万用表,也称为模拟万用表、多用表、三用表或复用表,是一种具备多种测量功能和多档量程的仪表,以快速响应时间和低内阻著称,但测量精度较低。
一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等物理量;高级万用表还可测量交流电流、电容量、电感量以及半导体器件的一些参数(例如放大倍数β)。万用表的主要部件包括指针、刻度盘、功能旋钮、表头校正钮、零欧姆调整钮、表笔连接插孔和表笔。
V~是交流电压测量档:如图,万用表的最大量程为20V,即被测交流电压不能超过20V。(数字表示可测量的最大电压值)
将红表笔插入V/Ω插孔,黑表笔插入COM插孔,表盘显示的数值即为被测交流电压值。
V-是直流电压测量档:刻度上的数字表示此档位的最大可测电压值。
A~是交流电流测量档:刻度上的数字表示此档位的最大可测电流值。
Ω是欧姆测量档:刻度上的数字表示此档位的最大可测电阻值。
该档位还可用于测量二极管的通断和判断正负极,如图5所示。
二极管测量档:用于测量二极管的通断和判断正负极。
电容测量档:用于测量电容值,刻度上标注的不同量程表示最大可测电容值。
一、万用表的结构:
万用表主要由表头、测量线路和转换开关三个部分组成。
(1)表笔和表笔插孔
表笔分为红色和黑色两只。使用时,将红色表笔插入标有“+”号的插孔,将黑色表笔插入标有“-”号的插孔。
(1)表头(指针式)
是一只高灵敏度的磁电式直流电流表,万用表的主要性能指标与其表头性能密切相关。表头灵敏度指的是表头指针满刻度偏转所需的直流电流,灵敏度越高,表头性能越好。测电压时,内阻越大,性能越好。表头中有四条刻度线,其功能如下:第一条(从上至下)标有R或Ω,用于指示电阻值,转换开关处于欧姆档时使用。第二条标有∽和VA,用于指示交流、直流电压和直流电流值,转换开关处于交流、直流电压或直流电流档,且量程不为10V交流时使用。第三条标有10V,用于指示10V交流电压值,转换开关处于交流、直流电压档,且量程为10V交流时使用。第四条标有dB,用于指示音频电平。
(2)表头(数字式)
数字万用表的表头通常由模数转换芯片(A/D)、外围元件和液晶显示屏组成。万用表的精度受表头影响,由于模数转换芯片将连续信号转换为数字,此类万用表又称为3 1/2位或4 1/2位万用表。最常用的芯片包括ICL7106(3 1/2位液晶屏手动量程经典芯片,后续版本有7106A、7106B、7206和7240等)、ICL7129(4 1/2位液晶屏手动量程经典芯片)和ICL7107(3 1/2位LED手动量程经典芯片)。
(2)测量线路
测量线路用于将各种被测物理量(如电流、电压、电阻等)转换成适合表头测量的微小直流电流的电路,主要由电阻、半导体器件和电池组成。通过整流、分流、分压等处理,测量线路可以将不同类型的被测物理量及其不同量程统一转换为一定范围的微小直流电流,送入表头进行测量。
(3)转换开关
转换开关用于选择不同的测量线路,以满足不同类型和量程测量的需求。转换开关通常为一个圆形拨盘,其周围标注了功能和量程。
二、符号含义:
(1)∽表示交流,-表示直流;
(2) V-2.5KV,4000Ω/V——交流电压及2.5KV直流电压挡时,灵敏度为4000Ω/V;
(3)A——可测量电流;
V——可测量电压;
Ω——可测量电阻;
(4)45-65-1000Hz——使用频率范围在1000 Hz以下,标准工频范围为45-65Hz
(5)2000Ω/V DC——直流挡时灵敏度为2000Ω/V;
三、原理说明:
万用表的基本原理是采用灵敏的磁电式直流电流表(微安表)作表头。当微小电流透过表头时,即产生电流指示。但表头不能通过大电流,必须在表头上并联和串联一些电阻进行分流或降压,从而测量出电路中的电流、电压和电阻。
四、操作规范:
1、熟悉万用表功能后,根据被测对象正确选择档位、量程和表笔插孔。
2、先把量程开关置于最大值,再逐步切换至小量程档,使仪表指针指示在满刻度的1/2以上即可,避免大电流损坏万用表。
3、测量电阻时,先把两表笔相碰使指针指在零位,再调节“调零”旋钮使指针归零,保证测量准确。如不能调零,应及时检查。
4、测量某电路电阻时,必须切断被测电路电源,不得带电测量。
5、测量时要注意人身和设备安全,不得用手触摸表笔金属部分,也不得带电切换档位开关,避免触电或烧毁仪表。
五、注意事项 :
1、测量前进行“机械调零”,即在无被测电量时,使万用表指针指在零电压或零电流位置。
2、测量时不能用手接触表笔金属部分,一方面保证测量准确,另一方面保证人身安全。
3、测量某一电量时,不能在测量同时换档,尤其在测量高电压或大电流时,否则会损坏万用表。需换档时,先断开表笔,换档后再去测量。
