萬用表的使用和工作原理

1、 一、萬用表的結(jié)構(gòu)一、萬用表的結(jié)構(gòu)萬用表主要由磁電系表頭、轉(zhuǎn)換開關(guān)和測量線路組成。1 表頭表頭是萬用表的，萬用表的許多性能都是由表頭決定的，表頭的作用用以指示被測量的數(shù)值。萬用表的表頭都是采用高靈敏度的磁電系測量機(jī)構(gòu)，表頭的滿偏電流常為幾十微安，滿偏電流越小，靈敏度越高，測量電壓時(shí)儀表的內(nèi)阻就越大。一般的萬用表，直流電壓檔內(nèi)阻（即萬用表測量每伏電壓所具有的內(nèi)阻）可達(dá)20K100K/V，交流電壓檔內(nèi)阻一般要低一些。2 轉(zhuǎn)換開關(guān) 萬用表中的 轉(zhuǎn)換開關(guān)是重要部件，它的作用是選擇測量線路、改變測量范圍。3 測量線路 測量線路作用是用來把各種被測量轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的直流的微小電流。 測量線路中使用的電

2、阻元件主要是線繞電阻和金屬膜（早期的萬用表用碳膜，如本次修的MF30）電阻。低阻值電阻用錳銅材料制成線繞電阻，較高阻值用金屬膜電阻。線路中的可調(diào)電阻一般都采用線繞電位器。 由于萬用表的測量對(duì)象多，測量量程范圍寬，所以要比普通儀表的測量線路復(fù)雜，但其測量原理與普通儀表仍是一致的。例如：測量電流依靠分流電阻擴(kuò)大量程；測量電壓采用分壓電阻擴(kuò)大量程等。2.1表頭2.1.1表頭參數(shù)的測定萬用表表頭滿偏時(shí)允許通過的電流，用Ig表示，表頭內(nèi)阻用Rg表示，其等效電路如圖1所示。 圖1 表頭等效電路圖 2測表頭滿偏電流和內(nèi)阻（一）測Ig1）將直流恒流源置于2mA檔，并將輸出細(xì)調(diào)調(diào)到最小，然后按圖2所示接好電路圖

3、，R為十進(jìn)制可調(diào)電阻箱，注意極性！2）開關(guān)S斷開，慢慢調(diào)節(jié)輸出細(xì)調(diào)旋鈕，觀察表頭指針偏轉(zhuǎn)，直到滿偏，記下恒流源的輸出電流，即為Ig（約46）（二）測Rg：采用半偏法在圖2中，保持電流源輸出電流不變，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使表頭的指針指在1/2滿偏位置 做法:先將原表頭的靈敏度擴(kuò)展成最接近的簡單的整數(shù)指針式萬用表最基本的的工作原理如圖所示 開路個(gè)別轉(zhuǎn)換式分流電路開路個(gè)別轉(zhuǎn)換式分流電路 閉路抽頭轉(zhuǎn)換式分流電阻閉路抽頭轉(zhuǎn)換式分流電阻 在工藝上，為了便于調(diào)整，修理和成批生產(chǎn)，大多采用整K值，表頭上再串聯(lián)一只可變線繞電阻，這樣一來，當(dāng)表頭參數(shù)有所變動(dòng)時(shí)，可得到補(bǔ)償。 用串聯(lián)電阻擴(kuò)大電壓量限的基

4、本原理 直流電壓靈敏度 :電壓表測每伏直流電壓所需要的阻值，叫做“直流電壓靈敏度”，它在數(shù)值上等于該表電流靈敏度的倒數(shù)，即直流電壓靈敏度1/ 例如電流表的靈敏度為100A，用它構(gòu)成電壓表，其直流電壓靈敏 直流電壓靈敏度越高，流徑表的電流越小，測量結(jié)果越準(zhǔn)。 整流電路 一般設(shè)計(jì)原理圖 歐姆中心值概念 歐姆調(diào)零二、萬用表的工作原理二、萬用表的工作原理總電路圖1 .MF30直流電壓、電流測量電路直流電壓、電流測量電路測量測量直流電流原理電路圖直流電流原理電路圖可以簡化為右圖所示可以簡化為右圖所示總靈敏度調(diào)節(jié)計(jì)算各檔分流阻值計(jì)算各檔分流阻值PpiIRRIi其中 為I=50A時(shí)閉路分流電阻的總和，即 p

