万用表的原理与使用

萬用表的原理與使用,精成出版社第二期,制作:維修課,維修課,前言,公司業績蒸蒸日上,對一線員工的技能要求也日亦提高,針對此一需求,維修課將編撰一系列教材,對員工們進行基本作業技能的培訓,系列教材主要講解工業上常用儀表的原理與使用技巧,本教材主要講解萬用表.萬用表因其所具有的功能多.量程寬.操作簡單和攜帶方便等特點,而成為科研.教學.生產第一線技朮人員手中必備的工具.本教材主要介紹目前廣泛使用的較典型的指針式和數字式萬用表.電容表的基本結構原理.使用技巧和調試保養方法.內容以實用為主.理論分析為輔,力求由淺入深.簡要明了,旨在讓學員用最短的時間將知識掌握.由于時間倉促,教材難免有瑕疵,望專業人員不吝指正.維修課,目錄,第一章萬用表的結構與原理.第二章萬用表的使用方法與技巧.第三章萬用表常見故障和調試修理.,別擔心!只要用心聽講,認真做筆記,課后再復習鞏固N次,相信你一定能熟練掌握!,第一章萬用表的結構與原理.,第一節萬用表的結構第二節萬用表的原理,第一節萬用表的結構-數字表,1.液晶顯示屏2.儀表電源開關3.電容測量插座4.無保險絲最大值10A測量插孔5.最大值200mA測量插孔6.公共插孔7.電壓.電阻測量插孔8.HFE測量插座9.表盤10.保持開關,7,6,8,1,2,9,5,4,3,10,萬用表的原理-數字表,一.數字式電壓表的集成電路表介紹1.數字式萬用表中常以積分式直流數字式電壓表作為表頭。它是數字式萬用表的關鍵部件。2.積分式直流數字式萬用表的內部結構由模擬電路和數字電路2個部分組成。其工作原理是借助于積分器的積分過程把被測電壓換成與其積分值正比的時間隔并用脈沖發生器和計數器算出在此時間間隔內的脈沖數從而表示被測電壓的量值。,多量測直流電壓測量電路,數字式萬用表中的直流電壓測量電路,直流電壓測量電路共設5擋200mV,2V,20V,200V,1000V.測試電路如圖1-1所示。圖中R1-R5為分壓電阻全采用誤差較小的精密金屬電阻這5個電阻總和電阻為10兆歐.被測電壓乘以分壓系數等于數字式表頭的輸電壓。,數字式萬用表中的直流電流測量電路,直流電流測量電路共設7擋20uA,200uA,2mA20mA,200mA,2A,20A,如圖所示二極管D1.D2起雙向限幅過壓過壓保護作用。FU為2A/250V快速熔絲管起過流保護作用。,數字式萬用表中的交流電壓測量電路,交流電壓測量電路共設4擋2V,20v200V,700V.圖中集成電路IC1二極管D1等組成交流/直流轉器其中D1是整流二極管,D2是保護二極管。該電路屬于平均值響應的半波整流電路。IC1接成同相放大的目的是為了進一步提高輸入阻抗。R13是運放的的負反饋電阻,C3為頻率補償電容。C1,C2C4均為隔直電容避免直流分量引起測量誤差雙向限幅過壓保護電路由晶體管T1,T2構成即把每個晶體管的集電極與基極短接后作反極性并聯從而使集成電路IC1的交流輸入電壓限制在0.7V以下。這類電路稱鉗位電路。,多量程交流電流電壓測量電路,數字式萬用表中的電阻測量電路,電阻測量電路共設有7擋:200,2K,20K,200K,2M,20M,200M.RX是被測電阻,R5-R10為標准電阻.被測電阻RX經過正溫度系數熱敏電阻R4與標准電阻串聯。由ICL7106提供的基準電壓為E0.(典型的值2.8V),通過R3.D1分壓,利用D1正向導通壓降(約0.65V)作為測試電壓,.