ZX830B数字万用表原理及装配.ppt

ZX830B数字万用表 东北林业大学信息与计算机工程学院电子信息工程系 讲座内容 万用表基础 指针式万用表功能基本电物理量测量 电压 电流 电阻 俗称三用表指针式万用表小巧结实 经济耐用 灵敏度高 但读数精度差 模拟万用表原理 利用一只灵敏的磁电式直流电流表 微安表 做表头 当微小电流通过表头 就会有电流指示 但在表头不能通过大电流 所以 必须上并联与串联一些电阻进行分流或降压 从而测出电路中的电流 电压和电阻 数字万用表 数字式万用表1 准确度高2 分辨力高 模拟式万用表的灵敏度 3 输入阻抗高4 过载能力强5 功耗低 16mW 6 抗干扰能力强 高精度数字万用表 非常高的精度和准确度 达到 位半或 位半更多的测量功能高速高精度的数据采集集成各种通信接口 RIGOLDM3000高精度数字万用表 讲座内容 万用表发展 1 ZX830B功能与原理 3 数字万用表的基本原理 数字万用表工作原理框图 输入 电路的基本概念 电流I 电荷的定向移动叫做电流 电压U 电荷之所以能够流动 是因为有电位差 电位差也就是电压 电阻R 电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻 周期T 交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期 频率f 交流电在1s内完成周期性变化的次数叫做频率 欧姆定律 导体中的电流I和导体两端的电压U成正比 和导体的电阻R成反比 即I U R这个规律叫做欧姆定律 如果知道电压 电流 电阻三个量中的两个 就可以根据欧姆定律求出第三个量 有效值 定义 若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量 则这一直流电的电压 电流的数值分别是该交流电的电压 电流的有效值 任何周期量的有效值 定义为它的均方根值 测量直流电压原理 原理图大的量程时采用分压测量 小的量程时采用放大电路 测量直流电流原理 运用欧姆定率 I U R电流通过电阻 在电阻上产生压降 此时可以通过测量此时的直流电压 换算后就可以得到支流电流值 交流测量 真有效值测量 真有效值交流 直流转换芯片计算复杂输入信号的有效值并且给出一个与之等效的直流输出电平 电阻测量 比例法测量电阻 利用一个内部电压源加在一个己知电阻值的系列电阻和串联在一起的被测电阻上 被测电阻上的电压与己知电阻上的电压的比值为阻值比 二极管测试 半导体二极管 以下简称二极管 是内部具有一个PN结 外部具有两个电极的一种半导体器件二极管有多种类型 按制作的材料不同 分为锗二极管和硅二极管 对二极管进行检测 主要是鉴别它的正 负极性二极管管型硅二极管的一般正向压降一般为0 6 0 7V锗二极管的正向压降为0 1 0 3V I 电容测试 用冲放电的方法测量电容的大小 根据充电时间和电压变化换算出电容的大小 U T 数字万用表常用术语 准确度指显示数值与真实值之间的一致程度 分辨力最低量程上末位1个字所对应的数值称为分辨力 它反映出仪表灵敏度的高低 分辨力随显示位数的增加而提高 分辨率仪表所能显示的最小数字 零除外 与最大数字之比 通常用百分数表示 显示位数数字万用表的显示位数通常为3 8 位整数位表示能显示从0 9中所有数字的位 分数位的分子表示最大显示值中的最高位 分母表示满量程时最高位数字 输入阻抗 阻抗是电路或设备对交流电流的阻力 输入阻抗是在入口处测得的阻抗对于直流DMM 输入阻抗用输入电阻表示 一般在10M 1000M 之间 输入阻抗 输入阻抗越大 对被测系统的影响就越小 测量的结果就越准确 