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無線電子工学および電気工学の百科事典 デジタルマルチメーターM832。 電気スキーム、説明、特性。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
便利で安価なデジタルマルチメータがなければ、修理工のデスクトップを想像することは不可能です。 この記事では、830シリーズデジタルマルチメータの設計、最も一般的な誤動作、およびそれらを解決する方法について説明します。 現在、複雑さ、信頼性、品質の度合いが異なる膨大な種類のデジタル測定器が製造されています。 最新のデジタル マルチメータはすべて、統合されたアナログ - デジタル電圧コンバータ (ADC) が基盤となっています。 安価なポータブル測定器の構築に適した最初の ADC の 71 つは、MAXIM が製造した ICL6O830 チップ コンバータでした。 その結果、M830B、M830、M832、M838 など、1000 シリーズのデジタル マルチメータのいくつかの成功した安価なモデルが開発されました。 文字Mの代わりに、DTが立つことができます。 現在、このシリーズのデバイスは、世界で最も普及しており、最も繰り返されています。 その基本的な機能: 最大 1 V (入力抵抗 10 MΩ) の直流および交流電圧の測定、最大 2 A の直流電流の測定、最大 50 MΩ の抵抗の測定、ダイオードおよびトランジスタのテスト。 さらに、一部のモデルでは、接続の健全な連続性、熱電対の有無にかかわらず温度測定、60 ... 1 HzまたはXNUMX kHzの周波数の蛇行の生成のモードがあります。 このシリーズのマルチメーターの主なメーカーは、Precision Mastech Enterprises (香港) です。 デバイスのスキームと操作
マルチメータの基礎はADC IC1タイプ7106です（最も近い国内アナログは572PV5マイクロ回路です）。 そのブロック図を図 1 に示します。 40、およびDIP-2パッケージで実行するためのピン配列 - 図中。 7106. 7106 カーネルには、製造元によって異なる接頭辞が付いている場合があります: ICL7106、TCXNUMX など。 最近、パッケージ化されていない超小型回路 (DIE チップ) がますます使用されており、その結晶はプリント回路基板にはんだ付けされています。
Mastech の M832 マルチメーターの回路を考えてみましょう (図 3)。 IC1 のピン 1 には正の 9 V バッテリ電源電圧があり、ピン 26 は負です。 ADC の内部には 3 V の安定化電圧源があり、その入力は IC1 のピン 1 に接続され、出力はピン 32 に接続されています。ピン 32 はマルチメータの共通端子に接続され、COM に電気的に接続されています。デバイスの入力。 端子1と32の間の電圧差は、公称から3 Vまでの幅広い供給電圧範囲で約6,5 Vです。この安定した電圧は、調整可能な分圧器R11、VR1、R13に供給され、その出力はマイクロ回路の入力です。 36（測定モードの電流と電圧）。 分圧器は、たとえばピン 36 の電位 U を 100 mV に設定します。 抵抗器 R12、R25、および R26 は保護機能を実行します。 トランジスタ Q102 と抵抗器 R109、R110nR111 は、低バッテリ表示の役割を果たします。 コンデンサ C7、C8 および抵抗 R19、R20 は、ディスプレイの小数点を表示する役割を果たします。
動作入力電圧範囲 Umax は、端子 36 および 35 の調整可能な基準電圧のレベルに直接依存し、次のとおりです。
表示の読み取り値の安定性と精度は、この基準電圧の安定性に依存します。 表示の読み値 N は、入力電圧 UBX に依存し、数値で表されます。
メインモードでのデバイスの動作を考慮してください。 電圧測定 電圧測定モードのマルチメータの簡略図を図に示します。 4. 直流電圧を測定する場合、入力信号はR1 ... R6に印加され、その出力からスイッチを介して（スキーム1-8 / 1 ... 1-8 / 2に従って）、保護抵抗器 R17 に供給されます。 この抵抗は、AC 電圧を測定するときにコンデンサ C3 とともにローパス フィルターも形成します。 次に、信号は ADC チップの直接入力、ピン 31 に供給されます。3 V の安定化電圧源、ピン 32 によって生成される共通出力の電位は、マイクロ回路の反転入力に適用されます。
