数字式万用表因其体积小、功能全、测量准确等优点已被广泛使用,目前国内市场上使用的数字式万用表多种多样,但其基本组成及原理相似,下面以UT51数字式万用表为例予以介绍。
UT51数字式万用表是一种性能稳定、高可靠性的三位半数字多用表,整机电路设计以大规模集成电路、双积分A/D转换器为核心,并配以全功能过载保护,可用来测量直流电压、电流和交流电压、电流,测量电阻、二极管及晶体管的h FE 等。
UT51数字式万用表如图2-6所示。从面板上看,该数字万用表由液晶显示屏、量程转换开关与表笔插孔等组成。
图2-6 UT51数字式万用表
(1)液晶显示屏。液晶显示屏直接以数字形式显示测量结果。普及型数字式万用表多为三位半仪表,其最高位只能显示“1” 或“0”(0也可消隐,即不显示),故称半位,其余三位是整位,可显示0~9全部数字。三位半数字式万用表最大显示值为1999。
数字式万用表位数越多,它的灵敏度越高。例如,较高档的四位半仪表,最大显示值为19999。
(2)量程转换开关。量程转换开关位于面板的中间,用于在测量时选择项目和量程。由于最大显示数为1999,不到满度2000,所以量程挡的首位数几乎都是2,如200Ω、2kΩ、2V……
数字式万用表的量程也比指针式万用表要多。在UT51表上,电阻量程从200Ω~200MΩ,有7个挡。除了直流电压、电流和交流电压及h FE 挡外,还增加了指针式万用表中少见的交流电流和电容等测试挡。
(3)表笔插孔。表笔插孔有4个,从左到右分别为交、直流电流“10A”和“A”插孔,供不同量程挡选用;测量电阻值和交直流电压值的红表笔插孔;标有“COM”字样的为公共插孔,通常插入黑表笔。
普通数字式万用表的基本结构框图如图2-7所示。双积分A/D转换器是数字式万用表的“心脏”,通过它实现模拟量与数字量之间的转换。外围电路主要包括功能转换器、功能及量程转换开关、LCD或LED显示器,此外还有蜂鸣器振荡电路、驱动电路、检测线路通断电路、低电压指示电路等驱动电路。有的表还设有电容测量电路、温度测量电路、自动延时关机电路等(如DT890C+、M890D、KT1l05等型号)。更新型的万用表还有电感、频率测量电路(如DT930F+、KT102、VC9808等型号)。
图2-7 普通数字式万用表的基本结构框图
A/D转换器是数字式万用表的核心,采用单片大规模集成电路。大规模集成电路采用内部异或门输出,可驱动LCD显示器,耗电极省。它的主要特点是:单电源供电,且电压范围较宽,使用9V叠层电池,以实现仪表的小型化,输入阻抗高,利用内部的模拟开关实现自动调零与极性转换。其缺点是A/D转换速度较慢,但能满足常规电测量的需要。
三位半数字式万用表大多采用ICL7106(或TSC7106、TC7106)型CMOS单片A/D转换器,使用时需知道该类集成电路的引脚及特性。
1.电压、电阻的测量
将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“VΩ”插孔,将功能开关置于相应的挡位及合适的量程。
注意: (1)测量直流电压时,将功能开关置于“V-”挡。
(2)测量交流电压时,将功能开关置于“V~”挡。
(3)测量电阻时,将功能开关置于“Ω”挡,并将电路中与被测电阻相连的其他电源断开。
2.电流的测量
将黑表笔插入“COM”插孔,当测量最大值为2A以下电流时,红表笔插入“A”插孔;当测量10A以下的电流时,红表笔插入“10A”插孔,并将功能开关置于相应的挡位及合适的量程。
注意: (1)测直流电流时,将功能开关置于“A-”挡。
(2) 测交流电流时,将功能开关置于“A~”挡。
指点迷津——数字式万用表使用宜与忌
(1) 若使用前被测电压、电流范围为未知,应将功能开关置于最大量程并逐渐下调。
(2) 若显示器只显示 “1”,表示被测电量超过量程,功能开关应置于更高量程。
(3) 红、黑表笔应插在符合测量要求的插孔内,且保证接触良好。两表笔的绝缘层应完好。
(4) 严禁功能开关在测量电压或电流的过程中改变挡位,以防止损坏仪表。
(5) 为防止电击,测量公共端 “COM” 和大地“ ”之间电位差不得超过1000V。
(6)被测电压高于直流60V或交流30V (有效值)时,均应注意防止触电。
(7) 液晶显示屏显示“ ”符号时,应及时更换电池。
(8)万用表使用后应关闭电源,并将量程置于交流电压“V~” 最高挡。
中转站——常用电工仪表的分类
常用电工仪表可按7种方法分类,如表2-4所示。
表2-4 常用电工仪表的分类
想一想
1.万用表有何作用?
2.指针式万用表和数字式万用表各由哪些部分组成?各个组成部分有何作用?
3.指针式万用表的使用步骤有哪些?
4.使用万用表应注意哪些问题?
5.使用指针式万用表在什么时候要进行零欧姆调节?如何调节?
6.指针式万用表和数字式万用表各有何优缺点?