万用表设计及安装

万用表的原理与安装电气工程系1万用表实训的目的及意义

锡焊技术是电工的基本操作技能之一，通过实习初步掌握这一重要技术，并在工作中注意培养自己耐心细致，一丝不苟的工作作风和一双灵巧的双手。

万用表是最常用的电工仪表之一，通过这次实习，我们应该在了解其基本工作原理的基础上学会安装、调试、使用，并学会排除一些常见故障。学会识读复杂电路图和印制电路板的基本技能，培养分析问题、解决实际问题的能力.2主要内容线路板正面元件的安装6、原理图与印制板如何正确使用电烙铁5、万用表的电阻档焊接前的准备工作4、交流电压档四、万用表安装步骤3、万用表的直流电压档3、电解电容极性的判断2、直流电流挡2、二极管极性的判断1、表头构造、原理1、色环电阻的认识二、表头原理及各档位设计三、元器件的识别与测量一、万用表的概述电刷的安装万用表的使用3一、万用表的概述万用表又称多用表是一种具有多功能多量程的便携式电工测量仪表,可以用来测量交、直流电流、电压、电阻、有的还可以测量电容、电感二极管、三极管等重要参数.1、作用2、万用表的种类指针式×1K

Ω10000数字式43、指针式多用表

指针式多用表是一个以表头为核心部件的多功能测量仪表,测量值由表头指针指示读取。万用表是共用一个表头，集电压表、电流表和欧姆表于一体的仪表。NS54、数字式万用表被测物体数字显示模/数转换电量（电流或电压）数字式万用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，读取方便，有些还带有语音提示功能。65、指针式万用表的组成

×1K

Ω面板＋表头测量线路板天宇档位开关B电刷旋钮正面背面电器元件电刷71、表头构造、原理1）表头结构万用表表头是测量各种电量的公用部分,是万用表的核心部件，它是一个灵敏度很高的磁电式仪表，由固定部分和转动部分组成。固定部分主要由永久磁铁、极掌（靴）、圆柱形铁芯以及气隙组成的磁路。转动部分包括动线圈、铝制框架、游丝和指针组成，如图下所示。线圈具有的电阻就是表头的内阻Rg。二、表头原理与分压分流电阻的设计8表头的构造图转动部分固定部分NS92）表头工作原理外部电流经上游丝进入动线圈并从下游丝流出，当线圈中通有电流时，永久磁铁的磁场对电流产生力矩使线圈发生偏转。与此同时游丝被扭转，因而产生一个反作用力矩。当这两个力矩平衡时，动线圈偏转一定角度，这个偏转角度正比于电流值。固定在转轴上的指针随动线圈偏转，并显示线圈所偏转的角度。如果我们将线圈中分别通入已知的不同数值的电流，再将指针在表盘上所指的相应位置处，刻上相应的数值，那么以后就可用它来测量未知的电流了。

103）表头的两个重要参数表头线圈最大偏转角度为90度。使表头指针达到最大偏转角的电流lg称为满偏电流（亦称之为表头灵敏度）。Ig就是表头本身能测量的最大电流，即量程。Ig越小说明表头灵敏度越高，一般万用表的表头其灵敏度约在50微安左右。表头内阻Rg和灵敏度Ig是描述表头特性的两个重要参数。返回目录112、直流电流挡+-RgIgI-Ig+-IRS1）扩展量程的原理：根据并联电阻可以分流的原理，通过在表头的两端并联不同数值的电阻来扩展可以测量不同电流范围的量程。并且有并联电阻越小，分流电流越大的原理。12+-RgIgI-Ig+-I(b)RS1RS12）开路个别置换法：这种方法是用多个电阻与表头并联构成多量程分流器，按测量电流的大小，将转换开关K与不同的分流电阻相联接。如欲将量程扩展到I，则并联电阻Rs的大小可以利用下式求得：IgRg=（I-Ig）RsRs=Rg/[（I-Ig）/Ig]=Rg/（n-1）13个别置换法缺点、优点（1）转换开关中有接触电阻。这个电阻与分流电阻串联，当测量大电流时，因分流电阻值本身较小，接触电阻对它的影响就特别显著。会出现很大的测量误差（2）测量较大电流时，没有断开万用表的接线而直接转换电流量程档位，都有可能使表头通过较大的电流而损坏。（3)优点是若其中一档损坏，则其他档还能再使用.即各档影响不大.143）环形分流器

