万用表仪器毕业论文

学生根据已掌握的改装电表的原理和校准方法，设计将微安表头改装成50mA的电流表、5V的电压表和欧姆表的万用表，设计出电路并实现和校准。就可以了

磁电式指针万用表原理与维修MF-47型指针式万用表的故障维修，如果有写的不对的地方希望指正。指针系仪表分为磁电式和电磁式两种，现在的指针式万用表都是以磁电式仪表为主，其中磁电式仪表根据磁路不同又分为，内磁，外磁，内外磁，三种，内磁表头：磁钢在线圈外面称为内磁表头，外磁表头：磁钢在线圈外面称为外磁表头，其中外磁表头的指针万用表很容易引入外界电磁场的干扰而引起测量不准的现象，所以外磁表头的指针万用表一般会在万用表后盖板上设计一块金属屏蔽板，金属屏蔽板的作用：屏蔽外界电磁场的干扰让表头测量的更精准，而内磁表头是不会设计，因为内磁表头不容易引入外界电磁场的干扰，内磁表头抗干扰能力强。 下面介绍一下磁电式仪表的组成：磁电式仪表是由：磁钢（永久磁铁），动圈（线圈），弹簧游丝（产生反作用力矩），以及指针几部分组成，其中磁钢的作用主要是通入电流产生磁场力，弹簧游丝的作用是产生反作用力矩的装置，其次是产生指针复位力，动圈的作用是带动指针偏转，指针的作用是显示被测信号的大小量。 下面讲一下磁电式仪表的工作原理：当表头内部的磁钢（永久磁铁）通入电流后，电流切割磁感线会产生一个磁场力，也就是我们所说的转动力矩，这个磁场力也就是这个转动力矩会带动表头内部的动圈，动圈来带动指针偏转，根据通入表头内部磁钢电流大小不同，产生的磁场力强弱也不同，从而动圈带动指针偏转的幅度也不同，也就是说，通入表头内部磁钢电流越大，产生的磁场力越强，所以动圈带动指针偏转的幅度也就越大说明被测信号很大，反之通入表头内部磁钢电流越小，产生的磁场力越弱，所以动圈带动指针偏转的幅度也就越小说明被测信号很小，通过这个原理实现测量信号的大小，而弹簧游丝的作用主要是产生反作用力矩的装置，我们知道指针偏转是受到磁场力转动力矩的作用而偏转，而游丝主要是产生一个反作用力矩，简单的来讲游丝主要是产生一个与磁场力相反的力矩我们称它为反作用力矩，当磁场力（转动力矩）与游丝产生的反作用力矩相等时指针停止从而读数，如果光有磁场力没有游丝产生的反作用力矩的话不管测量的信号有多大指针都会偏转到头，磁场力带动指针向右偏转，而游丝自身产生一个反作用力矩向左拉抻指针当这两个力矩相等时指针停止从而读数。MF47万用电表保护电路：表头保护：利用两只1N4001并联构成双向限幅二极管接入表头做表头限幅保护。电路保护：输入保险管250V/输入电流值大于该保险管自动熔断。电路保护2：新型MF-47电阻挡，电流挡采用压敏/热敏电阻做过压保护设计。电流挡保护：利用两只1N4001并联构成限幅保护接入电流挡防止烧分流电阻。 讲解指针万用表两种调零方法以及调零原理：机械调零：指针没有指向0位使用螺丝刀拧动机械调零旋钮将指针归0。机械调零原理：机械调零旋钮内部接一个机械调零螺丝，调零螺丝与游丝相连接通过拧动机械调零旋钮的同时相当于拧动内部的机械调零螺丝，从而改变游丝的松紧度从而进行的机械调零。 欧姆调零：将万用表打到电阻档红黑表笔短接指针没有指向0位拧动电阻调零电位器将指针归0。欧姆调零原理：电阻调零电位器连接一个可调的分流电阻与表头并联，通过拧动电阻调零电位器的同时改变可调电阻的电阻值从而改变流过表头电流大小来进行调零。 万用表档位的测量原理： DC:直流 AC:交流DCV：直流电压挡测量原理：通过与表头串联电阻分压来扩大直流电压挡测量量程，通过改变直流电压挡中串联分压电阻的电阻值从而改变电压挡量程的范围分压原理：被测大电压经过分压电阻分压后变成表头可以接受的满篇电压。 