电子测量——感应式测电器

1、目 录 1、设计要求···········································22、设计方案与论证···

2、3;·································23、设计原理及电路图···············

3、;····················3 3.1工作原理····························&#

4、183;·········3 3.2元器件选择····································44、元器件清单·&#

5、183;·······································65、元器件识别与检测········

6、83;··························6 5.1电阻的识别······················

7、;··············6 5.2电容的识别··································&

8、#183;·8 5.3三极管的识别··································96、硬件制作与调试··········

9、3;··························97、设计心得······················

10、83;···················108、参考文献·····························&

11、#183;············101、设计要求电路由高压感应控制电路和音响发生电路两大部分组成。当电路接通时，如果测电器尚未侧到高压带电体，则振荡电路不工作，扬声器B无声。一旦测电器接近高压带电体，振荡电路立即工作，振荡电流通过扬声器B，使之发出响亮的“嘟”声。一般应达到如下指标：对于36100V交、直流带电体，探测报警距离不小于0.54cm。交流220V带电体不小于5cm。10kV高压输电线路不小于80cm。电视机显像管高压为20-50cm。感应式测电器不报警时耗电小于

12、1mA，报警时不超过100mA，故用电很节省。2、设计方案与论证本设计目的为感应式测电，利用结型场效应晶体管的高输入阻抗及电压放大特性作感应信号检拾和放大，利用普通晶体三极管和电容器、电阻器形成的震荡作用，故电路应由高压感应控制电路和音响发生电路两大部分组成。要求在远离带电体的环境中，按下电源开关SB，用小螺丝刀缓慢调节微调电位器RP的阻值，R3的阻值试一试。但R3阻值也不可太大，否则电路报警时的耗电量将会显著增大，并且电路起振困难。当按下按钮开关时，电路电源即被接通。如果测电器尚未探测到高压带电体，扬声器B无声。一旦测电器接近高压带电体，振荡电路立即工作，振荡电流通过扬声器B，使之发出响亮的

13、“嘟”声。调试好的感应式测电器，一般应达到如下指标：对于36100V交、直流带电体，探测报警距离不小于0.54cm。交流220V带电体不小于5cm。10kV高压输电线路不小于80cm。电视机显像管高压为20-50cm。感应式测电器不报警时耗电小于1mA，报警时不超过100mA，故用电很节省。电路中，微调电位器RP用来调整探测灵敏度。振荡电路的工作频率主要取决于时间常数t=R1×C1，故增减电阻器R1阻值或电容器C1容量就可以改变扬声器B发声的音调。C2为交流旁路电容器，主要用来减小电池GB的交流内电阻，使扬声器B发声更响亮，并相对延长电池使用寿命。3、设计原理及电路图图1感应式测电器

14、电路图原理图3.1 工作原理感应式测电器的电路如图所示，它由高压感应控制电路和音响发生电路两大部分组成。其中：VT1是结型场效应晶体管，利用其高输入阻抗及电压放大特性作感应信号检拾和放大。VT2、VT3是两只极性相反的普通晶体三极管，VT3的发射结是VT2的负载，而VT2又为VT3提供基极电流，它们互相配合工作，在电容器C1、电阻器R3的正反馈作用下形成振荡，所以这个电路被叫做互补型自激多谐振荡器。其中结型场效应晶体管是由p-n结栅极(G)与源极(S)和漏极(D)构成的一种具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的导电性来实现对输出电流的控制。 当按下按钮开关SB时，电路电源

15、即被接通。如果测电器尚未探测到高压带电体，则由于场效应晶体管VT1处于零偏状态，其漏极D和源极S之间的电阻较小，与漏极D相连的VT2基极处于低电平(<0.65V)，VT2因无合适偏流而处于截止状态，由VT2和VT3等组成的振荡电路不工作，扬声器B无声。一旦测电器接近高压带电体，与VT1栅极G相连的金属感应片就会接收到微弱的电场信号，使VT1漏、源极之间的电阻值增大，其分电压(指相对于微调电位器RP而言)随之上升，VT2即获得合适偏流而导通，由VT2和VT3等组成的振荡电路立即工作，振荡电流通过扬声器B，使之发出响亮的“嘟”声。电路中，微调电位器RP用来调整探测灵敏度。振荡电路的工作频率主

16、要取决于时间常数t=R1×C1，故增减电阻器R1阻值或电容器C1容量就可以改变扬声器B发声的音调。C2为交流旁路电容器，主要用来减小电池GB的交流内电阻，使扬声器B发声更响亮，并相对延长电池使用寿命。多谐振荡器为一种阻容耦合式的矩形波发生器。传统的多谐振荡器是由两级倒相放大器经电阻电容耦合并连接成正反馈环路构成，如图。它的工作过程与单稳态触发器相似（见触发器），所不同的是多谐振荡器的两个状态都是准稳态，因而不需要任何外加触发脉冲便能不停地产生矩形波。图中的两组耦合元件 R1C1和R2C2分别决定一个周期内两个矩形波的宽度。在集成电路出现后，也可用两个反相器来代替图中的两级晶体管倒相放

