一款指针式万用表组装中常见故障的维修

卢厚元

（十堰职业技术学院电子工程系，湖北十堰442000）

我院某专业有一阶段性实训任务是组装万用表，是某电工仪表生产企业提供的一款指针式万用表的散件，由学生进行组装。组装的目的是使学生学习电子元器件检测方法，训练电子焊接技能，提高电路分析与应用能力。在组装过程中会出现各种各样的故障，这正好为训练学生分析应用及解决实际问题的能力提供了良好的素材。本文对组装过程中常见的故障进行分析并提出维修方法，希望对学生能力的提高有所帮助。

1 组装中常见故障的检修

组装万用表所装配的电子元器件已经过筛选，符合质量要求，故不涉及电子元器件的质量问题所造成的故障的检修。本指针式万用表的原理电路图如图1所示：

图1 指针式万用表原理电路图

1.1 所有检测都无反应

把功能转换旋钮分别旋转到各个测量档位进行测试，表头指针不偏转（以下把“表头指针不偏转”简称为“不偏”把“表头指针偏转”简称为“偏转”），蜂鸣器不响（以下把“蜂鸣器不响”简称为“不响”把“蜂鸣器响”简称为“响”），发光二极管不亮（以下把“发光二极管不亮”简称为“不亮”把“发光二极管发亮”简称为“亮”）。这些情况若都存在，最大可能是电刷没有与电刷轨道及电刷触点相接触，或者保险管未装或烧断，也有可能是电刷横装造成。若是电刷与电刷轨道及电刷触点的接触不良，按压功能转换旋钮是会有反应的。若是发生了电刷横装的错误，则在旋转功能转换旋钮时会觉得转动不流畅，较生硬，因此电刷必须按装配工艺进行安装。若保险管有问题则是很容易发现的，可以进行更换。

1.2 档位指示旋钮反装

对组装的万用表进行调试，通常是先检测电阻档，短接表笔分别观察蜂鸣器和电阻档的各量程，再依次检测DCV、DCmA以及ACV各个功能档。短接表笔检测蜂鸣器档应有“响、亮、偏转”，电阻档其他量程也应“偏转”，但均无反应，而短接表笔将功能转换旋钮转到DCV1K档时，却出现“响、亮、偏转”（在该档此现象是不应该发生的）。从印制电路图可以发现这是把功能转换旋钮的指示旋钮（圆片）装反了。在印制电路板上，DCV1K档与电阻挡中的蜂鸣器档正好相差，因此该故障中档位指示旋钮指示DCV1K档，而电刷实际连接的是电阻的蜂鸣器档。消除故障的方法是拔掉功能转换旋钮上的档位指示旋钮并转过，使档位指示旋钮的箭头位置与下面的电刷旋钮上的电刷槽位置正对，再将档位指示旋钮与电刷旋钮套紧就可以。

功能转换旋钮由上、下两旋钮（圆片）组成，上片即档位指示旋钮带有指示箭头，下片是电刷旋钮带有电刷槽和安放弹簧、钢珠的侧孔，电刷就安装在电刷槽里。上下两个旋钮是通过长方形套轴相套接的，只是轴体有一边是一个较小的圆弧，以利于对准上下两个旋钮，由于圆弧不明显，极易将轴体套反。一旦装反若盲目测试就很容易烧坏表头。

1.3 电阻档常见故障的检修

电阻档出现的故障非常多，故障的起因主要是错装、虚焊、假焊、接触不良。电阻档故障的分析不涉及电阻元件的装配错误以及短路现象。由于电阻档的故障现象太多，现就以电阻测量电路中易出现装配错误的元件进行归类，找出故障原因并提出维修方案。

