数字万用表常见故障及维修措施分析

时间:2022-08-26 04:41:26

数字万用表常见故障及维修措施分析

摘要:本文首先阐述了万用表的工作原理,然后结合工作实践,就常见的万用表故障进行了总结,分析其中产生的原因。在此基础上提出了解决故障的办法,从而提出万用表使用过程中的注意事项,有着较强的实践意义。

关键词:万用表 故障分析 维修措施

万用表又叫多用表、三用表或复用表,是一种多功能、多量程的测量仪表,一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等电学量,有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数(如β)。万用表具有功能多、量程多、使用方便、体积小、便于携带和价格较低等优点,广泛应用在科学实验和工农业生产中,更是进行电子电气安装、调试和维修的必备仪表。

1、数字万用表的工作原理

数字万用表一般是由模/数转换(A/D 转换器)数字电路两大部分组成。数字万用表有 3 种测量模式,但一般采用双积分式测量,通过两次积分将被测量电压转换成与之成正比的时间间隔。模/数转换器是万用表的核心部分,我们使用的 3 位半数字万用表的模/数转换器采用单片大规模集成电路7106。7106 是个典型的 3 位半 A/D 转换器,基本原理如图 1 所示。

V+和 V- 分别是 9V 电源的正极与负极。

COM 模拟信号公共端,使用时它与 IN-、VREF-相连

TEST 测试端,此端经过 500Ω电阻接至逻辑线路的公共地

VREF+、VREF-分别为基准电压的正端与负端,

CREF相 外接自动调零电容 C

IN+和 IN- 模拟量输入的正极和负极

INT 积分器输出端

OSC1~OSC3 时钟振荡器引出端

数字万用表的基本量程是 200mV,所以相应的测量范围就是 2V,20V,200V 等(很多万用表交流电压上限是 750V,是因为元器件耐压的问题,而且通常也不需要太大的量程)。常见的测量用途有:交直流电压测量、交直流电流测量和电阻测量,采用直接比对法进行校准。

2、数字万用表常见故障分析及维修措施

笔者在多年的工作实践中,发现数字万用表使用过程中难免会发生故障,需要维修。因此维修中应特别注意:

2.1 拨盘弹簧片的位置

因为数字万用表拨盘很复杂,拆表时一定要注意记住拨盘的弹簧片的位置,而且要记住是从哪个量程拆下来的,我们可以用记号笔在相应的位置上做出标记;由于档位特别多,查找连线方向时一定要仔细,否则就会看错。

2.2 功能检查

直流 200mV 档是数字万用表的基本量程,也是检修和调试的关键档。我们常用的万用表基本都是用 7106 为核心做的,很多厂家在设计电路时会考虑对 7106 做适当的保护措施,例如在图 1 中的 IN+与地之间接一个三极管,将电压限制在 1V 以内.如果出现误操作导致高压进入,这个三极管被击穿短路,对 7106 起到保护作用。如果发现万用表在电压档一直显示 0V 的话,就检查这部分电路。芯片损坏的几率还是比较小的,大部分都是元件有问题。我们发现一块万用表不能正常工作,如果怀疑是 7106 A/D 转换器的问题,可做如下检查:

①检查输入为 0 时的显示数:将电源拨到“ON”位置时无显示。原因可能是电池电压不足;电池引线断;电池插头锈蚀严重等。把万用表的正、负表笔短接(或把 7106 的 IN+和 IN-短接),使输入为 0,仪表显示应为 000.0。②检查基准电压 VREF:把 IN+与 VREF+短接,用基准电压 100.0mV 作 VIN仪表应显示 100mV,允许有 1 个字的误差。如果误差较大,则调节 W3,使其达到要求。③检查液晶显示器的笔划:把 TEST 与 V+短接,笔划全亮。仪表应显示“1888”,注意此检查时间应很短,以免降低 LCD 的使用寿命。若此项检查无问题,则说明 A/D 转换器和显示器性能良好。下面我们认定 7106 和 LCD 显示器工作正常,讨论仪表故障的维修。

2.2.1 直流电压档

直流电压档是数字万用表的基本量程,如果显示始终为 0,很有可能是 IN 和地之间的保护三极管被烧坏了。某一档或几个档的数值不准确,可能是分压电阻的阻发生变化。若不能测量则可能是开关接触不良引起的。若各档实测值都偏高或偏低,则调节 W4电阻。

2.2.2 直流电流档

不能测量,可能是 0.5A 的保险管烧坏或 D1 或D2 两个二极管击穿。某一档或几个档的数值不准确,可能是分流电阻的阻值发生变化。若不能测量则可能是开关接触不良引起的。

2.2.3 交流电压、电流

若直流电压和直流电流都能准确测量,只是交流有问题,则很可能是运算放大器 TL062 损坏;某一档或几个档的数值不准确,可能是分压电阻的阻值发生变化。若不能测量则可能是开关接触不良引起的。

2.2.4 电阻档

若不能测量,可能是三极管烧坏或 PTC 烧坏。某一档或几个档的数值不准确,可能是基准电阻的阻值发生变化。

3、使用数字万用表的注意事项

在使用数字万用表之前,应当认真阅读使用说明书,熟悉各功能、量程,了解仪表的显示符号等。做到心中有数。在测量之前必须仔细核对一下量程开关的位置,并正确接线,检查无误后才能实际测量。

如果预先无法估计被测电压或电流的大小,则应先拨至最高量程档测量一次,然后逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕,应将量程开关拨至最高电压档,关闭电源。测量电压时,应将数字万用表与被测电路并联,应注意量程对应,不能接错。

当测量电压高于100V时,须注意安全,当电压超过几百伏时,应单手操作,即预先把黑表笔固定在被测公共端,然后手持另一支表笔去接触测试点。测1000V以上高压时,必须使用专门的高压测试棒。

测试电流时,应把数字万用表串联到被测电路中,如果电源内阻和负载电阻都很小,应尽量选择较大的电流量程,以提高测量准确度。不许在测高压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时,拨动量程开关,以防烧毁开关触点。

测量电阻时,两手应持表笔的绝缘杆,不得碰触表笔金属端或元件引端,以免引起测量误差。使用200Ω档测量低电阻时,应首先把两支表笔短路,测出两表笔的电阻值,并记录,每次测量完毕后应将测量结果减去此值,才是准确值。

严禁在被测线路带电的情况下测量电阻,也不允许测量电池的内阻,也不能用电阻档去测电压,容易损坏仪表。每次用完时应将电源开关拨至“OFF”位置,长期不用,需取出电池,以延长电池使用寿命。

4、结束语

随着科学技术的不断发展,万用表本身的价格逐渐下降,但其使用数量急剧上升。尤其是在生产行业,已成为生产工作者的手头必备常用仪表,若由于人为使用不当造成万用表或被测设备的损坏,也可造成不可估量的经济损失。在实际工作中,我们要正确了解万用表的结构特点和使用条件,根据被测对象的实际情况选用数字式或指针式万用表。要掌握正确的测量技术和方法,正确的选择使用万用表各档量程,减小测量误差,提高工作的可靠性。

参考文献:

[1] 阎石 数字电子技术基础[M],北京:高等教育出版社,1997

[2] 吴运昌 模拟电子线路基础[M],广州:华南理工大学出版社,2004

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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