万用表的组装
万用电表简称万用表。它是一种多量程和多电量的测量仪表,一般情况以测量电流、电压和电阻为主要目标,所以习惯叫三用表。此外又派生了电容、电感、功率、电平、晶体管静态电流放大系数等测量项目。
通过万用表的组装,能够进一步熟悉万用表的结构、工作原理和使用方法,了解电路理论的实际应用,掌握仪表的装配和调试工艺,提高实际操作技能。
虽然万用表的型号很多,但其测量原理和测量线路大致相同,其结构也基本相同。我们以500型万用表为例,具体介绍万用表的结构、测量线路及装配等有关知识。
一、万用表的结构
万用表的结构组成主要分为三个部分。
1.指示部分(表头)
指示部分由磁电系直流微安表组成,表头刻度盘有多种量程刻度。表头是万用表的关键部分,许多的重要性能(如灵敏度、准确度等级等)都取决于表头的参数。其主要作用是通过表头刻度及指针指示出被测电量的大小。500型万用表的表头满偏电流为40μA,表头内阻为2.5kΩ。
2.测量电路
测量电路由分压电阻、分流电阻、整流装置等组成。其主要作用是将被测电量转换成适合表头指示用的电量。图1为500型万用表电路原理图。
图1 500型万用表电路原理图
3.转换装置
转换装置由转换开关、旋钮、插孔等组成。其主要作用是把万用表的电路转换为所选的测量种类和合适的量程,来接通不同的测量线路。
图2为500型万用表的面板图。面板上半部是刻度盘和表头,在刻度盘的正下方是机械调零装置;面板下半部为左、右两只转换开关,最下面是四个插孔和一个欧姆调零旋钮。
不同型号的万用表,其测量量的量程也不一样,表1为500型万用表的技术参数。
图2 500型万用表的外型图
表1 500型万用表的技术参数
测量范围
灵敏度
精度等级
基本误差
表示方法
直流电压
0—2.5—10—50—250—500V
20kΩ/V
2.5
以标度尺工作
部分上量限的
百分数表示
2500V
4kΩ/V
5.0
交流电压
0—10—50—250—500V
4kΩ/V
5.0
2500V
4kΩ/V
5.0
直流电流
0—50μA—1—10—100—500mA
2.5
电阻
0—1—10—100—1kΩ—10kΩ
2.5
以标度尺工作
部分长度的
百分数表示
分贝
-10—0—+22dB
二、 万用表的测量电路及计算
1.表头参数的确定
由于万用表的测量电路是由多种类型测量电路组合而成的,各项测量误差有所不同。为了使万用表达到规定的技术指标,应对各单元电路进行调试,调试必须在表头性能良好的前提条件下进行。另外,在设计万用表时,必须先测出所用表头的参数(表头灵敏度及内阻),然后才能进行有关的计算。
(1)表头电流灵敏度的测定 测定表头灵敏度,就是测定使指针从零刻度起,到满刻度为止动圈所通过的电流值。按图3所示电路接线,将S置于1位置,调节W1、W2或电源电压U,使被测表头A的指针达到满刻度。此时标准表Ao指示的电流值就是被测表头的灵敏度。若标准表灵敏度比被测表头灵敏度高,则标准表满刻度时被测表的灵敏度为
式中 Am为被测表头的满刻度读数;
Aom为标准表满刻度读数;
A为被测表头所指示读数。
(2)表头内阻测定 在图3中,将开关S置于位置1,调节W1、W2或稳压电源的输出电压U,使被测表头的指针指在较大值,记下标准表读数。然后将开关S置于2位置,调节Rn,使标准表的读数保持不变,用电桥或欧姆表测出电阻Rn的阻值即为表头内阻。
2.直流电流测量线路和计算方法
万用表的直流电流测量线路其实就是一个多量程的直流电流表。它由一个磁电系的仪表作为表头和若干个分流电阻以及转换开关组成。它在万用表中是其它测量线路的公共电路,所以直流电流测量线路在万用表中非常重要。
(1)基本测量线路 通常在表头的两端并联一定数值的分流电阻RS来扩大其量程,如图4所示,让小部分电流通过表头,大部分电流通过分流电阻。改变分流电阻值大小就可以改变仪表的测量范围。而仪表是按被测电流Ix来绘制刻度的,所以它能够测量大电流,扩大了测量范围。
