多用表内部结构

全面了解万用表的结构和注意事项“万用表”是万用电表的简称，它是电子制作中一个必不可少的工具。

万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)作为表头。

当微小电流通过表头，就会有电流指示。

但表头不能通过大电流，所以必须在表头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。

万用表是电工必备的仪表之一，是电子维修中必备的测试工具。

万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等，有些万用表还可测量电容容量、信号频率、晶体管放大倍数hFE等。

万用表有很多种，目前常用的有指针万用表和数字万用表，如图1-1所示。

图1-1 指针万用表和数字万用表数字万用表的结构数字万用表以其直观的数字显示及测量精度展示了它的魅力，它除了能完成指针万用表的测量功能之外，还可以测量小容量电容器、电感、信号频率和温度等，有些数字万用表还具有语音提示功能。

因此，数字万用表越来越受到电子爱好者的青睐。

数字万用表种类较多，图1-2所示为一款DT9208A型数字万用表。

如图1-2所示，数字万用表的面板主要由显示屏、开关、功能选择旋钮、表笔插孔、表笔扩展插孔、电容器插孔、晶体管插孔、温度传感器插孔、指示灯等组成。

图1-2 数字万用表的面板1.显示屏它是数字万用表的特有部件，用于以数字形式显示测量的结果，使读取数据直观方便。

不同的数字万用表能显示的数字位数不同。

2.开关数字万用表大多都有开关，在不使用时可以关闭数字万用表，以节约表内电池电量。

3.功能选择旋钮同指针万用表一样，功能选择旋钮用来选择测量功能。

在它的周围用数字标示出功能区及量程。

数字万用表的测量功能比较多，主要有电阻测量、交/直流电压测量、电容测量、交/直流电流测量、二极管测量、晶体管放大倍数测量、逻辑电平测量、频率测量等。

每个功能下又分出不同量程，以适应被测量对象的性质与大小。

其中“ACV”表示测量交流电压的挡位;“DCV”表示测量直流电压的挡位;“ACA”表示测量交流电流的挡位;“DCA”表示测量直流电流的挡位;“Ω(R)”表示测量电阻的挡位;“hFE”表示测量晶体管的挡位。

多用电表的原理与使用一、多用电表的结构与原理1．欧姆表的构造：如图1所示，欧姆表由电流表G 、电池、调零电阻R 和红黑表笔组成．图1欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联．外部：接被测电阻R x .全电路电阻R 总＝R g ＋R ＋r ＋R x2．工作原理：闭合电路的欧姆定律I ＝E R g ＋R ＋r ＋R x当红、黑表笔短接并调节R 使指针满偏时有 I g =R r r g ++ε=中R ε （1）、 当电笔间接入待测电阻R x 时，有 I x =xR R +中ε（2） 联立（1）、（2）式解得 g x I I =中中R R R x + （3） 由（3）式知当R x =R 中时，I x =21I g ，指针指在表盘刻度中心，故称R 中为欧姆表的中值电阻，由（2）式或（3）式可知每一个R x 都有一个对应的电流值I ，如果在刻度盘上直接标出与I 对应的R x 的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。

3．刻度的标定：红黑表笔短接(被测电阻R x ＝0)时，调节调零电阻R ，使I ＝I g ，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆表调零．(1)当I ＝I g 时，R x ＝0，在满偏电流I g 处标为“0”．(图甲)(2)当I ＝0时，R x →∞，在I ＝0处标为“∞”．(图乙)(3)当I ＝I g 2时，R x ＝R g ＋R ＋r ，此电阻是欧姆表的内阻，也叫中值电阻．由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。

4、多用电表1）．表盘：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图2所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的 空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．2）．挡位：如图3所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端．图3二、欧姆表操作步骤1．机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。

