万用表的设计与制作.doc

目 录 前言11.DT9205A电路板的焊接21.1理论指导21.2拆卸原废弃的电路板21.3电路元件的识别31.4 DT9205A 电子元器件焊接51.4.1焊接过程51.4.2焊锡规范61.4.3焊接问题81.4.4焊烙铁清锡91.4.5松香、湿海绵的作用92.DT9205A万用表零件的安装92.1 DT9205A转盘安装92.2敏感程度的组装112.3显示屏的安装（ LCD的安装）112.4 DT9205A后盖、护套和支架安装123.DT9205A万用表的调试133.1转盘的调试133.1.1 转盘档位偏差133.1.2 转盘转动示数无变化133.2电压的精确误差的调试143.3电流的精确误差调制15.常见问题15致谢17参考文献18塔里木大学信息工程学院课程设计前言万用表是制作电子电路时必备的测量仪表。它可测量电阻的阻值大小, 电压、电流的大小, 判别电路的通断及元件的好坏等等。数字万用表亦称数字多用表(DMM)，是广大电子技术人员和电子爱好者从事电子测量及维修工作的必备仪表。最普通的数字万用表一般具有交直流电压测量、交流直流电流测量、电阻测量、通断声响检测、二极管正向导通电压测量、三极管放大倍数及性能测量等功能，有些数字万用表则增加了电容测量、频率测量、温度测量、数据记忆及语音报数等功能，给实际检测工作带来很大的方便。数字万用表有台式数字万用表和便携式数字万用表。便携式(亦称手持式)数字万用表因其测量准确度高、功能全、显示直观、输入阻抗高、过载能力强、价格低、 耗电省、便于携带等显著优点，在各个领域被广泛采用。万用表是电气工程中常用的多功能、多量程的电工仪表。一般万用表可以用来测量直流电流、电压、交流电流、电压以及电阻, 有的还可以测量音频功率及电平、电容和电感等。由于便于携带, 使用方便, 受到电气工作者的喜爱。在电力企业中凡是和电打交道的人, 几乎是人手一块万用表。这就要求万用表的使用者在实际测量工作中, 要准确选用万用表类型, 并且正确选择万用表各档量程, 否者不仅会因测量误差引起误判断, 还会因为使用不当烧损万用表而造成经济损失。1.DT9205A电路板的焊接1.1理论指导根据课程设计的安排，本次课设能顺利制作出可使用的万用表，主要依托老师安排在409机房的理论指导。为能顺利制作可使万用表，我组首先上网查阅资料，观看电路板焊接视屏和数字万用表的安装，对老师给的资料仔细研究。为防止在实际焊接电路板时遇到更多的问题,我组对所给资料进行讨论，给予正确、一致的认识，看法。在阅读资料时，我组注重焊接电路板的正确方法，对于错误方法给予评判、讨论。安装资料上认真思考，对此不断提出问题;“为什么要这样装?”、“是否还有更简单的安装方法？”等等。调试是本次课设关键，本组认真在网上查阅资料其它数字万用表的调试过程，结合本课程设计弄清了如何去调试DT9205A型万用表。在此前提的基础与准备之上，最后才使得我组成品达到了快、精、准。在调试过程中我组努力给予其它各小组协助调试，得到其它小组的好评。1.2拆卸原废弃的电路板在对原DT9205A型万用表制作前，本组利用了半个下午反复练习对废旧电路板的拆装。此前熟悉焊接电板的工具和其作用，如下各别所示： 电烙铁 镊子 钳子 图1 图2 图3本组将所发的电脑废弃电板用电烙铁把电板上的电子元件拆完后，又用焊锡丝将所拆卸的小型的电子元件焊接上去。对这些环节熟悉后，本组又开始练习用焊锡丝对单面电板进行顿点训练。顿点练习要求较高，为得是是学生完全掌握焊接电板的技术和熟练程度；并且保证所焊接点要均匀；不要成坨，我组反复对此环节练习，最后终有所成。1.3电路元件的识别为能顺利完成此课题设计，在实际操作前进行了知识了解及各元器件的识别。本实验所作数字万用表如图4所示：数 字 万 用 表 套 件型号 DT9205A图4电阻种类很多，在此课程设计中，我们所用到的电阻种类有限，主要为：热敏电阻、色环电阻、可调电阻、锰铜丝电阻等，如图所示; （普通）电阻 锰铜丝电阻图5 图6 热敏电阻 色环电阻 可调电阻图7 图8 图9在本设计中电容、二极管、三极管所用种类都很少，在这不做详细介绍，具体电子元件及元件量的大小均可参考数字万用表套件 型号DT9205A装配指导说明书。 