图3 表头参数测量电路 图4 直流电流基本测量线路
实际万用表直流电流测量线路采用如图5所示的环形分流式电路。
(2)分流电阻的计算 在图5中,设表头内阻为Rg,各量程之间的分流电阻分别为R1、R2和R3,最大量程为I1,最小量程为I3,并用Rs1,Rs2,Rs3分别表示不同量程时的分流电阻。
当量程为I1时,电流量程的扩大倍数为
当量程为I2时,电流量程的扩大倍数为
同样,在量程为I3时,电流量程的扩大倍数为
根据以上三式,可先求出Rs1、Rs2、Rs3,再求出电阻R1,R2,R3的值。
(3)500型万用表直流电流挡电路的计算 图6为500型万用表直流电流挡测量电路,根据表头的满偏电流为40μA,内阻Rg=2.5kΩ,可求出各分流电阻的值。
图5 环形分流式直流电流测量线路
图6 500型万用表直流电流测量原理图
对于50μA量程,其分流电阻为
kΩ=10 kΩ
为了便于生产和调试维修,通常取Rs5=15kΩ。
分流电阻的增大,必然使表头支路的电流增大,为了使表头仍维持40μA电流,应与其串联一电阻R0。则
kΩ=3.75 kΩ
=3.75-2.5 kΩ=1.25 kΩ
因此,表头串联1kΩ电阻和一只1.4kΩ电位器。
当量程为500mA时,分流比为
则 Ω=1.5Ω
当量程为100 mA、 10mA、1 mA时,对应的分流系数和分流电阻分别为
kΩ=7.5×10-3 kΩ=7.5Ω
Ω=75Ω
Ω=750Ω
=(15-0.75 )kΩ=14.25 kΩ
R5、R6的阻值由直流电压挡确定。
3.直流电压测量线路和计算方法
万用表的直流电压测量线路其实就是一个多量程的直流电压表。它是以直流电流测量线路为基础,然后加以改进而形成的。
(1)基本测量线路 为了扩大表头的电压测量范围,通常采用和表头串联电阻的方法来扩大量程,如图7(a)所示。实际万用表中常采用图7(b)的电路形式。
图7 直流电压基本测量线路
(2)分压电阻的计算 在图7(b)中,设表头的满偏电流为Ig、内阻为Rg,则满偏时电压降为IgRg,由
则可求出R1、R2、R3、R4的值。
在实际万用表的线路中,表头往往并联有分流电阻,在计算分压电阻时,可把具有分流电阻的表头等效成一个满偏电流为Ig′,内阻为并联分流电阻后的总电阻RX的一个等效表头。图8(a)为500型万用表的直流电压测量电路,图8(b)为10~500V量程时表头与分流电阻的等效电路。
图8 500型万用表直流电压测量电路及等效电路
(3)500型万用表直流电压挡的计算 根据图8(b),当量程为2.5V时,Rg′与RS5并联值为3k。
kΩ=(50-3)kΩ=47 kΩ
当量程为10V时
kΩ=197 kΩ
当量程为50V时
kΩ=997 kΩ
当量程为250V时
kΩ=4997 kΩ
当量程为500V时
kΩ=9997 kΩ
∴ =(197-47 )kΩ=150 kΩ
=(997-197)kΩ=800 kΩ
=(4997-997)kΩ=4000 kΩ=4MΩ
=(9997-4997)kΩ=5000 kΩ=5MΩ
R8、R9、R12、R13的阻值由交流电压挡确定。
当量程为2500V时,其测量等效电路如图9所示,设虚线框的总电阻为R,流入的电流为I,则
其中
mA
由交流电压挡计算(参见交流电压挡计算)可知R7=10MΩ,代入以上三式可求得R5=2.25 kΩ,R6=12kΩ,I=250μA。
习惯上把等效表头满偏电流Ig′的倒数称为电压灵敏度,500型万用表直流电压测量线路的电压灵敏度为
Ω/V=20000Ω/V
2500V量程的电压灵敏度为
Ω/V=4000Ω/V
图 9 500型万用表2500V挡测量等效电路
4.交流电压测量电路及计算
万用表表头为磁电系测量机构,只有通过直流电流才能使线圈偏转,因此,在测量交流电量时,要经过整流电路将交流量转换成直流量才能进行测量。