AC電圧を測定する場合、ダイオードD1の半波整流器によって整流されます。 抵抗R1とR2は、正弦波電圧を測定するときにデバイスが正しい値を示すように選択されます。 ADC保護は、R1...R6分周器とR17抵抗によって提供されます。 電流測定
電流測定モードでのマルチメータの簡略図を図 5 に示します。 8. DC 測定モードでは、後者は抵抗器 RO、R7、R6、R17 を流れ、測定範囲に応じて切り替えられます。 R2 を介してこれらの抵抗にかかる電圧降下は、ADC の入力に供給され、結果が表示されます。 ADC 保護は、ダイオード D3、DXNUMX (一部のモデルには取り付けられていない場合があります) およびヒューズ F によって提供されます。 抵抗測定
抵抗測定モードでのマルチメータの簡略図を図6に示します。 2.抵抗測定モードでは、式（35）で表される依存性が使用されます。 この図は、電圧源+ LJからの同じ電流が基準抵抗Ronと測定された抵抗Rxを流れ（入力36、30、31、1の電流は無視できる）、UBXとUonの比率が抵抗RxとRonの抵抗の比率。 R6 .... R10は基準抵抗として使用され、R103とR18は電流設定抵抗として使用されます。 ADCの保護は、サーミスタR1（一部の安価なモデルでは、公称値が2〜1 kOhmの従来の抵抗を使用）、ツェナーダイオードモードのトランジスタQ35（常に取り付けられているとは限りません）、および入力の抵抗R16、R17、R36によって提供されます。 ADCの35、31、XNUMX。 通話モード 導通回路は、2つのオペアンプを含むIC358チップ（LM6）を使用します。 サウンドジェネレーターは一方のアンプに、コンパレーターはもう一方のアンプに組み込まれています。 コンパレータの入力（ピン7）の電圧がしきい値よりも低い場合、その出力（ピン101）に低電圧が設定され、トランジスタQ103のキーが開き、可聴信号が発生します。 しきい値は、分周器R104、R106によって決定されます。 コンパレータの入力にある抵抗RXNUMXによって保護が提供されます。 マルチメータの欠陥 すべての誤動作は、工場の欠陥（およびこれが発生する）とオペレーターの誤った行動によって引き起こされる損傷に分けることができます。 マルチメータは高密度の取り付けを使用するため、エレメントの短絡、はんだ付け不良、エレメントのリード線の破損、特にボードの端に沿って配置されているものが発生する可能性があります。 故障したデバイスの修理は、プリント回路基板の目視検査から始める必要があります。 M832マルチメータの最も一般的な工場の欠陥を表に示します。 M832 マルチメータの工場出荷時の欠陥
LCD ディスプレイの有用性は、周波数が 50 ～ 60 Hz、振幅が数ボルトの交流電源を使用して確認できます。 そのようなAC電圧源として、蛇行生成モードを備えたM832マルチメーターを使用できます。 ディスプレイを確認するには、ディスプレイを上にして平らな面に置き、832 つの MXNUMX マルチメーター プローブをインジケーターの共通出力 (下の列、左の出力) に接続し、もう XNUMX つのマルチメーター プローブを残りのディスプレイ出力に交互に適用します。 . ディスプレイのすべてのセグメントの点火を得ることができれば、それは機能しています。 上記の不具合は、運用中にも現れることがあります。 DC電圧測定モードでは、デバイスが故障することはめったにないことに注意してください。 入力過負荷から十分に保護されています。 主な問題は、電流または抵抗を測定するときに発生します。 故障したデバイスの修理は、電源電圧とADCの動作性をチェックすることから始める必要があります。安定化電圧は3 Vであり、電源出力とADCの共通出力の間にブレークダウンがないことです。 電流測定モードで、V、Ω、および mA 入力を使用すると、ヒューズが存在するにもかかわらず、安全ダイオード D2 または D3 がブレークスルーする時間よりも後にヒューズが切れる場合があります。 指示の要件を満たさないヒューズがマルチメーターに取り付けられている場合、この場合、抵抗R5 ... R8が燃え尽きる可能性があり、これは抵抗に視覚的に表示されない場合があります。 