根據ICL7106集成塊的模/數轉換成比例讀數的物性,即只有當RX兩端電壓等於標準電阻兩端的電壓時,亦即UIN等於UREF時,數字式表頭顯示為1000,這里UREF是UREF+端與UREF-端之間的電壓,現以2k擋為例,該擋的標準電阻為:R6+R5=900+100=1k,數字式萬用表中的電容測量電路,電容測量電路共設5擋,量程從小到大依次為2000pF,20nf,200nF,2F,20F.電路的基本原理是運用400HZ正弦波信號.正弦波信號由IC1.R1,C1,R2,C2組成的文氏橋振蕩器產生.把被測電容變成容抗,把容抗轉換成交流電壓信號,再經過交直流轉換測量其平均電壓.因此,最終把電容的測量變成對直流電壓的測量,從數字式表頭上直接讀出被測電容的數值.,數字式萬用表中的二級管檢測電路,在數字萬用表中,還設有二极管測試擋,它也是在199.9mV數字式表頭基礎上擴展构成的,從表頭芯片V+端輸出+2.8V基準電壓,經過R2.D2.R3為被測二極管D提供二极管D提供測試電壓.被測二极管的正向壓降UF經過R4和R5組成的分壓器衰減10倍後,接至數字式表頭的IN+端,即表頭的輸入電壓為:UIN,UF,R4+R5,R5,UF,=0.1UF,90,900+90,二級管測試電路圖,第二章萬用表的使用,第一節萬用表的正確使用。第二節電阻元件的檢測。第三節電容元件的檢測。第四節直流電壓的檢測。第伍節交流電壓的檢測。第六節直流電流的檢測。第七節交流電流的檢測。第八節頻率測量。第九節二极管及音響通斷測試。第十節晶體管hFF位置.,第一節萬用表的正確使用,萬用表是一種操作簡單,一學就會的通用性儀表,但是由於使用者錯置開關而引起儀表損壞的現象屢見不鮮,因此要真正發揮萬用表的作用,必須遵守使用規則.一.使用規則:1.首先閱讀萬用表使用說明書,了解它的技術特性和使用條件,環境溫度,相對濕度和工作位置應符合使用許可條件.2.使用者應搞清楚表盤,轉換開關,接線端鈕和插孔的作用,弄明白擋位與刻度尺之間的對應關係.3.禁止在通電測量狀態下轉換量程開關,以勉可能產生的電弧作用損壞開關觸點.4.測量前應先轉換開關撥到正確的位置上,然後調整零點,對數字萬用表而言,應將輸入短路以後,檢查零位.5.在測量交流電壓或交流電流時,輸入量的頻率和波形應符合儀表的技術條件可範圍之內,否則將會有較大的測量誤差,甚至為錯誤結果.,.,6.為防止電路中電阻兩端的電壓對測量的影響甚至損壞儀表,不允許在被測電路通電的情況下測量電阻.同理,對於電容的漏電測量,應事先將電容兩端短路放電,然後再作絕緣電阻測量.7.測量電阻時,應將量程開關撥至正確位置並將兩表筆短接後調整歐姆零點.對於指針式萬用表,通過歐姆調零電位器使指針偏轉在“0”位置.對於數字式萬用表,因內部電路已調好零點,不再外設歐姆調零裝置,但低阻擋可能有零點偏差,讀數應作為修正.8.對於較高電壓的測試,應采用單手操作,以確保人身安全.可將萬用表的一端固定夾在公共點上,用單手握至另一端的測試筆去接觸測試點.必要時先接好測試電路,檢查無誤後再給被測電路通電.9.完成測量後若暫時不用,應隨手把開關撥到空擋或電壓最高擋,並養成習慣.,.,二.注意事項1.測量前要首先檢查一下萬用表的轉換開關是否已撥到正確位置,儀表的零位示值是否正確.要特別注意轉換開關若有鬆動打滑現象,應修復後才可使用,否則不僅會導致錯誤的測量結果,甚至有可能燒毀儀表.2.若不知被測量的大小範圍,應從最大量程開始,視讀數大小逐漸減小量程,直到合適為止.選擇合適的量程,是提高測量準確度的重要措施之一.若量程選得太大,既不方便讀數,也會使測量差增加；若量程選得太小,不僅讀不出測量數值,還有可能損壞儀表.一般的方法是:根據最大的量程上指示值的大約數,再選擇適當的量程,使指針偏轉角度最大(或顯示有效數字位數最多),但不超出量程.3.