直流电流表、电压表量程变换使用的计算

杨宝珊

在业余制作中经常会用到各种不同的电压或电流量的测量。如在制作一台可调的稳压电源时，为便于观察电路电源消耗情况，我们会需要不同量程的电压和电流显示。如何在一个固定量程电压表或电流表读出不同工况下的电压或电流值是我们经常会遇到的问题。由欧姆定理我们知道可用电阻的串、并联来实现。下面将详细介绍电流表、电压表量程变换使用的计算过程。

l        直流电流表分流电阻的计算。

当需要测量较大的电流值时，可采用并联电阻的方法来扩大电流表的量程。其常用电路见图1所示。

图1中分流电阻RI的计算方法为：

RI = ISRS /（I-IS）= RS /（I/IS-1）= RS /（n-1）

式中：

RI ---分流电阻（Ω）；

RS ---表头内阻（Ω）；

IS ---表头满偏电流（A）；

I ---量程扩大后的满偏电流（A）；

n ---电流表的量程扩大倍数，既n = I/IS

由上可知，选择合适的分流电阻RI，可以使电流表的量程扩大n倍，并且按扩大后的量程对电流表的标尺进行分度。另外需要注意的是在选取分流电阻时还应考率该电阻的功率。以下为实例计算。如：我们计划将一个满刻度偏转电流为100uA，内阻为500欧姆的电流表，该制成量程为2A的电流表，如何选择分流电阻？

1.        量程扩大倍数为：n = I/IS = 2/（100×10-6）= 2000

2.        由上式可知分流电阻为：RI = RS/（n-1）= 500/（2000-1）≈0.25Ω

3.        该电阻的功率为：P = （I - IS ）2×RI = （2-100×10-6）2×0.25≈1W

因此需要并联一个功率不小于1W、电阻值为0.25Ω的分流电阻。

                                

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2012-11-28 17:55 上传

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l        直流电压表分压电阻的计算。

当需要测量较高的直流电压时，可用串联电阻的方法来扩大电压量程。其常用电路如图2所示。

图2中，分压电阻Rv的计算公式为：

Rv = （（U-Us）/ Us）× Rs = （U/Us-1）× Rs = （m-1）Rs

式中：

Rv---分压电阻（Ω）；

Rs---表头内阻（Ω）；

Us---表头电压量程（V）；

U---扩大后的电压量程（V）；

m---量程扩大倍数，即m=U/Us。

因此，选择合适的分压电阻Rv，可扩大电压表的量程，并且按扩大后的量程对电表的标尺进行分度。如：一个电流表的其满刻度偏转电流为500uA，内阻为200欧姆，要把它该制成量程为20伏的电压表，需要串联阻值为多少的电阻？由上可知：

1.        表头满刻度时的电压表为：Us=IsRs=500×10-6×200=0.1V；

2.        量程扩大倍数为：m=U/Us=20/0.1=200；

3.        分压电阻为：Rv=（m-1）Rs=（200-1）200=39800Ω。

因此，分压电阻为39800Ω。