摘要：介绍了500型万用表整机工作原理及常见故障的检修方法。
关键词：整机工作原理；灵敏度；欧姆中心值
一、引言
指针式万用表是是一种多功能、多量程的便携式测量工具。它除了可以进行各项常规电参数的测量外，还能用来检测百余种电子元器件的优劣，将万用表功能加以扩展或为其配以附加测量装置，在某些情况下，甚至可以替代专用测量仪器。是从事电气设备维修、家用电器维修工作者常用的测量仪表。但是，由于操作者对万用表的测量功能不够了解，在使用中操作不当，会造成万用表的表头，测量线路和转换开关的烧毁损坏。因而，检修人员要根据烧毁情况，对有故障的万用表进行必要检修。
二、500型指针式万用表的整机电路工作原理
（一）、直流电流测量电路
在微安表上并联分流电阻，可以扩展电流量程。500型万用表的直流电流测量电路如图1-1所示，
图1-1 直流电流测量电路
R1～R6为分流电阻。5个电流档量程IM1～IM5分别为500 mA、100 mA、10 mA、1 mA和50uA。
微安表的量程Ig=40uA，内阻Rg=2.5KΩ。因表头还与R7、R8串联，故实际内阻Rg′=Rg+ R7+R8。其中，R7＝1KΩ，R8是供调整用的具有两个独立滑动触头的可变电阻。若按R8＝0.25KΩ设计，则Rg′=Rg+ R7+R8＝2.5＋1＋0.25＝3.75KΩ。
因为表头满度压降为：Ug=IgRg=40*10-6*2.5*103=0.1V，
而Ug′=IgRg′=40*10-6*3.75*103=0.15V，
所以分流电阻的总阻值为：
R1-6= Ug/（IM5-Ig）=0.15/（50-40）*10-6=15KΩ
由K= Ig（Rg′+R1-6）= 40*10-6*（3.75+15）*103=0.75V
得到R1=0.75V/IM1=0.75V/0.5A=1.5Ω
R1-2=0.75V/IM2=0.75V/0.1A=7.5Ω
R2= R1-2- R1=7.5Ω-1.5Ω=6Ω
R1-3=0.75V/IM3=0.75V/0.01A=75Ω
R3=R1-3-R1-2=75Ω-7.5Ω=67.5Ω
R1-4=0.75V/IM4=0.75V/0.001A=750Ω
R4= R1-4- R1-3=750Ω-75Ω=675Ω
R5-6=R1-6-R1-4=15KΩ-750Ω=14.25KΩ
实际上将R5-6分成R5和R6两个电阻，并联R5=2.25 KΩ，R6=12 KΩ，这样做的目的是为设计交流2500V档提供方便。
分流电阻R1-6与Rg′并联，还可构成50 uA电流档，其电阻值为：15KΩ。
（二）、直流电压测量电路
在微安表上串联分压电阻，可以扩展其电压量程。如图1－2所示，6个电压档量程UM1～UM6分别是2.5V、10V、50V、250V、500 V和2500V。各电压档均是在50 uA直流电流档的基础上设计的。因此，得到的新表头内阻为：
图1-2 直流电压测量电路
Rg＂=Rg′//R1-6=（3.75*15）//（3.75+15）KΩ=3KΩ
其量程Ig＂=50 uA，满度压降Ug＂=Ug′=0.15V
SV= Rg＂/ Ug＂= Rg＂/ Ig＂Rg＂=3 KΩ/50*10-6*3 KΩ=20 KΩ/V
SV=1/ Ig＂=1/50*10-6=20 KΩ/V
在UM1=2.5V档，该档的分压电阻亦分成两个电阻R9、R10，并且R9＋R10=（UM1-Ug＂）/ Ig＂=（2.5-0.15）/ 50*10-6=47 KΩ
实际取R9=36.9 KΩ，R10=10.1 KΩ
在UM2=10V档，R11=（UM2- UM1）/ Ig＂=（10-2.5）/ 50*10-6=150 KΩ