(1)交流电压的测量原理 通常万用表采用两只二极管组成的半波整流电路,如图10所示。当被测电压为正半周时,A端为正,B端为负,则VD1导通,VD2截止,表头通过电流;若被测电压为负半周时,VD1截止,VD2导通,表头不再通过电流,而VD2的导通,可使VD1两端的反向电压大大降低,防止VD1被反向击穿。
图10 半波整流对表头的作用原理 图11 500型万用表交流电压测量电路
由于磁电系表头指针的偏转取决于整流电流的平均值,万用表的标尺是按正弦交流电的有效值刻度的,而平均电流Iav与电流有效值I之间的关系为
Iav=0.45I
由于整流后的电流是平均值,考虑到二极管的实际情况,即整流元件的整流效率不是百分之百,故实际电流平均值为
式中 η为整流元件的效率。
一般来说,,若将其代入上式,就可得到
所以,100V的交流电压(指有效值),经半波整流后,对表头的作用只有:100V×0.44=44V。换句话说,100V的交流电压经半波整流后,作用到表头时,指针的偏转角相当于44V直流电压作用下的偏转角。
(2)500型万用表交流电压测量电路及计算 交流电压测量线路分压电阻的计算方法与直流电压测量线路相同,按照上述原理来计算各挡的电阻。
在500型万用表中,当转换开关置于交流电压挡时,组成的电路如图11所示。
图中两只二极管组成半波整流电路。在计算时可将图11电路中表头部分简化成图12的等效电路。
图12 交流电压测量线路的等效电路
设虚线框内的等效电阻为R′,电流为I′,取二极管直流电阻RD为600Ω,量程为50V时
量程为250V时
由以上两式可求出I′=0.11 mA,R′=2.4kΩ。
而
解得
R15≈2.25kΩ, R16=4.375 kΩ
因此,R16用3.9kΩ的电阻与1.4kΩ的电位器串联,该电位器与表头串联的电位器共用,但采用不同的滑动头。
量程为500V时
-2.4-0.6)kΩ=1997 kΩ
可解得 R12=1MΩ
那么 =3MΩ
量程为2500V时,由于分压电阻比表头等效电阻大得多,故可忽略表头等效电阻,则
kΩ=10000 kΩ=10 MΩ
5.电阻测量线路
万用表的欧姆挡实质上是一个多量限的欧姆表。电阻测量是以欧姆定律为基础的,在给定电源电压不变的前提下,根据回路电阻增加一倍,则电流减为一半的原理制作的。
万用表测量电阻的基本电路如图13所示。
图13 万用表测量电阻原理图
在该电路中表头电阻Rg、辅助电源US、限流电阻R作为万用表的内部电路,参数是相对恒定的。接在a、b两端的是被测电阻Rx。根据欧姆定律关系式为
当Rx=0时,相当于a、b端短路,I=US /(Rg+R)=Imax,回路中电流最大,表头满偏转停到右端。该点被定为欧姆表的零值刻度,可以用改变电阻R进行调节。
当Rx=∞时,相当与a、b端开路,I=0,指针不偏转,停留在左端的机械零位,该点被定为欧姆表的无穷大(∞)刻度。当被测电阻Rx值在零到无穷大范围内变化时,指针的偏转角也在欧姆值0~∞刻度范围内变化。
在图13中,当Rx=Rg+R=RT时,其中RT为中心阻值,则
由上式可知,当被测电阻等于仪表总内阻时,通过表头的电流为电阻Rx=0时满刻度的一半,即指针停在标度尺的中心位置上。换句话说,某挡标度尺中心阻值表示仪表该挡的总内阻(综合内阻)。因此,欧姆量程的设计都以中间刻度为标准。
500型万用表的R×1挡中心约为10Ω,即R×1挡仪表总内阻为10Ω。此外可看到标度尺刻度是不均匀的,右半部稀,左半部密,越往左端越密,有时欧姆表的刻度挤在一起,无法读准其数值。所以欧姆表实用测量范围仅在中心刻度两边的一段范围内,才能准确读数。
在某一挡时,如电池电压为US,电表的总内阻为RT,则被测电阻短路时产生的满偏转电流为
由此可见,US增加10倍,保持IT不变RT增大10倍;减小IT至1/10,保持US 不变,RT也可增大10倍。
