1.2 万用表的选用
1.2.1 万用表的技术特性
(1)精度 精度引用误差就是仪表的基本误差,只有它才能代表仪表的精度。根据国家的规定,电工仪表的精度等级分为七级,它们与引用误差的关系列于表1-1中。
表1-1 万用表的精度等级和引用误差
精度等级在万用表度盘上的表示形式及意义参见表1-2,表中以2.5级为例。
表1-2 精度等级在万用表度盘上的表示形式及意义
通常精度为0.1级、0.2级的仪表作为标准仪表或用于精密测量仪器;精度为0.5级、1.0级为电气工作实验用测量仪器。万用表的精度范围在1.0~2.5级,其中1.0~1.5级为高精度万用表(如 MF-18型、MF-12型等),价格相应较高;一般万用表多为2.5级(如 MF-30型、MF-47型等)。
(2)灵敏度 灵敏度是表示仪表对微弱能量作出反应程度大小的技术指标。由于驱动仪表测量机构偏转的能量是取自被测电路中的电流,因此,如果仪表指针较大幅度的偏转而用了较小的能量,它的灵敏度也就较高。万用表的灵敏度可分为直流电压灵敏度、交流电压灵敏度和表头灵敏度三个指标。其中直流电压灵敏度是主要指标。交流电压灵敏度由于表路设计因素,一般低于直流电压灵敏度。它们被分别以每伏多少欧(Ω/V)标印在表度盘上,使人一目了然。
表头灵敏度是表明表头的满偏电流值,还包括表头内阻和线性两个指标,是计算表路的依据,同时也决定着整个万用表的电压灵敏度;其中表头内阻是指表针动圈和上、下两组游丝电阻值之和;线性是指通过表头的电流强度与表针偏转幅度相互一致性的程度,作为表盘刻度绘制的依据。在此重点介绍万用表的直流电压灵敏度。
电压表作测量时,是与被测两点间并联的,由于电压表内阻的存在,就相当于在被测两点间并联了一只电阻,使被测两点间总阻抗降低;又加上它对电路的分流作用,使测得的电压值比实际值偏低。因此,在作电压测量时,要求万用表有较大的内阻(即灵敏度Ω/V数要高),以减小这种误差。 例如,MF-30型和MF-47型万用表度盘上标有 20kΩ/V,则 1V量程内阻为20kΩ×1=20kΩ;5V量程内阻为20kΩ×5=100kΩ,以此类推。
数字式万用表电压挡内阻大于指针式万用表的内阻,其测量精度大于指针式万用表,直流测量精度达到±0.04%~±0.058%。数字万用表的精度由显示的测量数字位数确定,常用的为三位半,最高显示测量结果为1999;精度较高的为四位半(19999)。
示波万用表的三用表测量精度与数字式万用表相当。示波器功能的测量精度,由于兼顾万用表功能,为了降低制作成本,普及示波器的使用,其测量精度基本可满足家电维修的需要。
(3)量限范围 量限范围指的是万用表测量各个项目的范围。万用表有多种型号,各种型号万用表的测量范围和范围内的分挡各不相同。
万用表的最基本功能是测量电压、电流、电阻的三用表。目前很多万用表在三用表的基础上,开发了三极管放大倍数测量、二极管测量、电容器测量、红外发射信号测量等功能,测量范围主要指电压、电流、电阻的测量范围和测量时分为几个挡次,测量范围越大,挡次分得越细,测量精度往往越高。
目前常用的图1-1所示的MF-47型指针式万用表,其电压、电流、电阻测量范围宽,测量挡次较细:直流电压测量范围0~1000V,分为0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V共8个挡位;交流电压测量范围在0~1000V,分为10V、50V、250V、500V、1000V共5个挡位、外设2500V插孔;电阻测量范围0~∞,分为×1、×10、×100、×1k、×10k共5个挡位;直流电流测量范围在0~500mA,分为50μA、0.5mA、5mA、50mA、500mA共5个挡位、外设10A插孔。而低廉的指针式万用表测量功能少,测量范围较窄、测量挡位较少。
目前常用的图1-2所示的数字式万用表DT-1000型、DT-930型万用表,其电压、电流、电阻测量范围宽,测量挡次较细:直流电压测量范围0~1000V,分为200mV、2V、20V、200V、1000V共5个挡位;交流电压测量范围在0~700V,分为2V、20V、200V、700V共4个挡位;电阻测量范围0~∞,分为200、2k、20k、200k、2M、20M共6个挡位;直流电流测量范围在0~10A,分为2mA、20mA、200 mA、10A共4个挡位,还设有交流电流测试功能,测试范围10~20mA,分为20mA、200 mA、10A共3个挡位。而低廉的数字式万用表测量功能少,测量范围较窄、测量挡位较少。
示波万用表由于注重示波器的测量指标,为了降低成本,其测量功能往往较少,测量精度与数字式万用表相当。如图1-3所示的JDS2012A示波万用表,只有直流电压测量、交流电压测量、电阻测量功能,省去了电流测量功能,直流电压和交流电压测量均分为4000mV、4V、40V、400V、4000V共5个挡位;电阻测量分为400Ω、4kΩ、40kΩ、400kΩ、4MΩ、40MΩ共6个挡位;示波器功能其测量频率为50Hz~40MHz,垂直灵敏度10mV(探头×1),最大输入电压(探头×100)2000V,基本可满足家电维修的需要。