为了解决个别置换法缺点,我们采用环形抽头转换分流电路.（也称环形分流器）环形分流器实质上是一个混联电路，利用转换开关K来变换量程。见图所示的分流器。当开关K接在位置“3”时，分流电阻最大，等于R1+R2+R3.而扩展的量程最小。15位于3档时(I3-Ig)(R1+R2+R3)=IgRg则有R1+R2+R3=IgRg/(I3-Ig)位于2档时(I2-Ig)(R1+R2)=Ig(Rg+R3)则有R1+R2=Ig(Rg+R3)/(I2-Ig)位于1档时(I1-Ig)R1=Ig(Rg+R2+R3)则有R1=Ig(Rg+R2+R3)/(I2-Ig)当各档电流和表头参数确定后，即可算出分流电阻R1、R2、R3的数值。返回目录163、万用表的直流电压档MF47型万用表的直流电压档有七个量程，分别是1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V。上面的介绍中可以得知，万用表的表头实际上就是一个电压表，但是它的电压的量程为Ug=IgRg，比较小，一般只有100毫伏。这显然不能满足实际需要，因此必须扩大量程。

17+-Rg+-RUgU1）电阻分压可提高电压量程把串联在表头上的电阻称为倍压电阻R。如欲将量程扩展到U，则串联的倍压电阻R的大小可以利用下式求得：U=Ig（Rg+R）R=U/Ig-Rg若U=1V，则1/Ig=（Rg+R）式中1/Ig称为电压灵敏度，它是表头灵敏度的倒数，其物理意义是表头测量直流电压1V时所需要的总电阻。即内阻越大。灵敏度1/Ig越大，电压表对电路的影响就越小。因此，电压灵敏度1/Ig当然是越大越好。18※对于几个电压量程的倍压电阻的计算可以直接通过电压灵敏度1/Ig乘以该量程的电压值U来得到所需的总电阻。※表头的灵敏度越高即Ig越小，其的电压灵敏度也越高。※电压表工作时是并联在被测电路的两端，为了减小对被测电路的影响，希望电压表内阻越大越好，即要求表头的灵敏度高些。※由于各个电压档的倍压电阻随量程升高而增加，所以在测量同一个电压时，使用不同的电压档，对被测电路的影响也不一样，故电表所指示的值也不同。19-+-RgKR1U1R2U1R3U1+个别置换法+-Rg+-U1U1U1r1r2r3K累加串联法

2）倍压电阻的个别置换法和累加串联法※实际设计万用表的电压档是在已经设计好电流档的基础上进行的，即表头已经与几个分流电阻并联了，所以在计算倍压电阻时，要用等效的Rg和Ig来计算。返回目录204、交流电压档