選好測量項目和量程後,應明確從哪一條刻度線上讀數,還應知道該條刻度線上一個小格代表多大數值.一般講,除了應該讀出刻度線上所代表的數值外,還應根據指針的位置再估計一位數字.4.必須牢記,在測量電壓時應將2支表筆並聯在要測量的2點上,而測量電流時則應將萬用表串接在被測電路內.5.萬用表若長期擱置不用,應將電池取出,防止電池漏液腐蝕儀表.,第二節電阻元件的檢測,1.合理選擇量程對於數字式萬用表而言,被測電阻小於200時,則用200擋測量;被測電阻在2002k之間時,用2k擋測量,多數的數字式萬用表,其電阻擋的量程比較寬,可達20.2.測量零點調整用數字式萬用表測量電阻時,雖然無需調零,但在測量之前對儀表作一次零歐測試檢查是必要的.方法是:將2支表筆相互短接後,儀表顯示應為“0”;表筆為開路時,儀表顯示應為“1”(超量程指示)枯測量低值電阻時應記錄零點偏差值,用以修正測量結果.3.測量方法測量時手不要同時觸及被測電阻的兩端,以免人體電阻的並聯作用影響測量結果.當進行高阻值測量時,這一點更值得注意.,對於只有幾歐的低阻值測量,要特別注意電阻引線與表筆接觸是否良好,必要時應刮去電阻引線上的氧化層.測試時間不要太長,以減少內置電池的耗電.使用數字式萬用表測量低值電阻時,應注意零點偏差值,需對結果加以修正.例如在200擋,兩表筆短接時顯示值為0.3,測量電阻時顯示值為4.7,則被測電阻阻值應為4.4.4.讀數準確,1.電阻的換算:1M=103K=1062.讀法:(M)兆歐(K)千歐()歐姆,第三節電容元件的檢測,1.測量前放電測量電容之前應先進行放電,放電就是把電容兩端短路片刻,讓存儲於電容兩極板中的正,負荷相互中和,使電容兩極之間的電壓降為零.這時往往會打出一個電火花同時伴隨“拍”的一聲.對於曾經工作於高壓電路中且容量較大的電容,進行放電時應注意單手操作.2.用數字式萬用表測電容某些數字式萬用表具有測量電容功能,其量程分為2000p.20n.200n.2和205擋.測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的CX插孔,選取適當的量程後就可讀取顯示數據.2000p擋,宜於測量小於2000pF的電容;20n擋,宜於測量2000pF至20nF之間的電容;200n擋,宜於測量20nF至200nF之間的電容;2擋,宜於測量200nF至2F之間的電容;20擋,宜於測量2F至20F之間的電容.,1電容的換算:1F=103mF=106uF=109nF=1012pF2.讀法:a.(F)法拉b.(uF)微法c.(mF)毫法d.(nF)納法e.(pF)皮法,第四節直流電壓的檢測,1將黑色表筆插入COM插孔紅色表筆插入V/F插孔.2.將功能開關置於所需的V量程位置,並將測筆連接到待測電源或負載上,紅色表筆所接端的极性將和電壓值同時顯示在顯示器上.注意:1.如果被測電壓範圍事先不知道,請將功能開關置於最大量程,然後逐漸降低直至取得滿意的分辯力.2.如果顯示器只顯示“1”,這表示已經過量程,功能開關應置於更高量程.3.不要輸入高於1000V的電壓,顯示更高電壓是可能的,但有損儀表內部線路的危險.4.在測量高電壓時,要特別注意避免觸電.,1.直流電壓的換算:1V=103mV=106uV2.讀法:a.(KV)千伏b.(V)伏c.(mV)毫伏d.(uV)微伏,第五節交流電壓的檢測,1.將黑色表筆插入COM插孔,紅色表筆插入V/F插孔.2.將功能開關置於所需的V量程位置,並將測試筆連接到待測電源或負載上,從顯示器上講取測量結果.注意:1.參看直流電壓測量注意事項1.2.3.2.