电路分析论文

指针示万用表原理设计与装配

学生姓名 ：      肖洋        

*****     **       

专   业  ：    应用电子      

班   级  ：     20083111        

学   号  ：      33          

设计时间 ：     2011年3月20日  

  至 2011年3月24日  

摘  要

电工技术基础课程设计MF47型万用表，它是我们生活及工作和学习上常用的表，是我们在以后的电子制作中一个必不可少的工具。通过学习它的基本工作原理（利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头，表头上并联或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），计算出万用表的每一个测量档位的电阻值，然后安装、调试、使用，并学会排除一些万用表的常见故障。

在安装MF47型万用表的过程中，焊接技术是必不可少的操作技能，其中电烙铁是最常用的焊接工具。在电子制作中，元器件的连接处都需要焊接，焊接的质量对制作的质量影响极大。所以，安装MF47型万用表，必须掌握焊接技术，练好焊接基本功，了解焊接时的一些注意事项。

关键词：万用表原理、 焊接技术、 万用表安装与调试

一． 设计内容

1．MF47用表电路原理设计。

2．MF47型万用表的组装与调试。

3．课程设计目的：

（1）．掌握实用电路的设计方法和技巧。

（2）．熟悉常用电子元件、电工工具与仪表。

（3）．提高电工电子的实践操作技能和技巧。

（4）．熟悉产品的焊接工艺、装配工艺和调试工艺。

二．指针式万用表的工作原理

2.1指针式万用表最基本的的工作原理指针式万用表最基本的工作原理

（见图5）。

它由表头、电阻测量档、电流测量档、直流电压测量档和交流电压测量档几个部分组成，图中－"为黑表棒插孔，＋"为红表棒插孔。

　　测电压和电流时，外部有电流通入表头，因此不须内接电池。

　　当我们把档位开关旋钮SA打到交流电压档时，通过二极管VD整流，电阻R3限流，由表头显示出来；

　　当打到直流电压档时不须二极管整流，仅须电阻R2限流，表头即可显示；

　　打到直流电档档时既不须二极管整流，也不须电阻R2限流，表头即可显示；

　　测电阻时将转换开关SA拨到Ω"档，这时外部没有电流通入，因此必须使用内部电池作为电源，设外接的被测电阻为Rx，表内的总电阻为R，形成的电流为I，由 Rx、电池E、可调电位器RP、固定电阻R1和表头部分组成闭合电路，形成的电流I使表头的指针偏转。红表棒与电池的负极相连，通过电池的正极与电位器 RP及固定电阻R1相连，经过表头接到黑表棒与被测电阻 

　　Rx形成回路产生电流使表头显示。回路中的电流为：

　　I和被测电阻Rx不成线性关系，所以表盘上电阻标度尺的刻度是不均匀的。当电阻越小时，回路中的电流越大，指针的摆动越大，因此电阻档的标度尺刻度是反向分度。

　　当万用表红黑两表棒直接连接时，相当于外接电阻最小Rx=0，那么：

2.2　　MF47型万用表的工作原理

　　测量线路板线路板：

它的显示表头是一个直流μA表，WH2是电位器用于调节表头回路中的电流大小，D3、D4两个二极管反向并联并与电容并联，用于保护表头两端的电压起保护表头的作用，使表头不至电压、电流过大而烧坏。电阻档分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ、几个量程，当转换开关打到某一个量程时，与某一个电阻形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。

　　它由5个部分组成：公共显示部分；直流电流部分；直流电压部分；交流电压部分和电阻部分。线路板上每个档位的分布（见图8），上面为交流电压档，左边为直流电压档，下面为直流mA档，右边是电阻档。

　　图7　　MF47型万用表的测量线路板印刷电路

2.3MF47万用表电阻档工作原理

MF47万用表电阻档工作原理（见图9），电阻档分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ、5个量程。例如将档位开关旋钮打到×1Ω时，外接被测电阻通过－COM"端与公共显示部分相连；通过＋"经过0.5A熔断器接到电池，再经过电刷旋钮与R18相连，WH1为电阻档公用调零电位器，最后与公共显示部分形成回路，使表头偏转，测出阻值的大小。