5、RRRRRRRRp54321pRIIR11129RR 11221101 . 0RRIIRIIRRPp則則11332110001. 0RRIIRIIRRRPp2131090RRR3410RR 同理同理根據(jù)MF30所給參數(shù)， 2514,4 .41RRAIgg可算出I=50mA時(shí) KRp12100所以對(duì)應(yīng)I1=500mA時(shí)的分流電阻 21. 112100105005031RI2=50 mA時(shí)的分流電阻 9 .10912RRI3=5 mA時(shí)的分流電阻 1091090213RRRI4=0.5 mA時(shí)的分流電阻 KRR09. 11034所以所以KRR9 .105KR82. 15根據(jù)KCL及并聯(lián)特點(diǎn)可得式

6、測量測量直流電壓原理電路直流電壓原理電路分壓電阻計(jì)算2.歐姆表歐姆表流過被測電阻的電流XRRUIXR當(dāng) =0時(shí)，電流表偏轉(zhuǎn)最大，為使不同檔的電阻在短路時(shí)都能滿偏，RW3調(diào)零電位器，稱為歐姆調(diào)零當(dāng) =R時(shí)，電流表偏轉(zhuǎn)為滿偏時(shí)的一半，此時(shí)R值稱為歐姆中心值。XRXRXR歐姆電路圖及工作原理歐姆電路圖及工作原理由歐姆表的刻度特性可知，歐姆標(biāo)尺的有效使用范圍一般只在 范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍就會(huì)引起很大的誤差。所以，一個(gè)量程并不能滿足所有范圍電阻測量的需要。為了測量不同大小的電阻，并且又能夠共用一條標(biāo)尺，萬用表的測量線路都是做成多量程的，根據(jù)歐姆中心值可以按十進(jìn)制擴(kuò)大其量限。例如 R1的歐姆中心值為24，

7、那么其他各檔的歐姆中心值就取240，2400，從而構(gòu)成R1（標(biāo)準(zhǔn)檔）、10、100、1K、10K等多倍率檔的歐姆表。在測量時(shí)，只需將歐姆表的讀數(shù)乘以所選用的倍率就可得到被測量電阻值。 10110倍歐姆中心值的刻度歐姆表量程的擴(kuò)大程歐姆表量程的擴(kuò)大程擴(kuò)大方法改變分流電阻值：提高電池電壓：保持電池電壓不變，通過量程轉(zhuǎn)換開關(guān)S的切換，改變與表頭并聯(lián)的分流阻，即低阻檔用小的分流電阻，高阻檔必用大的分流電阻，這樣，當(dāng)開關(guān)位于高阻檔時(shí)，雖然被測量電阻增大，整個(gè)電路電流減少，但通過表頭的電流依然大，保證了表頭應(yīng)有的靈敏度。同時(shí)，相同的指針數(shù)所表示的被測電阻值也擴(kuò)大了，因?yàn)闅W姆表的中心阻值等于它的總內(nèi)阻各檔的

8、串聯(lián)電阻應(yīng)選擇得使儀表在各檔時(shí)的總內(nèi)阻相應(yīng)各檔的歐姆中心值相等。電位器RP作歐姆調(diào)零用，一般萬用表的電阻檔都采用這種辦法來擴(kuò)大量程。提高電池電壓可以提高表頭的電流，從而使電阻量程得到擴(kuò)大為了得到較高的電壓，萬用表中通常采用積層電池。萬用表歐姆檔的正確使用萬用表歐姆檔的正確使用使用萬用表的歐姆檔時(shí)要注意：注意量項(xiàng)：萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)全都放置在測量電阻的位置上。嚴(yán)禁帶電測量：不能測量帶電情形下的電阻，要在被測電阻與其他器件隔離開時(shí)進(jìn)行測量。測量時(shí)注意不要用兩只手同時(shí)接觸萬用表的測試棒導(dǎo)體部分，否則儀表指示值反映的是人體電阻與被測阻并聯(lián)等效電阻。歐姆調(diào)零：每更換量限都要先進(jìn)行零歐姆調(diào)整，將兩根測試棒短