在实际运用中,有用改变US的方法,有用改变IT的方法,也有用US与IT同时改变的方法来扩大电阻测量的量程,如图14所示。
图15是500型万用表电阻测量电路。在500型万用表的电阻测量线路中,R×1、R×10、R×100挡采用的是抽头分流式的电路,R×1k挡采用了一个R25 =33kΩ的限流电阻。R×10k挡的电池为1.5V加9V,同时去掉了限流电阻,串联了一只R21=385.2kΩ的电阻。
图14 万用表扩大电阻量程的方法
图15 500型万用表电阻测量线路
从电阻测量线路可知,如果更换新电池,电压会比旧电池的高,这样当Rx=0,电表指针可能偏离“0”刻度,此时测量其它数值的待测电阻Rx也不会准确。所以在进行测量电阻前,首先需要调零。将调试棒短接(Rx=0),调节面板上零欧姆调节旋钮,使表头满偏度到“0”值上。
500型万用表电阻挡各限流电阻,可根据电阻中心值来计算,请读者自行计算。
6.音频电压测量电路
万用表的表盘上一般有分贝(dB)的标度尺,它是用来测量音频电压的。其测量电路用图3.2.11中的交流电压的测量电路,只是在“dB”与“*”两插孔接入被测电平。为了防止直流分量窜入电表,可串联一个0.1μF的电容,来隔离直流分量。
dB刻度是以10V交流电压挡为标准进行刻度的,当需要进行高电平测量而改用其他交流电压挡时,则在dB标尺读数的基础上,再加上附加dB值,就是所要读的数,其附加dB值如表2所示。
表2 500型万用表附加dB值
量程/V
10
50
250
附加dB值/dB
0
+14
+28
三、万用表的装配
在装配前,应该对万用表的基本原理和基本测量线路以及仪表的性能有一定的了解,还应有一定的焊接技能,并且了解各个元件的作用。
装配所需的工具有:电烙铁、尖嘴钳、镊子、平口起子、十字起子、小刀、万用表。
1.元器件识别及参数测量
对照万用表套件清单表逐个清点元件,以防止缺少元件。然后对电阻、电容器、二极管、转换开关等进行测试,剔除不良元件并更换,保证在装配之前元件的质量合格。把质量合格的元件插在泡沫上或固定在纸上并且标上其型号,这样元件就不容易丢失并且拿取方便。表3为500型万用表元件清单。
表3 500型万用表元件清单
名称
规格及数量
名称
规格及数量
绕线电阻
1.5Ω
炭膜电阻
800kΩ
绕线电阻
6Ω
炭膜电阻
1MΩ
绕线电阻
67.5Ω
炭膜电阻
3MΩ
绕线电阻
675Ω
炭膜电阻
5MΩ
绕线电阻
2.25kΩ
炭膜电阻
10MΩ
炭膜电阻
12kΩ
炭膜电阻
3.9kΩ
炭膜电阻
1kΩ
炭膜电阻
2.25kΩ
炭膜电阻
35.6kΩ
绕线电位器
1.4kΩ
炭膜电阻
11.4kΩ
绕线电位器
1.9kΩ
炭膜电阻
150kΩ
绕线电阻
9.4Ω
炭膜电阻
1.6kΩ
绕线电阻
91Ω
炭膜电阻
4.3kΩ
绕线电阻
973Ω
炭膜电阻
33kΩ
炭膜电阻
85.2kΩ
二极管
2CP11 2只
电容器
0.1μF250V
电解电容器
10μF
电池
2号1.5V
表笔
1付
电池
迭层式9V
表头及面板
1只
电池盖板
1个
转换开关
2只
开关旋钮
2个
表箱圈
1根
表后盖
1个
导线
若干
说明书
1份
螺钉
4×42 4只
螺钉
3×15 2只
注:表中未标明数量的均为一只。
在500型万用表中,所用的元件绝大多数是电阻,还有一些二极管、电容、转换开关等,在装配前要对它们进行测试。
(1)电阻器的识别及测量 500型万用表中,用的是绕线电阻和膜式电阻,其外形如图16所示。
图16 电阻外形 图17 电容器外形
电阻器阻值有三种标注方法:一是直标法,将阻值用数字加单位直接标在电阻器上,如4.7kΩ等。二是文字符号法,将数字与阻值单位的符号按一定规律结合起来,表示阻值大小,如3k3,表示3.3kΩ。三是色标法,它是用颜色表示阻值大小。表4是色环标注的规则。误差≥5%的电阻器,一般采用四个环。左起第一、二环分别表示第一位数和第二位数,第三个环表示倍率,第四环表示允许误差。误差≤±1%的电阻器大多采用五个环,左起第一、二、三环分别表示第一位数、第二位数和第三位数,第四环表示倍率,第五环表示允许误差。