三．二极管极性的判断

　　判断二极管极性时可用实习室提供的万用表，将红表棒插在＋"，黑表棒插在－"，将二极管搭接在表棒两端（见图22），观察万用表指针的偏转情况，如果指针偏向右边，显示阻值很小，

3.1电解电容极性的判断

注意观察在电解电容侧面有－"，是负极，如果电解电容上没有标明正负极，也可以根据它引脚的长短来判断，长脚为正极，短脚为负极（见图24）。

　　如果，已经把引脚剪短，并且电容上没有标明正负极，那么可以用万用表来判断，判断的方法是正接时漏电流小（阻值大），反接时漏电流大。

3.2色环的认识

　　从材料袋中取出一黄电阻，注意别的东西不要丢失，封好塑料袋的封口。对照幻灯片观察，看它有几条色环，黄电阻有4条色环（见图25），其中有一条色环与别的色环间相距较大，且色环较粗，读数时应将其放在右边。

　　每条色环表示的意义（见表），色环表格左边第一条色环表示第一位数字，第2个色环表示第　 

　  2个数字，第3个色环表示乘数，第4个色环也就是离开较远并且较粗的色环，表示误差。由此可知，图25中的色环为红、紫、绿、棕，阻值为27×105Ω＝2.7MΩ，其误差为±0.5%。

　　将所取电阻对照表格进行读数，比如说，第一个色环为绿色，表示5，第2个色环为蓝色表示6，第3个色环为黑色表示乘100，第4个色环为红色,那么表示它的阻值是56×100=56Ω误差为±2%，对照材料配套清单电阻栏目R19＝56Ω。

　　请同学练习试读，对照材料配套清单，检查读出的阻值是否正确。

　　蓝色或绿色的电阻（见图26），与黄电阻相似，首先找出表示误差的，比较粗的，而且间距较

　　远的色环将它放在右边。从左向右，前三条色环分别表示三个数字，第4条色环表示乘数，第5条表示误差。比如：蓝紫绿黄棕表示675×104=6.75MΩ，误差为±1%。•

　　请同学练习试读5环电阻，对照材料配套清单，检查读出的阻值是否正确。

　　从上可知，金色和银色只能是乘数和允许误差，一定放在右边；

　　表示允许误差的色环比别的色环稍宽，离别的色环稍远；

　　本次实习使用的电阻大多数允许误差是±1%的，用棕色色环表示，因此棕色一般都在最右边。

四．MF47型万用表安装步骤。

  4.1 按照电路图安装电阻。

按照色环表格，读出所给相应电阻的阻值，再用数字万用表核对，对号入座。将对应的电阻插入电路图上相应的位置。测量阻值时应将万用表的档位开关旋钮调整到电阻档，预读被测电阻的阻值，估计量程，将档位开关旋钮打到合适的量程，短接红黑表棒，调整电位器旋钮，将万用表调零。注意电阻档调零电位器在表的右侧，不能调表头中间的小旋钮，该旋钮用于表头本身的调零。调零后，用万用表测量每个插放好的电阻的阻值。测量不同阻值的电阻时要使用不同的档位，每次换档后都要调零。为了保证测量的精度，要使测出的阻值在满刻度的2/3左右，过大或过小都会影响读数，应及时调整量程。要注意一定要先插放电阻，后测阻值，这样不但检查了电阻的阻值是否准确，而且同时还检查了元件的插放是否正确，如果插放前测量电阻，只能检查元件的阻值，而不能检查插放

