機械式萬用表的原理及維修

林鳳云

【摘 要】機械式萬用表（即指針萬用表）是實驗室必須具備的儀器之一，用它可以測量直流電流、交直流電壓、電阻等，維修實驗室里電子儀器不可缺少的測量工具。必須學會萬用表的使用方法，熟知內(nèi)部的工作原理，才能維修好萬用表。

【關(guān)鍵詞】萬用表；測量原理；維修

【中圖分類號】TH112 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）31-0015-01

引言

指針系儀表分為磁電式和電磁式兩種，現(xiàn)在的指針萬用表都是以磁電式儀表為主，由于電磁式儀表靈敏度較低，所以電磁式儀表一般應(yīng)用在工業(yè)用電的電壓表和電流表中，磁電式儀表根據(jù)磁路不同分為，內(nèi)磁，外磁，內(nèi)外磁，三種，其中外磁表頭的指針萬用表很容易受到外磁場的干擾而引起測量不準現(xiàn)象，所以外磁表頭的指針萬用表一般會在萬用表后蓋板上設(shè)計一塊金屬屏蔽板，金屬屏蔽板的作用就是屏蔽外界電磁場干擾讓表頭測量的更佳精準，因為外磁表頭很容易引入外界電磁場干擾，而引起測量不準現(xiàn)象，所以通過在萬用表后蓋板上加裝金屬屏蔽板來進行外磁屏蔽，從而讓外磁表頭測量的更佳精準，而內(nèi)磁表頭一般是不會設(shè)計的，因為內(nèi)磁表頭不易引入外磁場干擾，內(nèi)磁表頭抗干擾能力強。

一、磁電式儀表的內(nèi)部構(gòu)成

磁電式儀表內(nèi)部有兩部分組成，一部分是可動部分，一部分是固定部分。固定部分：動圈，定圈，可動部分：彈簧游絲，指針，阻尼裝置，這兩部分組成，其中動圈和定圈的作用主要是通入電流產(chǎn)生磁場力，彈簧游絲的作用主要是產(chǎn)生反作用力矩帶動表針偏轉(zhuǎn)，阻尼器的作用是，當指針受到磁場力的作用而偏轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生一定的慣性而阻尼器的作用就是吸收這部分慣性讓指針可以盡快的停止在某一點上以達到快速讀數(shù)的目的。

二、磁電式儀表的工作原理

現(xiàn)在所有機械式萬用表（即指針萬用表）都是磁電式儀表，磁電式儀表根據(jù)磁路不同，分為內(nèi)磁，外磁，內(nèi)外磁三種，其工作原理是：當有電流通入表頭內(nèi)部的動圈時會產(chǎn)生一個磁場力也就是我們所謂的（轉(zhuǎn)動力矩），這個磁場力（轉(zhuǎn)動力矩）會帶動表頭內(nèi)部的彈簧游絲，彈簧游絲會帶動指針偏轉(zhuǎn)，根據(jù)通入表頭動圈電流大小不同，產(chǎn)生的磁場力強弱也不同，從而游絲帶動指針偏轉(zhuǎn)的幅度也不同，也就是說，通入動圈電流越大，產(chǎn)生的磁場力越強，所以彈簧游絲帶動指針偏轉(zhuǎn)的幅度也就越大說明被測信號很大，反之，通入動圈電流越小產(chǎn)生的磁場力越弱，所以游絲帶動指針偏轉(zhuǎn)的幅度也就越小說明被測信號很小，通過這個原理實現(xiàn)測量信號的大小。同樣彈簧游絲也要產(chǎn)生一個力矩，那么就是反作用力矩，簡單的來講，我們知道指針偏轉(zhuǎn)是受到磁場力（轉(zhuǎn)動力矩），指針就是靠磁場力這個（轉(zhuǎn)動力矩），才發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但是必須還有一個力矩那么就是彈簧游絲產(chǎn)生的反作用力矩，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)動力矩（磁場力）相反的力矩（我們稱為反作用力矩），當轉(zhuǎn)動力矩（磁場力）和游絲產(chǎn)生的反作用力矩相抵消時，指針停止，如果光有轉(zhuǎn)動力矩（磁場力）沒有游絲產(chǎn)生的反作用力矩的話，不管測量的信號有多大，指針都會偏轉(zhuǎn)到頭，所以說，如果游絲出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)一些比如，測量信號不準，指針偏轉(zhuǎn)幅度較大或很大，這些故障，應(yīng)該注意這點。

