Цифровой мультиметр своими руками

Диапазон рабочих входных напряжений Umax на­прямую зависит от уровня регулируемого опорного напряжения на выводах 36 и 35 и составляет

Стабильность и точность показаний дисплея за­висят от стабильности этого опорного напряжения.

Упрощенная схема мультиметра в режиме изме­рения напряжения представлена на рис. 4.

При изме­рении постоянного напряжения входной сигнал пода­ется на R1…R6, с выхода которого через переключа­тель [по схеме 1-8/1…1-8/2) подается на защитный резистор R17. Этот резистор, кроме того, при измере­ниях переменного напряжения вместе с конденсато­ром C3 образует фильтр нижних частот. Далее сигнал поступает на прямой вход микросхемы АЦП, вывод 31. На инверсный вход микросхемы подается потенциал общего вывода, вырабатываемый источником стаби­лизированного напряжения 3 В, вывод 32.

При измерениях переменного напряжения оно выпрямляется однополупериодным выпрямителем на диоде D1. Резисторы R1 и R2 подобраны таким об­разом, чтобы при измерении синусоидального на­пряжения прибор показывал правильное значение. Защита АЦП обеспечивается делителем R1…R6 и резистором R17.

Упрощенная схема мультиметра в режиме изме­рения тока представлена на рис. 5.

В режиме изме­рения постоянного тока последний протекает через резисторы R0, R8, R7 и R6, коммутируемые в зави­симости от диапазона измерения. Падение напряжения на этих резисторах через R17 подается на вход АЦП, и результат выводится на дисплей. Защита АЦП обеспечивается диодами D2, D3 (в некоторых моде­лях могут не устанавливаться) и предохранителем F.

Измерение сопротивления

Упрощенная схема мультиметра в режиме изме­рения сопротивления представлена на рис. 6. В ре­жиме измерения сопротивления используется зави­симость, выраженная формулой (2).

Устройство и ремонт мультиметров серии М-830.

На схеме вид­но, что один и тот же ток от источника напряжения +U протекает через опорный резистор и измеряе­мый резистор R» (токи входов 35, 36, 30 и 31 пре­небрежимо малы) и соотношение U и U равно со­отношению сопротивлений резисторов R» и R^. В ка­честве опорных резисторов используются R1..R6, в качестве токозадающих используются R10 и R103. Защита АЦП обеспечивается терморезистором R18 (в некоторых дешевых моделях используются обыч­ные резисторы номиналом 1.2 кОм), транзистором Q1 в режиме стабилитрона (устанавливается не все­гда) и резисторами R35, R16 и R17 на входах 36, 35 и 31 АЦП.

Режим прозвонкиВ схеме прозвонки используется микросхема IC2 (LM358), содержащая два операционных усилителя. На одном усилителе собран звуковой генератор, на другом — компаратор. При напряжении на входе ком­паратора (вывод 6) меньше порогового, на его вы­ходе (вывод 7) устанавливается низкое напряжение, открывающее ключ на транзисторе Q101, в резуль­тате чего раздается звуковой сигнал. Порог опреде­ляется делителем R103, R104. Защита обеспечива­ется резистором R106 на входе компаратора.

ДЕФЕКТЫ МУЛЬТИМЕТРОВ

Все неисправности можно разделить на заводс­кой брак (и такое бывает) и повреждения, вызван­ные ошибочными действиями оператора.

Устройство и ремонт мультиметров серии М-830.

Поскольку в мультиметрах используется плотный монтаж, то возможны замыкания элементов, плохие пайки и поломка выводов элементов, особенно рас­положенных по краям платы. Ремонт неисправного прибора следует начинать с визуального осмотра печатной платы. Наиболее часто встречающиеся за­водские дефекты мультиметров М832 приведены в таблице.

Исправность ЖК-дисплея можно проверить с помощью источника переменного напряжения час­тотой 50.60 Гц и амплитудой в несколько  вольт. В качестве такого источника переменного напряжения можно взять мультиметр M832, у которого есть ре­жим генерации меандра. Для проверки дисплея сле­дует положить его на ровную поверхность дисплеем вверх, подсоединить один  щуп мультиметра M832 к общему выводу  индикатора (нижний ряд, левый вы­вод), а другой щуп мультиметра прикладывать по­очередно к остальным выводам дисплея. Если уда­ется получить зажигание всех сегментов дисплея, значит, он исправен.

Вышеописанные неисправности могут появиться и в процессе эксплуатации. Следует отметить, что в режиме измерения постоянного напряжения прибор редко выходит из строя, т.к. хорошо защищен от пе­регрузок по входу. Основные проблемы возникают при измерении тока или сопротивления.