最初のケースでは、ダイオードのみがブレークスルーする場合、欠陥は電流測定モードでのみ表示されます。電流はデバイスを流れますが、ディスプレイにはゼロが表示されます。 電圧測定モードで抵抗 R5 または R6 が焼損した場合、デバイスは読み取り値を過大評価するか、過負荷を示します。 一方または両方の抵抗が完全に燃え尽きると、デバイスは電圧測定モードでリセットされませんが、入力が閉じられると、表示はゼロに設定されます。 抵抗R7またはR8が20 mAおよび200 mAの電流測定範囲で燃え尽きると、デバイスは過負荷を示し、10 Aの範囲ではゼロのみになります。 抵抗測定モードでは、障害は通常、200オームと2000オームの範囲で発生します。 この場合、入力に電圧が印加されると、抵抗R5、R6、R10、R18、トランジスタQ1が焼損し、コンデンサSatが突破する可能性があります。 トランジスタQ1が完全に壊れている場合、抵抗を測定すると、デバイスはゼロを示します。 トランジスタの故障が不完全な場合、プローブが開いているマルチメータは、このトランジスタの抵抗を示します。 電圧および電流測定モードでは、トランジスタはスイッチによって短絡され、マルチメータの読み取り値には影響しません。 コンデンサC6が故障した場合、マルチメータは20 V、200 V、1000 Vの範囲の電圧を測定しないか、これらの範囲の読み取り値を大幅に過小評価します。 ADC に電力が供給されているときにディスプレイに何も表示されない場合、または多数の回路要素が視覚的に焼損している場合は、ADC が損傷している可能性が高くなります。 ADC の有用性は、安定化された 3 V の電圧源の電圧を監視することによってチェックされます。実際には、ADC は、220 V をはるかに超える高電圧が入力に印加された場合にのみ焼損します。フレームレスADCコンパウンドを使用すると、マイクロ回路の消費電流が増加し、顕著な加熱につながります. 電圧測定モードでデバイスの入力に非常に高い電圧が印加されると、エレメント（抵抗）およびプリント回路基板に沿ってブレークダウンが発生する可能性があります。電圧測定モードの場合、回路はによって保護されます。抵抗R1...R6の分周器。 DTシリーズの安価なモデルの場合、部品の長いリードがデバイスの背面にあるスクリーンに短絡し、回路の動作が中断される可能性があります。 マステックにはそのような欠陥はありません。 安価な中国のモデルのADCの3 Vの安定化された電圧源は、実際には2,6 ... 3,4 Vの電圧を与えることができ、一部のデバイスでは、8,5 Vの供給バッテリー電圧ですでに動作を停止します. DTモデルは低品質のADCを使用しており、C4およびR14積分回路の値に非常に敏感です。 Mastechマルチメータでは、高品質のADCにより、定格の近い要素を使用できます。 多くの場合、抵抗測定モードでプローブが開いている DT マルチメーターでは、デバイスが過負荷値に非常に長い時間 (ディスプレイに「1」が表示される) 近づくか、まったく設定されません。 低品質の ADC チップは、抵抗 R14 の値を 300 kOhm から 100 kOhm に減らすことで「治す」ことができます。 範囲の上部の抵抗を測定すると、デバイスは読み取り値を「埋める」ことになります。たとえば、19,8 kOhm の抵抗を持つ抵抗器を測定すると、19,3 kOhm と表示されます。 これは、コンデンサ C4 を 0,22 ... 0,27 マイクロファラッドのコンデンサに置き換えることによって「処理」されます。 安価な中国企業は低品質のフレームレス ADC を使用しているため、出力が壊れているケースがよくありますが、誤動作の原因を特定することは非常に難しく、壊れた出力に応じてさまざまな形で現れる可能性があります。 たとえば、インジケータ出力の 0,5 つが点灯していません。 マルチメータは静的表示のディスプレイを使用するため、誤動作の原因を特定するには、ADC チップの対応する出力の電圧を確認する必要があります。これは、共通出力に対して約 XNUMX V である必要があります。 ゼロの場合、ADC に障害があります。 誤動作の原因を突き止める効果的な方法は、アナログ-デジタルコンバータチップの出力を次のようにチェックすることです。 