NationalSemi 发表于 2008-1-3 22:55:30

请问万用表测量电压、电流的原理是怎样的?

便宜的万用表才20元左右,可以比较精确地测量电压电流,
这个测量方案是怎样的呢?一般使用采样电阻、信号放大、AD转换的方法
好像很难做到低成本、高精度。
请了解万用表原理的网友指教

ssyniuej 发表于 2008-1-4 02:04:50

一般采用的是双积分的AD芯片来做的,这种芯片测量精度很高的,对于直流电压。电流其实就是在电阻上产生的电压降。一般这种测量芯片的量程是200毫伏。交流电压、电流则要增加额外电路来转成直流电压才能测量。

xk2yx 发表于 2008-1-4 08:19:45

交流测的是有效值,比如PWM

Feeling_MCU 发表于 2009-1-17 17:10:07

很想知道万用表是怎么测交流电压的,有没有可以直接拿来用的电路啊?



我要做东西,需要测量220V、380V交流电压,想借鉴下万用表测交流电的方法。



今天还专门拆了个FLUKE的数字万用表,里面的电路很简单,但没看懂是啥原理。



有高人做过这方面的么?

本贴被 Feeling_MCU 编辑过,最后修改时间:2009-01-17,17:25:34.

bbsniua 发表于 2009-10-9 22:24:17

直流电压简单了,电阻分压就完成了!
交流电压是在直流分压的情况下经过AC-DC有效值转换,
真有效值的就用AD637之类的转换IC!

直流电流就是串一个电阻转成电压,
交流电流是在直流转电压后接到AC转换电路!

其它不管什么电路都是把相关内容转成直流电压到AD!
比如手动表的频率档,电容档,二极管档等,
自动表的频率档和电容档是采用CPU里面的计数器测频率的!

NJ8888 发表于 2009-10-9 22:26:54

做到20元真了不起,我刚工作时收入<100,花了不120买了个DT830

lilith 发表于 2009-10-9 23:41:29

数字万用表的原理可以看看沙占友老师的书,我们当初就用过他的课本。

成熟的 3.5 位数字万用表使用类似 7106 之类双重、多重积分 AD 转换器,单个芯片完成 AD 转换、译码,驱动显示器(比如 7106、7129 可以直接驱动 LCD,7107 可以直接驱动 LED)等功能,片内有振荡器和基准,芯片内的电路对输入电压进行积分,积分时间和输入电压成正比,用计数器计这个积分时间就得到结果。

类似 7106 之类芯片,设置为满量程计数 2000,且和基准关系为 2:1,也就是使用 1V 基准,输入 2V 时满量程,且基准输入和电压差分输入、模拟地都是分开的,这样还可以简单采用比例测阻,就是把表内基准电阻和被测电阻串联,虽然被测电阻未知且可变,但串联电路中电流都一样,所以被测电阻和基准电阻上的电压比就等于电阻比,两个电压进入基准和差分,就直接读出电阻值。

所以电池电压低的时候由于 7106 片内基准无法工作导致测量值大于被测电压,但电阻档读数却基本不变,就是采用了这种比例测阻法带来的好处了。此测量方法精度仅取决于基准电阻的精度,所以只要使用 0.1% 的电阻就可以把表做得很准。而如果使用恒流测阻,需要考虑基准电压的精度,基准电阻的精度,运算放大器的性能等等,就十分复杂,成本也很高。

至于直流电压档的精度保证,因为基准档只有一个(0.2V),其余档使用电阻分压,同批次电阻通常误差方向会比较一致,所以虽然分压电阻精度只有 0.5% 或者 0.1%,但分压结果还是比较乐观的。基本这类表都采用 100 欧 + 900 欧、9K、90K、900K 的组合,分压电阻同时也作为电阻基准使用,所以在低成本的时候保持了很高的精度。

电流测量就是测量流过分流电阻上的电压,这个也是很简单的。交流电测量,一般来说 20 块钱的表只有 200V、750V 两个档,直接就是一个 1n4007 整流了,别以为里面有什么玄机;稍微贵一点的表(五六十块钱以上吧)可以从 0.2V 到 750V,不过测量出来的是平均值(对市电来说可简单换算为有效值),一个运算放大器搞定,调整放大倍数为 2.22 倍,测出来的就是有效值啦,仅正弦交流电,而且频率响应低于 400HZ。再贵一些的表用了比如 AD637 之类真有效值芯片,不在楼主讨论范围内吧?

测量电容可以用脉宽调制,将被测电容调制一个方波的宽度,然后积分成电压,这样就能测量电容了,也可以用一个文氏电桥产生一个正弦波交流电流过电容,测量电容的压降,当然这样的表肯定有从 0.2V AC 起的交流电压档。温度测量就是用一个运算放大器放大热电偶产生的热电势,有的便宜的表就是一个 1n4148...

所以功能好像很多,但都是以 7106 之类单芯片 AD 转换器为核心,把所有被测量转化为线性电压即可(830B 之类 20 块钱的表就没有办法把交流电压也线性了),精度也有保证。毕竟 0.1% 的电阻没多贵,人家保证的精度也没多高,比如 30 块钱的 UT33B 直流电压精度 0.5 级,电流和电阻 1.0 级,还不如高精度的指针表。

shawn_17 发表于 2011-3-3 13:56:23

楼上的大哥真牛

littlemouse11 发表于 2013-5-14 13:46:52

感谢lilith,长见识了。

meisen999 发表于 2013-6-23 21:46:00

lilith 发表于 2009-10-9 23:41 static/image/common/back.gif
数字万用表的原理可以看看沙占友老师的书,我们当初就用过他的课本。

成熟的 3.5 位数字万用表使用类似 71 ...

分析深入,不错.
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