Невозможно представить рабочий стол ремонтника без удобного недорогого цифрового мультиметра. В этой статье рассмотрено устройство цифровых мультиметров 830-й серии, наиболее часто встречающиеся неисправности и способы их устранения.
V současné době se vyrábí obrovské množství digitálních měřicích přístrojů různého stupně složitosti, spolehlivosti a kvality. Základem všech moderních digitálních multimetrů je integrovaný analogově-digitální převodník napětí (ADC). Jedním z prvních takových ADC vhodných pro stavbu levných přenosných měřicích přístrojů byl převodník založený na čipu ICL71O6, vyráběný firmou MAXIM. V důsledku toho bylo vyvinuto několik úspěšných levných modelů digitálních multimetrů řady 830, jako jsou M830B, M830, M832, M838. Místo písmene M může být DT. V současné době je tato řada zařízení nejrozšířenější a nejopakovanější na světě. Jeho základní schopnosti: měření stejnosměrných a střídavých napětí do 1000 V (vstupní odpor 1 MOhm), měření stejnosměrných proudů do 10 A, měření odporů do 2 MOhm, testování diod a tranzistorů. Některé modely mají navíc režim pro zvukové testování spojení, měření teploty s termočlánkem i bez něj a generování meandru s frekvencí 50 Hz nebo 60 kHz. Hlavním výrobcem multimetrů této řady je Precision Mastech Enterprises (Hong Kong).
Schéma a činnost zařízení
Рис. 1. Структурная схема АЦП 7106
Основа мультиметра – АЦП IC1 типа 7106 (ближайший отечественный аналог – микросхема 572ПВ5). Его структурная схема приведена на рис. 1, а цоколевка для исполнения в корпусе DIP-40 – на рис. 2. Перед ядром 7106 могут стоять разные префиксы в зависимости от производителя: ICL7106, ТС7106 и т.д. В последнее время все чаще используются бескорпусные микросхемы (DIE chips), кристалл которых припаивается непосредственно на печатную плату.
Рис. 2. Цоколевка АЦП 7106 в корпусе DIP-40
Uvažujme obvod multimetru M832 od Mastech (obr. 3). Pin 1 IC1 je napájen kladným 9V napájecím napětím baterie a pin 26 je napájen záporným napětím. Uvnitř ADC je zdroj stabilizovaného napětí 3 V, jeho vstup je připojen na pin 1 IC1 a výstup je připojen na pin 32. Pin 32 je připojen ke společnému pinu multimetru a je galvanicky spojen s COM vstup zařízení. Rozdíl napětí mezi piny 1 a 32 je přibližně 3 V v širokém rozsahu napájecích napětí – od jmenovitého po 6,5 V. Toto stabilizované napětí je přiváděno na nastavitelný dělič R11, VR1, R13 a jeho výstup je přiveden na vstup mikroobvod 36 (v režimu měření proudů a napětí). Dělič nastavuje potenciál U např. na pinu 36, rovný 100 mV. Rezistory R12, R25 a R26 plní ochranné funkce. Tranzistor Q102 a rezistory R109, R110nR111 jsou zodpovědné za indikaci slabé baterie. Kondenzátory C7, C8 a rezistory R19, R20 jsou zodpovědné za zobrazení desetinných teček displeje.
Рис. 3. Принципиальная схема мультиметра М832
Диапазон рабочих входных напряжений Umax напрямую зависит от уровня регулируемого опорного напряжения на выводах 36 и 35 и составляет:
Stabilita a přesnost údajů na displeji závisí na stabilitě tohoto referenčního napětí. Údaje na displeji N závisí na vstupním napětí UBX a jsou vyjádřeny jako číslo:
Zvažme provoz zařízení v hlavních režimech.
Měření napětí
Zjednodušené schéma multimetru v režimu měření napětí je na Obr. 4. Při měření stejnosměrného napětí je vstupní signál přiveden na R1. R6, jehož výstup je přiveden přes spínač (podle schématu 1-8/1. 1-8/2) na ochranný rezistor R17. Tento rezistor navíc při měření střídavého napětí tvoří spolu s kondenzátorem SZ dolní propust. Dále je signál přiveden na přímý vstup čipu ADC, pin 31. Společný potenciál pinu generovaný stabilizovaným zdrojem napětí 3 V, pin 32, je přiveden na inverzní vstup čipu.