Ремонт неисправного прибора следует начинать с проверки питающего напряжения и работоспособ­ности АЦП: напряжения стабилизации 3 В и отсут­ствия пробоя между выводами питания и общим вы­водом АЦП.

В режиме измерения тока при использовании входов V, Q и mA, несмотря на наличие предохра­нителя, возможны случаи, когда предохранитель сгорает позже, чем успевают пробиться предохра­нительные диоды D2 или D3. Если в мультиметре установлен предохранитель, не соответствующий требованиям инструкции, то в этом случае возмож­но выгорание сопротивлений R5…R8, причем визу­ально на сопротивлениях это может никак не про­явиться. В первом случае, когда пробивается толь­ко диод, дефект проявляется только в режиме измерения тока: ток через прибор протекает, но дисплей показывает нули. В случае выгорания ре­зисторов R5 или R6 в режиме измерения напряже­ния прибор будет завышать показания или показы­вать перегрузку. При полном сгорании одного или обоих резисторов прибор не обнуляется в режиме измерения напряжения, но при замыкании входов дисплей устанавливается на нуль. При сгорании ре­зисторов R7 или R8 на диапазонах измерения тока 20 мА и 200 мА прибор будет показывать пере­грузку, а в диапазоне 10 А — только нули.

В режиме измерения сопротивления поврежде­ния происходят, как правило, в диапазонах 200 Ом и 2000 Ом. В этом случае при подаче на вход напря­жения могут сгорать резисторы R5, R6, R10, R18, транзистор Q1 и пробиваться конденсатор C6. Если полностью пробит транзистор Q1, то при измерении сопротивления прибор будет показывать нули. При неполном пробое транзистора мультиметр с разом­кнутыми щупами будет показывать сопротивление этого транзистора. В режимах измерения напряже­ния и тока транзистор замыкается переключателем накоротко и на показания мультиметра не влияет. При пробое конденсатора C6 мультиметр не будет изме­рять напряжение в диапазонах 20 В, 200 В и 1000 В или существенно занижать показания в этих диапа­зонах.

В случае отсутствия индикации на дисплее при наличии питания на АЦП или визуально заметного выгорания большого количества элементов схемы существует большая вероятность повреждения АЦП. Исправность АЦП проверяется контролем напряже­ния источника стабилизированного напряжения 3 В. На практике АЦП выгорает только при подаче на вход высокого напряжения, гораздо выше 220 В. Очень часто при этом в компаунде бескорпусного АЦП по­являются трещины, повышается ток потребления мик­росхемы, что приводит к ее заметному нагреву.

При подаче на вход прибора очень высокого на­пряжения в режиме измерения напряжения может про­изойти пробой по элементам  (резисторам) и по печатной плате, в случае режима измерения напряжения схема защищена делителем на сопротивлениях R1.R6.

У дешевых моделей серии DT длинные выводы деталей могут закорачиваться на экран, расположен­ный на задней крышке прибора, нарушая работу схе­мы. У Mastech такие дефекты не наблюдаются.

Источник стабилизированного напряжения 3 В в АЦП у дешевых китайских моделей может на прак­тике давать напряжение 2,6.3,4 В, а у некоторых приборов перестает работать уже при напряжении питающей батареи 8,5 В.

В моделях DT используются низкокачественные АЦП, они очень чувствительны к номиналам цепоч­ки интегратора C4 и R14. В мультиметрах фирмы Mastech высококачественные АЦП позволяют ис­пользовать элементы близких номиналов.

Часто в мультиметрах DT при разомкнутых щупах в режиме измерения сопротивления прибор очень долго подходит к значению перегрузки («1» на дисп­лее) или не устанавливается совсем. «Вылечить» не­качественную микросхему АЦП можно уменьшив номинал сопротивления R14 с 300 до 100 кОм.

При измерении сопротивлений в верхней части ди­апазона прибор «заваливает» показания, например, при измерении резистора сопротивлением 19,8 кОм показывает 19,3 кОм. «Лечится» заменой конденса­тора C4 на конденсатор величиной 0,22…0,27 мкФ.

Поскольку дешевые китайские фирмы используют низкокачественные бескорпусные АЦП, то нередки случаи обрыва выводов, при этом определить причину неисправности очень трудно и проявляться она может по-разному, в зависимости от оборванного вывода. Например, не горит один из выводов индикатора. По­скольку в мультиметрах используются дисплеи со ста­тической индикацией, то для определения причины не­исправности необходимо проверить напряжение на соответствующем выводе микросхемы АЦП, оно должно быть около 0,5 В относительно общего вывода. Если оно равно нулю, то неисправен АЦП.