（注意不要安装错误的位置。）

4.2安装二极管、电解电容。

将弯制成型的元器件对照图纸插放到线路板上。

　　注意：一定不能插错位置；二极管、电解电容要注意极性；电阻插放时要求读数方向排列整齐，横排的必须从左向右读，竖排的从下向上读，保证读数一致（见图37）。

4.3　　电位器的安装。

　　电位器安装时，应先测量电位器引脚间的阻值，电位器共有五个引脚，其中三个并　排的引脚中，1、3两点为固定触点，2为可动触点，当旋钮转动时，1、2或者2、3间的阻值发生变化。电位器实质上是一个滑线电阻，电位器的两个粗的引脚主要用于固定电位器。安装时应捏住电位器的外壳，平稳地插入，不应使某一个引脚受力过大。不能捏住电位器的引脚安装，以免损坏电位器。安装前应用万用表测量电位器的阻值，电位器1、3为固定触点，2为可动触点，1、3之间的阻值应为10kΩ，拧动电位器的黑色小旋钮，测量1与2或者2与3之间的阻值应在0～10kΩ间变化。如果没有阻值，或者阻值不改变，说明电位器已经损坏，不能安装，否则5个引脚焊接后，要更换电位器就非常困难。

(注意:电位器要装在线路板的焊接绿面，不能装在黄色面。)

4.4　　分流器的安装。

　　安装分流器时要注意方向，不能让分流器影响线路板及其余电阻的安装。

4.5输入插管的安装。

输入插管装在绿面，是用来插表棒的，因此一定要焊接牢固。将其插入线路板中，用尖嘴钳在黄面轻轻捏紧，将其固定，一定要注意垂直，然后将两个固定点焊接牢固。

4.6　　晶体管插座的安装。

　　晶体管插座装在线路板绿面，用于判断晶体管的极性。在绿面的左上角有6个椭圆的焊盘，中间有两个小孔，用于晶体管插座的定位，将其放入小孔中检查是否合适，如果小孔直径小于定位突起物，应用锥子稍微将孔扩大，使定位突起物能够插入。

　　将晶体管插片（见图44）插入晶体管插座中，检查是否松动，应将其拨出并将其弯成图44中b的形状，插入晶体管插座中（见图44中c），将其伸出部分折平（见图44中d）。

　　晶体管插片装好后，将晶体管插座装在线路板上，定位，检查是否垂直，并将6个椭圆的焊盘焊接牢固。

4.7　　机械部分的安装与调整

　　后盖側面有两个О"小孔，是提把铆钉安装孔。观察其形状，思考如何将其卡入，但注意现在不能卡进去。

　　提把放在后盖上，将两个黑色的提把橡胶垫圈垫在提把与后盖中间，然后从外向里将提把铆钉按其方向卡入，听到咔嗒"声后说明已经安装到位。如果无法听到咔嗒"声可能是橡胶垫圈太厚，应更换后重新安装。

　　大拇指放在后盖内部，四指放在后盖外部，用四指包住提把铆钉，大拇指向外轻推，检查铆钉是否已安装牢固。注意一定要用四指包住提把铆钉，否则会使其丢失。

　　将提把转向朝下，检查其是否能起支撑作用，如果不能支撑，说明橡胶垫圈太薄，应更换后重新安装。

4.8　电刷的安装

　　将电刷旋钮的电刷安装卡转向朝上，V形电刷有一个缺口，应该放在左下角，因为线路板的3条电刷轨道中间2条间隙较小，外侧2条间隙较大，与电刷相对应，当缺口在左下角时电 

　　刷接触点上面2个相距较远，下面2个相距较近，一定不能放错（见图56）。电刷四周都要卡入电刷安装槽内，用手轻轻按，看是否有弹性并能自动复位。

　　　　如果电刷安装的方向不对，将使万用表失效或损坏（见图57）。图中a开口在右上角,电刷中间的触点无法与电刷轨道接触，使万用表无法正常工作，且外侧的两圈轨道中间有焊点，使中间的电刷触点与之相磨擦，易使电刷受损；b.c使开口在左上角或在右下角，3个电刷触点均无法与轨道正常接触，电刷在转动过程中与外侧两圈轨道中的焊点相刮，会使电刷很快折断，使电刷损坏。

