第十讲 万用表的组装与调试

第十讲 万用表的组装与调试 会使用万用表测量电路中的电流、电压等基本物理量，会使用万用表检测电阻、电容、二极管等元器件的好坏，能理解万用表的电路原理，会组装和调试指针式万用表。

图1　MF—47型万用表的印制电路板

项目任务 万用表分指针式与数字式两种，如图2，本项目主要完成指针式万用表的组装与调试。组装万用表要到电阻、电容、二极管等元器件，为此在技能方面要学习电阻电容、二极管等元器件的识别与检测；有了这些元器件，还要将其焊接成电路并进行调试，为此要学习焊接技术与电路调试方法等；万用表电路中有串联、并联、混联电路，为此还要学习电阻的串联与并联电路以及电路分析的理论知识。

图2　指针式万用表与数字式万用表

任务一　使用万用表测物理量 一、认识万用表 1)熟悉万用表转换开关、机械调零旋钮、插孔(红表笔插入“+”插孔、黑表笔插入“-”插孔，如要测量2500V的高压，将红表笔插入高压插口即可)等的作用，查看“┌┐”，确定是水平放置使用还是“┴”垂直放置使用。 2)熟悉刻度盘上每条刻度线与转换开关对应的测量电量。 3)进行机械调零，旋动万用表面板上的机械调零旋钮，使指针对准刻度盘左端的“0”

1.测量直流电流 1)把转换开关拨到直流电流档，选择合适的量程。 2)将万用表串联在被测电路中，电流应从红表笔流入、黑表笔流出，不可接反，发现表针反偏，应立即调换红、黑表笔的接入位置。 3)根据指针稳定时的位置及所选量程正确读数。电流表指示值的读数方法是：单位刻度的权数乘以刻度数。在图3中：

当转换开关位于“10mA”档时，指示值为7mA； 当转换开关位于“50mA”档时，指示值为35mA； 当转换开关位于“250mA”档时，指示值为175mA；依此类推。

2.测量直流电压 1)把转换开关拨到直流电压档，并选择合适的量程。当不知被测电压的数值范围时，可先选用较大的量程，如不合适则逐步减小，最好使表针指在选在满刻度的2／3处附近。 2)把万用表并联在被测电路中，红表笔接被测电压的正极、黑表笔接被测电压的负极，发现表针反偏，应立即调换红、黑表笔的接入位置。 3)根据指针稳定时的位置及所选量程正确读数。电压表指示值的读数同电流表指示值的读数方法。在图4中：

3)根据指针稳定时的位置及所选量程正确读数。电压表指示值的读数同电流表指示值的读数方法。读数方法 当转换开关位于“10V”档时，指示值为7V； 当转换开关位于“50V”档时，指示值为35V； 当转换开关位于“250V”档时，指示值为175V； 依此类推。

3.测量交流电压 1)把转换开关拨到交流电压档，选择合适的量程。 2)将万用表并联在被测电路的两端，不分正负极。 3)根据指针稳定时的位置及所选量程正确读数，读数方法与测量直流电压时相同，但需注意的是其读数为交流电压的有效值。 4.测量电阻 1)把转换开关拨到欧姆档，合理选择量程。 2)两表笔短接，旋转欧姆调零旋钮，使表针指到电阻刻度右边的“0”Ω处。

3)将被测电阻与电路断开，用两表笔接触电阻两端，将表头指针显示的读数乘所选量程的倍率数即为所测电阻的阻值。欧姆刻度线的特点是：最右边为“0”Ω，最左边为“∞”，且为非线性刻度。测电阻时的读数方法是：表针所指数值乘以量程档位。在图5中： 当转换开关位于“R×1”档时，指示值为17.1×1Ω=17.1Ω； 当转换开关位于“R×10”档时，指示值为17.1×10Ω=171Ω； 当转换开关位于“R×1k”档时，指示值为17.1×1kΩ=17.1kΩ；依此类推。

二、测量值的读数 测量值的读数应为“准确读数+一位估读数”。如图5所示，读数17.1中的0.1是估读数，17是准确读数。需要注意的是，估读数只能是最小刻度值后的一位，不可能估读出2位，即17.1不能读成17.12，因为0.02是无法估读出来的。如果指针正好落在刻度线上，那么估读数为0.0。为了减小读数误差，读数时双眼应正视仪表表针。