Рис. 4. Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения напряжения
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.
Měření proudu
Rýže. 5. Zjednodušené zapojení multimetru v režimu měření proudu
Zjednodušený obvod multimetru v režimu měření proudu je na Obr. 5. V režimu měření stejnosměrného proudu stejnosměrný proud protéká odpory RO, R8, R7 a R6, spínanými v závislosti na rozsahu měření. Pokles napětí na těchto rezistorech je přiveden přes R17 na vstup ADC a zobrazí se výsledek. ADC ochranu zajišťují diody D2, D3 (u některých modelů nemusí být instalovány) a pojistka F.
Měření odporu
Рис. 6. Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения сопротивления
Zjednodušené schéma multimetru v režimu měření odporu je na Obr. 6. V režimu měření odporu se používá závislost vyjádřená vzorcem (2). Z diagramu je patrné, že referenčním rezistorem Ron a měřeným rezistorem Rx protéká stejný proud ze zdroje napětí +LJ (proudy vstupů 35, 36, 30 a 31 jsou zanedbatelné) a poměr UBX a Uon je roven poměr odporů rezistorů Rx a Ron. R1 se používá jako referenční odpory. R6, R10 a R103 se používají jako proudové budiče. ADC ochranu zajišťuje termistor R18 [některé levné modely používají klasické rezistory s nominální hodnotou 1 kOhm], tranzistor Q2 v režimu zenerovy diody (není vždy instalován) a rezistory R1, R35 a R16 na vstupech 17, 36 a 35 ADC.
Režim volání
Volicí obvod využívá IC2 (LM358), který obsahuje dva operační zesilovače. Na jednom zesilovači je namontován generátor zvuku a na druhém komparátor. Když je napětí na vstupu komparátoru (vývod 6) nižší než prahová hodnota, nastaví se na jeho výstupu (vývod 7) nízké napětí, které otevře spínač na tranzistoru Q101, což má za následek zvukový signál. Práh je určen děličem R103, R104. Ochranu zajišťuje rezistor R106 na vstupu komparátoru.
Závady multimetrů
Все неисправности можно разделить на заводской брак (и такое бывает) и повреждения, вызванные ошибочными действиями оператора.
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.
Заводские дефекты мультиметров М832
| Projev vady | Možný důvod | Odstraňování problémů |
|---|---|---|
| При включении прибора дисплей загорается и затем плавно гаснет | Porucha hlavního oscilátoru čipu ADC, jehož signál je přiváděn na substrát LCD displeje | Проверить элементы С1 и R15 |
| При включении прибора дисплей загорается и затем плавно гаснет. При снятой задней крышке прибор нормально работает | Když je zadní kryt zařízení zavřený, kontaktní spirálová pružina spočívá na rezistoru R15 a uzavře obvod hlavního oscilátoru | Pružinu mírně ohněte nebo zkraťte |
| При включении прибора в режим измерения напряжения показания дисплея меняются от 0 до 1 | Obvody integrátoru jsou vadné nebo špatně zapájené: kondenzátory C4, C5 a C2 a rezistor R14 | Пропаять или заменить С2, С4, С5, R14 |
| Zařízení trvá dlouho, než resetuje naměřené hodnoty na nulu | Nízká kvalita kondenzátoru SZ na vstupu ADC (pin 31) | Заменить СЗ на конденсатор с малым коэффициентом абсорбции |
| Při měření odporů se údaje na displeji ustálí dlouho | Špatná kvalita kondenzátoru C5 (obvod automatické korekce nuly) | Vyměňte C5 za kondenzátor s nízkým absorpčním koeficientem |
| Прибор неправильно работает во всех режимах, микросхема IC1 перегревается. | Замкнулись между собой длинные выводы разъема для проверки транзисторов | Otevřete kolíky konektoru |