9、接，調(diào)整零歐姆調(diào)整器使指針指向零歐姆處，然后再開始測量。選擇量程：適當(dāng)選擇歐姆檔的量限，使指示值接近歐姆表標(biāo)尺的中間即歐姆中心值附近，大約0.1R10R范圍較準(zhǔn)確。（R為歐姆中心值）此外，應(yīng)用歐姆表測晶體管參數(shù)時(shí)應(yīng)避免電流過大或電壓過高而損壞被測晶體管，常用“R100”或“R1K”檔。注意表筆與表內(nèi)電池所接的極性：在利用萬用表歐姆檔測晶體二極管正反向電阻時(shí)，應(yīng)記住“+”插孔接的是表內(nèi)電池的負(fù)極 注意讀數(shù)：萬用表常有“R1”、“R10”、“R100”、“R1K”、等各檔并共用一條標(biāo)尺，測量時(shí)，儀表指針?biāo)笜?biāo)尺處的數(shù)值乘以這些倍數(shù)便可得到被測電阻值。3.測量交流電壓原理電路測量交流電壓原理電路交流

10、電壓靈敏度5000/V交流調(diào)整電位器4 4 萬用表的保護(hù)原理萬用表的保護(hù)原理1.二極管（并在表頭）：如圖所示D1、D2為兩只硅二極管，分別與表頭并聯(lián)，但管子極性相反。從硅二極客的伏安特性上可以看出，當(dāng)正向電壓在00.15V時(shí)，正反向電流都幾乎截止，僅當(dāng)正向電壓超過導(dǎo)通電壓（約0.60.7V）時(shí)才導(dǎo)通。若正向電流繼續(xù)增大，硅二極管的壓降基本穩(wěn)定在正向?qū)妷荷稀D中D1起保護(hù)表頭的作用，即使誤撥電流檔去測電壓，也不至于燒壞表頭（但可能燒壞分流電阻）。 D2的作用是，當(dāng)兩支表筆位置插反而又發(fā)生過載時(shí)，起到保護(hù)表頭的作用。二極管分流保護(hù)時(shí)間為4S。2保險(xiǎn)絲：0.5A加在電路的入口，主要起保護(hù)電路作用

11、，也可起保護(hù)表頭。特別注意：特別注意：即使加了保護(hù)電路，仍有燒表或燒元件的危險(xiǎn)。操作時(shí)務(wù)必謹(jǐn)慎細(xì)心，避免發(fā)生過載！返回三、如何正確使用萬用表三、如何正確使用萬用表使用萬用表時(shí)，必須注意下幾點(diǎn)：1 要正確選擇被測量對(duì)象及其量限的檔位萬用表的測量對(duì)象多、量限多，使用時(shí)一定要注意調(diào)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換開關(guān)的測量檔位，否則會(huì)損壞儀表。如果不知道被測量是交流還是直流，可先用交流檔試測。如果不知道被電壓和電流的大小范圍，應(yīng)從大量限試起，然后逐漸減小量限。使用萬用表測量電壓、電流時(shí)，應(yīng)盡可能選擇量限使儀表的指示值超過所用儀表標(biāo)尺的一半。測量電阻時(shí)，應(yīng)使被測量電阻盡量接近標(biāo)尺的中心。測量完畢后，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置 于交流電壓最