DCmA：直流电流档测量原理：通过与表头并联电阻分流来扩大直流电流档测量量程，通过改变直流电流档中并联分流电阻的电阻值从而改变测量量程的范围，分流原理：被测大电流经过分流电阻分流后通入表头的电流在50μA以内。 ACV：交流电压挡测量原理：通过与表头串联电阻分压来扩大交流电压挡测量量程，在走半波整流电路将交流信号整流变为直流信号流过表头来测量，因为指针万用表的表头是一个直流电流表表头无法流过交流信号所以必须要在交流电压挡中加上一个半波整流电路做整流器将交流信号整流变为直流信号流过表头来测量，所以说测量一次交流电，就要经过整流二极管整流一次交流电压挡必须走整流器这样的话就可以根据流过表头的直流电大小来测量交流电。 当交流电正半周时，交流信号经红表笔，保险管，经过分压电阻分压后经过VD1整流二极管整流（利用整流二极管单向导电性）将交流电整流变为直流电流过表头来测量，交流电负半周时，信号经过黑表笔经过VD2经过分压电阻回红表笔不经过表头，表头没有通入反向电流，也就是说VD2的作用是保护VD1的，其实交流电压挡中两只整流二极管，起到整流作用的是VD1，正半周经过分压电阻分压以后走VD1整流后走表头来测量，而VD2作用是保护，防止正负半周时都经过VD1整流VD1管子两端电压过大而将VD1反向损坏，所以设计VD2的作用就是正半周VD1整流，负半周VD2整流，形成交替整流。 Ω电阻档的测量原理：通过万用表内部电池与内部电阻档等效电阻在于外界被测电阻构成回路从而测量出被测电阻的电阻值，如果被测电阻阻值越大则流过被测电阻的电流就越小这时候指针偏转的幅度也就越小说明被测电阻阻值越大，反之如果被测电阻阻值越小则流过被测电阻的电流就越大这时候指针偏转的幅度也就越大说明被测电阻阻值越小，通过这个原理实现测量电阻的大小。 以国产MF-47为例讲解指针万用表故障维修：万用表故障分为两方面故障： 1：表头故障（表头机械故障），2：电路故障。万用表表头故障维修：表头故障维修1：所有档位测量的时候指针不动，一般这种故障排除电路中的保险管烧断，将表头正负极接线从线路板上取下，使用数字万用表电阻挡200欧档位，将红表笔接表头正极，黑表笔接表头负极，如果指针偏转则说明表头内部的动圈（线圈）没有被烧断，反之如果给表头加电流指针不偏转则说明表头内部的动圈（线圈）开路或短路，维修方法：可以采取更换动圈或直接更换表头。 表头故障维修2：所有档位测量的时候指针偏转的幅度都很小，一般这种故障不用怀疑故障肯定存在表头，因为我们知道，所有档位测量的时候指针偏转的幅度很小，那么说明万用表内部电路中的分压/分流电阻不可能全部损坏（开路或短路）则说明故障存在机械表头，一般是因为磁钢也就是永久磁铁失磁引起的该故障，是由于长时间将万用电表放在高频磁场旁引起表头内部磁钢（永久磁铁）失磁的故障，维修方法：使用充磁机给表头充磁或直接更换表头。 表头故障维修3：所有档位测量的时候指针偏转的幅度均很大接近满篇，一般这种故障是因为，弹簧游丝变松或弹簧游丝变形失弹性引起的，维修方法可以采取给游丝整形或更换游丝，当然一般如果误将电表摔倒地上也容易将游丝摔变形引起表头测量的时候指针接近满篇。 表头故障维修4：指针不复位也就是指针不归灵，调节机械调零没有反映，一般这种故障是由于上游丝变形或上游丝弹性变差引起的不归0，我们知道游丝的作用起到两个方面，1：产生反作用力据，2：指针复位，如果出现指针不复位的故障，多数是由于游丝性能变差，游丝变软或游丝弹性变差，更换上游丝修复故障。 