對MF47-6型萬用表電路設計原理的分析與探討

摘 要: 為探索高等院校在電工電子實習教學中對萬用表的安裝實習和原理分析，本人參考了有關萬用表的設計原理書籍 ，在實習教學中以歐姆定律為基本原理深入淺出地分析了MF47-6型萬用表的設計理念和電路特點。對表頭電路、直流電流、電壓、交流電壓、電阻電路進行了逐個剖析，以便于學生更好地理解和掌握萬用表的安裝實習與調試設計原理。本篇重點分析電阻測量電路。

關鍵詞: 萬用表；安裝；調試；實習；原理分析

Abstract: In order to explore the multicenter installation practice and theory analysis for the higher institutions in the electrical and electronic practice teaching, as the multicenter design principle books reference, I analyze the design concepts and circuit features of the MF47-6 multicenter as the Ohm's law basic principle in the practice teaching. I analyze one by one the first circuit, DC current, voltage, AC voltage, resistance circuits, in order to facilitate students to better understand and master the multicenter installation practice and debug design principle. This article focuses on the analysis of the circuit and DC current meter.

Key words: multicenter; installation; commissioning; practice; principle analysis

中圖分類號：TN108.7 文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）

1.電阻測量部分，如圖6所示：

1.1WH1調在最右邊的時候，根據前面計算流過表頭的總電流為I表并右=46.2uA+3.85uA=50.05uA等效電阻為R表并右=2.31KΩ。

1.2 當WH1調到最左邊的時候，表頭電阻變?yōu)?.5KΩ+WH1=12.5KΩ。它又和R21=20K并聯，等效電阻為：R表并左=12.5KΩ乘20KΩ/(12.5KΩ+20KΩ)=7.69KΩ

這時從R20分流的電流為：IR20=12.5KΩ乘 46.2uA/20KΩ=28.875uA。這時表頭等效的總電流為：I表并左28.875uA+46.2Ua=75.075uA。

1.3由我們可以知道當WH1在校零時表頭的電流在50.05uA到75.075uA之間變化。

1.4下面我對電阻各擋位進行分析：（設WH1調在最右邊的時候。下同）

當量程開關在Rx1檔時，我們看一下R14與表頭串聯，，其電阻為17.3K+2.31K=19.61K，且R18=15.34Ω并與19.61K并聯分流。其并聯等效電阻為（19.61K乘15.32Ω）/（19.61K+15.3Ω）=15.288Ω約等于15.3Ω。

由全電路歐姆定律可以知道，I=E/（R內+R外），當電阻檔在較零時把正負表筆短路后R外=0Ω，電流可調到最大值，Im=E/R內=E/15.3Ω。當兩表筆外接電阻15.3Ω時，R內=R外總電阻為30.6歐姆，這時I=E/（R內+R外）=15.3Ω乘2=Im/2，電流正好減少了一半，表針指在表面的正中間。這個中間的電流數值就定義為電阻的中心阻值（15.3Ω）。知道了這個電阻的中心阻值的道理，就知道了萬用表不同檔位的內部電阻有多少了。

當外接電路斷開時電阻為無窮大，由歐姆定律可以知道I=E/（R內+R外）= E/（R內+無窮大），電流I為0，所以面板0電流時表示外電阻為無窮大的刻度；我們看到電流最大Im時（就是2個表筆短路外面的電阻為零時），面板就應該表示外電阻為0Ω的刻度；面板中間為電阻擋位內電阻的值——中心阻值（15.3Ω），而面板左邊電流為零時電阻為無窮大，所以電阻擋的面板刻度也是不等分的。

我再仔細的看了該萬用表的電阻的面板刻度和技術指標。從等分的直流電流擋中間對上去看，中心阻值應該是16.5Ω，可不知道萬用表的設計者在最基本的Rx1檔的設計時（雖然電阻阻值是國家有標稱值的規(guī)定的限制），為什么不把并聯電阻R18采用接近16.5Ω的電阻，（設中心阻值為16.5Ω經過確度計算可以知道R18為16.5139Ω）這樣計算出來更加接近中心阻值16.5Ω。這個值得大家探討？也可能是該表電阻檔的設計誤差精確度是在百分之十的緣故吧？但是做為設計的理念，本人認為應該盡量做到精益求精；誤差大是因為電壓波動大。

完成了Rx1檔刻度分析我們再來看Rx10檔，它是 R17=165Ω和19.61K并聯分流。等效電阻為19.65Kx165Ω/（19.65K+165Ω）=163.6Ω。當電路中外接163.6Ω的電阻時，電流正好減小到一半；這時的中心電阻為163.6Ω，接近面板中心阻值讀數165Ω，可以說是和面板的讀數16.5Ω乘10倍。所以這個檔是Rx10檔。

