萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理課件

萬用表的結(jié)構(gòu)及其工作原理一、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)20KΩ∽100KΩ/V，交流電壓檔內(nèi)阻一般要低一些。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理由于萬用表的測量對象多，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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理二、萬用表的工作原理2.1表頭2.1.1表頭參數(shù)的測定萬用表表頭滿偏時允許通過的電流，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)阻萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理（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，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滿偏位置萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.2表頭擴(kuò)程為基本表做法:先將原表頭的靈敏度擴(kuò)展成最接近的簡單的整數(shù)萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.3指針式萬用表最基本的的工作原理指針式萬用表最基本的的工作原理如圖所示萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.1直流電流測量線路設(shè)計計算開路個別轉(zhuǎn)換式分流電路

閉路抽頭轉(zhuǎn)換式分流電阻

萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理在工藝上，為了便于調(diào)整，修理和成批生產(chǎn)，大多采用整KΩ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)有所變動時，可得到補償。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.2直流電壓測量線路設(shè)計用串聯(lián)電阻擴(kuò)大電壓量限的基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100μA，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)。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.3交流電壓測量線路設(shè)計整流電路萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.3.4歐姆檔測量線路的設(shè)計一般設(shè)計原理圖歐姆中心值概念歐姆調(diào)零萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理二、萬用表的工作原理總電路圖萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理1.MF30直流電壓、電流測量電路萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑴測量直流電流原理電路圖可以簡化為右圖所示總靈敏度調(diào)節(jié)萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑵計算各檔分流阻值其中為I=50μA時閉路分流電阻的總和，即

則同理根據(jù)MF30所給參數(shù)，

可算出I=50mA時

所以對應(yīng)I1=500mA時的分流電阻

I2=50mA時的分流電阻

I3=5mA時的分流電阻

I4=0.5mA時的分流電阻

所以根據(jù)KCL及并聯(lián)特點可得式萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑶測量直流電壓原理電路分壓電阻計算萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理2.歐姆表萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理流過被測電阻的電流當(dāng)=0時，電流表偏轉(zhuǎn)最大，為使不同檔的電阻在短路時都能滿偏，RW3調(diào)零電位器，稱為歐姆調(diào)零當(dāng)=R時，電流表偏轉(zhuǎn)為滿偏時的一半，此時R值稱為歐姆中心值。⑴歐姆電路圖及工作原理萬用表的結(jié)構(gòu)和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)，超出這個范圍就會引起很大的誤差。所以，一個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

R×1的歐姆中心值為24Ω，那么其他各檔的歐姆中心值就取240Ω，2400Ω…，從而構(gòu)成R×1（標(biāo)準(zhǔn)檔）、×10、×100、×1K、×10K等多倍率檔的歐姆表。在測量時，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。~10倍歐姆中心值的刻度⑵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，雖然被測量電阻增大，整個電路電流減少，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，相同的指針數(shù)所表示的被測電阻值也擴(kuò)大了，因為歐姆表的中心阻值等于它的總內(nèi)阻各檔的串聯(lián)電阻應(yīng)選擇得使儀表在各檔時的總內(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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑶萬用表歐姆檔的正確使用使用萬用表的歐姆檔時要注意：⑴注意量項：萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)全都放置在測量電阻的位置上。⑵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進(jìn)行測量。測量時注意不要用兩只手同時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。⑶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。⑷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0.1R~10R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)時應(yīng)避免電流過大或電壓過高而損壞被測晶體管，常用“R×100”或“R×1K”檔。⑸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，應(yīng)記住“+”插孔接的是表內(nèi)電池的負(fù)極