在UM3=50V档，R12=（UM3- UM2）/ Ig＂=（50-10）/ 50*10-6=800 KΩ
在UM4=250V档，R13+R14=（UM4- UM3）/ Ig＂=（250-50）/ 50*10-6=4MΩ，实际R13=1MΩ，R14=3MΩ，R13兼作500V的降压电阻。
在UM5=500V档，R15=（UM5- UM4）/ Ig＂=（500－250）/ 50*10-6=5MΩ，
在UM6=2500V档，此时电流表量程变为250 uA，如图1－3所示，其目的是降低该档降压电阻的阻值。
R16=UM6-Ig（Rg′+R6）/ 250*10-6=2500－40*10-6*15.75*103/ 250*10-6≈10MΩ
（三）、交流电压测量电路
由图1－3可见，测量交流电压时是用二极管VD2（2CP11）作半波整流。另一只二极管VD1并在输入端起保护作用，它可为反向电压提供泄放回路，防止将VD2反向击穿。
图1-3 交流电压测量电路
在交流电压档，表头改为250 uA（指交流电流的有效值），电压灵敏度降为4KΩ/V。
在UM5＇=2500V档，它与直流电压2500V档公用电阻R16。R16取10MΩ对于交流2500V档也是适合的。
R16=（UM5′- UM1′）/ 250 uA =（2500－10）/ 250*10-6≈10MΩ
在UM4＇=500V档，R13=（UM4′- UM3′）/ 250 uA =（500－250）/ 250*10-6=1MΩ
在UM3＇=250V档，R12=（UM3′- UM2′）/ 250uA =（250－50）/ 250*10-6=800KΩ
在UM2＇=50V档，R10+R11=（UM2′- UM1′）/ 250uA =（50－10）/ 250*10-6=160KΩ
实取R10=10.1KΩ，R11=150KΩ
在UM1＇=10V档，R9= UM1′/ 250uA =10/ 250*10-6=40KΩ
实取R9=36.9KΩ，其余3.1KΩ的阻值由整流二极管的正向电阻与250uA（有效值）表头的内阻来共同分担。
（四）、电阻测量电路
电阻档的测量电路较为复杂，由图1－4可见，它是在50uA直流电流档的基础上改装而成的。
电阻测量共分5档：R*1，R*10，R*100，R*1K，R*10K，R*100KΩ，前4档由1节1.5V1号电池供电，R*10K档专用9V电池供电。1.5V干电池在正常放电过程中的平均内阻r=0.6Ω，所以在R*1档取R23=9.4Ω，使得R23＋r＝10Ω，恰为该档欧姆中心值。
新电池的电压可达1.56V，而使用过程愈久，电池电压愈低。为保证降到1.25V时，在R*1档也能调到零点（满度），需加欧姆调零电位器R21，其阻值为1.9KΩ。因R*1档调零时电流达最大值：1.5V/10Ω=150mA，故只要该档能调至零点，其余各点电阻档（不包括R*10K档），都能够调零。
图1-4 电阻测量电路
三、500型万用表常见故障的检修方法
（一）、检查表头的好坏
指针式万用表所用的微安表简称表头，在修理时，首先区分是电路发生故障，还是表头出现故障。
表头灵敏度：每种型号的万用表微安表头灵敏度不同，500型毫安表头灵敏度为40uA。
表头灵敏度的测量：用D030－G仪器的微安档位进行测量。
表头内阻：500型万用表表头内阻为2.5KΩ。
表头内阻的测量：用万用表欧姆档，电阻箱与微安表头串联进行测量，然后用测量总阻值减去电阻箱阻值（电阻箱阻值的选取不使微安表头超过满量限为宜）。
表头灵敏度出现偏差：处理方法：正误差应进行退磁，负误差应充磁。
（二）、常见故障的检修方法
1、直流电流档
1）、校验标准表有指示，被检表各档均无指示
