1、萬用表的結構及其工作原理,一、萬用表的結構 萬用表主要由磁電系表頭、轉換開關和測量線路組成。 1 表頭 表頭是萬用表的關鍵部件，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構，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阻就越大。一般的萬用表，直流電壓檔內阻（即萬用表測量每伏電壓所具有的內阻）可達20K100K/V，交流電壓檔內阻一般要低一些。,主講人：,2 轉換開關 萬用表中的 轉換開關是重要部件，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換到適合表頭測量的

2、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。線路中的可調電阻一般都采用線繞電位器。,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大量程；測量電壓采用分壓電阻擴大量程等。,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阻,（一）測Ig 1）將直

3、流恒流源置于2mA檔，并將輸出細調調到最小，然后按圖2所示接好電路圖，R為十進制可調電阻箱，注意極性！ 2）開關S斷開，慢慢調節(jié)輸出細調旋鈕，觀察表頭指針偏轉，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S，調節(jié)電阻箱R的阻值，使表頭的指針指在1/2滿偏位置,2.2表頭擴程為基本表,做法:先將原表頭的靈敏度擴展成最接近的簡單的整數(shù),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,2.3.1直流電流測量線路設計計算,開路個別轉換式分流電路 閉路抽頭轉換式分流電阻,在工藝上，為了便于調整，修理

4、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，當表頭參數(shù)有所變動時，可得到補償。,2.3.2直流電壓測量線路設計,用串聯(lián)電阻擴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100A，用它構成電壓表，其直流電壓靈敏 直流電壓靈敏度越高，流徑表的電流越小，測量結果越準。,2.3.3交流電壓測量線路設計,整流電路,2.3.4歐姆檔測量線路的設計,一般設計原理圖 歐姆中心值概念 歐姆調零,二、萬用表的工作原理,總電路圖,1 .MF30直流電壓、電流測

5、量電路,測量直流電流原理電路圖,可以簡化為右圖所示,總靈敏度調節(jié),計算各檔分流阻值,其中 為I=50A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I1=500mA時的分流電阻,I2=50 mA時的分流電阻,I3=5 mA時的分流電阻,I4=0.5 mA時的分流電阻,所以,根據(jù)KCL及并聯(lián)特點可得式,測量直流電壓原理電路,分壓電阻計算,2.歐姆表,流過被測電阻的電流,當 =0時，電流表偏轉最大，為使不同檔的 電阻在短路時都能滿偏，RW3調零電位器，稱為歐姆調零,當 =R時，電流表偏轉為滿偏時的一半，此時R值稱為歐姆中心值。,歐姆電路圖及工作原理,由歐

6、姆表的刻度特性可知，歐姆標尺的有效使用范圍一般只在,范圍內，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制擴大其量限。例如 R1的歐姆中心值為24，那么其他各檔的歐姆中心值就取240，2400，從而構成R1（標準檔）、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,歐姆表量程的擴大程,擴大方法,改變分流電阻值：,提高電池電壓：,保持電池電壓不變，通過量程轉換開關S

7、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，當開關位于高阻檔時，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大了，因為歐姆表的中心阻值等于它的總內阻各檔的串聯(lián)電阻應選擇得使儀表在各檔時的總內阻相應各檔的歐姆中心值相等。電位器RP作歐姆調零用，一般萬用表的電阻檔都采用這種辦法來擴大量程。,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,使用萬用表的歐姆檔時要注意： 注意量項：萬用表的轉換開關全都

8、放置在測量電阻的位置上。 嚴禁帶電測量：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。 歐姆調零：每更換量限都要先進行零歐姆調整，將兩根測試棒短接，調整零歐姆調整器使指針指向零歐姆處，然后再開始測量。 選擇量程：適當選擇歐姆檔的量限，使指示值接近歐姆表標尺的中間即歐姆中心值附近，大約0.1R10R范圍較準確。（R為歐姆中心值） 此外，應用歐姆表測晶體管參數(shù)時應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。 注意表筆與表內電池所接的極性：在利用萬

9、用表歐姆檔測晶體二極管正反向電阻時，應記住“+”插孔接的是表內電池的負極 注意讀數(shù)：萬用表常有“R1”、“R10”、“R100”、“R1K”、等各檔并共用一條標尺，測量時，儀表指針所指標尺處的數(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,交流電壓靈敏度5000/V,交流調整電位器,4 萬用表的保護原理,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，當正向電壓在00.15V時，正反向電流都幾乎截止，僅當正向電壓超過導通電壓（約0.60.7V）時才導通。若正向電流繼續(xù)增大，硅二極管的壓降基本穩(wěn)定在正向導

10、通電壓上。圖中D1起保護表頭的作用，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，當兩支表筆位置插反而又發(fā)生過載時，起到保護表頭的作用。二極管分流保護時間為4S。,2保險絲：0.5A加在電路的入口，主要起保護電路作用，也可起保護表頭。,特別注意：即使加了保護電路，仍有燒表或燒元件的危險。 操作時務必謹慎細心，避免發(fā)生過載！,返回,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準轉換開關的測量檔位，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