万用表的表头是一个磁电式仪表，当线圈中接入交流电时，电流的大小和方向周期性变化，力矩的大小和方向也会随之改变，所以万用表不能直接用来测量交流量。MF47型万用表的交流电压档有四个量程，分别是50V、250V、500V、1000V。方法是将交流电压转换为直流电压来测量211）整流原理为了解决这一问题，在万用表电路中采用了整流电路，以使通过表头的电流方向不随时间改变。起整流作用的元件是二极管。二极管具有单向导电的性能，在测量回路串联一只二极管D，只有在电压为正半周时D才导通，这样一来就把交流电变为了脉动直流电。这就是最简单的整流方法，单相半波整流电路。+-RDU0.45Uuttu0.45U222）与表头的连接U~+-+-Rg(+)(-)abD2D10.44UD1——整流D2——保护通过对具体的整流电路的分析可以得到以下结论：有效值为100V的交流电压，经过半波整流后对表针的作用与44V的直流电压的作用相等。因此交流电压档U相当于直流电压的量程0.44U。在计算倍压电阻时，必须对量程进行换算。23交流电压档位设计并联在电流档两端。采用个别置换法。返回目录245、万用表的电阻档MF47型万用表的电阻档有五个量程，分别是×1、×10、×100、×1K、×10K档。1）设计原理：用万用表测量电阻，是根据闭合回路的欧姆定律来测量的，所以它的内部必须有一个电池作为驱动电源使用。+-RgabRXERDIg当电源电压一定时，表头电流（偏转角）与回路电阻成反比，因此指针偏转角的大小可反映电阻的阻值。MF47型万用表里面有两组电池，其中的9V电池是专门为×10K档设计的，其他各档都使用1.5V电池。25A、当外接测量电阻为零时，电路中的电流为最大值，表头指针应该指到最大值，即电阻的零刻度。但是由于外加电源电压和表头灵敏度都是确定的，当电阻为零时，电流可能会过大烧坏表头，因此必须在电路中串联一个限流电阻Rd，以保护表头。2）具体方法：B、当外接电阻为无穷大时，即两表笔断开时，电路中的电流为零，所以指针指在最初的位置上，即电阻的无穷大刻度。C、当待测电阻等于欧姆档的内阻时，电流强度为满偏的一半，指针应指到表盘的中间，此处的电阻称为该欧姆档的中心阻值。+-RgRs0IgRdERt0AB黑红26中心阻值的设计当RX=Rg+RD时，即当待测电阻值等于欧姆档的内阻时，电流强度为：这时指针应在表盘刻度在正中央（中心位置）。这个位置所指示的电阻值Rx=Rg+RD称为欧姆档的中心阻值（或中值电阻），用RZ表示表盘刻度常采用12Ω为中心阻值273）电阻档的调零在实际的使用过程中，电池的电压会随着使用时间的长短有所变化，致使外测电阻为零时（较零）表针无法达到零位。为了解决这个问题，一般需要在欧姆档上串联或并联一个电位器。即调零电位器Rt0+-RgRsRDIgRdRt0EII-Ig黑红+-RgRs0IgRdERt0AB黑红28虽然一个量程可以来测量零到无穷大的电阻，但是表盘上的刻度线十分不均匀，一般认为，某一电阻档只适合测量该档中心阻值的0.1倍到10倍的阻值，如要测量这以外的电阻，就必须转换转换量程。由于电阻档的有效量程和中心阻值有关，而这个阻值有刚好是该欧姆档的内阻，因此可以通过改变电阻档的内阻来改变电阻的档位。改变内阻有两种方法：一是保持Ig不变，改变电源电压，在MF47中的×10K档就是利用这个方法。二是保持电源电压不变，增大Ig（可以并联适当的分流电阻Rz），分流电阻越大，分流电流越小，所以要增大电阻量程，必须减小并联电阻Rz。4）档位转换29+-Rg0.940.940.940.940.94E30电阻档的使用1不能测带电的电阻，否则会烧坏表头用电阻档测电阻时，要选择合适挡位,每次换档后要调零.测量时手不要接触表棒及电阻的金属部分，否则会因人体电阻而引起误差长期不用电阻档,请将电池取出.31万用表的档位2测量电压和电流时如果不知道它们的大约值，一定要先把档位放在最高档，然后再逐步调整，直到测量的读数在满刻度的2/3以上右不能带电调整档位测完后将档位置于交流电压最高档注意安全，手不要接触表棒的金属部分返回目录32MF47万用表原理图33MF47万用表的印刷电路返回目录34思考题2１用万用表测量电阻时，如何正确操作使的测量电阻值最准确？2万用表测量完以后,转换开关应打到何位置.35三、元器件的识别与测量

