“萬用表”是萬用電表的簡稱,它是我們電子制作中一個必不可少的工具。萬用表能測量電流、電壓、電阻、有的還可以測量三極管的放大倍數(shù),頻率、電容容量大小、邏輯電位、分貝值等。萬用表有很多種,現(xiàn)在最流行的有機械指針式的和數(shù)字式的萬用表。它們各有其優(yōu)缺點;對于電子初學(xué)者,建議使用指針式萬用表,因為它對我們熟悉一些電子知識原理很有幫助。下面主要介紹一下機械指針式萬用表的測量原理。
此類萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表(微安表)做表頭。當微小電流通過表頭,就會有電流指示。但表頭不能通過大電流,所以,必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進行分流或降壓,從而測出電路中的電流、電壓和電阻。下面分別給予介紹。
1. 測直流電流原理。
如圖1a所示,在表頭上并聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń蟹至麟娮瑁┻M行分流,就可以擴展電流量程。改變分流電阻的阻值,就能改變電流測量范圍。
2. 測直流電壓原理。
如圖1b所示,在表頭上串聯(lián)一個適當?shù)碾娮瑁ń斜对鲭娮瑁┻M行降壓,就可以擴展電壓量程。改變倍增電阻的阻值,就能改變電壓的測量范圍。
3. 測交流電壓原理。
如圖1c所示,因為表頭是直流表,所以測量交流時,需加裝一個并、串式半波整流電路,將交流進行整流變成直流后再通過表頭,這樣就可以根據(jù)直流電的大小來測量交流電壓。擴展交流電壓量程的方法與直流電壓量程相似。
4. 測電阻原理。
如圖1d所示,在表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當?shù)碾娮?,同時串接一節(jié)電池,使電流通過被測電阻,根據(jù)電流的大小,就可測量出電阻值。改變分流電阻的阻值,就能改變電阻的量程。
萬用表(以105型為例)的表盤如右圖所示。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)的旋鈕來改變測量項目和測量量程。機械調(diào)零旋鈕用來保持指針在靜止處在左零位。“Ω”調(diào)零旋鈕是用來測量電阻時使指針對準右零位,以保證測量數(shù)值準確。
萬用表的測量范圍如下:
直流電壓:分5檔—0-6V;0-30V;0-150V;0-300V;0-600V。
?。拷涣麟妷海悍?檔—0-6V;0-30V;0-150V;0-300V;0-600V
???直流電流:分3檔—0-3mA;0-30mA;0-300mA。
??? 電阻:分5檔—R*1;R*10;R*100;R*1K;R*10K
測量電阻:--先將表棒搭在一起短路,使指針向右偏轉(zhuǎn),隨即調(diào)整“Ω”調(diào)零旋鈕,使指針恰好指到0。然后將兩根表棒分別接觸被測電阻(或電路)兩端,讀出指針在歐姆刻度線(第一條線)上的讀數(shù),再乘以該檔標的數(shù)字,就是所測電阻的阻值。例如用R*100擋測量電阻,指針指在80,則所測得的電阻值為80*100=8K。由于“Ω”刻度線左部讀數(shù)較密,難于看準,所以測量時應(yīng)選擇適當?shù)臍W姆檔。使指針在刻度線的中部或右部,這樣讀數(shù)比較清楚準確。每次換檔,都應(yīng)重新將兩根表棒短接,重新調(diào)整指針到零位,才能測準。
測量直流電壓:--首先估計一下被測電壓的大小,然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至適當?shù)腣量程,將正表棒接被測電壓“+”端,負表棒接被測量電壓“-”端。然后根據(jù)該檔量程數(shù)字與標直流符號“DC-”刻度線(第二條線)上的指針所指數(shù)字,來讀出被測電壓的大小。如用V300伏檔測量,可以直接讀0-300的指示數(shù)值。如用V30伏檔測量,只須將刻度線上300這個數(shù)字去掉一個“0”,看成是30,再依次把200、100等數(shù)字看成是20、10既可直接讀出指針指示數(shù)值。例如用V6伏檔測量直流電壓,指針指在15,則所測得電壓為1.5伏。