电容 二极管 变位器 图10 图11 图12电阻值识别根据以下各色环所代表意义的列表来正确识别电阻值，如下表1所示：表1电容值识别法电容值识别法电容值识别法电容值识别法电容的常用单位为 pF(皮法),nF(纳法),uF(微法)。大多数电容的电容值是直接打印在电容上的，部分电容的电容值是按下列方法打印在电容上，电容的最大耐压也打印在电容上。注意：字母R 相当于小数点字母M代表的精度为：20%字母K 代表的精度为：10%字母J 代表的精度为：5%图13公制单位换算表21.4 DT9205A 电子元器件焊接1.4.1焊接过程 在本次课程设计中，本组采用先焊接电阻，再焊接电容、二极管、三极管，最后焊接大型电子零件。电阻的焊接分为立式和卧式。电阻本没有正负，为了追求美观，我组对于立式电阻的焊接非别采用大圈安正极，色环重色的负极朝上立式焊接。对于卧式电阻我组没分正负，直接焊接。电容的焊接追求大圈为正来焊接的。二极管如同立式电阻的焊接方法，只是大圈为负的焊接。在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。线路板上的元件符号图指出了每个元件的位置和方向，指导书中推荐使用63/37 铅锡合金松香心焊锡丝，禁止使用酸性助焊剂焊锡丝。在电子元器件插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，翻转线路板，用手指按住线路板在进行焊接（如图15所示），或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。（如下图16所示）但是对诸如：开关、电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。 (a) 电子元器件插件 (b) 电路版翻转图14 图15 (c) 电子元器件焊接 (d) 三端蜂鸣器焊接 图16 图17 9205A 的焊接注意事项：在插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，反转线路板，用手指按住线路板在进行焊接，或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。（如图所示）但是对诸如：开关、电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。1.4.2焊锡规范好的焊接方法是安装 DT9205A 数字万用表套件最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。本指导说明书推荐使用 40W的外热式电烙铁，并请随时保持烙铁头的清洁和镀锡。安全操作规程安全操作规程：（1） 焊接时注意防护眼睛。（2） 不要将焊锡放入口中，焊锡中含铅和其它有毒物质，手工焊接后须清洁双手。（3） 确信焊接现场有足够的通风。正确的焊接方法1、 将电烙铁靠在元件脚和焊盘的结部。注： 所有元件从焊接面焊接。 图182、 若烙铁头上带有少量焊料，可使烙铁头的热量较快传到焊点上。将焊接点加热到一定的温度后，用焊锡触到焊接件处，熔化适量的焊料；焊锡丝应从烙铁头的对称侧加入。 图193、 当焊锡丝适量熔化后迅速移开焊锡丝；当焊接点上的焊料流散接近饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就是焊接点上的温度适当、焊锡最光亮、流动性最强的时刻，迅速移开电烙铁。 图204、 焊锡冷却后，剪掉多余的焊脚， 就得到了一个理想的焊接了. 图21不良的焊接方法1、 加热温度不够：焊锡不向被焊金属扩散 所有元件从焊接面焊 生成金属合金。 图22 2、 焊锡量不够：造成点不完整，焊接不牢固。 图23 3、 焊接过量：容易将不应连接的端点短接。 