4.9线路板的安装　

    电刷安装正确后方可安装线路板。

　　安装线路板前先应检查线路板焊点的质量及高度，特别是在外侧两圈轨道中的焊点（见图58），由于电刷要从中通过，安装前一定要检查焊点高度，不能超过2mm，直径不能太大，如果焊点太高会影响电刷的正常转动甚至刮断电刷。

　　线路板用三个固定卡固定在面板背面，将线路板水平放在固定卡上，依次卡入即可。如果要拆下重装，依次轻轻扳动固定卡。注意在安装线路板前先应将表头连接线焊上。

　　最后是装电池和后盖，装后盖时左手拿面板，稍高，右手拿后盖，稍低，将后盖从向上推入面板，拧上螺丝，注意拧螺丝时用力不可太大或太猛，以免将螺孔拧坏。

五　焊接工艺。　

5.1　　清除元件表面的氧化层　　

元件经过长期存放，会在元件表面形成氧化层，不但使元件难以焊接，而且影响焊接质量，因此当元件表面存在氧化层时，应首先清除元件表面的氧化层。注意用力不能过猛，以免使元件引脚受伤或折断。

　　清除元件表面的氧化层的方法是（见图27）：左手捏住电阻或其他元件的本体，右手用锯条轻

　　刮元件引脚的表面，左手慢慢地转动，直到表面氧化层全部去除。为了使电池夹易于焊接要用尖嘴钳前端的齿口部分将电池夹的焊接点锉毛，去除氧化层。

　　本次实习提供的元器件由于放在塑料袋中，比较干燥，一般比较好焊，如果发现不易焊接，就必须先去除氧化层。

5.2 焊接

练习时注意不断总结，把握加热时间、送锡多少，不可在一个点加热时间过长，否则会使线路板的焊盘烫坏。注意应尽量排列整齐，以便前后对比，改进不足。

　　焊接时先将电烙铁在线路板上加热，大约两秒钟后，送焊锡丝，观察焊锡量的多少，不能太多，造成堆焊；也不能太少，造成虚焊。当焊锡熔化，发出光泽时焊接温度最佳，应立即将焊锡丝移开，再将电烙铁移开。为了再加热中使加热面积最大，要将烙铁头的斜面靠在元件引脚上（见图34），烙铁头的顶尖抵在线路板的焊盘上。焊点高度一般在2毫米左右，直径应与焊盘相一致，引脚应高出焊点大约0.5 mm。

5.3　　焊点的正确形状

　　焊点的正确形状（见图35），焊点a一般焊接比较牢固；焊点b为理想状态，一般不易焊出这样的形状；焊点c焊锡较多，当焊盘较小时，可能会出现这种情况，但是往往有虚焊的可能；焊点d，焊点d、e焊锡太少；焊点f提烙铁时方向不合适，造成焊点形状不规则；焊点g烙铁温度不够，焊点呈碎渣状，这种情况多数为虚焊；焊点h焊盘与焊点之间有缝隙为虚焊或接触不良；焊点I引脚放置歪斜。一般形状不正确的焊点，元件多数没有焊接牢固，一般为虚焊点，应重焊。

　　焊点的正确形状俯视（见图36），焊点a、b形状圆整，有光泽，焊接正确；焊点c、d温度不够，或抬烙铁时发生抖动，焊点呈碎渣状；焊点e、f焊锡太多，将不该连接的地方焊成短路。

　　焊接时一定要注意尽量把焊点焊得美观牢固。

　　5.4　　元器件的焊接

　　在焊接练习板上练习合格，对照图纸插放元器件，用万用表校验，检查每个元器件插放是否正确、整齐，二极管、电解电容极性是否正确，电阻读数的方向是否一致，全部合格后方可进行元器件的焊接。