a、表头线圈烧断。修复线圈或更换表头。
b、表头与分流器的引线断。应重新焊好。
c、与表头相连的电位器断。修复或更换电位器。
d、量程开关接触不良，开关断线。重新焊牢。
e、正（＋）负（－）输入端线断。重新焊接。
2）、标准表指示值很小，被测表却严重打表
某一只分流电阻开路，使R1～R6起不到分流作用。重新焊接。
3）、被校表各档均为正偏差，读数偏高
a、与表头各档相串联的降压电阻短路。排除短路点或更换降压电阻。
b、分流电阻的阻值普遍大。
4）、被校表各档均有负偏差，读数偏低
a、表头的永久磁钢退磁，使灵敏度降低。给磁钢充磁或更换新表头。
b、R7、R8的电阻值增大。更换变值的阻值。
c、R8的电阻值增大。调整电位器R8的触头电阻值。
5）、仅某一档测量误差较大
a、该档的分流电阻变值。
b、量程开关在该档的接触电阻过大。修理开关的触点，用尖嘴钳子或镊子修复簧片，并用无水酒精清洗触点。
2、直流电压档
1）、校验标准表有指示，被测表各档均无指示
a、2.5V档分压电阻R9、R10开路。重新焊接。
b、量程开关S1-1，S1-2接触不良。
c、分压电阻R16虚焊，仅使2500V档无指示。
2）、2.5V档误差较大，但随量程的升高，误差明显减小
a、R9、R10短路。
b、R9、R10因多次过载，电阻改变。
3）、50V档误差较大，不影响其他档误差
R12（800K）电阻改变，阻值升高或减小，更换R12电阻。
4）、500V 档误差很大，不影响其他档误差
R15（5MΩ）电阻改变。
5）、某一档电路不通
该档量程开关接触不良。
3、交流电压档
1）、被校表读数极小或指针仅有轻微摆动，半波整流器损坏。当VD1击穿时仪表无指示，在VD2击穿时，指针轻微摆动。
2）、各档指示均偏低，整流管的性能变坏，反向电阻值减小，单向导电性变差。
3）、交流10V档误差增大，降压电阻R9变值。该电阻是独立的，只影响交流电压档，与直流电压档无关。
4）、交流电压各档均无指示
a、S1-2，S2-1开关接触点开路。
b、S1-2开关与VD1，VD2之间的连接导线断开。
5）、直流电在250V有指示，而交流电压250V档无指示
交流250V开关接触点开路，因直流电压开关为S1-1，而交流电压开关为S1-2。
4、电阻档
1）、将两只表笔短路时调不到欧姆零点
a、在R*1，R*10，R*100，R*1K档，是由于1.5V电池电量不足。应更换新电池。
b、在R*10档，则是9V电池供电不足，也应更换电池。
c、限流电阻R19，R22，R21，R20阻值改变。
2）、欧姆调零时，指针有跳动现象，个别档误差很大
a、调零电位器R21的滑动触头接触不良。
b、该档的分流电阻变值，有可能是被烧断或发生了短路故障。
四、结束语
指针式万用表整机工作原理基本相同，其它型号的万用表增加了交流电流量程，目前，不少型号的万用表具有测量三极管的刻度线及测试插座，MF368型、MF50型等万用表的表盘均设有LI、LV刻度。要想学会快速检修故障仪表和学会更巧妙、更有效、更得心应手地使用万用表，必须下一番功夫才行，才能熟练地掌握万用表的测量方法和检修技能。
参考文献：
[1] 任徳祺，常用电测仪器仪表.中国计量出版社，2003.
[2] 王立武，指针式万用表的结构原理及使用.农村电工.2014（03）
[3] 王长江，电测仪表（中级）.中国计量出版社2001
论文作者:陈立伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/26
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