張正

（華洋科技通訊股份有限公司，江蘇 徐州221000）

檢流計廣泛應(yīng)用于電橋電路等電流檢測電路中，尋找一種使用安全、操作便利、靈敏度可調(diào)、不易損壞的檢流計，對實驗和測試都大有裨益。

1 現(xiàn)有的磁電系指針式檢流計介紹

1.1 檢流計的結(jié)構(gòu)及使用。圖1 為目前廣范使用磁電系指針式檢流計，其結(jié)構(gòu)包括磁電系的電流表表頭、與表頭線圈通過游絲連接的指針、用于改變檢測靈敏度的兩個電阻和三個接線柱。

圖1 常用檢流計的結(jié)構(gòu)

為防止損壞檢流計，使用時應(yīng)設(shè)計保護電路，先將接線柱1、2（低靈敏接線柱）與保護電路連接，若檢流計指針偏轉(zhuǎn)很小，再將檢流計的接線柱1、3（高靈敏接線柱）與保護電路連接，使用較為繁瑣。

1.2 檢流計使用中常見的問題。由于檢流計靈敏度較高，如果待檢測的電流稍大，即使增設(shè)了檢流計保護電路，也常會出現(xiàn)指針因過度偏轉(zhuǎn)而無法回位、指針被打彎，甚至檢流計被燒壞等故障現(xiàn)象。

1.3 檢流計保護電路。為有效保護檢流計，常常需增設(shè)檢流計保護電路，如圖2 所示。操作時，先斷開檢流計保護電路開關(guān)kg，此時檢流計與限流保護電阻Rm串聯(lián)，從而減小了流過檢流計的電流，一定程度保護了檢流計；當(dāng)待檢測的電流較小時，閉合檢流計開關(guān)kg，kg支路將Rm短路，待檢測電流全部通過檢流計，提高了檢流計的檢測靈敏度。

圖2 常用檢流計保護電路

2 一種靈敏度可調(diào)的檢流計的設(shè)計

本文的一種靈敏度可調(diào)的檢流計，不僅檢測靈敏度可調(diào)，而且靈敏度高于現(xiàn)有檢流計，同時其使用的便利性、安全性都優(yōu)于常用檢流計。

2.1 設(shè)計方案。本設(shè)計的靈敏度可調(diào)檢流計，由現(xiàn)有檢流計改進(jìn)而成。拆除了現(xiàn)有檢流計內(nèi)與表頭線圈連接的用于改變靈敏度的兩個電阻R1、R2（參見圖1），選用一個“2.2k、5w”同軸雙聯(lián)帶開關(guān)的金屬膜電位器取代，如圖3 所示，1 和2 是本設(shè)計靈敏度可調(diào)檢流計的兩個接線柱，并在金屬膜電位器的旋鈕處刻有靈敏度變化標(biāo)識，圖4 為靈敏度可調(diào)檢流計實物。

圖3 靈敏度可調(diào)檢流計結(jié)構(gòu)

圖4 靈敏度可調(diào)檢流計實物

2.2 檢流計參數(shù)設(shè)計。

檢流計表頭內(nèi)阻<100Ω、表頭滿偏電流0.5mA；

刻度盤-300div-0-300div；

電位器：2.2k、5w同軸雙聯(lián)帶開關(guān)金屬膜電位器；

檢流計靈敏度最大值3.5*10-3mA·div-1。

2.3 檢流計靈敏度的調(diào)節(jié)原理。如圖5 所示，當(dāng)待檢測電流I 流過檢流計時，若檢流計表頭電阻為Rg，金屬膜電位器RW與表頭并聯(lián)的部分的電阻為Rx，Rx≤RW同軸雙聯(lián)開關(guān)電位器的Kw閉合，由并聯(lián)電路的規(guī)律知，流過檢流計表頭的電流Ig滿足：

