張正

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檢流計(jì)廣泛應(yīng)用于電橋電路等電流檢測(cè)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(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試都大有裨益。

1 現(xiàn)有的磁電系指針式檢流計(jì)介紹

1.1 檢流計(jì)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(jì)，其結(jié)構(gòu)包括磁電系的電流表表頭、與表頭線圈通過(guò)游絲連接的指針、用于改變檢測(cè)靈敏度的兩個(gè)電阻和三個(gè)接線柱。

圖1 常用檢流計(jì)的結(jié)構(gòu)

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

1.2 檢流計(jì)使用中常見(jiàn)的問(wèn)題。由于檢流計(jì)靈敏度較高，如果待檢測(cè)的電流稍大，即使增設(shè)了檢流計(jì)保護(hù)電路，也常會(huì)出現(xiàn)指針因過(guò)度偏轉(zhuǎn)而無(wú)法回位、指針被打彎，甚至檢流計(jì)被燒壞等故障現(xiàn)象。

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

圖2 常用檢流計(jì)保護(hù)電路

2 一種靈敏度可調(diào)的檢流計(jì)的設(shè)計(jì)

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

2.1 設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)的靈敏度可調(diào)檢流計(jì)，由現(xiàn)有檢流計(jì)改進(jìn)而成。拆除了現(xiàn)有檢流計(jì)內(nèi)與表頭線圈連接的用于改變靈敏度的兩個(gè)電阻R1、R2（參見(jiàn)圖1），選用一個(gè)“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(jì)靈敏度可調(diào)檢流計(jì)的兩個(gè)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(shí)，圖4 為靈敏度可調(diào)檢流計(jì)實(shí)物。

圖3 靈敏度可調(diào)檢流計(jì)結(jié)構(gòu)

圖4 靈敏度可調(diào)檢流計(jì)實(shí)物

2.2 檢流計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)。

檢流計(jì)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(jì)靈敏度最大值3.5*10-3mA·div-1。

2.3 檢流計(jì)靈敏度的調(diào)節(jié)原理。如圖5 所示，當(dāng)待檢測(cè)電流I 流過(guò)檢流計(jì)時(shí)，若檢流計(jì)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(guò)檢流計(jì)表頭的電流Ig滿足：

圖5 靈敏度可調(diào)檢流計(jì)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(guò)檢流計(jì)表頭的電流將隨之增大，可見(jiàn)檢流計(jì)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(dòng)端旋到接入電路電阻為零的A 端時(shí)，待測(cè)電流不流過(guò)檢流計(jì)的表頭，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，這時(shí)靈敏度最低，而待檢測(cè)電流I 全部通過(guò)Rx；當(dāng)電位器的滑動(dòng)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(dòng)端C 與接線柱2 連通，待檢測(cè)電流I 全部經(jīng)過(guò)檢流計(jì)表頭，此時(shí)檢流計(jì)的靈敏度最高。

2.4 檢流計(jì)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(dòng)端C 旋到接入電路電阻為零的A 端時(shí)，待檢測(cè)電流I 全部通過(guò)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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn), 本文的靈敏度可調(diào)檢流計(jì)選取“2.2k、5w”金屬膜電位器，短時(shí)間可承受最大電流0.5A,可充分滿足多數(shù)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)的需要；而選取金屬膜電位器帶開關(guān)，是為了提高檢流計(jì)檢測(cè)靈敏度，其原理是：滑動(dòng)端C 在沒(méi)有旋到電位器電阻最大端B 的過(guò)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(dòng)端C 旋到電位器電阻最大端B以后Kw斷開，使滑動(dòng)端C 與接線柱2 連通，此時(shí)待測(cè)全部通過(guò)檢流計(jì)表頭，此時(shí)檢流計(jì)的靈敏度最高。因此本文的靈敏度可調(diào)檢流計(jì)在調(diào)節(jié)過(guò)程中隨著滑動(dòng)端C 從A 向B 滑動(dòng)的過(guò)程中，其靈敏度逐漸提高，在檢流計(jì)上用“”以直觀標(biāo)識(shí)，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(shí)現(xiàn)巧妙的開、關(guān)動(dòng)作。

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

3 靈敏度可調(diào)檢流計(jì)的使用舉例

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

圖6 現(xiàn)有檢流計(jì)測(cè)量電路

圖7 靈敏度可調(diào)檢流計(jì)測(cè)量電路

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

3.2 兩種檢流計(jì)測(cè)量電路調(diào)節(jié)電橋平衡的操作不同。

3.3 兩種檢流計(jì)檢測(cè)可達(dá)到的最大靈敏度不同。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有檢流計(jì)結(jié)構(gòu)和實(shí)際使用中常見(jiàn)問(wèn)題的分析，通過(guò)選用特殊結(jié)構(gòu)的電位器設(shè)計(jì)了靈敏度可調(diào)檢流計(jì)，該檢流計(jì)靈敏度高且可調(diào)，使用電路簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，同時(shí)具有較好的自保護(hù)功能。