图244、 焊锡桥接：焊锡流到相邻通路，造成线路短路。这个错误需用烙铁通过桥接部位即可。 图251.4.3焊接问题在焊接元件过程中，我们小组遇到很多问题1. 焊锡不熔化； 2. 熔化了的焊锡不滑入焊接点的小空内，反到附着在焊烙铁上；3. 焊烙铁多次使用，表面覆盖成黑色，失去焊锡能力；问题的解决:1. 由于多功率的使用，是学校电功率很大，导致电压不稳，本有25W的电烙铁很难将焊锡丝融化；还有可能是电烙铁表面缺少镀锡；2. 是电烙铁表面缺少镀锡；3. 解决上述3的问题，我们小组是将焊烙铁用湿海绵擦净，使电烙铁尖覆盖银白色锡，再用松香做润滑，使焊锡更具有粘稠性。此法，我们小组使用非常有效。由于本次课程设计所配电烙铁功率较小，很多同学在使用电烙铁，导致电压不稳，电烙铁的使用出现很多问题，带来诸多不便。本组电板焊接并非焊点大小均匀，还望老师们谅解。1.4.4焊烙铁清锡对电路板焊点清理，为防止元器件焊锡点与另一元器件焊锡点焊锡相融，通电后导致电路短路，毁坏电路板所带来的危害。清理后的电路板不仅可使焊板焊锡均匀，显得美观，而且还是电板元器件不易短路。对于初学者来说当以松香、湿海绵辅助甩锡，使电路板干净、整洁。对于熟练者来说，焊锡当然是很简单的事，焊点均匀、美观，基本上没有必要进行甩锡。但电板焊接完成后都要仔细检查焊接是否都正确，有没有虚焊。1.4.5松香、湿海绵的作用松香的作用：1.润滑电烙铁； 2.使焊锡更具有吸附型、粘稠性；湿海绵的作用：1.润滑电烙铁； 2.增加焊烙铁表面附锡度，可使更好的焊接元器件；3.擦除焊烙铁由于使用松香或焊接过程带来的黑色碳化物。2.DT9205A万用表零件的安装 各零件的正确安装对于DT9205A万用表至关重要，在本环节我组三人努力配合，三人同时参与，使得安装很顺利。在安装过程中没有出现任何问题。2.1 DT9205A转盘安装 DT9205A 转盘安装步骤如下： 1) 安装转盘触片：将触片装到触片横条上，注意安装顺序和位置（如下图29、30、31所示）。 2) 安装转盘圈螺母：直接把4个M2 的螺母套入装盘圈的相应位置。 3) 安装转盘（将转盘套入转盘圈中）：先将弹簧和钢珠安装到转盘圈凸起的小方块，将已装好触片的内转盘斜插入转盘圈中，在凸起的部分盖上压片。小压片的作用是防止弹簧与线路板磨擦造成不良，防止弹簧弹出，装好的装盘应该是装盘上的倒扣位于装盘圈上（如图所示29(a)所示）。 4) 安装转盘到线路板上：如图29(a)所示，触片朝下注意手势。然后将转盘扣入线路板，先拿好转盘（如图30(b)所示）注意手势，否则钢珠和弹簧会弹出。安装元器件如下图所示： 图26 滑动接触片 图27 钢珠图28 转盘 图29 图30 图312.2敏感程度的组装组装元器件如下图所示： 图32 保险管 图33 保险管座将两个保险管座焊接在电路板背面的指定位置，再把保险管安装上去。注意：1.不要硬挤压保险管，先将保险管座上下掰大，便可轻易安装上去。切记不可强行应安，容易损坏保险管。2.注意不要让保险管金属部分或保险管座与锰铜丝电阻接触或靠的太近，为防止测量的准确度最好将锰铜丝电阻与保险管座离远些。2.3显示屏的安装（ LCD的安装） LCD的安装步骤如下：1) 锁转盘：将转盘与线路板对准后用 4 个 2*8 的机制螺丝锁上，在锁时最好对角先锁这样转盘比较容易固定，如图5.4(c)所示。 2) 安装LCD：先把2个M2 的螺母套入厚片孔中，放到一旁，在将薄片放置在线路板上，从线路板下方反向穿入2*8的螺丝然后再沟槽中放入导电胶，导电胶条的导电部分（黑色）和线路板上的金手指接触。其次将液晶总成中的电缆纸碳条部分和导电胶条接触，如图所示进行装配。面向下最后放大压框，然后锁紧螺丝即可。（如图5.5所示） 4) 将液晶总成套入前盖，锁上折叠弹片，摇动液晶，就可以选择观察液晶的角度了。 5) 安装旋钮，先把9V电池扣上，打开开关，如果显示器上显示出“1”是电阻挡，那么旋钮箭头竖标向上拨到基本挡 200MV，如果显示器显示出“0”是电容挡旋钮箭头竖标向下。 