12、高檔或空檔上，這樣，可以防止在下次測量時(shí)由于粗心而發(fā)生事故。2 接線要正確測量電流時(shí)，儀表應(yīng)和被測支路串聯(lián)，使被測電流流過萬用表；測電壓時(shí)，儀表應(yīng)和被 測電路并聯(lián)，使電壓加在儀表兩端。并要注意極性。3 操作要正確使用萬用表要膽大心細(xì)，使用前做到心中有數(shù)，并且注意：在測量高電壓或大電流時(shí)不能在通電情況下切換轉(zhuǎn)換開關(guān)。嚴(yán)禁在被測電阻帶電的情況下，進(jìn)行電阻的測量。否則，由于被測電阻上電壓的串入，不僅會(huì)嚴(yán)重歪曲測量結(jié)果，甚至可能燒毀表頭。萬用表的歐姆檔如何正確使用，見前說明。測量直流高壓時(shí)要有足夠的絕緣及相應(yīng)的技術(shù)措施（例如操作人員應(yīng)穿絕緣靴并站在絕緣墊上）。4 讀數(shù)要正確萬用表的標(biāo)尺有好幾條刻度線見

13、圖MF-30型萬用表的面板圖。一定要認(rèn)清該讀的刻度線，不能交直流串用，更不能看錯(cuò)讀錯(cuò)。一般萬用表的準(zhǔn)確度為2.5級(jí)或5.0級(jí)?？筛鶕?jù)準(zhǔn)確度以及測量所選取的量限儀表的指示值該記錄幾位有效數(shù)字。四、怎樣檢查和調(diào)修萬用表的故障？四、怎樣檢查和調(diào)修萬用表的故障？工具：工具：好萬用表一塊、好電阻箱一個(gè)基礎(chǔ)：基礎(chǔ)：熟悉萬用表原理、結(jié)構(gòu)、了解萬用表經(jīng)常容易損壞元件及故障點(diǎn)。2 初步鑒定初步鑒定外部鑒定，觀看檢查萬用表外部的表殼、端鈕、旋鈕及其它附件等有無損傷，表頭有無故障現(xiàn)象，旋鈕是否旋轉(zhuǎn)靈活自由等。內(nèi)部檢查，打開表殼，檢查儀表內(nèi)部機(jī)械零件、電氣元件、電路接線、開關(guān)觸頭等有無燒損、脫焊和斷裂接觸不良等形象，

14、若明顯有機(jī)械零件或電氣元件損傷脫焊，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊接更換。特別要檢查保險(xiǎn)是否良好，電池是否夠電。檢查保險(xiǎn)：用R1檔，MF30阻值應(yīng)低于0。8，大于0。8不能用。檢查電池：用直流電壓檔2.5V測量，新電池應(yīng)大于1.5V，舊電池小于1.5V（可并30 的電阻，若低于1.4V不適用于萬用表，低于1.3V不能用。3 表頭檢查表頭檢查： R1檔，指針不能回0，繼續(xù)用R10、 R100都無反映，故障存在500mA：用待檢修的萬用表測量低于1.5V的舊電池，基本應(yīng)滿偏，否則用50mA，若無反映，表頭可能有問題。表頭：紅線斷開，用好萬用表R 1K（內(nèi)阻最大，電流最小，電壓1.5V）測表頭：黑表筆接紅線，紅表筆

15、接黑線，如果表頭好，則指針滿偏，否則故障。不偏時(shí)，將保護(hù)二極管斷開，再重復(fù)，若不偏，表頭壞。1 做好充分的準(zhǔn)備工作：做好充分的準(zhǔn)備工作：清潔工作臺(tái)，并備齊所用工具，材料及待修萬用表的使用說明書、工作原理圖等。精讀待調(diào)修萬用表的使用說明書及工作原理圖。掌握待調(diào)修萬用表的結(jié)構(gòu)、功能以及主要技術(shù)參數(shù)等，并對(duì)原理圖進(jìn)行全面的分析，掌握電路的工作原理。在全面了解待調(diào)修萬用表工作原理的基礎(chǔ)上對(duì)萬用表的基礎(chǔ)電路直流電流測量電路進(jìn)行精細(xì)地分析，弄清工作原理及其與整體電路的連接關(guān)系等。4 測量線路的調(diào)修測量線路的調(diào)修直流電流檔調(diào)修 直流電流檔所出現(xiàn)的故障多是由于使用者誤操作，在測量直流電流的檔位上測量較大的電壓