表头机械故障就讲这么多，表头机械方面一共就这么点东西， 磁钢（永久磁铁），动圈（线圈），弹簧游丝，指针，如果表头机械出现故障也就是这几个器件中比如有：游丝变形，变软，弹性减弱，磁钢失磁，动圈开路，动圈短路，等等。 表头维修一般就这么几个故障，这几个东西损坏，性能不良就会引起测量精准度。万用表电路故障维修：电路故障维修1：输入保险管250V/被烧断引起的没有电流输入所有档位无法使用的故障，这个故障是在修万用表里最常见的故障是由于使用失误比如：使用小量程去测量大信号，使用电阻档去测量电压或使用电流挡去测量电压引起的该故障发生维修方法很简单将万用表拆开测下输入保险管发现输入保险管已经被烧断换掉一个同型号同规格保险管即可修复47型表保险管规格为250V/更换保险修复故障。（只要保险管烧断，万用表就不通电了，就会导致所有档位无法使用的故障），这个故障很常见，当然修复也很简单。 电路故障维修2：直流电压挡测量不准或直流电压挡无法使用的故障，直流电压挡中最低档位几只分压电阻（1V挡的15K 挡的30K 10V挡的150K）损坏或阻值变化引起直流电压挡全部无法使用或测量不准等故障现象，如果用直流电压挡最低档位误测高电压容易将分压电阻烧坏就会出现直流电压挡全部无法使用或测量误差大等故障，因为从原理图可以看出，在测量直流电压的时候，信号都是从直流电压挡最低档位进来的，也就是说是从1V挡的15K分压电阻进来的，如果用1V挡误测高压很容易将这个15K的分压电阻损坏则就会出现直流电压挡全部档位无法使用的故障，补充：直流电压挡与表头连接的R22 电阻如果开路或阻值变化也会引起直流电压挡和直流电流档全部无法使用的故障，重点检查。电路故障维修3：交流电压挡测量不准或交流电压挡无法使用的故障，在交流电压挡中如果出现无法使用或测量不准的故障，首先检查电刷与电路板是否出现接触不良，电路板触点是否有氧化，触点是否有脱落等故障，因为电刷与电路板出现接触不良就会出现某个档位测量误差大或某个档位失效的故障，排除电刷与电路板接触不良，如果交流电压挡还是无法使用或测量误差大，则第二步检查交流电压挡中最低档位中的两只分压电阻，因为交流1000V和交流500V和交流250V这三个档位分压电阻阻值很大一般是不容易坏的，容易坏的分压电阻在交流电压挡最低档的50V挡和交流10V挡这两个量程，重点检查交流50V电压挡内部接的160K分压电阻和交流10V挡接的分压电阻如果误测高电压很容易烧掉（开路）这两个分压电阻，就会引起交流电压挡全部档位无法使用的故障，排除分压电阻开路，分压电阻阻值变化，如果交流电压挡还是出现无法使用或测量不准的故障，则应该重点检查交流电压挡中整流器中半波整流电路中的两只整流二极管的正反向电阻值可能由于整流二级管击穿或开路引起的该故障发生，检查中发现整流二极管有击穿或开路现象更换同型号的二极管来修复故障，一般交流电压挡整流器中二极管击穿会出现交流电压挡测量不准也就是可能会出现测量交流电的时候指针抖动或者是测量交流电误差大，而二极管开路一般会出现交流电压挡无法测量等故障，重点检查。 电路故障维修4：电阻档所有档位无法使用，由于9V电池电压和电池电压偏低引起的更换电池，如果更换电池没有用的话，第二步检查电刷与电路板是否出现接触不良，出现接触不良也会出现电阻档所有档位无法使用的故障，如果接触正常，第三步检查电池接线和电阻档的接线是否有氧化虚焊等故障，检查修复，如果没有的话，电阻档还是无法使用，第四步检查与X10K挡连接的WH1，和电阻有无开路，电阻开路会引起没有电流通过表头，检查修复。 