　　焊接完后的元器件，要求排列整齐，高度一致（见图39）。为了保证焊接的整齐美观，焊接时应将线路板板架在焊接木架上焊接，两边架空的高度要一致，元件插好后，要调整位置，使它与桌面相接触，保证每个元件焊接高度一致。焊接时，电阻不能离开线路板太远，也不能紧贴线路板焊接，以免影响电阻的散热。

　　焊接时如果线路板未放水平（见图40），应重新加热调整。图中线路板未放水平，使二极管两端引脚长度不同，离开线路板太远；蓝电阻放置歪斜；电解电容折弯角度大于90˚，易将引脚弯断。

　　应先焊水平放置的元器件，后焊垂直放置的或体积较大的元器件，如分流器、可调电阻等（见图41）。

　　焊接时不允许用电烙铁运载焊锡丝，因为烙铁头的温度很高，焊锡在高温下会使助焊剂分解挥发，易造成虚焊等焊接缺陷。

　5.5　错焊元件的拔除

　　当元件焊错时，要将错焊元件的拔除。先检查焊错的元件应该焊在什么位置，正确位置的引脚长度是多少，如果引脚较短，为了便于拔出，应先将引脚剪短。在烙铁架上清除烙铁头上的焊锡，将线路板绿色的焊接面朝下，用烙铁将元件脚上的锡尽量刮除，然后将线路板竖直放置，用镊子在黄色的面将元件引脚轻轻夹住，在绿色面，用烙铁轻轻烫，同时用镊子将元件向相反方向拔除。拔除后，焊盘孔容易堵塞，有两种方法可以解决这一问题。

　　烙铁稍烫焊盘，用镊子夹住一根废元件脚，将堵塞的孔通开；

　　将元件做成正确的形状，并将引脚剪到合适的长度，镊子夹住元件，放在被堵塞孔的背面，用烙铁在焊盘上加热，将元件推入焊盘孔中。

　　注意用力要轻，不能将焊盘推离线路板，使焊盘与线路板间形成间隙或者使焊盘与线路板脱开。

5.6　电池极板的焊接

　　焊接前先要检查电池极板的松紧，如果太紧应将其调整。调整的方法是用尖嘴钳将电池极板侧面的突起物稍微夹平，使它能顺利地插入电池极板插座，且不松动（见图46）。

　　电池极板安装的位置（见图47）。平极板与突极板不能对调，否则电路无法接通。

　　焊接时应将电池极板拨起，否则高温会把电池极板插座的塑料烫坏。为了便于焊接，应先用尖嘴钳的齿口将其焊接部位部分锉毛，去除氧化层。用加热的烙铁沾一些松香放在焊接点上，再加焊锡，为其搪锡。

　　将连接线线头剥出，如果是多股线应立即将其拧紧，然后沾松香并搪锡（提供的连接线已经搪锡）。用烙铁运载少量焊锡，烫开电池极板上已有的锡，迅速将连接线插入并移开烙铁。如果时间稍长将会使连接线的绝缘层烫化，影响其绝缘。