三、指針萬用表故障維修

現(xiàn)在的所有指針萬用表都是磁電式儀表，磁電式儀表是由：動圈，定圈，阻尼器，彈簧游絲，以及指針幾部分組成，其中動圈和定圈的作用是通入電流產(chǎn)生磁場力，彈簧游絲的作用是產(chǎn)生反作用力矩帶動指針偏轉(zhuǎn)，阻尼器的作用是當指針受到磁場力的作用而偏轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生一定慣性而阻尼器的作用就是吸收這部分慣性讓指針可以盡快的停止在某一點上以達到快速讀數(shù)的目的。

1.表頭故障維修。

故障1：指針無法偏轉(zhuǎn)，首先要檢查萬用表保險管，防止內(nèi)部輸入保險管被燒斷引起沒有電流輸入，從而導(dǎo)致表針無法偏轉(zhuǎn)，第二步，如果保險管正常，則要試試所有檔位，即直流電壓擋，交流電壓擋，直流電流擋，看看所有檔位測量的時候指針是否都無法偏轉(zhuǎn)，如果所有檔位在測量時指針都無法偏轉(zhuǎn)則說明故障在表頭，因為保險管是好的，但是所有檔位都無法用，這么說的話，萬用表內(nèi)部直流電壓擋串聯(lián)分壓電阻，和交流電壓擋串聯(lián)分壓電阻和整流器，以及電流擋的分流電阻不可能全部損壞，所以說，指針不動的原因就是由于表頭有問題引起的，檢查方法如下，可以通過測量表頭滿篇電流，當然如果覺得麻煩的話可以采取更換一個同樣大小的表頭。

故障2：指針偏轉(zhuǎn)幅度較大，如果測試中發(fā)現(xiàn)，所有檔位測量信號的時候，指針偏轉(zhuǎn)幅度都很大，超過測量中的實際值，排除，保險管有問題，排除萬用表內(nèi)部電池有問題，在排除內(nèi)部分壓分流電阻有短路或開路現(xiàn)象，則要檢查表頭，重點檢查對象，指針連接的平衡錘，彈簧游絲，彈簧游絲是重點檢查的對象，因為我們知道游絲的作用是產(chǎn)生反作用力矩帶動指針偏轉(zhuǎn)，而讓指針偏轉(zhuǎn)的是磁場力，磁場力又稱為轉(zhuǎn)動力矩，光有轉(zhuǎn)動力矩的話沒有游絲產(chǎn)生的反作用力矩的話，不管測量的信號有多大指針始終偏轉(zhuǎn)到頭，我曾經(jīng)講過，如果游絲損壞就會出現(xiàn)測量信號的時候指針偏轉(zhuǎn)幅度較大，就是由于游絲損壞，或游絲變軟引起的故障?？梢圆扇「鼡Q游絲，或換掉表頭排除故障。

故障3：指針偏轉(zhuǎn)幅度很小，如果出現(xiàn)測量信號的時候指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，排除保險管問題，排除萬用表內(nèi)部電池，以及萬用表內(nèi)部電路中分壓分流電阻損壞，這些全部要排除掉，再去檢查表頭，指針偏轉(zhuǎn)的幅度比較小的故障，一般在與表頭內(nèi)部動圈失磁引起的該故障發(fā)生，由于將指針萬用表長時間放在離磁場干擾能力強的地方，磁電式儀表的表頭內(nèi)部動圈失磁，引起該故障發(fā)生，可用充磁機給表頭充磁，當然也可以采用更換表頭，淘寶網(wǎng)上我記得MF-47表頭是5塊錢。

故障4：指針偏轉(zhuǎn)的時候左右亂晃，這個故障其實很簡單，故障出現(xiàn)在表頭，是由于磁電式儀表內(nèi)部的指針阻尼裝置，就是阻尼器損壞或阻尼器性能不良引起的該故障，可以采用更換新表頭來維修。表頭維修很簡單就這么幾個東西。

指針偏轉(zhuǎn)幅度大的話，多數(shù)就是出現(xiàn)在游絲，指針偏轉(zhuǎn)幅度小的話，多數(shù)就出現(xiàn)在動圈失磁而指針無法偏轉(zhuǎn)多數(shù)出現(xiàn)在，動圈，以及表頭線圈被燒斷，或者就是游絲損壞指針偏轉(zhuǎn)左右亂晃多數(shù)就是阻尼器損壞引起。