同樣道理當Rx100檔時，R16=1.78K與19.61K并聯分流，等效電阻為19.61K乘1.78Ω（19.61K+1.78K）=1631.87Ω，即中心電阻阻值為1631.87Ω。和面板中心阻值讀數1650接近、也就是16. 5Ω乘100。

當Rx1000檔時，R15=55.4K和19.61K并聯分流，等效電阻為19.61K乘55.4K/（19.61K+55.4K）=14. 483K，中心電阻阻值為14.48K。這個檔位和面板中心阻值16.5Ωx1000相差也比較大，所以R15的選擇可以比55.4K大的多。設計中心阻值電阻為16.5K，則R15可以由下面來公式來決定：19.61K乘R15/（19.61K+ R15）=16.5K，解這個公式可得R15=104040Ω約等于104K。所以Rx1000檔時，R15=55.4K測量誤差較大。

當Rx10K檔時R23=141K和19.61K串聯，總電阻為160.61K，中心阻值電阻為160.61K。（筆者認為R23可以選擇在145.39K左右，使串聯的總電阻更加接近為165K）。

這時由于沒有并聯分流電阻，電流全部流進為50uA的表頭，此時電源為E1+E2串聯，總電源為10.5V。計算此時的電流為10.5V/160.61K=65.38uA,符合電阻校零時的電流變化范圍在50~70uA之間。（詳細見上面分析）。

YMI壓敏電阻在這里的作用是當電壓高于27V時起保護作用的。原理如下：壓敏電阻的最大特點是當加在它上面的電壓低于它的閥值時，流過它的電流極小，相當于一只關死的閥門，當電壓超過UN時，流過它的電流激增，相當于閥門打開。利用這一功能，可以抑制電路中經常出現的異常過電壓，保護電路免受過電壓的損害。通常壓敏電阻在低電壓下是高阻的，而超過一定電壓后就會變成低阻態(tài)。它主要用于作過壓保護和吸收浪涌電流。如過壓漏電保護開關里就是用壓敏電阻做敏感元件。

接著我們再來看一看Rx1000檔以下時，要使.WH1調在最左邊的時候，（根據前面計算表頭滿度電流為75uA，表頭等效電阻為12.5K20KΩ/(2.5KΩ+20KΩ)=7.69KΩ。），要使校零時的電流到達滿度，這時電池電壓要多少才好？U=IR=75uA乘（17.3 KΩ+7.69KΩ）=1.874V（一般1.5V新電池電壓在1.6V左右不會超出1.874V。）

同樣道理我們再來看一看要使.WH1調在最右邊的時候，使校零時的電流到達滿度，這時電池電壓要需要多少？同樣U=IR=50uA乘（17.3 KΩ+2.31KΩ）=0.98V

經過上面計算我們知道當小電池在0.98V以上到1.87V以下時，把正負表棒短路、通過調節(jié)WH1都可以使Ω的電流到達滿度值即電阻為零的刻度值，這個就叫Ω表的電阻擋的正常調零原理。

一般小電池在新和舊的情況下電壓變化范圍比較大，當新電池時電壓高于1.5V，WH1要向左旁邊調整，使表頭的分流電流（R21上）增大; 當電池用舊時電壓要低于1.5V，WH1要向右旁邊調整，使表頭的分流電流（R21上）減??；只有當設計值——電壓剛好為1.5V時，測量電阻才正確（誤差最?。?，否則就會隨著電壓的偏離測量誤差就加大。所以說萬用表Ω檔來測量電阻只能是粗測一下，要準確測量電阻值還得使用電橋等精密儀器。

2、結語

同理我們可以計算一下Rx10K檔時E1+E2電池電壓的適用范圍：當WH1調在最右邊的時候,電阻為141K+17.3K+2.31K=160.61K，這時的電流為50.05uA，需要的最低電壓為160.61K乘50uA=8.039V,即8.04V; 當.WH1調在最左邊的時候電阻為7.69K+17.3K+141K=165.99K,這時的電流為75.075uA，則可承受的電壓為75.075uA乘165.99K=12.46V。電壓過高或過低會使電阻Rx10K檔無法正常調零。

參考文獻：萬用表檢測應用實例/韓廣興等編著?！本弘娮庸I(yè)出版社，2007.5 ISBN 978-7-121-03993-5

看圖識用萬用表/門宏編著?！本弘娮庸I(yè)出版社，2011.1（看圖識電子系列叢書） ISBN 978-7-121-12195-1

晶體管收音機（電子技術講座三）.（上海業(yè)余工業(yè)大學）編寫?？茖W出版社1971年 統一書號：15031.14出版社書號：51。15-7

作者簡介：陳建新（1953.10） 男 浙江紹興人 1977年考入浙江師范學院紹興分校。一級實習指導教師、 實驗師、 高級攝影師?，F從事電工電子實習教學和攝影藝術研究.

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。