　　　　连接线焊接的方向（见图48）。连接线焊好后将电池极板压下，安装到位。

组装所有的元器件完毕，合上电表的外壳。准备调试工作。

六．调试工作

6.1　　机械调零

　　旋动万用表面板上的机械零位调整螺钉，使指针对准刻度盘左端的0"位置。

6.2　　表头的特点

表头的准确度等级为1级（即表头自身的灵敏度误差为±1％），水平放置，整流式仪表，绝缘强度试验电压为5000V。表头中间下方的小旋钮为机械零位调节旋钮。

　　表头共有七条刻度线，从上向下分别为电阻（黑色）、直流毫安（黑色）、交流电压（红色）、晶体管共射极直流放大系数 

　　hEF（绿色）、电容（红色）、电感（红色）、分贝（红色）等。

6.3　档位开关

　　　　档位开关共有五档，分别为交流电压、直流电压、直流电流、电阻及晶体管，共24个量程。

6.4　插孔

　　MF47万用表共有四个插孔，左下角红色＋ 

　　"为红表棒，正极插孔；黑色－"为公共黑表棒插孔；右下角2500V"为交直流2500V插孔；5A"为直流5A插孔。

6.5 读数

读数时目光应与表面垂直，使表指针与反光铝膜中的指针重合，确保读数的精度。检测时先选用较高的量程，根据实际情况，调整量程，最后使读数在满刻度的2/3附近。

6.6 测量直流电压

　　把万用表两表棒插好，红表棒接＋"，黑表棒接－"，把档位开关旋钮打到直流电压档，并选择合适的量程。当被测电压数值范围不确定时，应先选用较高的量程，把万用表两表棒并接到被测电路上，红表棒接直流电压正极，黑表棒接直流电压负极，不能接反。根据测出电压值，再逐步选用低量程，最后使读数在满刻度的2/3附近。

6.7测量交流电压

　　测量交流电压时将档位开关旋钮打到交流电压档，表棒不分正负极，与测量直流电压相似进行读数，其读数为交流电压的有效值。将表笔接到可调交流电压器，注意安全。不要把表烧坏，更不要造成人身伤害，

6.8测量直流电流

　　把万用表两表棒插好，红表棒接＋"，黑表棒接－"，把档位开关旋钮打到直流电流档，并选择合适的量程。当被测电流数值范围不确定时，应先选用较高的量程。把被测电路断开，将万用表两表棒串接到被测电路上，注意直流电流从红表棒流入，黑表棒流出，不能接反。根据测出电流值，再逐步选用低量程，保证读数的精度。

6.9测量电阻

　　插好表棒，打到电阻档，并选择量程。短接两表棒，旋动电阻调零电位器旋钮，进行电阻档调零，使指针打到电阻刻度右边的0"Ω处，将被测电阻脱离电源，用两表棒接触电阻两端，从表头指针显示的读数乘所选量程的分辩率数即为挥发油电阻的阻值。如选用R×10 

　　档测量，指针指示50，则被测电阻的阻值为：50Ω×10＝500Ω。如果示值过大或过小要重新调整档位，保证读数的精度。

使用万用表的注意事项

　　测量时不能用手触摸表棒的金属部分，以保证安全和测量准确性。测电阻时如果用手捏住表棒的金属部分，会将人体电阻并接于被测电阻而引起测量误差。

测量直流量时注意被测量的极性，避免反偏打坏表头。

不能带电调整档位或量程，避免电刷的触点在切换过程中产生电弧而烧坏线路板或电刷。

测量完毕后应将档位开关旋钮打到交流电压最高档或空档。

　不允许测量带电的电阻，否则会烧坏万用表。

　表内电池的正极与面板上的－"插孔相连，负极与面板＋"插孔相连，如果不用时误将两表棒短接会使电池很快放电并流出电解液，腐蚀万用表，因此不用时应将电池取出。

　在测量电解电容和晶体管等器件的阻值时要注意极性。

电阻档每次换档都要进行调零。

　不允许用万用表电阻档直接测量高灵敏度的表头内阻，以免烧坏表头。

　一定不能用电阻档测电压，否则会烧坏熔断器或损坏万用表。

调试中出现的问题：

1.数字电压表出现负数。

 2.桌面上的可调电压没有示数。

 3.指针反偏。

4.测量6V电压时指针偏转过小。

5．欧姆档无示数。

6.交流电压不知道怎么测。

解决办法 

 1.是表笔的正负极性接反导致数字表出现了负数。把正负极性调好。

2.问题出在机器身上，不是万用表的问题。换另个档工作，显示数字，工作正常。

 3.表笔正负极性接反。更正表笔的接法。

4.选择量程太小，选择6V档。

5.没有安装电池。安装1.5V电池。

6.通过可调交流电压器，测量检验交流电压各档均正常。