多用电表【学习目标】1．了解欧姆表的内部结构和刻度特点。

2．了解多用电表的基本结构，学会使用多用电表测量电压、电流和电阻。

3．会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，判断二极管的正、负极。

【要点梳理】要点一、欧姆表1．内部构造：欧姆表是由电流表改装而成的，它的内部主要由表头、电源和调零电阻组成．2．基本原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图所示，G 是电流表（表头），内阻为g R ，满偏电流g I ，电池的电动势为E ，内阻为r ，电阻R 是可变电阻，也叫调零电阻．（1）当红、黑表笔相接时（如图甲所示），相当于被测电阻0x R =，调节R 的阻值，使g g E I r R R=++，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为刻度的零点，g r R R ++（）是欧姆表的内阻．（2）当红、黑表笔不接触时（如图乙所示），相当于被测电阻x R =∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是刻度的“∞”点．（3）当红、黑表笔间接入被测电阻x R 时（如图丙所示），通过表头的电流g xE I r R R R =+++．改变x R ，电流I 随着改变，每个x R 值都对应一个电流表，在刻度盘上直接标出与I 值对应的x R ，就可以从刻度上直接读出被测电阻的阻值．（4）当g R R R r =++时，12g I I =，指针半偏，令欧姆表内阻g R R R r =++内，则当指针半偏时，表盘的中值电阻g R R R R r ==++中内．要点诠释：（1）当欧姆表未接入电阻，处于断路状态，即x R →∞时，电路中没有电流，指针不偏转，故刻度盘最左端为∞处．故当电路接入电阻后如果偏角很小。

表明被测电阻阻值较大．（2）当欧姆表表笔直接相连，即0x R =时，表路中电流最大．指针偏满，故电阻零刻度在最右端满偏电流处．（3）x R 与I 是非线性关系，故电阻挡表盘刻度不均匀．从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度是电流最大刻度，电阻“∞”刻度是电流零刻度．要点二、多用电表1．功能：多用电表又叫“万用表”，是一种集测量交流与直流电压、电流和电阻等功能于一体的测量仪器，它们共用一个表头．由于它具有用途多、量程广、使用方便等优点，在科学实验、生产实践中得到广泛应用．2．外部结构：如图所示是一种多用电表外形图，表的上上半部分为表盘，下半部分是选择开关，周围标有测量功能的区域及量程．将选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通，选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．在不使用时，应把选择开关旋到OFF 挡，或交流电压最高挡．要点诠释：除了机械式多用电表，还有数字式多用电表．数字电表的测量值以数字形式直接在液晶显示屏上显示，使用方便．数字式多用电表内部装有电子电路，这样可以使电表对被测电路的影响减到最小，同时还可具有多种其他功能．要点三、 实验：练习使用多用电表使用多用电表前应先检查其机械零件．若一开始指针不正对电流的零刻度，应调节多用电表的机械零点调节旋钮，使指针正对零刻度．1．用多用电表测量小灯泡的电压（1）将功能选择开关旋到直流电压挡．（2）根据待测电压的估计值选择量程．如果难以估测待测电压值，应按照从大到小的顺序，先将选择开关旋到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量．（3）测量时，用红、黑测试笔使多用电表跟小灯泡L并联，注意使电流从“+”插孔流人多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图所示．（4）根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数．2．用多用电表测量通过小灯泡的电流（1）多用电表直流电流挡在电流表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联．（2）红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“－”插孔．测量时，使电流从红表笔流入（即红表笔与电源正极相接的一端），从黑表笔流出（即黑表笔与电源负极相接的一端）．如图所示．（3）多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流．（4）测电流时，选择适当的量程，使表针偏转尽量大一些，测量结果比较准确．要点诠释：无论测电流还是测电压，都应使指针偏转尽量大一些，测量结果较准确．3．用多用电表测量定值电阻（1）首先根据估测电阻的大小选合适挡位，通常按大量程挡向小量程挡顺序选择；（2）电阻调零：两表笔短接，调整调零电阻，使指针指到最大电流处或0Ω处；（3）测量读数：读数时要乘倍率．（4）用毕选择开关拨离欧姆挡，一般旋至交流电压最高挡或“OFF”挡上．要点诠释：○1每次换挡后均要重新欧姆调零．○2被测电阻要与电源等其他元件断开．○3要合理选择挡住（即倍率），使指针尽可能指在中值刻度附近，以减少测量误差．4．用多用电表测量二极管的正反向电阻（1）二极管的单向导电性○1晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图：○2晶体二极管具有单向导电性（符号上的箭头表示允许电流通过的方向）．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通（如图甲所示）；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止（如图乙所示）．（2）欧姆表中电流的方向多用电表做欧姆表用时，电表内部的电源接通，电流从欧姆表的黑表笔流出，经过被测电阻，从红表笔流入．（3）测二极管的正、反向电阻○1测正向电阻”的位置上，将红表笔插入“+”插孔，黑表用多用电表的欧姆挡，量程拨到“10Ω笔插入“－”插孔，然后两表笔短接进行电阻挡调零后，将黑表笔接触二极管的正极，红表R（如图甲所示）．笔接触二极管的负极，稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻1○2测反向电阻 将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡（例如“1000Ω ”），变换挡位之后，需再次把两笔短接调零，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，稳定后读取示数乘上倍率（例如1000）求出反向电阻2R （如图乙所示）．要点诠释：（1）当1R 与2R 相差很大时，说明二极管质量较好；当1R 与2R 相差较小时，说明二极管质量不好．如果1R 和2R 均较小，可能二极管短路；如果1R 与2R 均较大，可能二极管断路．（2）实际使用二极管时要辨明它的正、负极．要点四、多用电表的测量原理和使用1．多用电表的测量原理（1）测直流电流和直流电压的原理这一原理实际上是电路的分流和分压原理，按照下图，将其中的转换开关接1或者2时测直流电流，接3或4时测直流电压，转换开关接5时，测电阻。