Эффективным способом поиска причины неис­правности является прозвонка выводов микросхемы аналого-цифрового преобразователя следующим об­разом. Используется еще один, разумеется, исправ­ный, цифровой мультиметр. Он включается в режим проверки диодов. Черный щуп, как обычно, устанав­ливается в гнездо COM, а красный в гнездо VQmA. Красный щуп прибора подсоединяется к выводу 26 (минус питания), а черный поочередно касается каж­дой ножки микросхемы АЦП. Поскольку на входах аналого-цифрового преобразователя установлены защитные диоды в обратном включении, то при таком подключении они должны открыться, что будет отра­жено на дисплее как падение напряжения на откры­том диоде. Реальная величина этого напряжения на дисплее будет несколько больше, т.к. в схеме вклю­чены резисторы. Точно так же проверяются все вы­воды АЦП при подключении черного щупа к выводу 1 (плюсу питания АЦП) и поочередного касания осталь­ных выводов микросхемы. Показания прибора долж­ны быть аналогичными. Но если поменять полярность включения при этих проверках на противоположную, то прибор должен показывать всегда обрыв, т.к. вход­ное сопротивление исправной микросхемы очень велико. Таким образом, неисправными можно счи­тать выводы, которые показывают конечное сопро­тивление при любой полярности подключения к мик­росхеме. Если же прибор показывает обрыв при лю­бом подключении исследуемого вывода, то это на де­вяносто процентов говорит о внутреннем обрыве. Указанный способ проверки достаточно универса­лен и может применяться при проверке различных цифровых и аналоговых микросхем.

Бывают неисправности, связанные с некаче­ственными контактами на галетном переключателе, прибор работает только при нажатом галетнике. Фир­мы, производящие дешевые мультиметры, редко по­крывают дорожки под галетным переключателем смазкой, отчего они быстро окисляются. Часто до­рожки бывают чем-нибудь загрязнены. Ремонтиру­ется следующим образом: из корпуса вынимается печатная плата, и дорожки переключателя протира­ются спиртом. Затем наносится тонкий слой техни­ческого вазелина. Все, прибор починен.

У приборов серии DT бывает иногда так, что пере­менное напряжение измеряется со знаком минус. Это указывает на неправильную установку D1, обычно из-за неправильной маркировки на корпусе диода.

Случается, что изготовители дешевых мультимет-ров ставят низкокачественные операционные усили­тели в цепи звукового генератора, и тогда при вклю­чении прибора раздается жужжание зуммера. Этот дефект устраняется подпаиванием электролитичес­кого конденсатора номиналом 5 мкФ параллельно цепи питания. Если при этом не обеспечивается устойчивая работа звукового генератора, то необхо­димо заменить операционный усилитель на LM358P.

Часто встречается такая неприятность, как вытека­ние батареи. Небольшие капли электролита можно про­тереть спиртом, но если плату залило сильно, то хоро­шие результаты можно получить, промыв ее горячей водой с хозяйственным мылом. Сняв индикатор и отпа­яв пищалку, с помощью щетки, например зубной, нужно тщательно намылить плату с обеих сторон и промыть под струей воды из-под крана. Повторив мойку 2.3 раза, плату высушивают и устанавливают в корпус.

В большинстве приборов, выпускаемых в по­следнее время, применяются бескорпусные (DIE chips) АЦП. Кристалл устанавливается непосред­ственно на печатную плату и заливается смолой. К сожалению, это значительно снижает ремонтопри­годность приборов, т.к. при выходе АЦП из строя, что встречается достаточно часто, заменить его трудно. Приборы с бескорпусными АЦП иногда бывают чув­ствительны к яркому свету. Например, при работе рядом с настольной лампой погрешность измерений может возрасти. Дело в том, что индикатор и плата прибора обладают некоторой прозрачностью, и свет, проникая сквозь них, попадает на кристалл АЦП, вызывая фотоэффект. Для устранения этого недо­статка нужно вынуть плату и, сняв индикатор, закле­ить место расположения кристалла АЦП (его хорошо видно сквозь плату) плотной бумагой.

При покупке мультиметров DT следует обратить внимание на качество механики переключателя, сле­дует обязательно прокрутить галетный переключа­тель мультиметра несколько раз, чтобы убедиться, что переключение происходит четко и без заеданий: дефекты пластмассы не поддаются ремонту.

Сергей Бобин. «Ремонт электронной техники» №1, 2003


Закрыть ... [X]

Устройство и ремонт мультиметров серии М-830. - Мастер Винтик! Поздравления ко дню медицинского работника санитарная служба

Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками Цифровой мультиметр своими руками