1.2.2 万用表的选用
(1)根据需要,选择万用表的显示位数和精度 家电维修,往往测量电路板上的电压和电路、电阻,供电电压较低,要测量的电压也很低,有的器件引脚电压正常电压和故障电压相差仅零点几伏,要求选用测量功能多、测量范围宽,低压测量挡位细,测量误差小、精度较高的万用表。
一般来讲数字万用表显示位数越高精度也越高,反之相反。但是由于测量原理和各个生产厂家的质量标准不一样,在同一位数,有的万用表精度高,有的却差。
高精度指针式万用表,电路复杂,价格不菲,精度和灵敏度过低的测量准确度低,往往造成误判,一般以能够满足测量用途的需要为准。
(2)根据需要,选择万用表的功能和测量范围 家电维修不仅需要测量电压、电流、电阻三大基本测试功能,还需要测量电容器、二极管、三极管的好坏和遥控器发射功能等,因此多功能万用表是家电维修的首选。
由于家电维修既要测量电路板的低到零点几伏的电压,又要测量行扫描电路的几百伏、几千伏乃至上万伏的高电压,要求万用表的测量范围要宽,测量挡位要多而细,以满足低电压测量精度的需要和高电压测量范围的需求。
(3)数字式万用表和指针式万用表的区别和选用
a.数字式万用表直接用表头数字显示测量结果,没有读取误差;指针式万用表通过表头指针的摆动幅度显示测量结果,需要观察指针摆动停留的位置对应的表头弧线的刻度,并根据测量选择的挡位和刻度数字计算读取数据,存在读取误差。
b.数字式万用表的内阻很大,对被测电路的影响很小,不需要标注万用表的精度和误差;指针式万用表的内阻低于数字式万用表,对高阻态电路测量造成的误差大于数字式万用表。
c.数字式万用表各个挡位均具有自动调零功能,指针式万用表测量电阻时,每次更换测量挡位都需要进行调零操作。
d.数字式万用表测量时可不分表笔的正负,直接进行测量即可,如果测试表笔与测量相位相反,则会在显示数字前面显示负号;而指针式万用表测量时必须区分正、负表笔,保证与测量部位相位一致,否则造成表针向相反方向偏转,造成表头损坏。
e.数字式万用表可测量交流电流;指针式万用表很少设有交流电流测量功能。
f.数字式万用表对变化的测试数据显示杂乱无章,不太容易观看;而指针式万用表对变化的数据可直观表针的变化方向和幅度,其摆动速度和幅度比较客观地反映了被测量的变化方向和变化幅度,比如测电视机数据总线(SDL)在传送数据时的轻微抖动。
g.指针式万用表内一般有两块电池,一块是低电压的1.5V;另一块是高电压的9V或15V,黑表笔输出正电压,红表笔输出负电压。数字式万用表则常用一块6V或9V的电池, 黑表笔输出负电压,红表笔输出正电压。在电阻挡,指针式万用表的表笔输出电流相对数字式万用表来说要大很多,用R×1Ω挡可以使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ挡甚至可以点亮发光二极管(LED)。
根据万用表使用经验,数字式万用表由于内阻高、精度高、操作和读取数据方便,近几年被广泛应用在各种测量领域,特别适用于数字电路的测量,比如BP机、手机等。而指针式万用表虽然内置电阻阻值低于数字式万用表,操作较麻烦,但其内阻基本适应家电维修的测量,相对来说大电流、高电压的模拟电路测量中适用指针式万用表,比如电视机、音响功放。但也不是绝对的。 如果手中既有指针式万用表也有数字式万用表,可根据其上述特点,选择使用。
(4)家电维修常用万用表 一般家电维修选择中档灵敏度和精度的万用表即可,目前家电维修常用图1-1介绍的MF-47型系列指针式万用表、MF-30型、TY-360型系列指针式万用表,除了具有电压、电流、电阻三大测试功能外,增加了电容器容量测量、三极管放大倍数测量、红外发射测量、通路蜂鸣器报警测量等功能,其电压、电流、电阻测量范围宽,测量档次较细,其电流灵敏度及电压降为0.25V,直流电压灵敏度为20kΩ/V,交流电压灵敏度为9kΩ/V,可满足家电维修的需要。还有以前使用的元老级的MF-500型万用表,廉价的MF-50型万用表,也是家电维修的常用仪表。
数字式万用表可选用图1-2所示的DT-1000型数字式万用表和常用的DT-930型、VC-8990系列、DT-9205型系列、UT-33型系列等数字式万用表,除了具有电压、电流、电阻三大测试功能外,增加了电容器容量测量、三极管放大倍数测量、二极管测量等功能,其电压、电流、电阻测量范围宽,测量档次较细,其高内阻和三位半显示可基本满足家电维修的需要。
至于示波万用表,如果经济条件允许,建议选择购置一个示波万用表,对维修显示器、音响、电视机等家电信号缺失、失真故障尤为有用。由于普通万用表通过测量电压、电流、电阻,只能确定电路的静态是否正常,而对于交流信号的有无、相位、频率、失真无法确定,有了示波表可追踪信号流程,快速找到故障部位,加快维修速度,提高维修质量。
由于示波万用表的价格少则几百元,多则数千元,如果损坏损失较大;再加上示波表的显示屏耗电较大,充电电池只能维持工作几个小时,长期使用频繁充电很麻烦,因此建议另外配置一块指针式万用表或数字式万用表,测量电压、电流、电阻等测量项目,示波万用表只作为示波器使用。