安装前要求每个学生学会辨别电阻、二极管及电容的不同形状，并学会分辨元件的大小与极性。1、色环电阻的认识从材料袋中取出一黄电阻，封好塑料袋的封口。仔细观察，看它有几条色环，下图所示电阻有4条色环，其中有一条色环与别的色环间相距较大，且色环较粗，读数时应将其放在右边。36色环标志±10%10－2银±5%10－1金999白105104103102101100倍率888灰±0.1%777紫±0.25%666兰±0.5%555绿

444黄333橙±2%222红±1%111棕000黑误差IIIIII颜色37色环电阻的认识比如说，第一个色环为绿色，表示5，第2个色环为蓝色表示6，第3个色环为黑色表示乘100，第4个色环为红色,那么表示它的阻值是56×100=56Ω误差为±2%，对照材料配套清单电阻栏目R19＝56Ω。棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银１２３４５６７８９０38色环认识

的

小窍门

从上页幻灯片可知，金色和银色只能是乘数和允许误差，一定放在右边。

表示允许误差的色环比别的色环稍宽，离别的色环稍远。

我们用的电阻大都允许误差是±1%的，用棕色色环表示，因此棕色一般都在最右边。返回目录392、二极管极性的判断判断二极管极性时可用实训室提供的万用表，打到欧姆档将红表棒插在“＋”，黑表棒插在“－”，将二极管搭接在表棒两端见图，观察万用表指针的偏转情况，如果指针偏向右边，显示阻值很小，表示二极管与黑表棒连接的为正极，反之与红表棒搭接的时二极管的正极。图用万用表判断二极管的极性40用万用表判断二极管极性的原理用万用表判断二极管极性的原理如图所示：由于电阻档中的电池正极与黑表棒相连，这时黑表棒相当于电池的正极，红表棒与电池的负极相连，相当于电池的负极，因此当二极管正极与黑表棒连通，负极与红表棒连通时，二极管两端被加上了正向电压，二极管导通，显示阻值很小。返回目录413、电解电容极性的判断注意观察在电解电容侧面有“－”，是负极，如果电解电容上没有标明正负极，也可以根据它引脚的长短来判断，长脚为正极，短脚为负极．如果，已经把引脚剪短，并且电容上没有标明正负极，那么可以用万用表来判断，判断的方法是正接时漏电流小（阻值大），反接时漏电流大。42思考题31为什么电阻用色环表示阻值，黑、棕、红、绿分别代表的阻值的数字是几？2二极管、电解电容的极性如何判断3档位开关及电刷旋钮如何安装4元件焊接前要做什么准备工作，焊接的要求是什么要注意！43思考题46电位器的作用是什么7如何正确使用万用表8电位器的安装步骤是什么9二极管的焊接要注意什么10如何调整、安装电池极板我怎么不知道5如何安装电刷，安装时要注意什么返回目录44四、万用表安装步骤机械部件的安装调整焊接前的准备工作元器件的焊接与安装万用表故障的排除二极管、电容、电阻的认识考核要求清点材料万用表的使用45零件1电阻共28可调电阻WH2电位器1分流器46零件2保险丝夹2二极管4保险丝管1电解电容1＋－47连接线4根＋1根零件3表棒1付MF47线路板1块48零件4电池盖板1块面板+表头1×1K

Ω档位开关旋钮A天宇电刷旋钮正面反面49零件5电位器旋钮1个晶体管插座1个后盖1个50零件7电池极片1只＋3只=4只V形电刷51元件8晶体管插片

6片输入插管4只52第二步：二极管、电容、电阻的认识元件的大小与极性一定不能弄错注意返回目录53第三步：焊接前的准备工作去氧化层焊接练习元件弯制元件插放元件测量元件读数开始焊了，要注意安全哦54元件脚的弯制成形