三、用万用表测量时的注意事项 用万用表测量电压或电流时的注意事项如下： 1)测量时，不能用手触摸表笔的金属部分，以保证安全和测量的准确性。 2)测直流量时要注意被测电量的极性，避免表针反打而损坏表头。 3)测量时，不能带电转动转换开关，避免转换开关的触头产生电弧而损坏。 4)测量完毕后，将转换开关置于交流电压最高档或OFF档。

测量电阻时的注意事项如下： 1)不允许带电测量电阻，否则会烧坏万用表。 2)万用表内干电池的正极与面板上“-”(黑色)插孔相连，干电池的负极与面板上的“+”(红色)插孔相连。在测量电解电容和晶体管等器件的电阻时要注意极性。 3)每换一次倍率档，要重新进行欧姆调零。 4)不允许用万用表电阻档直接测量高灵敏度表头内阻，以免烧坏表头。 5)不准用两只手捏住表笔的金属部分测电阻，否则会将人体电阻与被测电阻并联而引起测量误差。 6)测量完毕，将转换开关置于交流电压最高档或OFF档。

四、万用表的维护 1)测量完毕后，应拔出表笔，并将转换开关置于交流电压最高档或OFF档，防止下次开始使用时不慎烧坏万用表。 2)长时间搁置不用时，应将万用表中的电池取出，以防止电池电解液渗漏而腐蚀万用表内部电路。 3)平时要保持万用表干燥、清洁，严禁剧烈震动与机械冲击。

任务二　电阻串、并电路的实验与研究 知识点一：　电阻串联电路的特性研究 如图6所示，电阻的串联就是将电阻依次串接在电路中。

2)串联电路两路的电压(总电压)等于各元件上的电压之 和，即 在串联电路中有如下关系： 1)通过串联电路的电流等于各元件所通过的电流，即 2)串联电路两路的电压(总电压)等于各元件上的电压之 和，即 3)串联电路的总电阻等于各元件的电阻之和，即

知识点二：　串联电路的计算与应用 例：某电流表的表头内阻为1kΩ，其量程(最大测量值)为10mA，现要测量100V的电压，应如何处理？ 分析：由串联电阻分压作用，只要串联一个电阻，使其分得90V电压，表头分得10V电压即可。 解：如图7所示，电流表表头的电压 分压电阻的分压为 分压电阻为

实际的电压表都是在一个较小量程的电流表上串联电阻制成的，串联多个电阻就可以制成多量程的电压表，万用表就为其一个典型的应用实例。 电压表扩大量程以后分压电阻的变化规律为： 设电压表的量程为Ug，串联分压电阻后的量程为Ux，则Rx=(Ux/Ug－1)Rg 电压表在使用时，必须并联在电路中，要求其内阻越大越好，这样就可以忽略掉它的分流作用。

知识点三：　电阻并联电路的特性研究 如图8所示，并联电路(含电阻的并联)指的是电路中元件首端与首端、尾端与尾端并接在一起的电路。

根据分析与实验，可以得到并联电路的特性： 1)各支路的电压相等，且等于并联的总电压，即 2)并联电路的总电流等于各支路的电流之和，即 3)并联电路的总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和，即

知识点四：　并联电路的计算与应用 例：电流表的内阻为1kΩ，量程为10mA，现要测量10A的电流，应如何处理？分析：根据电阻并联的分流作用可知，只要并联一个适当电阻，分掉9.99A的电流，表头流过10mA(即0.01A)的电流即可。 电流表在使用时，必须串联在电路中，所以其内阻越小越好，这样就可以忽略电流表在电路中的分压作用。 电流表的量程与分流电阻之间的关系为：

任务三 万用表的组装与调试 知识拓展 万用表电路的分析与研究 任务三　万用表的组装与调试 知识拓展　万用表电路的分析与研究 万用表是测量交直流电流、电压与电阻的便携式仪表。功能多的万用表还可以测量晶体管的放大倍数。常用的万用表可分为指针式万用表与数字式万用表。指针式万用表可测量以上所提到的这些参数，而数字式万用表除了能测量以上参数外，还可以测量电感、电容等。本项目研究安装的是MF—47型指针式万用表。图10和图11为外形图和原理图。