測量直流電流:--先估計一下被測電流的大小,然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至合適的mA量程,再把萬用表串接在電路中,如圖所示。同時觀察標有直流符號“DC”的刻度線,如電流量程選在3mA檔,這時,應(yīng)把表面刻度線上300的數(shù)字,去掉兩個“0”,看成3,又依次把200、100看成是2、1,這樣就可以讀出被測電流數(shù)值。例如用直流3mA檔測量直流電流,指針在100,則電流為1mA。
測量交流電壓:--測交流電壓的方法與測量直流電壓相似,所不同的是因交流電沒有正、負之分,所以測量交流時,表棒也就不需分正、負。讀數(shù)方法與上述的測量直流電壓的讀法一樣,只是數(shù)字應(yīng)看標有交流符號“AC”的刻度線上的指針位置。三、使用萬用表注意事項
萬用表是比較精密的儀器,如果使用不當,不僅造成測量不準確且極易損壞。但是,只要我們掌握萬用表的使用方法和注意事項,謹慎從事,那么萬用表就能經(jīng)久耐用。使用萬用表是應(yīng)注意如下事項:
1) 測量電流與電壓不能旋錯檔位。如果誤將電阻檔或電流檔去測電壓,就極易燒壞電表。萬用表不用時,最好將檔位旋至交流電壓最高檔,避免因使用不當而損壞。
2) 測量直流電壓和直流電流時,注意“+”“-”極性,不要接錯。如發(fā)現(xiàn)指針開反轉(zhuǎn),既應(yīng)立即調(diào)換表棒,以免損壞指針及表頭。
3) 如果不知道被測電壓或電流的大小,應(yīng)先用最高檔,而后再選用合適的檔位來測試,以免表針偏轉(zhuǎn)過度而損壞表頭。所選用的檔位愈靠近被測值,測量的數(shù)值就愈準確。
4) 測量電阻時,不要用手觸及元件的裸體的兩端(或兩支表棒的金屬部分),以免人體電阻與被測電阻并聯(lián),使測量結(jié)果不準確。
5) 測量電阻時,如將兩支表棒短接,調(diào)“零歐姆”旋鈕至最大,指針仍然達不到0點,這種現(xiàn)象通常是由于表內(nèi)電池電壓不足造成的,應(yīng)換上新電池方能準確測量。
6) 萬用表不用時,不要旋在電阻檔,因為內(nèi)有電池,如不小心易使兩根表棒相碰短路,不僅耗費電池,嚴重時甚至?xí)p壞表頭。
1.萬用表是電力電子等部門不可缺少的測量儀表,一般以測量電壓,電流和電阻為目的。
2.萬用表按顯示方式分為指針萬用表和數(shù)字萬用表。
3.萬用表按照量程轉(zhuǎn)換可劃為三種類型:手動量程(MAN RANGZ),自動量程(AUTO RANGZ),手動量程(AUTO/MANRANGZ)
4.據(jù)功能,用途及價格,還可分為9大類,低,中,高擋數(shù)字萬用表,數(shù)字/模擬混合式儀表,數(shù)字/混合圖雙顯示的儀表,萬用示波表等。
1、指針表和數(shù)字表的選用:
1、指針表讀取精度較差,但指針擺動的過程比較直觀,其擺動速度幅度有時也能比較客觀地反映了被測量的大小(比如測電視機數(shù)據(jù)總線(SDL)在傳送數(shù)據(jù)時的輕微抖動);數(shù)字表讀數(shù)直觀,但數(shù)字變化的過程看起來很雜亂,不太容易觀看。
2、指針表內(nèi)一般有兩塊電池,一塊低電壓的1.5V,一塊是高電壓的9V或15V,其黑表筆相對紅表筆來說是正端。數(shù)字表則常用一塊6V或9V的電池。在電阻檔,指針表的表筆輸出電流相對數(shù)字表來說要大很多,用R&TImes;1Ω檔可以使揚聲器發(fā)出響亮的“噠”聲,用R&TImes;10kΩ檔甚至可以點亮發(fā)光二極管(LED)。
3、在電壓檔,指針表內(nèi)阻相對數(shù)字表來說比較小,測量精度相對較差。某些高電壓微電流的場合甚至無法測準,因為其內(nèi)阻會對被測電路造成影響(比如在測電視機顯像管的加速級電壓時測量值會比實際值低很多)。數(shù)字表電壓檔的內(nèi)阻很大,至少在兆歐級,對被測電路影響很小。但極高的輸出阻抗使其易受感應(yīng)電壓的影響,在一些電磁干擾比較強的場合測出的數(shù)據(jù)可能是虛的。
4、總之,在相對來說大電流高電壓的模擬電路測量中適用指針表,比如電視機、音響功放。在低電壓小電流的數(shù)字電路測量中適用數(shù)字表,比如BP機、手機等。不是絕對的,可根據(jù)情況選用指針表和數(shù)字表。