1.3.1 蜂鸣器档的故障

该档的调试是学生最关注的，因为该档功能的成功实现，将出现“响、亮、偏转”现象，这是对他们工作的一个“看得见、听得到”的肯定。正常情况是装上电池，功能转换旋钮转到蜂鸣器档应该是蜂鸣器响，发光二极管（LED）发光、表针偏转。故障现象有：（1）响而不亮；（2）亮而不响；（3）不响不亮；（4）旋转到×10Ω档时发光二极管亮了（在该档发光二极管不应该亮）。以上故障是LED和蜂鸣器极性反装的故障组合。下面要说的“正装”是指元件按电路图的极性正确装配”，“反装”是指与电路图所示极性装反了。第（1）种情况是LED装反或断路，第（2）种情况是蜂鸣器断路或反装，第（3）种情况除了蜂鸣器和LED都存在断路或反装外还存在电刷接触不良的现象，在第（4）种情况中若是LED亮而蜂鸣器有微弱的响声就是LED反装而蜂鸣器正装，若是LED亮而蜂鸣器不响，则是LED反装，蜂鸣器反装或虚焊。

1.3.2 指针不偏转

电阻档调试时指针不偏转应首先考虑电阻测量电路的公共通道是否存在断路现象，其次是检测表头线圈是否断线。由于所组装的万用表是新元件，表头断线的比例较小，因此重点要放在公共通道的检测中。检测的方法是：功能转换旋钮转到电阻1K档，该档所在电路是电阻测量电路中最简单的，用数字万用表的20K档去检测被测表。从表头开始，黑表笔接被测表表头的负极，红表笔分别依次触碰表头正极，二极管D1负极、R19两端、电位器WH1的三个引脚以及R14的两端，表针都应该偏转，哪一处不偏转哪一处就存在断路或虚、假焊。以上故障处理方法是重新连接或重焊。需要说明的是数字万用表用小于20K的量程去检测，表笔间的电压过高，会使被检测表的表针快速超过满偏从而容易打坏表针，而大于20K量程表笔间的电压较低，被检表表针偏转角度很小，在反面检测时不易观察。

需要强调的是在电位器WH1处的故障率最高。其原因是WH1既是电阻各档的公共通道又起调零的作用。为便于在表壳外进行调零操作，必需将WH1安装在印制电路板的焊接面上，对应该元件的焊盘几乎被WH1的引脚所侵占，极易造成虚焊，同时WH1“身体”是悬空的，不能固定，在调零时要施加压力，会造成焊点断裂或焊盘脱落从而引起断路。因此要求装配者有较强的焊接技术。为减少故障，可以辅助以下措施：刮掉WH1所在焊盘周围的阻焊层，扩大焊接面积，同时采取搭桥等办法，以提高焊接的可靠性。调零电位器的故障还会影响到其他的测量功能。

1.3.3 电阻某一档位进行调零后，其他档位“无需调零”

正常情况是电阻挡每换一次档位就必须调零，而该故障是当电阻的某一档位进行调零后，短接表笔再更换到其它量程时，表针就已经指到零位置，且用除1K挡外的其它档测量任何阻值的电阻其测量值都为零值。此现象表明电阻挡的公共通道没有问题，主要是电刷与电刷触点的接触不良。

1.3.4 任一电阻档调零，指针都快速超过满偏，调零旋钮不起作用

该故障主要是与表头并联支路中的电阻R20两端出现断路。R20所在支路对表头起分流作用，它若断开，进行电阻的检测时，电池电压（3V）就直接加在电位器WH1、R19、表头及其附加电阻形成的串联电路上，虽然调节电位器WH1，但流过表头的电流始终大于表头量程（90μA左右），所以调节调零旋钮无济于事。检修方法是检查R20与调零电位器的连接情况，若断路就重焊。

1.3.5 测电阻时需按压功能转换旋钮或拨动调零旋钮才能进行

这是电刷接触不良或电位器存在虚焊。在电压、电流等检测中也有类似故障。

1.4 直流电压电流测量电路的常见故障检修

1.4.1 直流档测量都是表针反偏，测电阻要想指针正偏必须将电池极性反过来

（文中表针正偏是指表针向右偏转，属于正常情况，表针反偏是指表针向左偏转，是不应该发生的现象。此描述适合全文。）这种故障是表头反装所致。只需将表头按电路图要求的极性焊接即可消除故障。

1.4.2 测直流电压、直流电流的指示值都偏大

这种故障首先应检查与表头并联的支路有无断路现象。此并联支路若断开，势必使表头流过的电流增大而使表针指向较大值。同时应该考虑与表头串联的电位器WH2是否按要求调试焊接和封装的。