2.電路故障維修。

故障1：輸入保險管250V/0.5A被燒斷引起沒有電流輸入，所有檔位無法使用的故障，這個故障算是在修表中最簡單的了，由于使用失誤，用電流擋去測量電壓，或用電阻擋去測量電壓，引起的將輸入保險管被燒斷引起沒有電流輸入故障，維修方法很簡單將萬用表拆開測下輸入保險管發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被燒斷換掉一個同型號同規(guī)格保險管故障修復(fù)47型表 保險管規(guī)格為250V/0.5A。

故障2：交流電壓擋中整流器中半波整流電路中的兩只整流二極管有擊穿或開路現(xiàn)象，我們知道指針萬用表交流電壓擋測量原理：通過內(nèi)部電阻串聯(lián)分壓來擴大測量量程在走半波整流電路將交流信號整流變?yōu)橹绷餍盘柫鬟^表頭來測量，因為指針萬用表的表頭是一個直流電流表表頭無法流過交流信號所以必須要在交流電壓擋中加上一個半波整流電路做整流器將交流信號整流變?yōu)橹绷餍盘柫鬟^表頭來測量，所以說測量一次交流電就要經(jīng)過整流二極管整流一次，如果長時間測量交流電的話，整流二極管經(jīng)常會被交流信號沖擊就會遇到開路或短路的情況這點是無法避免的，所以說如果遇到指針萬用表交流電壓擋無法使用的故障，上來先檢查保險管，因為保險管被燒斷會引起沒有電流輸入表針肯定不會動，如果保險管正常交流電壓擋還是無法使用，則應(yīng)該先檢查交流電壓擋中的分壓電阻，看看分壓電阻有無阻值變大或變小現(xiàn)象，如果有先換掉，排除分壓電阻有損壞以后，交流電壓擋還是無法使用，則應(yīng)該重點檢查交流電壓擋中半波整流電路中的兩只整流二極管的正反向電阻值防止整流二極管擊穿或開路引起交流電壓擋無法使用的故障，如果遇到管子有擊穿或開路現(xiàn)象急時更換同型號管子來修復(fù)故障。

故障3：電阻擋測量不準以及電阻擋無法使用的故障，由于9V電池和1.5V電池電壓偏低引起測量不準現(xiàn)象換電池修復(fù)，電阻擋無法測量由于9V電池和1.5V電池接線有斷線或虛焊現(xiàn)象，檢查修復(fù)故障，電阻擋標準電阻有開路，引起電阻擋無法使用的故障。

故障4：電刷與電路板接觸松動，引起某個檔位或其它檔位無法測量，指針無法偏轉(zhuǎn)，維修方法很簡單，將萬用表拆掉，從新安裝電刷，安裝電刷之前清理電路板。這個故障很簡單，由于電刷與電路板接觸不良引起。

故障5：電流擋中分流電阻燒掉，我們知道電流擋中分流電阻阻值都是比較小的，在幾百歐姆或幾十歐姆，如果使用失誤用電流擋去測量電壓，相當于短路電源，產(chǎn)生短路電流直接將分流電阻燒掉，這點應(yīng)該注意。

故障6：電阻擋調(diào)零不準，檢查電池電壓是否偏低電池正常，檢查接線，接線正常，以后電阻擋調(diào)零不準，檢查標準電阻，標準電阻正常以后，調(diào)零還不準的話，通過測量表頭偏轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)電位器，如果還是無法進行調(diào)零則是歐姆調(diào)零電路故障，首先檢查電位器，電位器正常的話，檢查電位器接線，接線正常的話，最后檢查與電位器連接的可調(diào)電阻，可能由于可調(diào)電阻阻值變大或變小引起該故障發(fā)生，檢查出來以后換掉修復(fù)。

四、結(jié)束語

本文重點介紹了指針萬用表的原理及故障維修，對維修方法及思路進行說明，給出了較為系統(tǒng)的排故解決方案，以便提高實驗室人員解決故障分析能力和維修調(diào)試能力，對學生順利完成實驗有極大作用。本文介紹的是指針萬用表的基本故障分析及維修方法，對于一些較為特殊的故障情況還需要在今后的教學實踐中進一步總結(jié)歸納整理成文。

參考文獻

[1]孫彩蘭.MF47型指針式萬用表疑難故障維修一例[N].電子報，2009年.