2、測量技巧(如不作說明,則指用的是指針表):
1、測喇叭、耳機、動圈式話筒:用R&TImes;1Ω檔,任一表筆接一端,另一表筆點觸另一端,正常時會發(fā)出清脆響量的“噠”聲。如果不響,則是線圈斷了,如果響聲小而尖,則是有擦圈問題,也不能用。
2、測電容:用電阻檔,根據(jù)電容容量選擇適當?shù)牧砍?,并注意測量時對于電解電容黑表筆要接電容正極。①、估測微波法級電容容量的大?。嚎蓱{經(jīng)驗或參照相同容量的標準電容,根據(jù)指針擺動的最大幅度來判定。所參照的電容不必耐壓值也一樣,只要容量相同即可,例如估測一個100μF/250V的電容可用一個100μF/25V的電容來參照,只要它們指針擺動最大幅度一樣,即可斷定容量一樣。②、估測皮法級電容容量大?。阂肦&TImes;10kΩ檔,但只能測到1000pF以上的電容。對1000pF或稍大一點的電容,只要表針稍有擺動,即可認為容量夠了。③、測電容是否漏電:對一千微法以上的電容,可先用R×10Ω檔將其快速充電,并初步估測電容容量,然后改到R×1kΩ檔繼續(xù)測一會兒,這時指針不應(yīng)回返,而應(yīng)停在或十分接近∞處,否則就是有漏電現(xiàn)象。對一些幾十微法以下的定時或振蕩電容(比如彩電開關(guān)電源的振蕩電容),對其漏電特性要求非常高,只要稍有漏電就不能用,這時可在R×1kΩ檔充完電后再改用R×10kΩ檔繼續(xù)測量,同樣表針應(yīng)停在∞處而不應(yīng)回返。
3、在線檢測二極管、三極管、穩(wěn)壓管好壞:因為在實際電路中,三極管的偏置電阻或二極管、穩(wěn)壓管的周邊電阻一般都比較大,大都在幾百幾千歐姆以上,這樣,我們就可以用萬用表的R×10Ω或R×1Ω檔來在路測量PN結(jié)的好壞。在路測量時,用R×10Ω檔測PN結(jié)應(yīng)有較明顯的正反向特性(如果正反向電阻相差不太明顯,可改用R×1Ω檔來測),一般正向電阻在R×10Ω檔測時表針應(yīng)指示在200Ω左右,在R×1Ω檔測時表針應(yīng)指示在30Ω左右(根據(jù)不同表型可能略有出入)。如果測量結(jié)果正向阻值太大或反向阻值太小,都說明這個PN結(jié)有問題,這個管子也就有問題了。這種方法對于維修時特別有效,可以非??焖俚卣页鰤墓?,甚至可以測出尚未完全壞掉但特性變壞的管子。比如當你用小阻值檔測量某個PN結(jié)正向電阻過大,如果你把它焊下來用常用的R×1kΩ檔再測,可能還是正常的,其實這個管子的特性已經(jīng)變壞了,不能正常工作或不穩(wěn)定了。
4、測電阻:重要的是要選好量程,當指針指示于1/3~2/3滿量程時測量精度最高,讀數(shù)最準確。要注意的是,在用R×10k電阻檔測兆歐級的大阻值電阻時,不可將手指捏在電阻兩端,這樣人體電阻會使測量結(jié)果偏小。
5、測穩(wěn)壓二極管:我們通常所用到的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值一般都大于1.5V,而指針表的R×1k以下的電阻檔是用表內(nèi)的1.5V電池供電的,這樣,用R×1k以下的電阻檔測量穩(wěn)壓管就如同測二極管一樣,具有完全的單向?qū)щ娦浴5羔槺淼腞×10k檔是用9V或15V電池供電的,在用R×10k測穩(wěn)壓值小于9V或15V的穩(wěn)壓管時,反向阻值就不會是∞,而是有一定阻值,但這個阻值還是要大大高于穩(wěn)壓管的正向阻值的。如此,我們就可以初步估測出穩(wěn)壓管的好壞。但是,好的穩(wěn)壓管還要有個準確的穩(wěn)壓值,業(yè)余條件下怎么估測出這個穩(wěn)壓值呢?不難,再去找一塊指針表來就可以了。方法是:先將一塊表置于R×10k檔,其黑、紅表筆分別接在穩(wěn)壓管的陰極和陽極,這時就模擬出穩(wěn)壓管的實際工作狀態(tài),再取另一塊表置于電壓檔V×10V或V×50V(根據(jù)穩(wěn)壓值)上,將紅、黑表筆分別搭接到剛才那塊表的的黑、紅表筆上,這時測出的電壓值就基本上是這個穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。說“基本上”,是因為第一塊表對穩(wěn)壓管的偏置電流相對正常使用時的偏置電流稍小些,所以測出的穩(wěn)壓值會稍偏大一點,但基本相差不大。這個方法只可估測穩(wěn)壓值小于指針表高壓電池電壓的穩(wěn)壓管。如果穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值太高,就只能用外加電源的方法來測量了(這樣看來,我們在選用指針表時,選用高壓電池電壓為15V的要比9V的更適用些)。