多用电表的原理与使用一、多用电表的结构与原理1．欧姆表的构造：如图1所示，欧姆表由电流表G 、电池、调零电阻R 和红黑表笔组成．图1欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联．外部：接被测电阻R x .全电路电阻R 总＝R g ＋R ＋r ＋R x2．工作原理：闭合电路的欧姆定律I ＝ER g ＋R ＋r ＋R x当红、黑表笔短接并调节R 使指针满偏时有 I g =R r r g ++ε=中R ε （1）、 当电笔间接入待测电阻R x 时，有 I x =xR R +中ε（2） 联立（1）、（2）式解得 g x I I =中中R R R x + （3） 由（3）式知当R x =R 中时，I x =21I g ，指针指在表盘刻度中心，故称R 中为欧姆表的中值电阻，由（2）式或（3）式可知每一个R x 都有一个对应的电流值I ，如果在刻度盘上直接标出与I 对应的R x 的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。

3．刻度的标定：红黑表笔短接(被测电阻R x ＝0)时，调节调零电阻R ，使I ＝I g ，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆表调零．(1)当I ＝I g 时，R x ＝0，在满偏电流I g 处标为“0”．(图甲)(2)当I ＝0时，R x →∞，在I ＝0处标为“∞”．(图乙)(3)当I ＝I g 2时，R x ＝R g ＋R ＋r ，此电阻是欧姆表的内阻，也叫中值电阻． 由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。

4、多用电表1）．表盘：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图2所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的图2空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．2）．挡位：如图3所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端．图3二、欧姆表操作步骤1．机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。

燃气表，电表，水表等电子仪表内部功能器件的解说电子仪表一般有如下内部元器件：传感器表和水表测量流经管道的流体体积，它们通常采用称为“旋转活塞式容积计量原理”的机械方法，使用这种方法，流经仪表的气体或水推动圆形活塞（或称阻流板）围绕计量室旋转（非精确圆周运动），每旋转一周代表一定的流量。

计量室转动带动转轴旋转，旋转位移可由机械表盘计量，或转换为电子脉冲，由电子控制器计量。

图3-1 给出了典型水表的机械构造。

热表传感器热表直接安装在管道系统中，可以直接对热量进行物理测量。

通过热介质供返温度差和流速计算消耗的热量，以BTU 或kWh 表示。

系统需要两种传感器：能指示温度细微差别的一对温度传感器，和能测量管道内水流的流速传感器。

由于电阻温度检测器（RTD）易匹配并且精度高，它们通常用在温度传感器对中，测量精度可达 0.1 度。

电表传感器大多数电表测量电流（安培）和电压（伏特），计算两者的乘积得出功率（瓦特）。

功率对时间求积分就是所使用的电能（通常用瓦特时或焦耳表示）。

通常有两种测量电线中电流的方法。

第一种方法使用分流电阻直接测量电流；第二种方法使用隔离变压器间接测量次级绕组的电流。

直接连接和变压器模拟电路前端设计中需要决定是选择直接测量电流或电压，还是通过变压器测量。

低成本仪表会使用直接连接进行测量的方法，它以牺牲性能为代价而降低了成本。

直接连接式电表与传输线路直接相连，一般是在电流输入通道上安装电流检测分流电阻和 /或在电压输入通道上安装电阻分压器。

图 3-2 给出了在电流和电压输入通道上直接连接电表的方案。

此类电表具有一个热地，所有交流信号都是以热地为基准测量的。

MCP3905 器件允许输入低于热地 1V 的负电压信号。

图 3-2：直接连接电表方案电流检测分流器是一小片带有许多安装孔和接线端的金属，一般由锰和铜制成。

它其实是一个简单的电阻，其两端的压降与流过的电流成正比。

分流电阻阻值通常为100µΩ到 500 mΩ，因受到自身发热的限制，无法用在电流很大（IMAX > 100A）的电表设计中。