11、不知道被電壓和電流的大小范圍，應從大量限試起，然后逐漸減小量限。使用萬用表測量電壓、電流時，應盡可能選擇量限使儀表的指示值超過所用儀表標尺的一半。測量電阻時，應使被測量電阻盡量接近標尺的中心。 測量完畢后，應將轉換開關置 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，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不能在通電情況下切換轉換開關。 嚴禁在被測電阻帶電的情況下，進行電阻的

12、測量。否則，由于被測電阻上電壓的串入，不僅會嚴重歪曲測量結果，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。 測量直流高壓時要有足夠的絕緣及相應的技術措施（例如操作人員應穿絕緣靴并站在絕緣墊上）。 4 讀數(shù)要正確 萬用表的標尺有好幾條刻度線見圖MF-30型萬用表的面板圖。一定要認清該讀的刻度線，不能交直流串用，更不能看錯讀錯。 一般萬用表的準確度為2.5級或5.0級?？筛鶕?jù)準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、怎樣檢查和調修萬用表的故障？,工具：好萬用表一塊、好電阻箱一個,基礎：熟悉萬用表原理、結構、了解萬用表經(jīng)常容易損壞元件及故障點。,2 初步鑒定 外部鑒

13、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，旋鈕是否旋轉靈活自由等。 內部檢查，打開表殼，檢查儀表內部機械零件、電氣元件、電路接線、開關觸頭等有無燒損、 脫焊和斷裂接觸不良等形象，若明顯有機械零件或電氣元件損傷脫焊，則應及時進行焊接更換。 特別要檢查保險是否良好，電池是否夠電。 檢查保險：用R1檔，MF30阻值應低于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： R1檔，指針不能回0，繼續(xù)用R10、 R100都無

14、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，將保護二極管斷開，再重復，若不偏，表頭壞。,1 做好充分的準備工作： 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。 精讀待調修萬用表的使用說明書及工作原理圖。掌握待調修萬用表的結構、功能以及主要技術參數(shù)等，并對原理圖進行全面的分析，掌握電路的工作原理。在全面了解待調修萬用表工作原理的基礎上對萬用表

15、的基礎電路直流電流測量電路進行精細地分析，弄清工作原理及其與整體電路的連接關系等。,4 測量線路的調修,直流電流檔調修,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重變化，甚至燒毀而造成的。打開表殼之后，按照轉換開關檔位，可以很容易地找到損壞的電阻。有技術圖紙資料，可以按原阻值更新之后，稍做調整。如果不了解原阻值，可以按下述方法推導。,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, 如直流電流檔完好，則用直流2.5V檔

16、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修,電阻檔調修,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，帶電操作或是將轉換開關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；內附干電池的接觸情況、端電壓是否在有效電壓范圍內等，都會影響測量的準確性。,電阻檔常見故障及調修,直流電壓檔調修,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，稍做調整就可以排除故障。調修順序是從小量程檔開始。,直流電壓

17、檔故障現(xiàn)象及調修, 交流電壓檔調修,交流電壓檔常見故障及調修,易損元件的調修,所有的機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,轉換開關：動、靜觸片是否接觸良好，有否油污,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，應為正常偏轉。電阻檔的校驗分別用電阻檔R1、 R10 、 R100、 R1K去測標準電阻10、100 、1000 9000的電阻，基本符合則為正常。,問題：,1萬用表測量直流電流時，表針不偏轉無指示，試分析其故障原因。,此類故障的原因有兩個方面：其一是，萬用表表頭已損壞無法指示，其二是，測量電路不通。具體原因有：萬用表表頭被

18、短路或表頭的線圈脫焊或斷路。表頭串聯(lián)電阻損壞或脫焊轉換開關接觸不良斷路,2用萬用表電阻測量檔測量電阻時，無論被測阻值大小表針均無指示，試分析此萬用表的故障原因。,故障現(xiàn)象說明，萬用表的測量電路不通有斷點，萬用表歐姆檔電路通的故障原因有： 轉換開關公共觸點引線斷開或脫焊。調零電位器中的焊點引線斷開或脫焊。電池無電或電池引線斷線或脫焊等。,3測量前萬用表歐姆檔調零時，無論調零器怎樣調整，萬用表表針均調不到零位（過零或不到零），試說明此故障的原因。,萬用表電阻檔指針調不到零位，說明供給表頭的電流較大或較小的原因所至。而供給表頭電流大的原因有各檔分流電阻斷路（燒壞）。轉換開關靜動觸頭接觸不好。直流電流檔分流電阻燒壞。供給表頭電流小的原因有電池消耗較大容量不足。 轉換開關靜動觸頭接觸不良，接觸電阻增大。 測量電路中的串聯(lián)電阻增大，壓降過大。,4某萬