6、測三極管:通常我們要用R×1kΩ檔,不管是NPN管還是PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,測其be結(jié)cb結(jié)都應(yīng)呈現(xiàn)與二極管完全相同的單向?qū)щ娦?,反向電阻無窮大,其正向電阻大約在10K左右。為進一步估測管子特性的好壞,必要時還應(yīng)變換電阻檔位進行多次測量,方法是:置R×10Ω檔測PN結(jié)正向?qū)娮瓒荚诖蠹s200Ω左右;置R×1Ω檔測PN結(jié)正向?qū)娮瓒荚诖蠹s30Ω左右,(以上為47型表測得數(shù)據(jù),其它型號表大概略有不同,可多試測幾個好管總結(jié)一下,做到心中有數(shù))如果讀數(shù)偏大太多,可以斷定管子的特性不好。還可將表置于R×10kΩ再測,耐壓再低的管子(基本上三極管的耐壓都在30V以上),其cb結(jié)反向電阻也應(yīng)在∞,但其be結(jié)的反向電阻可能會有些,表針會稍有偏轉(zhuǎn)(一般不會超過滿量程的1/3,根據(jù)管子的耐壓不同而不同)。同樣,在用R×10kΩ檔測ec間(對NPN管)或ce間(對PNP管)的電阻時,表針可能略有偏轉(zhuǎn),但這不表示管子是壞的。但在用R×1kΩ以下檔測ce或ec間電阻時,表頭指示應(yīng)為無窮大,否則管子就是有問題。應(yīng)該說明一點的是,以上測量是針對硅管而言的,對鍺管不適用。不過現(xiàn)在鍺管也很少見了。另外,所說的“反向”是針對PN結(jié)而言,對NPN管和PNP管方向?qū)嶋H上是不同的。
第一種方法:對于有測三極管hFE插孔的指針表,先測出b極后,將三極管隨意插到插孔中去(當然b極是可以插準確的),測一下hFE值,然后再將管子倒過來再測一遍,測得hFE值比較大的一次,各管腳插入的位置是正確的。
第二種方法:對無hFE測量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用這種方法:對NPN管,先測出b極(管子是NPN還是PNP以及其b腳都很容易測出,是吧?),將表置于R×1kΩ檔,將紅表筆接假設(shè)的e極(注意拿紅表筆的手不要碰到表筆尖或管腳),黑表筆接假設(shè)的c極,同時用手指捏住表筆尖及這個管腳,將管子拿起來,用你的舌尖舔一下b極,看表頭指針應(yīng)有一定的偏轉(zhuǎn),如果你各表筆接得正確,指針偏轉(zhuǎn)會大些,如果接得不對,指針偏轉(zhuǎn)會小些,差別是很明顯的。由此就可判定管子的c、e極。對PNP管,要將黑表筆接假設(shè)的e極(手不要碰到筆尖或管腳),紅表筆接假設(shè)的c極,同時用手指捏住表筆尖及這個管腳,然后用舌尖舔一下b極,如果各表筆接得正確,表頭指針會偏轉(zhuǎn)得比較大。當然測量時表筆要交換一下測兩次,比較讀數(shù)后才能最后判定。這個方法適用于所有外形的三極管,方便實用。根據(jù)表針的偏轉(zhuǎn)幅度,還可以估計出管子的放大能力,當然這是憑經(jīng)驗的。
第三種方法:先判定管子的NPN或PNP類型及其b極后,將表置于R×10kΩ檔,對NPN管,黑表筆接e極,紅表筆接c極時,表針可能會有一定偏轉(zhuǎn),對PNP管,黑表筆接c極,紅表筆接e極時,表針可能會有一定的偏轉(zhuǎn),反過來都不會有偏轉(zhuǎn)。由此也可以判定三極管的c、e極。不過對于高耐壓的管子,這個方法就不適用了。
對于常見的進口型號的大功率塑封管,其c極基本都是在中間。中、小功率管有的b極可能在中間。比如常用的9014三極管及其系列的其它型號三極管、2SC1815、2N5401、2N5551等三極管,其b極有的在就中間。當然它們也有c極在中間的。所以在維修更換三極管時,尤其是這些小功率三極管,不可拿來就按原樣直接安上,一定要先測一下。