直接从元件根部，将元件脚弯制成形

用镊子夹住元件根部，将元件脚弯制成形镊子

大约1-2mm55元件脚的弯制成形根据印刷电路孔距而定大约8mm56引脚的弯曲用手捏住起子与引脚的交点，将引脚沿起子弯成圆形D3D457引却的弯曲4镊子

58电阻做好后按色环读数并贴好？？？Ω？？？Ω？？？Ω将胶带轻轻贴在纸上，把电阻插入，贴牢，写上电阻值

59no60烙铁必须插在烙铁架中不能碰东西返回目录61焊接原理

锡焊是一门科学，他的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化，再借助于助焊剂的作用，使其流入被焊金属之间，待冷却后形成牢固可靠的焊接点。当焊料为锡铅合金焊接面为铜时，焊料先对焊接表面产生润湿，伴随着润湿现象的发生，焊料逐渐向金属铜扩散，在焊料与金属铜的接触面形成附着层，使两则牢固的结合起来。所以焊锡是通过润湿、扩散和冶金结合这三个物理,化学过程来完成的。

62电烙铁

电烙铁是手工施焊的主要工具，电烙铁的种类很多，从加热方式分，有直热式、感应式、气体燃烧式等多种；从电烙铁的功率分，有20W、30W、....300W等；从电烙铁的功能分，有单用式、调温式和带吸锡功能式等多种。最常用的是单一功能直热式电烙铁，可分为内热式和外热式两种。63如何正确使用电烙铁

1、选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。

2、助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。

3、电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。

4、焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一提离开焊点。64如何正确使用电烙铁

5焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。

6、焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。

7、焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。

8、集成电路应最后焊接，电烙铁要可靠接地，或断电后利用余热焊接。或者使用集成电路专用插座，焊好插座后再把集成电路插上去。

9、电烙铁应放在烙铁架上。65焊锡丝电烙铁加热的进程中要及时给裸铜面搪锡否则会不好焊烙铁头的保护66烙铁头上多余锡的处理67、电烙铁的焊接方法点锡焊接法点锡焊接法电子元器件带锡焊接法导线和印制板的连接，导线和导线的连接68点锡焊接法（1）电烙铁放在焊接点上，动作有斜下、斜面紧贴引脚、垫面抵住焊盘，同时加热。

（2）烙铁加热1-2s后，左手斜送焊丝到烙铁头主斜面上，焊丝熔化，引脚和焊盘浸润。

（3）右手加热、左手迅速抽走焊丝（焊锡多搭锡、少易虚焊、降低强度。（4）焊锡完全包围住元器件脚时，取走电烙铁（太快易缺焊、虚焊，慢焊点发白、易形成毛刺）。

（5）焊锡凝固后，齐焊点处剪去多余的引脚，使每个焊点光滑圆整。69在练习板上焊接首先焊点然后70在练习板上焊接练习时注意不断总结，把握加热时间、送锡多少，不可在一个点加热较长时间，否则会使印刷电路的焊盘烫坏。注意尽量排列整齐，才可以看出练习后的进步，改进不足。71注意2焊锡丝加热中要把斜面靠在元件脚上使加热面积最大焊点高2～3mm直径与焊盘一致脚高出0.5mm72焊点的正确形状1

73焊点的正确形状2

74万用表调零（电阻挡）Ω别调我！我不是调零小旋钮注意：每档用前都要调零别忘了把我们短接我叫调零小旋钮75电阻的排列方向竖排粗环在上，横排粗环在右圆缺口朝下76线路板正面元件的安装R21R23R24R9R10R21R11R12R8R7R6R5R4R3R2R1R26R27R19R18R17YM1R16R15R22R14R20R25R29R28B+AB+WH2D3D4C1D1WH1+2500V5A9V+B-晶体管1.5V-1.5V+分流器-COM-D2C2D6D5250V0.5A77线路板的背面元件安装78注意3焊锡丝用电烙铁运载焊锡丝错高温使助焊剂分解挥发，易造成焊接缺陷79电位器阻值的测量Ω×1K测1与3间阻值10K转动旋钮，1与2，2与3间的阻值应随之改变12380电位器的安装按外壳，不能按装在绿面垂直于线路板元件脚81提醒焊接前电阻要看清阻值大小，并用万用表校核。电容、二极管要看清极性。一旦焊错要小心地用烙铁加热后取下重焊。拨下的动作要轻，如果安装孔堵塞，要边加热，边用针通开。电阻的读数方向要一致，色环不清楚