表4 电阻色环标注的规则
颜色
有效数字
倍率
允许误差(%)
银
——
10-2
±10
金
——
10-1
±5
黑
0
100
——
棕
1
101
±1
红
2
102
±2
橙
3
103
——
黄
4
104
绿
5
105
±0.5
蓝
6
106
±0.2
紫
7
107
±0.1
灰
8
108
——
白
9
109
+5、-20
无色
——
——
±20
电阻在使用前,应对电阻器的阻值进行测量,例如可使用万用表、欧姆表或直流单臂电桥等。
(2)电容器的识别及测量 500型万用表用了两只电容器,一只是电解电容器,起滤波作用,另一只是起隔直作用。其外形如图17所示。电解电容器的极性通常标在电容器上,一般来说,引脚长的为正极,短的为负极。电容器的容量大小及耐压值均标在电容器上。
可用万用表电阻挡对电容器进行简单的测量。测试时,万用表用R×1k或R×10k挡,将万用表两表笔分别接触电容器两端,万用表指针迅速偏转到一定角度,又返回指针起点处。偏转角度越大,说明电容量越大;指针返回后指示的阻值越小,说明绝缘电阻越大,漏电流越小。若指针不动,说明电容器容值太小或已断路;若指针不返回零处,说明绝缘电阻降低;指针偏转到最大且不返回,说明电容器已击穿。一般电解电容器都有一定漏电,但其正向漏电(即黑表笔接电容器正极)比反向漏电(即红表笔接电容器正极)要小得多,通常也可用比较漏电大小的方法来判定电解电容器的正负极。
(3)二极管的识别及测试 500型万用表中有两只二极管,起整流作用。其外形及符号如图18所示。
二极管具有单向导电性,可用万用表电阻挡来判别二极管的极性和大致的好坏。测量时,将万用表量程拨至R×100或R×1k挡,用红、黑两只表笔分别正接和反接,测量二极管的两端,如图19所示。
图18 二极管外形及符号 图19 二极管极性判别示意图
测得电阻值较小的一次,黑表笔所接的为二极管正极,红表笔所接的为负极。两次测得的阻值如果较小的是几百欧,较大的是几百千欧,说明二极管是好的。如果两次电阻值均为零,说明二极管已击穿;若两次电阻值均为无穷大,说明二极管已断路。
(4)转换开关 500型万用表中有两只转换开关,每只开关都有三层,其中最上层(安装好后,从背面看,离面板远的一层为上层)没有动触点。图20为转换开关各层示意图(图中虚线为该层背面动触点)。转换开关静触点之间接上相应的元件或导线,通过旋钮转动转轴,使动触点与相应的静触点接触,实现各种测量电路或量程的转换。
图20 500型转换开关示意图
转换开关触点接触要紧密,导电性能要良好,旋动转轴时轻松而且有弹性,到挡位时可听到清脆的响声,在某一位置上如再轻轻拨动转轴时,不应左右摇晃。通过这样观察,可判别转换开关的性能。也可用万用表测试各触点的通断,来判断触点的接触性能。
2.装配工艺
图21是500型万用表装配图。
图21 500型万用表装配图
其装配工艺为:
(1)预热电烙铁,整理元件,按实际元件安装的尺寸将引脚整理成型。
(2)按照装配图,先进行转换开关上元件及连线的焊接。500型万用表的转换开关有两只:左边(从背面看)的一只主要是装电阻挡和电流挡的元件;右边的一只主要用来装直流电压挡、交流电压挡的元件。焊接时,既可以先从左边转换开关开始,也可以先从右边转换开关开始。但是,焊接开关上的元件时,一定要有先后次序,应该从上到下(或从下到上)一层一层地进行,要对好每个元件在开关上的位置,千万不能搞错;然后再焊接本开关上连线及两个开关之间的连线。焊接好后,再仔细对照装配图反复检查元件位置和连线是否正确。
(3)在转换开关上的元件安装好之后,将两个转换开关按照装配图上的位置固定到面板上,位置不能搞错,然后用尖嘴钳拧紧螺母,对好转换开关旋钮的位置并装好。