もちろん、別の保守可能なデジタルマルチメータが使用されます。 ダイオードテストモードに入ります。 いつものように、黒いプローブはCOMジャックに取り付けられ、赤いプローブはVQmAジャックに取り付けられています。 デバイスの赤いプローブはピン26[マイナス電力]に接続され、黒いプローブはADCチップの各レッグに順番に接触します。 アナログ-デジタルコンバータの入力には逆接続の保護ダイオードが取り付けられているため、この接続で保護ダイオードが開くはずです。これは、開いているダイオードの両端の電圧降下としてディスプレイに反映されます。 ディスプレイ上のこの電圧の実際の値は、わずかに高くなります。 抵抗は回路に含まれています。 同様に、黒いプローブがピン1（ADCパワープラス）に接続され、マイクロ回路の残りの出力に交互に接触すると、すべてのADC出力がチェックされます。 機器の測定値は類似している必要があります。 ただし、これらのチェック中に包含物の極性を反対に変更すると、デバイスは常に開回路を示すはずです。 良いチップの入力インピーダンスは非常に高いです。 したがって、マイクロ回路への接続の極性に対して有限の抵抗を示す出力は、障害があると見なすことができます。 調査中の出力の接続でデバイスがブレークを示した場合、このXNUMXパーセントは内部ブレークを示します。 この検証方法は非常に普遍的であり、さまざまなデジタルおよびアナログマイクロ回路をテストするときに使用できます。 ビスケット スイッチの接触不良に関連する誤動作があり、デバイスはビスケット スイッチが押されたときにのみ動作します。 安価なマルチメーターを製造している企業は、ビスケット スイッチの下のトラックをグリースで覆うことはめったにありません。そのため、すぐに酸化します。 多くの場合、パスは何かで汚れています。 次のように修理されます：ケースからプリント基板を取り外し、スイッチトラックをアルコールで拭きます。 次に、テクニカルワセリンの薄い層が適用されます。 すべて、デバイスは修理されています。 DTシリーズのデバイスでは、交流電圧がマイナス記号で測定される場合があります。 これは、通常、ダイオード本体のマーキングが正しくないために、D1が正しく取り付けられていないことを示しています。 安価なマルチメーターのメーカーがサウンドジェネレータ回路に低品質のオペアンプを配置し、デバイスの電源を入れるとブザーが鳴ることがあります。 この欠陥は、公称値 5 マイクロファラッドの電解コンデンサを電源回路と並列にはんだ付けすることで解消されます。 これでも音源の安定動作が確保できない場合は、オペアンプをLM358Pに交換する必要があります。 多くの場合、バッテリーの液漏れなどの迷惑がかかります。 少量の電解液はアルコールで拭くことができますが、ボードが大量に浸水している場合は、お湯と洗濯石鹸で洗うと良い結果が得られます。 インジケーターを取り外し、スクイーカーのはんだを外した後、歯ブラシなどのブラシを使用して、ボードの両面を慎重に泡立て、流水ですすぐ必要があります。 2～3回の洗浄後、基板を乾燥させ、ケースに取り付けます。 最近製造されたほとんどのデバイスでは、パッケージ化されていない (DIE チップ) ADC が使用されています。 水晶はプリント基板に直接実装され、樹脂で満たされています。 残念ながら、これによりデバイスの保守性が大幅に低下します。 頻繁に発生する ADC の故障時には、交換が困難です。 パッケージ化されていない ADC を搭載したデバイスは、明るい光に敏感な場合があります。 たとえば、テーブル ランプの近くで作業している場合、測定誤差が大きくなることがあります。 実際には、デバイスのインジケーターとボードにはある程度の透明性があり、それらを透過する光がADC結晶に当たり、光電効果を引き起こします。 この欠点を解消するには、ボードを取り外し、インジケーターを取り外した後、ADC クリスタルの位置 (ボードを通してはっきりと見える) を厚紙で接着する必要があります。 DT マルチメーターを購入するときは、スイッチの機構の品質に注意を払う必要があります。マルチメーターのスイッチを数回回して、切り替えが明確に、妨害されずに行われることを確認してください。プラスチックの欠陥は修復できません。 出版物: cxem.net
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