| При измерении переменного напряжения показания прибора «плывут», например, вместо 220 В изменяются от 200 В до 240 В | Ztráta kapacity kondenzátoru SZ. Možné špatné pájení jeho vývodů nebo prostě absence tohoto kondenzátoru | Vyměňte SZ za pracovní kondenzátor s nízkým absorpčním koeficientem |
| Po zapnutí multimetr buď neustále pípá, nebo naopak zůstává tichý v režimu testování připojení | Špatné pájení pinů IC2 | Připájejte kolíky IC2 |
| Сегменты на дисплее пропадают и появляются | Плохой контакт ЖК-дисплея и контактов платы мультиметра через токопроводящие резиновые вставки | Для восстановления надежного контакта нужно: • správné vodivé gumičky; • протереть спиртом соответствующие контактные площадки на печатной плате; • ozářit tyto kontakty na desce |
Funkčnost LCD displeje lze ověřit pomocí zdroje střídavého napětí s frekvencí 50 Hz a amplitudou několika voltů. Jako takový zdroj střídavého napětí můžete vzít multimetr M60, který má režim generování meandru. Chcete-li zkontrolovat displej, položte jej na rovný povrch displejem nahoru, připojte jednu sondu multimetru M832 ke společné svorce indikátoru (spodní řada, levá svorka) a druhou sondu multimetru přikládejte střídavě na zbývající svorky displeje. Pokud se vám podaří rozsvítit všechny segmenty displeje, znamená to, že funguje.
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.
V režimu měření proudu při použití vstupů V, Ω a mA mohou i přes přítomnost pojistky nastat případy, kdy pojistka shoří později, než stihnou prorazit bezpečnostní diody D2 nebo D3. Pokud je v multimetru instalována pojistka, která nesplňuje požadavky pokynů, pak v tomto případě mohou rezistory R5 vyhořet. R8, a to se nemusí vizuálně objevit na odporech. V prvním případě, kdy se porouchá pouze dioda, se závada projeví pouze v režimu měření proudu: zařízením protéká proud, ale na displeji se zobrazují nuly. Pokud v režimu měření napětí shoří odpory R5 nebo R6, zařízení nadhodnotí naměřené hodnoty nebo ukáže přetížení. Pokud jeden nebo oba rezistory zcela shoří, zařízení se v režimu měření napětí nenuluje, ale při zkratování vstupů se displej vynuluje. Pokud shoří rezistory R7 nebo R8, zařízení zobrazí přetížení v rozsahu měření proudu 20 mA a 200 mA a pouze nuly v rozsahu 10 A.
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 Сб. 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 С6 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.
U levných modelů řady DT se mohou dlouhé přívody dílů zkratovat na obrazovku umístěnou na zadním krytu zařízení a narušovat tak činnost obvodu. Mastech takové vady nemá.
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 С4 и R14. В мультиметрах фирмы Mastech высококачественные АЦП позволяют использовать элементы близких номиналов.
Často u DT multimetrů, když jsou sondy otevřené v režimu měření odporu, zařízení trvá velmi dlouho, než dosáhne hodnoty přetížení („1“ na displeji) nebo se nenastaví vůbec. Nekvalitní ADC čip můžete „vyléčit“ snížením hodnoty odporu R14 z 300 na 100 kOhm.
Při měření odporů v horní části rozsahu přístroj „přebije“ odečty, např. při měření odporu s odporem 19,8 kOhm ukazuje 19,3 kOhm. Je „vyléčen“ výměnou kondenzátoru C4 za kondenzátor o velikosti 0,22. 0,27 uF.
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.