(4)安装表头上的可变电阻。此电阻是一个绕线电阻,在安装时必须小心地把它折弯装入到表头的一个圆形的槽中。安装时引脚应从槽中向外伸出,如图22所示。装好后,再将两滑动铜片压在绕线电阻上。
图22 绕线电阻的弯折方向示意图
(5)连接两个转换开关到接线柱、调零电阻,电池及表头的连线。
(6)完成上述步骤后,还要对照原理图、装配图进行仔细的检查,防止在装配时发生装错或遗漏。
3.装配时注意事项
(1)安装元件以及连线时,一定要搞准其在转换开关上的位置,确保正确无误。
(2)要确保焊接质量,不要出现虚焊,焊点要牢固可靠。在焊接绕线电阻时,焊接时的温度不要过高,时间不要太长,以免烫坏绕线电阻的绝缘和骨架。
(3)各元件的引线注意不要相碰,以免改变电路的特性,出现不良后果。
(4)对于有极性的元件,一定要弄清楚其极性及在线路中的位置。
(5)对于表头不要随意打开,以免损坏表头。
(6)电阻的阻值和电容的容量要标识向外,以便查对和维修更换。
(7)万用表的体积较小,装配工艺要求较高。元器件焊接时要紧凑,否则可能造成焊接完后无法盖上后盖。
(8)内部连接线要排列整齐,不能妨碍转换开关的转动。
四、万用表测量电路的调试
万用表完成电路组装后,必须进行详细检查、校验和调试,使各挡测量的准确度都达到设计的技术要求。按照电表校试规程规定,标准电表的准确度等级至少要比被校表高两级。
1.万用表调试的方法
这里 以校准直流电压挡为例来说明测试的方法。按图23所示电路接线。调节稳压电源的输出电压US或调节电位器W,使被调表的指针依次指在标尺的整刻度值,如图24所示的A、B、C、D、E五个位置,分别记下标准表和被调表的读数U0和Ux,则在每个刻度值上的绝对误差为,取绝对误差中的最大值ΔUmax,按下式计算被调万用表电压挡的准确度等级A。
Um为被调表的量限。
图23 万用表直流电压挡调试电路图 图24 调试标尺
若准确度已达到设计的技术要求,则认为合格,若低于设计的指标,必须重新调试和检查,直到符合要求为止。
对于其它挡的调试,均可按此方法进行。
2.调试的步骤
(1)直流量限的调整 万用表直流电流测量电路,一般与其它各类测量电路有着不同形式的联系,在不同程度上成了各类测量电路的公共电路。所以在调整其它测量电路之前必须先调整好直流电流测量电路。
①基准挡的选择 一般以直流电压引出点作为校准直流灵敏度的基准点,在该点出现的电压灵敏度电流是
如500型万用表的电压灵敏度为 20000Ω/ V,由上式即可求得灵敏度极限电流值
1V/20000Ω=50μA
所以这里选择50μA挡作为直流电流挡的基准挡。除此之外,也可选用直流电流最小量限作为基准挡。
②基准挡的调整 基准挡选定后,就可以将被调电表接入如图25所示的电路,调节W1、W2或电源,使被调表达到满刻度,记下标准表读数并与之进行比较。若被调表指示值偏离标准值较大,可调节与表头相串联的可调电阻(即电路原理图中1.4kΩ电位器上边的滑动头),直至被调表指示与标准表指示一致为止。
图25 直流电流调试电路 图26 交流电压调试电路
③直流电流其它挡的调整 基准挡调好以后,还应对直流电流其它各挡一一调整。按图25所示的电路接线。通常由最大量程开始(因为最大量程的分流电阻阻值小,对前面量程带来的误差可以忽略),依次逐挡调整,使各挡误差均符合基本误差,否则应更换相应的电阻元件。有时也可采取统一补偿法,即在允许误差范围内,适当调整基准挡的电流值,使各挡都不超过允许误差。
④直流电压挡的调试 直流电压挡的调整是在直流电流挡已经调整好的基础上进行的。当直流电流挡调好后,直流电压及其它部分的故障就相对地减少了。
按图23所示电路接线,调节W或稳压电源的输出,使被调表达到较大值,记下标准表的读数,并与之比较,确定准确度等级。若准确度不符合要求,需检查或更换分压电阻。
(2)交流电压挡的调整
