一种灵敏度可调的检流计设计

张正

（华洋科技通讯股份有限公司，江苏 徐州221000）

检流计广泛应用于电桥电路等电流检测电路中，寻找一种使用安全、操作便利、灵敏度可调、不易损坏的检流计，对实验和测试都大有裨益。

1 现有的磁电系指针式检流计介绍

1.1 检流计的结构及使用。图1 为目前广范使用磁电系指针式检流计，其结构包括磁电系的电流表表头、与表头线圈通过游丝连接的指针、用于改变检测灵敏度的两个电阻和三个接线柱。

图1 常用检流计的结构

为防止损坏检流计，使用时应设计保护电路，先将接线柱1、2（低灵敏接线柱）与保护电路连接，若检流计指针偏转很小，再将检流计的接线柱1、3（高灵敏接线柱）与保护电路连接，使用较为繁琐。

1.2 检流计使用中常见的问题。由于检流计灵敏度较高，如果待检测的电流稍大，即使增设了检流计保护电路，也常会出现指针因过度偏转而无法回位、指针被打弯，甚至检流计被烧坏等故障现象。

1.3 检流计保护电路。为有效保护检流计，常常需增设检流计保护电路，如图2 所示。操作时，先断开检流计保护电路开关kg，此时检流计与限流保护电阻Rm串联，从而减小了流过检流计的电流，一定程度保护了检流计；当待检测的电流较小时，闭合检流计开关kg，kg支路将Rm短路，待检测电流全部通过检流计，提高了检流计的检测灵敏度。

图2 常用检流计保护电路

2 一种灵敏度可调的检流计的设计

本文的一种灵敏度可调的检流计，不仅检测灵敏度可调，而且灵敏度高于现有检流计，同时其使用的便利性、安全性都优于常用检流计。

2.1 设计方案。本设计的灵敏度可调检流计，由现有检流计改进而成。拆除了现有检流计内与表头线圈连接的用于改变灵敏度的两个电阻R1、R2（参见图1），选用一个“2.2k、5w”同轴双联带开关的金属膜电位器取代，如图3 所示，1 和2 是本设计灵敏度可调检流计的两个接线柱，并在金属膜电位器的旋钮处刻有灵敏度变化标识，图4 为灵敏度可调检流计实物。

图3 灵敏度可调检流计结构

图4 灵敏度可调检流计实物

2.2 检流计参数设计。

检流计表头内阻<100Ω、表头满偏电流0.5mA；

刻度盘-300div-0-300div；

电位器：2.2k、5w同轴双联带开关金属膜电位器；

检流计灵敏度最大值3.5*10-3mA·div-1。

2.3 检流计灵敏度的调节原理。如图5 所示，当待检测电流I 流过检流计时，若检流计表头电阻为Rg，金属膜电位器RW与表头并联的部分的电阻为Rx，Rx≤RW同轴双联开关电位器的Kw闭合，由并联电路的规律知，流过检流计表头的电流Ig满足：

图5 灵敏度可调检流计原理图

从（1）式可以看出，随着电位器接入电路的电阻RX的增大，通过检流计表头的电流将随之增大，可见检流计的灵敏度随着电位器接入电阻Rx的增大而提高。当电位器的滑动端旋到接入电路电阻为零的A 端时，待测电流不流过检流计的表头，检流计指针不偏转，这时灵敏度最低，而待检测电流I 全部通过Rx；当电位器的滑动端移到B 端以外，同轴双联开关电位器的Kw断开，电位器滑动端C 与接线柱2 连通，待检测电流I 全部经过检流计表头，此时检流计的灵敏度最高。

2.4 检流计灵敏度调节电位器的选取。如前所述，当电位器的滑动端C 旋到接入电路电阻为零的A 端时，待检测电流I 全部通过灵敏度调节电位器Rw，选取金属膜电位器就是利用了其耐流能力强的优点, 本文的灵敏度可调检流计选取“2.2k、5w”金属膜电位器，短时间可承受最大电流0.5A,可充分满足多数实验和检测的需要；而选取金属膜电位器带开关，是为了提高检流计检测灵敏度，其原理是：滑动端C 在没有旋到电位器电阻最大端B 的过程中，Kw处于闭合状态，灵敏度随着电位器接入电阻Rx的增大而提高，仅在滑动端C 旋到电位器电阻最大端B以后Kw断开，使滑动端C 与接线柱2 连通，此时待测全部通过检流计表头，此时检流计的灵敏度最高。因此本文的灵敏度可调检流计在调节过程中随着滑动端C 从A 向B 滑动的过程中，其灵敏度逐渐提高，在检流计上用“”以直观标识，方便调节和观察；电位器开关采用同轴双联结构实现巧妙的开、关动作。

2.5 检流计的自保护功能。使用本文设计的检流计检测待测电流，在无法判断待检测电流的大小时，应先将灵敏度调节电位器的调节旋钮逆时针旋到底，即Rx=0，根据（1）式可看出，无论待检测电流多大，都没有电流流经检流计的表头，从而有效地避免了检流计的指针偏转过大而无法弹回、指针被打弯，甚至检流计被烧坏的现象，当指针偏转较小时再逐渐顺时针旋转电位器Rw以增大检测灵敏度。

3 灵敏度可调检流计的使用举例

以检流计在平衡惠斯通电桥应用为例，比较本文设计灵敏度可调检流计与现有检流计的不同。

图6 现有检流计测量电路

图7 灵敏度可调检流计测量电路

3.1 两种检流计的检测电路不同。图6、图7 分别为现有检流计测量电路和本设计灵敏度可调检流计测量电路，不难看出使用灵敏度可调检流计的测量电路简单明了，降低了连接电路的难度。

3.2 两种检流计测量电路调节电桥平衡的操作不同。

3.3 两种检流计检测可达到的最大灵敏度不同。

4 结论

通过对现有检流计结构和实际使用中常见问题的分析，通过选用特殊结构的电位器设计了灵敏度可调检流计，该检流计灵敏度高且可调，使用电路简单、操作简便，同时具有较好的自保护功能。