时要用万用表测定阻值后再装。上螺丝时用力要合适，不可用力太大。82输入插管输入插管的焊接1绿面，插到底，与电路板垂直，并用尖嘴钳稍将两脚夹紧先焊电阻、二极管等平放元件，后焊插管电容等高的竖放元件83输入插管的焊接2将两个孔都焊上84晶体管座焊片的安装1插到底，不松动，把下部要焊接的部分折平焊片头部应完全浸入管座孔内，不得超出管座的侧面85晶体管座焊片的安装2晶体管插座

晶体管座焊片6片86电池正负极片的调整如果太紧插不进去，用尖嘴钳稍微夹平，使它插入，且不松动87电池正负极片的焊接1不能插到底，烙铁沾松香点在极片上，再点上焊锡88电池正负极片的焊接2烙铁先沾松香，给导线搪锡89电池极片的焊接3先加热已在极片上的锡，看它熔化发亮后，将已搪锡的导线插入熔化的锡中，锡应包住导线，迅速移开烙铁，否则线皮会化。注意线皮与焊点间的距离越小越好90电池极片的焊接4注意这样焊,焊好后将极片插到底这样焊不对，影响电池的安装返回目录91第五步：机械部件的安装调整印刷电路板安装电刷安装调整提把的使用方法档位开关安装92提把的旋转方法1将提把柄轻轻向外拉，使星形定位扣完全露出外框星形定位扣再把提把向下旋转90°93提把的旋转方法2将提把柄轻轻向内推，直到星形定位扣卡入外框中星形扣上的角要与外框星形孔上的角相对应94B电刷旋钮的拆除

×1K

用手轻轻顶小孔中的手柄同时轻轻依次扳动三个定位卡，注意用力一定要轻且均匀，否则会把定位卡扳断。注意钢珠不能滚掉95档位开关的安装2

Ω

×1K

白线向上

天宇B电刷固定卡向下，与档位开关的白线相反，造成档位错误。B96电刷的安装1B电刷的开口在左下角四周要卡入凹槽内，用手轻轻按，看是否能活动并自动复位97电刷的安装2都不对！装上线路板后，档位开关旋钮一转，电刷就被刮断！开口在右上角开口在左上角开口在右下角98印刷电路板电刷的安装1白色的焊点在电刷中通过，安装前一定要检查焊点高度，不能超过2mm，直径不能太大，否则会把电刷刮坏99电路板印刷电刷的安装

天宇B印刷电路板定位卡返回目录100第六步：故障排除常见故障故障原因排除方法同一量限内误差率不一致表头特性改变查磁铁、动线圈、空隙有无铁磁物如有予以消除各量限误差率不一致有正负分流电阻某档焊接不良，阻值增大；分流电阻某档烧短路重焊好；更换表准分流电阻。被校表各档无指示表头线圈脱焊或断路；表头短路；与表头串联电阻断路将表头拆下，用15瓦烙铁焊好；更换表头；更换电阻直流电流挡故障的排除1101第六步：故障排除直流电流挡故障的排除2被校表在小量程指示很快，在大量成有无指示分流电阻短路或断路更换标准电阻被校表和校表都无指示转换开关未接通；公线短路接通转换开关；接通共公线路各量限误差大且比例一致正误差与表头串联电阻短路或阻值变小；分流电阻值偏高；表头灵敏度偏高如重绕动线圈等

更换电阻；降低分流电阻值；重绕动线圈、游丝或退磁各量限误差大且比例一致负误差表头灵敏度低与表头串联电阻变大；分流电阻值减小表头灵敏度低与表头串联电阻变大；分流电阻值减小102第六步：故障排除常见故障故障原因排除方法某量限误差大，随后各量限误差逐渐减小该量限附加电阻短路或变质；该量程附加电阻容量太小过载时阻值变大更换附加电阻；更换大容量附加电阻某量限不通而其它量限通转换开关接触不良；转换开关接触