圖5 靈敏度可調(diào)檢流計原理圖

從（1）式可以看出，隨著電位器接入電路的電阻RX的增大，通過檢流計表頭的電流將隨之增大，可見檢流計的靈敏度隨著電位器接入電阻Rx的增大而提高。當(dāng)電位器的滑動端旋到接入電路電阻為零的A 端時，待測電流不流過檢流計的表頭，檢流計指針不偏轉(zhuǎn)，這時靈敏度最低，而待檢測電流I 全部通過Rx；當(dāng)電位器的滑動端移到B 端以外，同軸雙聯(lián)開關(guān)電位器的Kw斷開，電位器滑動端C 與接線柱2 連通，待檢測電流I 全部經(jīng)過檢流計表頭，此時檢流計的靈敏度最高。

2.4 檢流計靈敏度調(diào)節(jié)電位器的選取。如前所述，當(dāng)電位器的滑動端C 旋到接入電路電阻為零的A 端時，待檢測電流I 全部通過靈敏度調(diào)節(jié)電位器Rw，選取金屬膜電位器就是利用了其耐流能力強的優(yōu)點, 本文的靈敏度可調(diào)檢流計選取“2.2k、5w”金屬膜電位器，短時間可承受最大電流0.5A,可充分滿足多數(shù)實驗和檢測的需要；而選取金屬膜電位器帶開關(guān)，是為了提高檢流計檢測靈敏度，其原理是：滑動端C 在沒有旋到電位器電阻最大端B 的過程中，Kw處于閉合狀態(tài)，靈敏度隨著電位器接入電阻Rx的增大而提高，僅在滑動端C 旋到電位器電阻最大端B以后Kw斷開，使滑動端C 與接線柱2 連通，此時待測全部通過檢流計表頭，此時檢流計的靈敏度最高。因此本文的靈敏度可調(diào)檢流計在調(diào)節(jié)過程中隨著滑動端C 從A 向B 滑動的過程中，其靈敏度逐漸提高，在檢流計上用“”以直觀標(biāo)識，方便調(diào)節(jié)和觀察；電位器開關(guān)采用同軸雙聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)巧妙的開、關(guān)動作。

2.5 檢流計的自保護功能。使用本文設(shè)計的檢流計檢測待測電流，在無法判斷待檢測電流的大小時，應(yīng)先將靈敏度調(diào)節(jié)電位器的調(diào)節(jié)旋鈕逆時針旋到底，即Rx=0，根據(jù)（1）式可看出，無論待檢測電流多大，都沒有電流流經(jīng)檢流計的表頭，從而有效地避免了檢流計的指針偏轉(zhuǎn)過大而無法彈回、指針被打彎，甚至檢流計被燒壞的現(xiàn)象，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)較小時再逐漸順時針旋轉(zhuǎn)電位器Rw以增大檢測靈敏度。

3 靈敏度可調(diào)檢流計的使用舉例

以檢流計在平衡惠斯通電橋應(yīng)用為例，比較本文設(shè)計靈敏度可調(diào)檢流計與現(xiàn)有檢流計的不同。

圖6 現(xiàn)有檢流計測量電路

圖7 靈敏度可調(diào)檢流計測量電路

3.1 兩種檢流計的檢測電路不同。圖6、圖7 分別為現(xiàn)有檢流計測量電路和本設(shè)計靈敏度可調(diào)檢流計測量電路，不難看出使用靈敏度可調(diào)檢流計的測量電路簡單明了，降低了連接電路的難度。

3.2 兩種檢流計測量電路調(diào)節(jié)電橋平衡的操作不同。

3.3 兩種檢流計檢測可達(dá)到的最大靈敏度不同。

4 結(jié)論

通過對現(xiàn)有檢流計結(jié)構(gòu)和實際使用中常見問題的分析，通過選用特殊結(jié)構(gòu)的電位器設(shè)計了靈敏度可調(diào)檢流計，該檢流計靈敏度高且可調(diào)，使用電路簡單、操作簡便，同時具有較好的自保護功能。