电路故障维修5：电阻档所有档位欧姆调零不准的故障，首先检查电池电压，9V电池电压和电池电压偏低会引起电阻档所有档位调零不准的故障，如果电池电压正常调零还是不准的话，第二步检查电刷与电路板是否出现氧化接触不良，排除这个，检查WH1（电阻调零电位器）有无与电路板虚焊或氧化检查修复如果没有的话，调零还是不准，排除电池接线有断线和接触不良，通过使用数字万用表200μA电流挡串联进表头接线将指针万用表打到电阻档短接表笔进行欧姆调零看能否将指针调节到满篇μA如果调节不到满篇则说明故障存在欧姆调零电路，首先检查WH1电阻调零电位器自身10K电阻如果WH1自身阻值变大也会出现调零不准的故障，如果WH1正常则要检查与WH1连接的20K可调电阻，该可调电阻是与表头并联的分流电阻，主要是起到调零作用，一般20K可调电阻出现开路或阻值变化就会出现所有档位调零不准的故障检查更换20K电阻修复故障，我们知道电阻调零电路的工作原理是，电阻调零电位器WH1连接一个20K可调分流电阻通过拧动电阻调零电位器的同时相当于改变可调电阻的电阻值从而改变流过表头电流大小来进行调零，如果WH1电阻调零电位器或20K可调电阻出现阻值变化或电阻开路等现象，则它不受到电位器控制从而也就无法调节流过表头的电流大小从而出现无法调零的故障。 电路故障维修6：直流电流档5mA档位电流挡出现表针满篇的故障故障，用5mA档位测电流指针打到头故障维修，其他档位都正常只有直流电流档5mA档位出现满篇故障，首先第一步检查档位开关是否出现接触不良或触点氧化、短路等，发现没有，第二步检查电流挡5mA档位分流电阻发现5mA档位分流电阻开路更换以后故障修复，该故障就是由于分流电阻开路引起的流过表头电流过大引起该故障发生，我们知道分流原理是把被测大电流经过分流电阻分流后保证通入表头的电流在50μA以内，现在分流电阻已经开路了，大电流不能走分流电阻分流，只能走表头，所以该故障就是由于分流电阻开路引起的大电流走表头出现5mA档位测量电流满篇的故障。 电路故障维修7：直流电流挡故障，电流挡全部档位失效的故障，只要其他档位正常只有电流挡全部档位失效则说明表头和保险管以及其他档位的电路都是好的，则第一步首先检查档位开关是否出现接触不良或触点氧化、短路等，发现没有，第二步：重点检查电流挡中分流电阻中有无出现脱焊，开路等，发现50mA档分流电阻脱焊，检查修复故障，因为新型MF-47指针万用表电流挡都是采用闭路式分流器即把所有分流电阻串联在于表头并联，这样的话，电流回路中一只分流电阻开路或脱焊则万用表电流挡全部档位都会失效。 补充：交流电压档故障检修，交流电压档出现无法使用，测量不准的故障，检查电刷与电路板是否出现接触不良，触点是否氧化和短路，排除这个检查交流电压档最低档位（交流50V电压档的160K分压电阻和交流10V档的分压电阻）有无阻值变化或分压电阻开路等故障，排除分压电阻损坏交流电压档还是无法使用则要检查交流电压档中整流器中半波整流电路中两只整流二极管，防止整流二极管有击穿和开路等故障，检查整流二极管的同时要连与二极管连接的滤波电容一起检查，与二极管相连的滤波电容是交流滤波电容如果损坏也会出现交流电压档的故障，而直流电压挡的故障一般是直流电压挡中最低档的分压电阻烧坏引起直流电压挡失效或档位开关接触不良，氧化，而使用电流档误测电压容易烧分流电阻以及表头保护二极管，如果表头保护二极管烧坏的话，一般情况下表头是不通电的，这时候不要怀疑是表头损坏，首先要检查与表头连接的D3 D4两只并联钳位限幅保护二极管和C1滤波电容的好坏。