1）ADC0809的内部逻辑结构

由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数 据。

（2）． ADC0809引脚结构

ADC0809各脚功能如下：

D7-D0：8位数字量输出引脚。

IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。

VCC：+5V工作电压。

GND：地。

REF（+）：参考电压正端。

REF（-）：参考电压负端。

START：A/D转换启动信号输入端。

ALE：地址锁存允许信号输入端。

（以上两种信号用于启动A/D转换）.

EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。

OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。

CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。

A、B、C：地址输入线。

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

地址输入和控制线：4条

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模 拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。

C B A 选择的通道

0 0 0 IN0

0 0 1 IN1

0 1 0 IN2

0 1 1 IN3

1 0 0 IN4

1 0 1 IN5

1 1 0 IN6

1 1 1 IN7

数字量输出及控制线：11条

ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当 EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输 出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。

CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，

VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。

2． ADC0809应用说明

（1）． ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。

（2）． 初始化时，使ST和OE信号全为低电平。

（3）． 送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。

（4）． 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。

（5）． 是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

（6）． 当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

3． 实验任务

如下图所示，从ADC0809的通道IN3输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形成显示出来。ADC0809的VREF接＋5V电压。

4． ADC0809应用电路原理图

6． 程序设计内容

（1）． 进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P0端口读入，经过数据处理之后在数码管上显示。

（2）． 进行A/D转换之前，要启动转换的方法：

ABC＝110选择第三通道

ST＝0，ST＝1，ST＝0产生启动转换的正脉冲信号 .

C语言源程序

#include

unsigned char code dispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,

0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,

0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};

unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,0,0,0};

unsigned char dispcount;

sbit ST="P3"^0;

sbit OE="P3"^1;

sbit EOC="P3"^2;

unsigned char channel="0xbc";//IN3

unsigned char getdata;

void main(void)

{

TMOD=0x01;

TH0=(65536-4000)/256;

TL0=(65536-4000)%256;

TR0=1;

ET0=1;

EA=1;

P3=channel;

while(1)

{

ST=0;

ST=1;

ST=0;

while(EOC==0);

OE=1;

getdata=P0;

OE=0;

dispbuf[2]=getdata/100;

getdata=getdata%100;

dispbuf[1]=getdata/10;

dispbuf[0]=getdata%10;

}

}

void t0(void) interrupt 1 using 0

{

TH0=(65536-4000)/256;

TL0=(65536-4000)%256;

P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];

P2=dispbitcode[dispcount];

dispcount++;

if(dispcount==8)

{

dispcount=0;

}

dispbuf[i]=temp;

ST=1;

ST=0;

}

}

}

void t0(void) interrupt 1 using 0

{

CLK=~CLK;

}

void t1(void) interrupt 3 using 0

{

TH1=(65536-4000)/256;

TL1=(65536-4000)%256;

P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];

P2=dispbitcode[dispcount];

if(dispcount==7)

{

P1=P1 | 0x80;

}

dispcount++;

if(dispcount==8)

{

dispcount=0;

}

}

500-4万用表电路原理图

500-4万用表电路原理图：

万用表有个特殊电阻，是电流档扩大量程范围使用的电阻，是一根大概2mm租的锰铜合金棒，调整时需要在上面点焊锡以控制阻值。500mA档位的短接电阻是1.5欧姆，因此这个5A档位的电阻应该是0.15欧姆左右。

扩展资料：

万用表的相关要求规定：

1、万用表不仅可以用来测量被测量物体的电阻，交直流电压还可以测量直流电压。甚至有的万用表还可以测量晶体管的主要参数以及电容器的电容量等。

2、万用表的直流电流档是多量程的直流电压表。表头并联闭路式分压电阻即可扩大其电压量程。万用表的直流电压档是多量程的直流电压表。表头串联分压电阻即可扩大其电压量程。

3、万用表分压电阻不同，相应的量程也不同。万用表的表头为磁电系测量机构，它只能通过直流，利用二极管将交流变为直流，从而实现交流电的测量。

参考资料来源：百度百科-万用表

电压表工作原理

一般的电压表分机械式电压表和数字式电压表两种。

1、机械式电压表主要有磁铁、线圈、扭簧、指针等组成。当线圈中有电流通过时，就会产生旋转力，而旋转力与扭簧之间达到一种平衡，指针就会指向某个读数。这种结构一般比较灵敏，微小的电流就能产生转动，所以，要在线圈中串联电阻，根据U=I*R可知，增加电阻的大小就能增加测量电压的大小。

2、数字是万用表工作原理即所谓双积分原理，如下图：

双积分ADC包括2个部分：第一部分是充电和积分电路（图的上升部分）；第二部分是放电部分（图的下降部分）。

在上升部分，未知信号按固定时间（t1)给积分器充电（积分时间通常是市电周期的整数倍数，以抑制市电干扰）。在下降部分，积分器按参考电压进行固定速率的放电，t2是放电时间，由计数器计数，以测量未知的输入电压。

当然，在具体实施过程中也会像机械电压表一样使用U=I*R改变电压测量量程。