讲座内容 ZX830B工作原理 仪表的核心是一片大规模集成电路 该芯片 7106 内部包含双积分A D转换器 显示锁存器 七段译码器和显示驱动器 ICL7106型3 位A D转换器 A D转换器的功能是将模拟量转换成数字量 是数字式电压表的核心 1 ICL7106的主要特点采用单电源供电 电压范围7 15V 直接驱动31 2位LCD显示器 低功耗 输入阻抗极高 典型值是10M 对输入信号无衰减作用 外围电路简单 整机组装方便 内设时钟电路 可采用频率稳定度很高的石英晶体震荡器能通过内部模拟开关自动调零 2 ICL7106管脚图 3 ICL7106的工作原理 双积分式A D转换器 3 ICL7106的工作原理 3 ICL7106的外围电路 二 DT830B数字万用表测量范围 1 直流电压分为五档 200mV 2V 20V 200V 1000V 2 交流电压分为两档 200V 750V 3 直流电流分为五档 200 V 2mA 20mA 200mA 10A 4 电阻分为五档 200 2k 20k 200k 2M 三 电路原理 A D转换电路 小数点及低电压指示电路 直流电压测量电路 直流电流测量电路 交流电压测量电路 电阻测量电路 晶体管hFE测量电路 二极管测量电路 A D转换电路 A D转换电路A D转换器 IC 7106 时钟振荡器阻容元件 R13 C1 积分电阻 R12 积分电容 C5 自动调零电容 C4 基准电容 C2 基准电压源分压器 R17 R18 R14 RP 调整用 使VREF100 0mV 模拟输入端高频滤波器 R15 C3 限流电阻 R16 直流电压测量电路 采用电阻分压器把基本量程为200mV的直流电压表扩展为多量程的直流电压表 RAB 1M各档满量程时输出电压V0 200mV档 V0 RAB RAB 200mV 200mV2V档 V0 100K RAB 2V 100K 1M 2V 200mV20V档 V0 10K 1M 20V 200mV20V档 V0 1K 1M 200V 200mV1000V档 V0 100 1M 1000V 100mV实际上最大测量电压为2000V 直流电压测量电路分压器 R1 R2 R3 R4 R5 R6 误差为 0 5 的金属膜电阻 电阻Rl R6为精密电阻 又可作电阻档的标准电阻900k电阻由两只电阻串联R1 548K R2 352K 直流电流测量电路 直流电流测量电路分流器 R5 R6 R7 R8 RW R8 误差为 0 5 的金属膜电阻 RW 1 6X62mm锰铜丝 熔丝管 FU 0 2A 250V 5X20mm R6带来误差 理想90 交流电压测量电路 交流电压测量电路半波整流二极管 D IN4007 1A 1000V 分压器 R2 R6 说明 为简化电路 Acv档的AC DC转换器中未加滤波电容 因此输出为脉动直流电压 只能借助于A D转换器的正向积分过程取其平均值电压V0 450K电阻由R2 R3 R4串联构成 电阻测量电路 电阻测量电路标准电阻 Rl R6 测试电压分压器 E0 2 8V D VF 0 6V 降低测试电压 减小测试电流 保护电路 R19 JE9014 利用PN结反向击穿 软击穿 限流保护电阻 R15 R16比例法测电阻 晶体管hFE测量电路 晶体管hFE测量电路8芯hFE插口 基极偏置电阻R21 NPN档 R20 PNP档 取样电阻 R7 NPN测量电路PNP测量电路 二极管测量电路 二极管测试电路测试电压供给电路 E0 2 8V R17 R19 PTC 分压器 R5 R6 保护电路 R19 小数点及低电压指示电路 小数点及低电压指示电路晶体管 T JE9014 电阻 R9 R11 量程开关 