一種靈敏度可調的檢流計設計

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、不易損壞的檢流計，對實驗和測試都大有裨益。

1 現有的磁電系指針式檢流計介紹

1.1 檢流計的結構及使用。圖1 為目前廣范使用磁電系指針式檢流計，其結構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 常用檢流計的結構

為防止損壞檢流計，使用時應設計保護電路，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，即使增設了檢流計保護電路，也常會出現指針因過度偏轉而無法回位、指針被打彎，甚至檢流計被燒壞等故障現象。

1.3 檢流計保護電路。為有效保護檢流計，常常需增設檢流計保護電路，如圖2 所示。操作時，先斷開檢流計保護電路開關kg，此時檢流計與限流保護電阻Rm串聯，從而減小了流過檢流計的電流，一定程度保護了檢流計；當待檢測的電流較小時，閉合檢流計開關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 一種靈敏度可調的檢流計的設計

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

2.1 設計方案。本設計的靈敏度可調檢流計，由現有檢流計改進而成。拆除了現有檢流計內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”同軸雙聯帶開關的金屬膜電位器取代，如圖3 所示，1 和2 是本設計靈敏度可調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識，圖4 為靈敏度可調檢流計實物。

圖3 靈敏度可調檢流計結構

圖4 靈敏度可調檢流計實物

2.2 檢流計參數設計。

檢流計表頭內阻<100Ω、表頭滿偏電流0.5mA；

刻度盤-300div-0-300div；

電位器：2.2k、5w同軸雙聯帶開關金屬膜電位器；

檢流計靈敏度最大值3.5*10-3mA·div-1。

2.3 檢流計靈敏度的調節原理。如圖5 所示，當待檢測電流I 流過檢流計時，若檢流計表頭電阻為Rg，金屬膜電位器RW與表頭并聯的部分的電阻為Rx，Rx≤RW同軸雙聯開關電位器的Kw閉合，由并聯電路的規律知，流過檢流計表頭的電流Ig滿足：

圖5 靈敏度可調檢流計原理圖

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，這時靈敏度最低，而待檢測電流I 全部通過Rx；當電位器的滑動端移到B 端以外，同軸雙聯開關電位器的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 檢流計靈敏度調節電位器的選取。如前所述，當電位器的滑動端C 旋到接入電路電阻為零的A 端時，待檢測電流I 全部通過靈敏度調節電位器Rw，選取金屬膜電位器就是利用了其耐流能力強的優點, 本文的靈敏度可調檢流計選取“2.2k、5w”金屬膜電位器，短時間可承受最大電流0.5A,可充分滿足多數實驗和檢測的需要；而選取金屬膜電位器帶開關，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，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檢流計在調節過程中隨著滑動端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“”以直觀標識，方便調節和觀察；電位器開關采用同軸雙聯結構實現巧妙的開、關動作。

2.5 檢流計的自保護功能。使用本文設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，應先將靈敏度調節電位器的調節旋鈕逆時針旋到底，即Rx=0，根據（1）式可看出，無論待檢測電流多大，都沒有電流流經檢流計的表頭，從而有效地避免了檢流計的指針偏轉過大而無法彈回、指針被打彎，甚至檢流計被燒壞的現象，當指針偏轉較小時再逐漸順時針旋轉電位器Rw以增大檢測靈敏度。

3 靈敏度可調檢流計的使用舉例

以檢流計在平衡惠斯通電橋應用為例，比較本文設計靈敏度可調檢流計與現有檢流計的不同。

圖6 現有檢流計測量電路

圖7 靈敏度可調檢流計測量電路

3.1 兩種檢流計的檢測電路不同。圖6、圖7 分別為現有檢流計測量電路和本設計靈敏度可調檢流計測量電路，不難看出使用靈敏度可調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節電橋平衡的操作不同。

3.3 兩種檢流計檢測可達到的最大靈敏度不同。

4 結論

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