不要輸入高於700V有效值的電壓,顯示更高的電壓是可能的,但有損壞儀表內部線路的危險.,1.交流電壓的換算:1V=103mV=106uV2.讀法:a.(mV)毫伏b.(uV微伏c.(V)伏d.(KV)千伏,第六節直流電流的檢測,1.將黑色表筆插入COM孔,當被測電流不超過200mA時,紅色表筆插入mA孔,如果被測電流在200mA和20A之間,則將紅色表筆插入A插孔.2.功能開關置於所需的A.量程位置,並將測試表筆串聯接入到待測負載上,電流值顯示的同時將顯示紅表筆連接的极性.注意:1.如果被測電流範圍事先不知道,請將功能開關置於最大量程,然後逐漸降低.2.如果顯示器只顯示“1”,這表示已經過量程,功能開關應置於更高量程.3.本儀表mA端子允許輸入的最大電流為200mA,過量的電流會燒毀保險絲.該表A端子允許輸入的最大電流為10A連續或20A不超過15秒,該量程無保險絲保護.,1.直流電流的換算:1A=103mA=106uA2.讀法:a.(KA)千安b.(A)安c.(mA)毫安d.(uA)微安,第七節交流電流的檢測,1.將黑色表筆插入COM插孔,當被測電流不超過200mA時,紅色表筆插入mA插孔.如果被測電流在200mA和20A之間,則將紅色表筆插入A插孔.2.將功能開關置於所需的A量程位置,並將測試表筆串聯接入到待測負載上,從顯示器上讀取測量結果.注意:參看直流電流測量注意項123.,1.交流電流的換算:1A=103mA=106uA2.讀法:a.(KA)千安b.(A)安c.(mA)毫安d.(uA)微安,第八節頻率測量,1.將黑色表筆插入COM插孔,紅色表筆插入V/F插孔.2.將功能開關置於kHz位置,將表筆並接到被測頻率源上,由顯示器上讀取測量結果.,第九節二极管及音響通斷測試,1.將黑色表筆插入COM插孔,紅色表筆插入V/F插孔.(此時紅表筆极性為“+”)2.將功能開關置於量程位置,將表筆並接到被測電路的兩點,如果該兩點間的電阻低於約70,內置蜂嗚器會發出響聲揭示該兩點間導通.3.將紅表筆接到被測二极管的陽极,由顯示器上讀取被測二极管的近似正向壓降值.,第十節晶體管hFF位置,1.將功能開關置於hFF位置.2.判斷被測晶體管是PNP還是NPN型,將基极,發射极和集電极分別插入儀表面板上晶體管測試插座的相應孔內.3.由顯示器上讀取hFF的近似值.測試條件為:Ib=10A.Vce=3.2V.,第四章:萬用表常見故障和調試修理,第一節數字式萬用表常見故障檢查方法第二節檢修數字式萬用表的準備工作及一般步驟,第一節數字式萬用表常見故障檢查方法一.直觀檢查法依靠我們的視覺.嗅覺.聽覺和觸覺,常能迅速查明數字式萬用表的一些故障所在.例如用眼睛可觀察液晶數字顯示顏色是否均勻,有無局部變色,氣泡或液晶泄漏,有無顯示,顯示有無斷筆等現象.賃禮覺還可以觀察轉換開關定位是否正確,電容測量(CX)插座,晶體管直流放大倍數值(hEF)插座.熱電偶是否有污垢,銅銹或異物阻礙.用視覺還能發現斷線.脫焊,搭錫短路,印制導線銅箔翹起或斷裂,熔絲燒斷,電解電容漏液,以及機械損傷等異常現象.利用聽覺右以發現表箱內鬆脫的螺絲或其他金屬異物.將數字式萬用表置於蜂鳴器擋且將兩表筆短路時,若聽不到蜂嗚聲,說明表筆斷線.接觸不良或壓電蜂鳴片脫焊,或者電壓比較器異常,門控振蕩器損壞.,利用嗅覺可以發現電阻或,印刷電路板或電源變壓器過載燒毀的.故障而電池,電阻,電容,晶體管,集成電路的溫升過高,可以用手摸而覺察到.另外,用手還可以檢查量程轉換開關是否靈活,集成電路引腳是否插牢,元器件焊接有無鬆動等.二.參數測量法通過測量各級工作電壓,可以確定局部電路工作是否正常.