S 液晶显示器 JH220 讲座内容 一 万用表的安装 1 检查及清洁装配所用工具 烙铁需接地良好 不能有漏电 否则可能损坏lC 剪元件脚所用的斜日钳须良好 否则将损坏线路板 2 熟悉线路板上元件图标的位置 规格 3 注意配套清单中备注栏中的详细说明 特别是高精度电阻与普精电阻的代号 在安装时不得混装 否则会出现精度超差现象 4 安装三极管座时 先将三极管座的安装方向确定好 然后插入线路板中 连同线路板放入壳体中 确定三级管座的高度 三极管座面与机壳面水平 先焊上一只脚使其固定 最后全部焊上即可 5 在安装电位器VR1和安装三极管时 每个焊点焊接时间不得过长 不超过一分钟 否则可能损坏元件 6 安装锰铜丝时 注意锰铜丝的高度 太高或太低将带来调节上的不方便 7 安装二极管 三极管 电解电容及保险丝时 注意方向不能错 8 输入金属插孔安装须垂直线路板 不得歪斜 确认晶体管8脚测试座能够容易通过面盖上的对应孔 如果不能 要将面盖上的孔边毛刺修整 直到容易穿过 不要硬推测试插座的管脚 以免损坏它 将晶体管测试座从焊接面插入线路板对应孔 确认测试座上的突头方向对应线路板图示 从元件面将晶体管测试座焊接在线路板上 然后剪去多余的脚 将电池扣的连线从焊接面穿过线路板上示意图D中的两个孔 将红线插入 V 标志孔 黑红插入 V 标志孔 然后将电池线焊接在线路板上 将两保险管座从元件面插入线路板对应孔 确认保险管座上的档片向外 然后保险管座焊接在线路板上 安装液晶时 在面盖里边依次放入液晶片 斑马条框架以及斑马条 参照示意图E 确保液晶片的小突头的方向与示意图一致 打开装有白凡士林的塑料袋 取一点白凡士林放入拨盘的弹簧孔中 然后将2只拨盘弹簧装入拨盘弹簧孔中 参照示意图F 整机装配 将两只钢珠对称放入面盖内的凹痕中 参照示意图G 将六只温动接触片装在拨盘上 参照示意图G 放置拨盘入面盖中 注意拨盘的弹簧孔对准面盖上的钢珠 中心轴放入面盖中 确保八脚插座放入面盖的对应孔中 然后用三只6mm螺钉紧固线路板 参照示意图G 将0 5A 250Vf呆险管装入保险管座中 将功能面牌的衬底剥离 然后将功能面牌贴在面盖上 将9V电池盖在电池扣上 并置于电池仓 1 电压测量 将红表笔插入 V 孔内 黑表笔插入 COM 孔内 下同 根据直流或交流电压合理选择量程 然后将万用表的两表笔与被测电路并接 2 电流测量 将红表笔插入 mA 插孔 若被测电流大于200mA 则插入 10A 孔内 合理选择量程 并将万用表串入被测电路中 3 电阻测量 将红表笔插入 V 孔内 合理选择量程 将两表笔并接于被测电阻两端 4 二极管测量 将红表笔插入 V 孔内 量程开关转至标有二极管符号的位置 为正向测量 若管子正常 则显示值应为0 5 0 8V 硅管 或0 25 0 3V 锗管 反向测量 若管子正常 应显示 1 若管子已损坏 将显示 0000 或其他数值 二 使用方法 5 hFE的测量 根据被测管子类型 NPN或PNP 的不同 将量程开关转至 PNP或NPN 处 再将被测管的三个电极插入相应的E B C孔内 此时显示屏上的读数即为hFE值 6 电路通 断检查 将红表笔插入 V 孔内 量程开关置于标有 符号处 将两表笔接触被测点的两端 若表内蜂鸣器发出响声 说明电路是通的 否则为不通 将被测仪表的拨盘开关转到20V档位 插好表笔 用另一块已校准仪表做监测表 监测一个小于20V的直流电源 例如9V电池 然后用该电源校准装配好的仪表 调整电位器VR1直到被校准表与监测表的读数相同 注意不能用被校准表测量自身的电池 当两个仪表读数一致时 套件安装表就被校准了 将表笔移开电源 拨盘转到关机位 三 A D转换器校准 祝大家成功