MF-50D型万用表整机结构浅析

2016-07-20姜薇

科技传播 2016年11期

姜薇

摘要 MF-50D型万用表是一个指针式万用表（也属于模拟指示电测量仪表，以下称为万用表），万用表的内部组装电阻不够精确而且很多，内部测量电路如：直流电压档、直流电流档、交流电压档、电阻档错综复杂，要想熟练掌握MF-50D型万用表的使用方法，和内部结构最好的方法就是认真分析其整个功能电路的实现过程。

关键词万用表；测量电路；整机结构

中图分类号 TM93 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0196-01

MF-50D型万用表是电工及电气工作者经常使用的多用途携带式仪表，在家庭电工维修、实验教学中不可缺少的一块仪表。它具有测量用途多、测量范围宽、操作简单、携带方便等特点。

万用表大致由4部分组成，即表头、测量电路、转换开关、表壳、（表笔和其它符件）。其测量过程由图1可知。测量机构就是表头

被测量经过转换开关和不同的测量电路之后，变换成适于表头的电流信号，由表头指示出被测量的大小。

万用表的测量线路比较简单，利用转换开关的不同档位可以组成测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻、调零电位器、晶体三极管的放大倍数等多种测量线路。

1 表头

表头是万用表的一个重要组成部分，是万用表做各种测量的公共部分，各种测量数据都要在表头上显示。万用表的表头有的是采用磁电系高灵敏度电流表，它的刻度盘根据测量线路及测量范围做成几条刻度尺，按测量对象和量程表示不同刻度。可以说，表头的质量即代表万用表的质量，表头的基本性能也决定万用表的基本性能。

1）工作原理：万用表的表头为一块磁电式电流表，有圆形和长方形2种。灵敏度从几个微安到几百微安。以前的表头是磁铁式主要是磁极与磁极之间有磁场，现在的表头是磁钢式主要是磁场在磁钢中。

2）表头灵敏度：电流灵敏度IM——表头允许通过的最大电流本表的IM为64uA（IM越小灵敏度越高）电压灵敏度UM——电流灵敏度的倒数。

3）表头内阻：RM是指置于磁极之间的动圈导线的电阻本表设为：

RM+RW2=2.344K

2 测量电路

由若干个电阻等元件按一定的连接方式组成，其作用是将各被测量（如交直流电压电流和电阻）转换成表头能通过的直流电流以便在表盘上直接读出。

1）转换开关：作用是改变测量电路的结构，以便作不同的测量。由固定触点，固定弧形金属片，可动弹簧刀片、旋纽等组成。（本表转换开关为双刀单层18掷）原理图中的圆圈代表固定触点，从左到右的编号为：⑧⑦⑥⑤④③②①……。图中扁长条代表固定金属片（弧形），从左到右分别为测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻所用。选用转换开关要求：触点接触紧密、“刀”为正确，旋动时轻松且具弹力，定位时能听到“嗒”声，旋转时不会停在二档之间。

2）其它符件：机壳、表笔、电池等。注：电阻档是用的有1.5V和9V。

3 万用表的单元电路的原理

主要是直流电流、直流电压、交流电压和电阻档的设计。首先是直流电流档的设计，万用表是在给定的参数下根据并联分流和串联分压的原理来设计的，具体分析如下。

3.1 直流电流档的原理与设计

一只表头只能测量小于其灵敏度的电流，由于IM=64uA，表头本身不能通过过大的电流，若需测量大于IM的电流则必须在表头的两端并联其它电阻以分掉表头不能承受的电流。如图所示电路中，RS为分流电阻，I为被扩展的电流的量限得出式子IM×RM=（I-IM）RS

对于多量程的电流表的电路如图所示：在实际中量限不是一个，有几个档位就要并联几个电阻，现在表头采用的是闭路抽头式的分流电路。

3.2 直流电压档的原理与设计

由前述知表头能承受的最大电压为Um=ImRm=64uA×2.344K=0.15V故要测量更大更多的电压，必须对表头电路进行改造。一只表头既能测量电流，又能测量电压，只是量限很小。为了扩大量限，根据原理，给它串接电阻，使大部分电压降在串联的电阻上，从而扩大了量限。当R=153.9K时，U=64uA×（153.9K+2.344K）=10V。

3.3 交流电压档的原理：

磁电系仪表不能直接接入交流电路，必须与整流电路相配合，组成整流系仪表，才能直接测量交流电流或电压。

整流电路主要由半导体二极管构成。根据二极管的连接方式，可以分为全波整流电路和半波整流电路两大类。此表采用的是半波镇流电路。？

3.4 电阻档原理

当正负极表笔开路时，被测电阻应为无穷大当正负表笔短路时，被测电阻为零，但实际中此时的电流远大于IM，因此，需在表头回路中串联一个限流电阻，其作用是当正负表笔短路时，表头的指针正好满偏，因此，限电流电阻为：