①基准挡的选择 交流电压挡的调整是在完成了直流量限调整的基础上进行的。万用表一般都设有交流电压挡。由于低压挡受二极管内阻不一致影响,误差较大,一般不宜作为基准挡,因此可以选择100~300V之间的某一量限作为基准挡,因此,500型万用表应选250V挡。
②基准挡的调整 基准挡选定后,按图26所示电路接线。调节自耦变压器或电阻W,比较被调表和标准表的读数,计算出误差范围。当被调表超出误差范围,可移动整流元件输出端可变电阻的动触片(即电路图中1.4kΩ电位器下边的滑动头),当被调表指示值偏大时,应增大表头支路的电阻(即滑动头向上移);当被检表指示值偏小时,应减小表头支路的电阻(即滑动头向下移),直至达到规定指示值为止。500型万用表交流和直流共用一个1.4 kΩ调整电阻,下边滑动头调交流,上边滑动头调直流,调试时要注意,以免误动,将以调好的部分破坏。
③其它量限的调整 基准挡调整好后,还应对其它各量限逐挡调整,方法和基准挡一样,各挡误差都应满足规定的精度,否则应更换相应的元件。
在对小量限交流电流挡的调整中,还应注意电源内阻的影响。
(3)电阻量限的调整 电阻量限的调整也是在直流电流挡调整好之后进行的。
①基准挡的选择 对于500型万用表通常选择Ω×1k挡,即一般选择不加限流电阻的那一挡。
②基准挡的调整 基准挡的调整是将标准电阻串入电路中,看被检表指示与标准表指示是否一致,来确定被检表的误差。在实验室中我们通常用标准电阻箱来检定。校准检查分为三点进行,即中心值、刻度长的四分之一、四分之三处的欧姆指示值。
③其它量限的调整 当基准挡调整好后,应对所有量限逐挡给定标准电阻校验该挡,其误差均应在规定的范围内。由于电阻测量电路与直流电流有共用的电路部分,调整时应保证直流电流已经调整好的误差不致被破坏,最好不调分流电阻,而适当调整电阻挡限流电阻。
将各挡调试结果填入表5中。
表5 万用表调试记录单
姓名
班级
型号
项目
测量挡
量程
标准表读数
被调表读数
相对误差
准确度等级
直流电流
直流电压
交流电压
电阻
3.万用表的检修
对于我们刚刚组装好的万用表可能出现的故障是多方面的,最好在组装好后,先仔细地检查线路安装是否正确,焊点是否焊牢,这样可降低故障的可能性。然后再进行调试和检修。
(1)直流电流挡的常见故障及原因
①标准表有指示,被调表各挡无指示。可能是表头线头脱焊或与表头串联的电阻损坏、脱焊,断头等。
②标准表与被调表都无指示,可能是公共线路断路。
③被调表某一挡误差很大,而其余挡正常。可能是该挡分流电阻与邻挡分流电阻接错。
(2)直流电压挡常见故障及原因
①标准表工作,而被调表各量程均不工作,可能是最小量程分压电阻开路或公共的分压电阻开路;也可能是转换开关接触点或连线断开。
②某一量程及以后量程都不工作,其以前各量程都工作,可能是该量程的分压电阻断开。
③某一量程误差突出,其余各量程误差合格,可能是该挡其分压电阻与相邻挡分压电阻接错。
(3)交流电压挡常见故障及原因
在检修交流电压挡故障时,由于交、直流电压挡共用分压电阻,因此在除了排除直流电流挡的故障外,还应在排除直流电压挡故障后,再去检查交流电压挡。这样做会使故障范围缩小。
①被调表各挡无指示,而标准表工作。可能是最小电压量程的分压电阻断路或转换开关的接触点、连线不通,也可能是交流电压用的与表头串联的电阻断路。
②被调回路虽然通但指示极小,甚至只有5%,或者指针只是轻微摆动。可能是整流二极管被击穿。
(4)电阻挡常见故障及原因
电阻挡有内附电源,通常仪表内部电路的通断情况的初检就用电阻挡来进行检查。
①全部量程不工作。可能是电池与接触片接触不良或连线不通。也可能转换开关没有接通。
②个别量程不工作。可能是该量程的转换开关的触点或连线没有接通,或该量程专用的串联电阻断路。
③全部量程调不到零位。可能是电池的电能不足或是调零电位器中心头没有接通。
④调零位指针跳动,可能原因是调零电阻的可变头接触不良。
⑤个别量程调不到零位。可能原因是该量程的限流电阻变化。