4、万用表使用时,必须水平放置,避免误差。要避免外界磁场对万用表的影响。
5、使用完毕后,将转换开关置于交流电压最大档。长期不使用时,要取出电池,以免电池腐蚀表内器件。
六、故障排除 :
1、外观检查。
检查电池、电阻、晶体管、集成块温升是否过高。如果新装入的电池发热,说明电路可能短路。还要观察电路是否断线、脱焊、机械损伤等。
2、波形分析。
用示波器观察电路关键点的电压波形、幅度、周期(频率)等。例如,测时钟振荡器是否起振,若振荡器无输出,说明内部反相器损坏,也可能是外部元件开路。
3、测量元件参数。
在线或离线测量故障范围内的元件,分析参数值。在线测量电阻时,要考虑其并联元件的影响。
4、隐性故障排除。
隐性故障是指故障时隐时现,仪表时好时坏的故障。此类故障比较复杂,常见原因包括焊点虚焊、松脱、接插件松动、转接开关接触不良、元件性能不稳、引线将断不断等,以及环境温度过高、湿度过大或附近有间歇性的强干扰信号等外界因素。
5、检测各级工作电压。
检测各点工作电压,与正常值比较。首先应保证基准电压的准确度,最好用相同型号或相近似的数字万用表进行测量、比较。
排除以上可能原因外,数字万用表损坏还有可能是因为测量档位的错误造成,如在测量交流市电时,测量档位选择置于电阻挡,表笔一旦接触市电,瞬间即可造成万用表内部元件损坏。测量前一定要检查测量档位是否正确。使用完毕,将测量选择置于交流750V或者直流1000V处,这样在下次测量时无论误测什么参数,都不会引起数字万用表损坏。
七、选用原则:
1、指针表读取精度较差,但指针摆动直观,摆动速度幅度有时也反映被测量的大小;数字表读数直观,但数字变化过程杂乱,不易观看。
2、指针表内通常有两块电池,一块低电压的1.5V,一块高电压的9V或15V,黑表笔相对于红表笔为正端。数字表常用一块6V或9V的电池。在电阻档,指针表的表笔输出电流相对数字表大很多,可以用R×1Ω档使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ档甚至可以点亮发光二极管(LED)。
3、在电压档,指针表内阻相对数字表小,测量精度相比较差,某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响;数字表电压档内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小,但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。
4、相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表,比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表,比如BP机、手机等。不是绝对的,可根据情况选用指针表或数字表。
八、使用说明:
万用表使用及图解 (含:怎样用万用表确定三极管的管脚)
使用万用表的注意事项
- 在使用万用表之前,进行“机械调零”:无被测电量时,让指针指向零电压或零电流位置。
- 接触表笔时避开金属部分:确保测量准确和人身安全。
- 测量过程中避免换档:特别是测量高电压或大电流时,避免损坏万用表。若需换档,先断开表笔再进行。
- 水平放置万用表:避免外界磁场影响。
- 使用完毕后调整转换开关:置于交流电压最大挡;长期不使用时取出电池,防止腐蚀。
欧姆挡使用
- 选择合适倍率:确保指针指示在中值附近。
- 使用前调零。
- 不能带电测量。
- 被测电阻无并联支路。
- 测量极性元件时注意极性。
- 不同倍率欧姆挡测量非线性元件电阻值不同。
测量直流电
- 机械调零。
- 选择合适量程。
- 串联测量电流:断开被测支路,串联红黑表笔。
- 注意电量极性。
- 正确读数。
- 2.5A挡扩展为5A挡:在“2.5A”孔和黑表笔孔间接入0.24欧姆电阻。
使用数字万用表判断三极管管脚
(1)判断基极是正极还是负极
- 用二极管档测量基极和另两个极,正极负极时读数较小,反之较大。
- pnp管:黑表笔基极,红表笔其他极。
- npn管:红表笔基极,黑表笔其他极。
确定三极管的基极类型后,可使用以下方法判断发射极和集电极:
1. 指针式万用表法:此方法需双手或借助其他工具,较为繁琐。
2. 数字表三极管hfe档法:更便捷的方式,可同时确定管脚极性。也可直接用hfe档测量三极管管脚极性,但上述步骤更准确可靠。使用时:
将万用表调至hfe档,将BC337管脚插入npn孔位,基极B对准字母B。读取数值后,将另外两只管脚调换,再次读取。数值较大的一次对应正确字母,以此确定三极管的C极和E极。了解此方法后,可同样操作其他三极管进行测量,快速便捷。