16、，引起分流電阻值的嚴(yán)重變化，甚至燒毀而造成的。打開表殼之后，按照轉(zhuǎn)換開關(guān)檔位，可以很容易地找到損壞的電阻。有技術(shù)圖紙資料，可以按原阻值更新之后，稍做調(diào)整。如果不了解原阻值，可以按下述方法推導(dǎo)。)()(321312211RRRIRRIRI所以只要知道各量程的電流值，即可通過測量各量程的分流電阻值，按上式求得欲知的電阻。例如，經(jīng)檢查閉路電阻 燒壞，由該式得 12112RIRIR只要測得 的電阻值，就可以方便地確定 的理論值1R2R 如直流電流檔完好，則用直流2.5V檔測舊電池的電壓，若指示正確則無故障，否則有故障。直流電流檔常見故障及調(diào)修直流電流檔常見故障及調(diào)修電阻檔調(diào)修電阻檔調(diào)修 在萬用表中，電

17、阻檔是最易發(fā)生故障的部分。操作者在測量電阻時(shí)，帶電操作或是將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于電阻檔時(shí)誤測電壓和電流，都可能引起電阻檔線路損壞；內(nèi)附干電池的接觸情況、端電壓是否在有效電壓范圍內(nèi)等，都會(huì)影響測量的準(zhǔn)確性。故障現(xiàn)象故障原因調(diào)修1通電指針無指示表頭斷路分流電阻短路測量端接線脫焊修復(fù)修復(fù)修復(fù)2部分量程不通，其它量程誤差大分流電阻斷路或短路修復(fù)3誤差大正誤減超差分流電阻阻值變大修復(fù)負(fù)誤差超差分流電阻阻值變小4各量程指示無規(guī)律轉(zhuǎn)換開關(guān)位置串動(dòng)調(diào)整位置，正確安裝 故障現(xiàn)象故障原因調(diào)修1表筆短路，表頭無指示表筆斷線，開關(guān)接觸不良電池?zé)o電壓或斷路調(diào)零電位器斷路修復(fù)更換或修復(fù)修復(fù)21量程表筆短路，指針無法調(diào)到“0”電池

18、電壓低于有效電壓更換31量程表筆短路，可以調(diào)零，但其它量程卻調(diào)不到“0”分流電阻阻值變小更換4表筆短路，表頭指示不穩(wěn)定線路中有假焊點(diǎn)電池接觸不良表筆引線時(shí)通時(shí)斷修復(fù)5拔到電阻檔，表筆不短路表頭就有指示，小量程較明顯線路嚴(yán)重漏電，轉(zhuǎn)換開關(guān)有嚴(yán)重?fù)籼紝有迯?fù)電阻檔常見故障及調(diào)修電阻檔常見故障及調(diào)修直流電壓檔調(diào)修直流電壓檔調(diào)修 造成電壓檔示值誤差大或無指示的主要原因是由于操作者誤操作。在低電壓檔測量高電壓，損壞了串聯(lián)附加電阻。這種情況在打開表殼之后，可以很容易地發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。利用電壓靈敏度，按照電壓量程計(jì)算，將已損壞的電阻更新，稍做調(diào)整就可以排除故障。調(diào)修順序是從小量程檔開始。 故障現(xiàn)象故障原因調(diào)修1無指示附加電阻斷路修復(fù)或更換2正誤差超差附加電阻增大更換3負(fù)誤差超差附加電阻減少更換4正誤差超差并隨著電壓量程加大而嚴(yán)重表內(nèi)電壓電路受潮印刷線路板受潮或擊碳電壓電路漏電用120號(hào)航空汽油清洗后烘干更換印刷線路板5不通電有指示小量程更明顯受潮、污染與電池回路漏電清 洗 、 烘 干改 變 連 線 位置6示值誤差隨量程減小