1.4.3 使用DCmA档测量后，表头烧坏或保险管烧断

这种现象的产生是错误操作所致。测直流电流时万用表应该与被测电路串联且电流应从正接线柱流入从负接线柱流出，若与被测电路并联就极易烧保险管或表头线圈。只要在测量过程中按操作规程认真细致地检测，此故障是可以避免的。同时还需注意：在转动功能转换旋钮改变测量功能或量程时，表笔要脱离被测电路，以防止功能转换旋钮路经电流档而造成并联测量。此故障处理是更换表头或保险管。

如果是先烧表头，应先考虑电刷的接触不良。若电刷与分流电阻的触点没有接触，则干路电流的绝大部分将流过表头烧断偏转线圈。这点也反映出电刷及印制电路板工艺制作的不完善。

1.5 直流检测正常，测交流电压异常

电阻档、DCV档、CDMV档等测量正常，而测交流电压常出现以下故障之一：

（1）表针不偏；（2）表针反偏；（3）表针正偏，但指示值比实际值小很多。

此类故障发生的根源在整流电路上，本万用表设计的是半波整流电路，为方便说明，把二极管D1、D2按电路图所示极性装配称为“正装”，极性装反了称为“反装”。

第（1）种故障是二极管D1存在断路（主要是虚焊或假焊所致）使整流电路断开，无电流流过表头。须重新焊接。第（2）种故障是测量时指针反偏，且测量同一交流电压时量程越小反偏越明显。故障根源是二极管D1反装。第（3）种故障的根源是二极管D2反装。此时反装的二极管D2在交流电被整流的半个周期内也导通，并与表头及其分流保护电路并联，使流过表头的电流大为减小致使表针偏转角度减小很多。找到了原因，当然是“对症下药”地进行维修处理。

1.6 改造电刷结构，消除接触不良

本万用表组装过程中，与故障关联最大的是电刷与电刷轨道和电刷触点的接触不良（以下就统称为“接触不良”）。电刷是一个俯视为图2a所示的“曰”字形、正视为“V”字形的三刀铜片，“V”字形的定点是刀的转折部分，它与电刷轨道和电刷触点相接触就将功能测量电路连接起来了。电刷装在电刷槽里，因电刷槽里的两条突起的塑料埂子（作用是固定电刷）偏长，导致电刷被拉伸性地卡住，收缩不到自然状态而使电刷的高度（“V”字的高度）减小，故障现象表现在测量时需按压功能转换旋钮才能观察到“表针摆动、亮、响”等检测现象。然而，缩短电刷槽里塑料埂子的长度，接触不良的故障仍然不能消除，因为该电刷的三个定点在同一高度，按压其中一个定点使其高度降低时，其他的定点也一同降低，三刀的伸缩相互牵制，互为影响。当电刷轨道和电刷触点不是严格地在同一平面上时极易造成接触不良。要消除接触不良故障，必须改造电刷结构。

图2 电刷改造前后结构俯视图

方法是把图2电刷改造前后结构俯视图中图2a所示的“曰”字形电刷结构按图2b中的四条虚线剪开使之变成图2c所示的“E”字形。改造后的电刷弹性增强，三个刀伸缩自如，各自独立，卡在电刷槽里的高度也增加了。这样就有效地消除了接触不良故障。

2 结束语

组装万用表的过程中，有时存在一个万用表出现多种故障现象，有时通过检修消除了某一个故障，其他故障现象也同时消失。鉴于此本文提出该万用表的检修顺序：先检修电阻档，再检修直流电压、直流电流档，最后检修交流档；而且在检修同类功能测量电路时总是最先检修本类测量电路中最简单的一个（对应于某一个量程），然后再检测其他量程对应的电路。

学生手工组装万用表有别于企业的规范化生产，不仅故障率高而且故障现象简直是“千奇百怪”，本文所涉及的故障现象只是常见的。教学中要结合故障的检修，教给学生分析问题和解决问题的方法，提高应用技能，培养克服困难，勇于探索的精神。