图10 MF—47型指针式万用表外形图

一、万用表的表头 万用表的表头是一块直流微安表，被测量的电流、电压、电阻等，都会被转换成微安级的直流电流，通过指针的偏转显示被测量的大小，因此表头是不同被测量的共用部分。微安表头有两个重要参数，一个是表头的内阻Rg，一个是表头的满偏电流Ig，MF—47型万用表的满偏电流(也称量程)是46.2μA，内阻为2.5kΩ。

二、万用表的电阻测量电路 如图10所示，电路中流过表头的电流为 R′0为测量电路等效电阻。当Rx=0时，电流最大，电流表的表针应指在“0”(最右端)；当Rx→∞时，指针应在最左端不动，电流为零(相当于断路)。由于Rx在分母上，电流随电阻呈非线性变化，所以测电阻的欧姆表刻度是非线性的

三、万用表的电流测量电路 如图13所示，将表头通过量程转换开关并联不同的电阻，就构成了多量程电流表。根据并联电阻分流公式可得 三、万用表的电流测量电路 如图13所示，将表头通过量程转换开关并联不同的电阻，就构成了多量程电流表。根据并联电阻分流公式可得 假设Ig=46.2μA，则当Rx=R1时，电流表的量程I为5A；当Rx=555Ω时，电流表的量程为5mA。选择不同的Rx，可实现不同的量程，任意量程的电流测量电路都可等效成图13a所示的电路。MF—47型万用表有5A、500mA、50mA、5mA、0.5mA、0.05mA六个量程。

四、万用表直流电压测量电路 如图14所示，多量程直流电压表由表头串联不同的“电阻组合”构成，每个电阻组合都可等效成电阻Rx，由串联分压公式可得 当Rx=15kΩ时，量程为1V；当Rx=15kΩ+30kΩ=45kΩ时，量程为2.5V；当Rx=45kΩ+150kΩ=195kΩ时，量程为10V。 如图1-5-5b所示，MF—47型万用表的电压量程有1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V、2500V等8个量程。

五、交流电压表 如图15所示，交流电压正半周通过二极管VD1，负半周通过VD2，实现全波整流。

交流电压经整流处理后，测试原理同直流电压。当分压电阻Rx=84kΩ时,电压表量程为10V；当Rx=1 交流电压经整流处理后，测试原理同直流电压。当分压电阻Rx=84kΩ时,电压表量程为10V；当Rx=1.8MΩ时，电压表量程为250V。MF—47型万用表有10V、50V、250V、500V、1000V、2500V等6个交流电压量程。 MF—47型万用表还可测量晶体管的放大倍数，测量电路由R24、R25、E1等组成，其测量原理等学过“电子线路”后自然就会懂了。

技能训练 组装万用表 一、技能准备 完成以下技能准备。 1)万用表的使用； 2)电阻的识别与检测； 3)焊接技能训练。 技能训练　组装万用表 一、技能准备 完成以下技能准备。 1)万用表的使用； 2)电阻的识别与检测； 3)焊接技能训练。 二、检测电阻 先根据色标法找出所需的电阻，并用万用表测量，看测量值是否与标示值相同，若误差偏大应更换。

三、检测二极管 1.二极管 二极管是由硅、锗等半导体材料按照一定的工艺技术要求生产的一种电子器件。 二极管及其开关特性如图16所示，它的一端称为阳极(A)，另一端称为阴极(K)。当阴极的电位高于阳极电位时，二极管截止，相当于开关断开；当阳极的电位高于阴极电位时，二极管导通，相当于开关闭合。二极管在MF—47型万用表中用于整流，把正弦交流电变成直流电。

2.二极管的检测 如图17所示：万用表的黑表笔接二极管的阳极，红表笔接二极管的阴极，即给二极管加正向电压，此时测得的电阻为二极管的正向电阻，这个电阻较小。万用表的黑表笔接二极管的阴极，红表笔接二极管的阳极，测得的为二极管的反向电阻，这个电阻很大。二极管检测结果与以上所述相符，说明二极管是好的，否则二极管的性能不好，或已损坏，应更换该二极管。 图17 a）正向电阻小 b）反响电阻大