6) 锁线路板：用1个3*8的自攻螺丝锁上，盖上后盖锁上3个3*12自攻螺丝即可。 图34 晶体管测试座 图35 液晶显示屏图362.4 DT9205A后盖、护套和支架安装 将后盖装入已调试好的仪表的面盖，用三只3*8的螺丝紧固后盖，详情参照示意图37。图37 图38 电池扣 图39 电池3.DT9205A万用表的调试3.1转盘的调试转盘的调试在本课程设计中显得至关重要。它关系到整块万用表读数，档位。在这一环节我组非常成功，没有遇到什么大问题，可能是前面操作处处仔细谨慎的缘故。但显得很没有经验，通过实验完成后，我组对于其他小组的帮助，多少得出些经验。3.1.1 转盘档位偏差 图40 转盘弹片的正确安装正如图40所示。弹片的错误安装导致档位发生很大的变化，使得显示屏上所显数据极不准确。照此安装如无误，则是旋转到电流、电压档初值为0，旋转到电阻档初值为1。继续旋转示数不变，所示档位变化。若正确安装，钢珠安装正确，旋转转盘会发出清脆的“咔咔”声，旋转很顺利，没有任何感觉有阻塞现象。3.1.2 转盘转动示数无变化对于转盘的示数无变化，很显然是转盘没有安装正确所导致。转盘的安装一定要按严格要求，如图所示去安装。转盘的安装不当还会导致数据的变化不正确，档位乱七八糟。数据是66.6、0.00、88.8等怪异数字，且测值不变。3.2电压的精确误差的调试对于电压的调试可分为两种方法：1. 使用学生电源，使其分别接入万用表正负极，用学生电源示数对万用表进行调试；2. 使用外接固定电池对万用表进行调试。由于考虑本市条件，电池的不定性，我组采用直流学生电源对该万用表进行电压调试。我组对电压调试过程：1.直流学生电源调制19.0V,转盘旋转到电压档20；2.将学生电源正负线分别接入万用表的正负接口，读取显示屏上数据；3.用小平起调节电板内部可变电阻，手头放慢，微调。本组稳定调制到19.0V，但稍有波动到18.9V，误差必不可免，经多次实验验证本组对电压调试精确度高，误差在0.1V至0.2V之间。如下表所示为本组实验精确记录：表3 万用表对电压测量示数表 单位：欧姆测量次数12345被测值2K18K20M195K169K实测值2.0K17.9K20.0M195.1K169.0K上表表明本次课设所制万用表经调试后准确度很高。本组还对电阻值进行测量，发现示数精确度依然很高，对电阻测量值如下表所示：万用表对电阻测量示数表： 表4 单位：V(伏特)测量次数12345被测值19V24V36V56V110V实测值19.0V23.9V35.9V56.1V110.0V3.3电流的精确误差调制电流的调制过于复杂，学校没有做强制性的安排，但调制过程是：调节锰铜丝电阻的长度或粗细来减少电流的误差。1.若所测电流过大，我们将采用减短金属丝长度，涂锡来连接焊点导通电路；2.若电流过小，我们想办法拉长金属丝或是减少金属丝的粗度。由于电流的调试费事太多，且效果不是很明显，故学校没有要求对电流误差进行精确的调试。我组也没为此进行太多的调试，所制作的万用表对于电流的测量可能会不精确，在此，望各位老师谅解。 常见问题对于我组而言，最大的问题在与在制作过程中不小心弄丢电位器。我组在制作和调试过程中没有遇到什么太大问题，很顺利地在21日上午三点十五分成功完成任务。在后面对其他小组帮助的过程中遇到很多问题。通过对其它小组的协助制作过程中，我们遇到很多问题，在与老师请教过程中我们都一一解决。例如：1.万用表组装完成，显示屏却不显示；（1）电路连接出现问题，焊锡相熔，导致电路短路；（2）显示屏电路接触不良或显示屏有问题。2.转盘的旋转不改变显示屏上数据，连接被测物，所显示数据不发生改变；第四组制作完打开万用表，显示屏所显示数据为：66.6多次实验其值不变；解决方法：（1）档位出现问题，转盘安装不正确；（2）电路连接出现问题，焊锡相熔，导致电路短路；（3）锰铜丝电阻与保险座相接导致数据不发生变化。3.万用表安装完成，一切正常，开启时发出“嗡嗡”声。解决方法：1. 检查电路板是否焊锡相熔，导致短路；2. 三端蜂鸣器是否出现质量问题。本组所制成品如下图所示：图41致谢经过一个星期的课