Účinným způsobem, jak zjistit příčinu poruchy, je otestovat piny mikroobvodu analogově-digitálního převodníku následovně. Je použit další, samozřejmě pracovní, digitální multimetr. Přejde do režimu testu diod. Černá sonda se jako obvykle instaluje do zdířky COM a červená do zdířky VQmA. Červená sonda zařízení je připojena ke kolíku 26 [minus napájení] a černá sonda se postupně dotýká každé nohy čipu ADC. Protože jsou na vstupech analogově-digitálního převodníku instalovány ochranné diody v obráceném zapojení, při tomto zapojení by se měly otevřít, což se projeví na displeji jako úbytek napětí na otevřené diodě. Skutečná hodnota tohoto napětí na displeji bude o něco vyšší, protože Rezistory jsou součástí obvodu. Všechny kolíky ADC se kontrolují stejným způsobem připojením černé sondy k kolíku 1 [plus napájení ADC] a střídavým dotykem zbývajících kolíků mikroobvodu. Údaje zařízení by měly být podobné. Pokud ale během těchto testů změníte polaritu spínání na opačnou, pak by zařízení mělo vždy vykazovat přerušení, protože Vstupní odpor pracovního mikroobvodu je velmi vysoký. Vývody, které vykazují konečný odpor při jakékoli polaritě připojení k mikroobvodu, lze tedy považovat za vadné. Pokud zařízení vykazuje přerušení jakéhokoli spojení testovaného terminálu, pak je to z devadesáti procent indikací vnitřního přerušení. Tato testovací metoda je poměrně univerzální a lze ji použít při testování různých digitálních a analogových mikroobvodů.
Existují poruchy spojené s nekvalitními kontakty na sušenkovém spínači, zařízení funguje pouze při stisknutí spínače sušenek. Společnosti, které vyrábějí levné multimetry, jen zřídka natírají koleje pod výhybkou mazivem, a proto rychle oxidují. Často jsou cesty něčím špinavé. Oprava se provádí následovně: deska s plošnými spoji se vyjme z pouzdra a výhybkové dráhy se otřou alkoholem. Poté se nanese tenká vrstva technické vazelíny. To je vše, zařízení je opraveno.
U přístrojů řady DT se občas stává, že se střídavé napětí měří se znaménkem mínus. To znamená, že D1 byl nainstalován nesprávně, obvykle kvůli nesprávnému označení na těle diody.
Stává se, že výrobci levných multimetrů instalují do obvodu generátoru zvuku nekvalitní operační zesilovače a při zapnutí zařízení se pak ozve bzučák. Tato závada je odstraněna připájením elektrolytického kondenzátoru o jmenovité hodnotě 5 μF paralelně k napájecímu obvodu. Pokud to nezajistí stabilní provoz generátoru zvuku, pak je nutné vyměnit operační zesilovač za LM358P.
Často se vyskytuje taková nepříjemnost, jako je únik baterie. Malé kapky elektrolytu lze otřít alkoholem, ale pokud je deska silně zaplavena, lze dobrých výsledků dosáhnout umytím horkou vodou a mýdlem na prádlo. Po odstranění indikátoru a odpájení výškového reproduktoru pomocí kartáčku, např. zubního, je potřeba desku z obou stran důkladně namydlit a opláchnout pod tekoucí vodou z vodovodu. Po 2x opakování mytí je deska vysušena a instalována do pouzdra.
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.
Pro zjišťování zdravotní nezávadnosti elektrických zařízení se hojně využívá univerzální měřící přístroj – multimetr. Trh nabízí velké množství modelů tohoto testeru, lišících se jak funkčností, tak cenou. Většina běžných spotřebitelů raději neutrácí peníze navíc a kupuje levná zařízení, aniž by přepláceli známé značky. Ale v takové situaci je lepší zkontrolovat provozuschopnost zařízení při nákupu. Může také selhat během provozu. Proto je vhodné vědět, jak testovat multimetr.
Co dělat před nákupem
Nejprve si hned ujasněme, co nedělat. Nikdy nekupujte zařízení z druhé ruky na trhu! Nikdo vám nezaručí, že to bude od začátku správně fungovat a nejsou žádné podmínky pro kontrolu.
Nejvhodnější je zakoupit zařízení v důvěryhodném obchodě. Zde vám nabídnou různé modely, vysvětlí rozdíly mezi nimi a pomohou vám rozhodnout, které zařízení nejlépe vyhovuje vašim potřebám. Kromě toho obdržíte:
- potvrzení a úřední záruka;
- možnost kontroly funkčnosti multimetru.
Kontrola před nákupem zahrnuje následující kroky:
- Pečlivě zkontrolujte neporušenost pouzdra (žádné praskliny, odštěpky, známky používání). Zkontrolujte dodané vodiče.
- Zařízení musí být zapnuté a musí být změřeno síťové napětí v prodejně. K tomu je vhodná jakákoli zásuvka, protože napětí na ní je předem známo (220 V nebo 230 V).