17、大器或用专用单片电路来构成。3.2元器件选择VT1用3DJ6或3DJ7型结型场效应晶体管，要求饱和漏源电流IDSS<1mA。该结型场效应晶体管有金属管壳和塑料两种封装形式，外形和管脚排列如图所示。这里特别要指出的是：对于结型场效应晶体管，由于它的漏极D和源极S是对称的，所以可以互换使用。虽然用万用表测量时漏极与源极之间正、反向电阻有时略有差异，但不影响两脚对换使用。金属感应片是尺寸约为15mm×15mm的薄铁(或铜)片。SB用14mm×14mm 小型轻触开关， 亦可用KWX-2型微动开关来代替。GB用两节5号干电池串联(须配塑料电池架)而成，电压3V。RP采用的是WH

18、7-A型立式微调电位器。R1R3均采用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1用CT1型瓷介电容器，C2用CD11-10V型电解电容器。B采用的是27mm×9mm、8超薄微型动圈式扬声器，作用为减小体积、方便安装。VT2可采用9011(集电极最大允许电流ICM =30mA，集电极最大允许功耗Pcm =200mW)或3DG6、3DG201型硅NPN小功率三极管，要求电流放大系数>50。VT3可采用9012(ICM =-0.5A，Pcm=625mW)或3CX200、3CG23型硅PNP中功率三极管，要求>30。4、元器件清单元件序号型号主要参数数量备注VT13DJ6结型场效应晶体管

19、1VT29011普通晶体三极管1VT39012普通晶体三极管1C1电容器0.0471C2电容器471R1电阻器47k1R2电阻器6.8k1R3电阻器1.5k1RP滑动变阻器5.1k1SB开关-1-金属感应片-1BHXD扬声器1 表1 元器件清单5、元器件识别与检测5.1电阻的识别 黑，棕，红，橙，黄，绿，蓝，紫，灰，白， 金， 银 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 5%，10% 倒数第二环，表示零的个数。最后一位，表示误差。 这个规律有一个巧记的口诀：棕一红二橙是三，四黄五绿六为蓝，七紫八灰九对白，黑是零，金五银十表误差。表2 电阻阻值计算 图2电阻封装图片色环电阻分

20、四环和五环。 1.四色环电阻：就是指用四条色环表示阻值的电阻，从左向右数，第 一道色环表示阻值的最大一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数字；第三道色环表示阻值倍乘的数；第四道色环表示阻值允许的偏差（精度）。 例如一个电阻的第一环为红色（代表2）、第二环为绿色（代表5）、第三环为黑色（代表1倍）、第四环为金色（代表±5%），那么这个电阻的阻值应该是25，阻值的误差范围为±5%。 2.五色环电阻：就是指用五色色环表示阻值的电阻，从左向右数，第一道色环表示阻值的最大一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数字；第三道色环表示阻值的第三位数字；第四道色环表示阻值的倍乘数；第五道色环表

21、示误差范围。 例如以个五色环电阻，第一环为红（代表2）、第二环为绿（代表5）、第三环为黑（代表0）、第四环为蓝（代表10000000倍）、第五环为金色（代表±5%），则其阻值为250*1000000=250M，误差范围为±5%。 图3色环电阻5.2电容的识别 电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法。电容的基本单位为电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位换算如下： 1法拉=1000毫法=1000*1000微法=1000*1000*1000纳法 容量大的电容其容量值在电容上直标标明； 字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=100

22、0PF 数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。 如 ：102表示10×102PF=1000PF 4n7=4.7×103PF=4700PF 表3 电容型号对应误差图4电容封装图5.3 三极管的识别 三极管的特性：具有结构牢固，寿命长，体积小，耗电省等优点。在电路中主要起功率放大，开关作用。三极管的分类： 1、它分PNP型和NPN型两种类型，这两种类型的三极管在工作特性上可互相弥补。2、按材料不同可分为：锗三极管、硅三极管、3、按用途不同可分为：放大三极管、开关三极管4、按功率不同可分为：小功率、中功率、大功率三极管。5、按工作频率不同可分为：低频、高频、超高频三极管。图 5 三极管 三极管的识别方法：将三极管的平面对着自己，从左到右管脚依次为e、b、c。6、硬件制作与调试 该感应式测电器的印制电路板接线图中印制电路板实际尺寸约为90mm×150mm。焊接时注意：电烙铁外壳一定要良好接地! 电路调试很简单：在远离带电体的环境中，按下电源开关SB，用小螺丝刀缓慢调节微调电位器RP的阻值，R3的阻值试一试。但R3阻值也不可太大，否则电路报警时的耗电量将会显著增大，并且电路起振困难。调试好的感应式测电器，一般可达到如下指标：对于36100V交、直流带电体，探测报警距离不小于0.54cm。交流220V带