四、检测电容 电容是电路中常用的一种元件。在MF—47型万用表中用到的一种电容是有极性的电解电容，起滤波作用；另一种电容是无极性的瓷片电容，起交流旁路的作用。 如图18所示，用万用表的黑表笔接电解电容的正极，红表笔接电解电容的负极，此时万用表的表针会迅速向“0”偏转，然后慢慢地偏转到“∞”附近，说明该电容是好的。测量时，若表针停留在0Ω附近，或停在远离“∞”的位置，说明电容性能不好或已损坏，应更换电容。

五、检测万用表表头 如图19所示，调节RP，使之满足USRRP+Rg=50μA，求出Rg。 当Rg的计算值与表头参数相符时，说明表头是好的，若误差过大，则应更换表头。 对表头进行调零实验，如图19所示。调节机械调零旋钮，若表针能左右灵活转动，能准确停在零位，则说明调零装置正常。

六、焊接、组装万用表 完成一至五项的电阻、二极管等的检测与技能准备后，就可焊接、组装万用表了。在焊接元器件时应注意以下事项： 1)注意保管元器件，不能丢失。 2)每焊接一个元器件，都应用万用表再次测量参数，防止错装。 3)严格按照技术要求进行焊接，防止铜板脱落、断裂，也要防止因焊接时间过长损坏元器件或虚焊、短路等。 4)注意用电安全，遵守安全操作规则。 5)文明操作，不损坏公物、器材，节约用电，节约原材料。 6)精益求精，虚心请教，互帮互学。 7)守纪、整洁、卫生。

1.万用表焊接步骤 1)焊接二极管，注意二极管的极性。 2)焊接电阻，注意电阻的阻值必须无误。 3)焊接电位器、可调电阻和电解电容器等，焊接电解电容器时注意极性必须正确。 1)、2)、3)步可按需要顺序进行安装。 4)焊接4只表笔输入插管(安装时注意垂直)。 5)安装和焊接熔断器夹(安装时注意垂直)。 6)安装和焊接晶体管插座，先将6只晶体管插脚插入插座后，安装到电路板的相应位置，露出插座的插脚部分，再穿入电路板的6个孔中。插座安装到位后，再将6个插脚焊接在电路板上(安装时注意垂直)。 7)焊接连接线。

2. 万用表组装的步骤 1)安装电路板，将电路板安卡在万用表壳内。 2)安装1. 5V电池夹，用一根红导线和一根黑导线分别焊在1 2.万用表组装的步骤 1)安装电路板，将电路板安卡在万用表壳内。 2)安装1.5V电池夹，用一根红导线和一根黑导线分别焊在1.5V电池夹的焊位上，将两个电池夹卡在面板的卡槽内，注意电池的正负极(接红线的为正极，接黑线的为负极)。将红黑两根引线分别焊到电路板对应的焊盘上。 3)焊接9V电池扣，将9V电池扣的两根导线分别焊到电路板对应的焊盘上(红正、黑负)。 4)焊接表头线，注意表头的正负极。 5)安装转换开关电刷，将电刷安装到转换开关旋钮转轴上，电刷的电极方向应与旋柄的指向一致，用螺母将其固定好。 6)安装调零电位器旋钮。 7)安装万用表提把。 8)安装后盖，用两只螺钉将后盖固定好。

七、调试 万用表组装完成后应进行以下调试工作： 1. 机械调零 对表头调零试验，调节机械调零旋钮，指针能左右灵活旋转，能准确停在零位。 2 七、调试 万用表组装完成后应进行以下调试工作： 1.机械调零 对表头调零试验，调节机械调零旋钮，指针能左右灵活旋转，能准确停在零位。 2.电阻调零 对每一电阻档调零。调零时，指针能在0Ω位置左右灵活转动，能准确地停在0Ω位置。 3.误差测试 取一块标准万用表，如数字式万用表，分别在1k、10k及电流、电压档对给定的电阻、电流、电压进行测量，然后用自装的万用表再次测量这些参数。求出测量绝对误差与相对误差，若相对误差过大(通常相对误差小于5%)，则应检测调换相关的电阻。

——万用表的组装与调试 本讲内容结束，谢谢大家！