K tomu jsou sondy vloženy do zásuvky – nejprve jedna, pak druhá. Údaje by se měly objevit na obrazovce zařízení. Po stisknutí by čísla měla zůstat nezměněna. Při vytáčení sítě by měl být slyšet bzučák zařízení.
Taková kontrola ukáže, že zpočátku je se zařízením vše v pořádku.
Jak testovat výkon multimetru během provozu
Dlouhodobé nebo aktivní používání zařízení může vést k tomu, že začne ukazovat údaje, které nejsou zcela správné. Ošetřovat to povrchně znamená čekat, až zařízení úplně selže. Pokud tedy máte pochybnosti o správném fungování testeru, musíte jej zkalibrovat.
Smírnou cestou, než odeberete parametry elektrospotřebičů, musíte nejprve zjistit Funguje samotný tester?. To se provádí v následujícím pořadí:
- Sondy se připojují pomocí odpovídajících zdířek na těle multimetru: černá do zdířky COM, červená do zdířky VΩmA.
- Nastavte režim vytáčení.
- Jedna sonda se dotýká druhé. Když se dotknou, měl by okamžitě zaznít signál. Pokud není slyšet žádný zvuk, zařízení je vadné.
(kontrola v režimu vytáčení)
Kalibrace přístroje
Jedná se o soubor akcí zaměřených na stanovení vztahu mezi skutečnou velikostí měřené charakteristiky a údaji měřicího zařízení použitého k jejímu měření.
To znamená, že kalibrace se provádí, když existuje pochybnost, že multimetr odráží skutečnou hodnotu naměřené elektrické charakteristiky. V tomto případě se výsledky jeho práce stávají nespolehlivé.
Abyste mohli provést kalibraci sami, musíte si pečlivě prostudovat pokyny dodané se zařízením. Některé modely jsou vybaveny seřizovacím šroubem se zápustnou hlavou, který umožňuje provést nastavení bez otevření krytu.
Pokud to není možné, budete muset opatrně otevřít pouzdro a po prostudování obvodu najít na desce nastavovací cívku, což pro amatéra není vždy snadné.
Pro kalibraci budete potřebovat referenční přístroj, kterým může být kvalitní drahý multimetr nebo jiný přístroj s vysokou přesností měření. Porovnáním hodnot referenčního a testovaného zařízení se provede kalibrace.
Pokud nejste silní v elektrotechnice nebo nechcete zničit drahý multimetr, měli byste se obrátit na metrologickou laboratoř, kde váš tester zkalibrují podle všech pravidel.
Když víte, jak zkontrolovat provoz multimetru, budete mít vždy po ruce zařízení, které vám pomůže pochopit stav vaší domácí elektrické sítě, domácích spotřebičů a automobilu.
Otázka odpověď
Otázka: Jak často byste měli kontrolovat kalibraci multimetru?
Jméno: Ivan
Odpověď: Pokud zařízení funguje bezchybně, stačí to udělat jednou za několik let. Pokud vidíte, že jeho svědectví neodpovídá skutečnému stavu věcí, tak z nouze. Pokud se taková potřeba objevuje příliš často, měli byste přemýšlet o výměně testeru.
Otázka: Jaké přístroje jsou potřeba ke kalibraci multimetru?
Jméno: Jaroslav
Odpověď: Pokud nemáte k dispozici standardní tester, s jehož naměřenými hodnotami můžete porovnávat výsledky měření testovaného zařízení, pak budete potřebovat potenciometr (například VR1) a voltmetr se známou přesností. Přivedením požadovaného napětí na vstup se konfiguruje multimetr (musí být nakonfigurován pro měření stejnosměrného napětí – rozsah 200 mV).
Otázka: Jaký odpor je potřeba ke kalibraci multimetru v režimu měření střídavého napětí?
Jméno: Egor
Odpověď: Potřebujete proměnný odpor VR2. Rozsah měření je 200 mV, ale zařízení musí být přepnuto do režimu střídavého napětí.
Otázka: Proč je při kalibraci nastaven tak malý limit měření?
Jméno: Alex
Odpověď: V tomto rozmezí se chyba měření nejsnáze a přesně identifikuje.