例如集成電路TSC7106的V+端1腳)與COM端(32腳)之間的正常電壓為+2.8V,基準電壓VREF(36腳.35腳)正常值為100.0mV.當故障所在已縮小至個別或幾個元件時,對被懷疑元件進行測量後可確定它是否正常.例如檢查電阻是否短路.斷路或變值,電容是否擊穿,二極管正向電壓降和反向電阻是否正常等.測量在線電阻時應注意與之並聯的其他元件的影響,必要時可焊下被測電阻的一端再進行測量.為保證測量電壓的準確度,建議采用4位數字式萬用表進行測量,而不使用指針式萬用表.特別是檢查分壓電阻時,必須採用準確度較高的4位數字式萬用表或精密電橋才行.,通過測量整機工作電流和電池的路端電壓,就可算出整機功耗.測量整機工作電流時,可用另一只數字式萬用表(置DC200mA擋)串接在9V疊層電池上.例如測得整機工作電流3.1mA,電池的路端電壓為8.85V,則整機功耗為3.18.85=27(Mw).三.短路法.斷路法和替換法例如將集成電路ICL7106某幾個物定引腳之間互相短接時所對應產生的顯示內容,可用來檢查該集成電路的功能,見下圖.而檢查和調整數字式萬用表的零點時,右採用兩表筆互相接的方法.在不影響電路其他部分正常工作的情況下,將可疑部分從單元電路中斷開,若故障隨之消失,說明故障處在被斷開的這部分電路內.對於可疑的元器件,部件和插件,都可應用同類型的質量良好的產品替換試用.若替換後故障隨之消失,說明故障就出在被替換部分.若替換後故障仍然存在,則替換的作用是縮小了故障範圍,為進一步確定故障所在創造了條件.,用短路法檢查ICL7106功能,第二節檢修數字式萬用表的準備工作及一般步驟,一.檢修數字式萬用表的基本設備檢修數字式萬用表應具備必要的工具,如電烙鐵,扳手,鉗子,鑷子,平口型螺絲刀和十字型螺絲刀等,還需配備幾件基本的檢測儀器儀表,以便迅速尋找故障位置和測定元器件的好壞.最基本的設備是萬用表,示波器和繁用電源.二.檢修數字式萬用表注意事項數字式萬用表的線路比較複雜,元器件數量和品種也比較多,檢修前必須理解儀表電路原理,並看懂安裝圖,原理圖與元器件實物之間的聯繫.要防止對元器件的檢測不當引發新的故障.,1.仔細了解故障產生的有關情況和儀表修理歷史一般來講,正常地使用數字式萬用表很少發生故障.故障多數是由於使用者的誤操作,儀表在運輸中受到劇烈震動,溫度和濕度很不籤儀表許可範圍等原因而引起的.了解故障有關情況對分析和尋找故障部位有重要作用,特別是對故障產生時儀表所處工作情況的了解更有必要.除此以外,應當了解該儀表是否曾經過修理,曾發生過什麼故障,更換過哪些元器件,線路有否被改動等等.這對迅速判定故障部位也相當有利.,2.對故障現象基本上有把握之後再進行拆卸檢查當我們發現數字式萬用表存在故障時,切忌盲目拆卸.應當認真細緻地觀察故障現象,必要時需改變量程轉換開關,在不同工作狀態下全面了解故障特徵,以便做到對故障現象基本上有把握,然後再進行拆卸檢查.3.善於合理使用檢修工具(1)注意接前應斷開數字式萬用表的電源,以免因帶電焊接損壞線路中的集成電路.(2)為避免電烙鐵漏電損壞CMOS器件,電烙鐵應有可靠的接地線.最好是電烙鐵燒熱之後拔掉電源,利用其余熱進行焊接.,(3)凡由交流電網供電的測試儀表,必須有良好的接地.(4)使用示波器時,探頭的接地端應與線路的公共地端相接,嚴防與非地端接觸,以免造成短路故障.4.根據故障循序查找故障位置(1)直觀檢查.認真細緻地觀察是否有腐蝕,脫焊.斷線或導線與元件之間相碰短路等現象.應排除此類機械性故障之後才進行下一步檢查.(2)直覺檢查.萬用表通電後用手觸摸元件,檢查有無過熱現象.例如電源線過熱,說明肯定有短路故障.問題主