⑹注意讀數(shù)：萬用表常有“R×1”、“R×10”、“R×100”、“R×1K”、等各檔并共用一條標(biāo)尺，測量時，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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理3.測量交流電壓原理電路交流電壓靈敏度5000Ω/V交流調(diào)整電位器萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理4萬用表的保護(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0~0.15V時，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0.6~0.7V）時才導(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，起到保護(hù)表頭的作用。二極管分流保護(hù)時間為4μS。2保險絲：0.5A加在電路的入口，主要起保護(hù)電路作用，也可起保護(hù)表頭。特別注意：即使加了保護(hù)電路，仍有燒表或燒元件的危險。操作時務(wù)必謹(jǐn)慎細(xì)心，避免發(fā)生過載！返回萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理三、如何正確使用萬用表使用萬用表時，必須注意下幾點：1要正確選擇被測量對象及其量限的檔位萬用表的測量對象多、量限多，使用時一定要注意調(diào)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換開關(guān)的測量檔位，否則會損壞儀表。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，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，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)置于交流電壓最高檔或空檔上，這樣，可以防止在下次測量時由于粗心而發(fā)生事故。2接線要正確測量電流時，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，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：⑴在測量高電壓或大電流時不能在通電情況下切換轉(zhuǎn)換開關(guān)。⑵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。⑶測量直流高壓時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，更不能看錯讀錯。一般萬用表的準(zhǔn)確度為2.5級或5.0級。可根據(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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理四、怎樣檢查和調(diào)修萬用表的故障？工具：好萬用表一塊、好電阻箱一個基礎(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。2初步鑒定⑴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。⑵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，若明顯有機(jī)械零件或電氣元件損傷脫焊，則應(yīng)及時進(jìn)行焊接更換。特別要檢查保險是否良好，電池是否夠電。檢查保險：用R×1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：⑴R×1檔，指針不能回0，繼續(xù)用R×10、R×100都無反映，故障存在⑵500mA：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。⑶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，紅表筆接黑線，如果表頭好，則指針滿偏，否則故障。不偏時，將保護(hù)二極管斷開，再重復(fù)⑶，若不偏，表頭壞。1做好充分的準(zhǔn)備工作：⑴清潔工作臺，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。⑵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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理4測量線路的調(diào)修⑴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，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)。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

只要測得的電阻值，就可以方便地確定的理論值⑷

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。萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理直流電流檔常見故障及調(diào)修⑵電阻檔調(diào)修

在萬用表中，電阻檔是最易發(fā)生故障的部分。操作者在測量電阻時，帶電操作或是將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于電阻檔時誤測電壓和電流，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)位置串動調(diào)整位置，正確安裝萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理故障現(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)2×1量程表筆短路，指針無法調(diào)到“0”電池電壓低于有效電壓更換3×1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)定線路中有假焊點電池接觸不良表筆引線時通時斷修復(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)修萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑶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。利用電壓靈敏度，按照電壓量程計算，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而加大，大量程不指示正誤差超差嚴(yán)重印刷線路板擊碳、絕緣電阻下降。開關(guān)擊碳、擊穿等。清洗、烘干或更換線路板。更換、修復(fù)開關(guān)等直流電壓檔故障現(xiàn)象及調(diào)修萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑷

交流電壓檔調(diào)修故障現(xiàn)象故障原因調(diào)修1轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流檔位時無指示整流元件短路或斷路，整流部分電路開焊修復(fù)或更換整流元件2轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流檔位時，雖有讀數(shù)，但都差一半整流電路故障，全波整流動電路有一部分失效變?yōu)榘氩ㄕ鞲鼡Q整流元件3交流電壓檔示值誤差大串聯(lián)電阻阻值變化，絕緣電阻降低或轉(zhuǎn)換開關(guān)故障更換4指針諧振表頭故障電路中旁路電容變質(zhì)或失效修復(fù)表頭更換交流電壓檔常見故障及調(diào)修萬用表的結(jié)構(gòu)和工作原理⑸易損元件的調(diào)修所有的機(jī)械元件都有可能成為易損點插座：是否接觸良好電位器：是否存在脫焊轉(zhuǎn)換開關(guān)：動、靜觸片是否接觸良好，有否油污⑹萬用表的校驗直流電壓、電流檔校驗分別用500mA、直流2.5V檔測舊電池，應(yīng)為正常偏轉(zhuǎn)。電阻檔的校驗分別用電阻檔R×1、R×10、R×100、R×1K去測標(biāo)準(zhǔn)電阻10Ω、100Ω、1000Ω9000Ω的電阻，基本符合則為正常。問題：1萬用表測量直流電流時，表針不偏轉(zhuǎn)無指示，試分析其故障原因。此類故障的原因有兩個方面：其