盧厚元

（十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，湖北十堰442000）

我院某專業(yè)有一階段性實(shí)訓(xùn)任務(wù)是組裝萬用表，是某電工儀表生產(chǎn)企業(yè)提供的一款指針式萬用表的散件，由學(xué)生進(jìn)行組裝。組裝的目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)電子元器件檢測(cè)方法，訓(xùn)練電子焊接技能，提高電路分析與應(yīng)用能力。在組裝過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，這正好為訓(xùn)練學(xué)生分析應(yīng)用及解決實(shí)際問題的能力提供了良好的素材。本文對(duì)組裝過程中常見的故障進(jìn)行分析并提出維修方法，希望對(duì)學(xué)生能力的提高有所幫助。

1 組裝中常見故障的檢修

組裝萬用表所裝配的電子元器件已經(jīng)過篩選，符合質(zhì)量要求，故不涉及電子元器件的質(zhì)量問題所造成的故障的檢修。本指針式萬用表的原理電路圖如圖1所示：

圖1 指針式萬用表原理電路圖

1.1 所有檢測(cè)都無反應(yīng)

把功能轉(zhuǎn)換旋鈕分別旋轉(zhuǎn)到各個(gè)測(cè)量檔位進(jìn)行測(cè)試，表頭指針不偏轉(zhuǎn)（以下把“表頭指針不偏轉(zhuǎn)”簡(jiǎn)稱為“不偏”把“表頭指針偏轉(zhuǎn)”簡(jiǎn)稱為“偏轉(zhuǎn)”），蜂鳴器不響（以下把“蜂鳴器不響”簡(jiǎn)稱為“不響”把“蜂鳴器響”簡(jiǎn)稱為“響”），發(fā)光二極管不亮（以下把“發(fā)光二極管不亮”簡(jiǎn)稱為“不亮”把“發(fā)光二極管發(fā)亮”簡(jiǎn)稱為“亮”）。這些情況若都存在，最大可能是電刷沒有與電刷軌道及電刷觸點(diǎn)相接觸，或者保險(xiǎn)管未裝或燒斷，也有可能是電刷橫裝造成。若是電刷與電刷軌道及電刷觸點(diǎn)的接觸不良，按壓功能轉(zhuǎn)換旋鈕是會(huì)有反應(yīng)的。若是發(fā)生了電刷橫裝的錯(cuò)誤，則在旋轉(zhuǎn)功能轉(zhuǎn)換旋鈕時(shí)會(huì)覺得轉(zhuǎn)動(dòng)不流暢，較生硬，因此電刷必須按裝配工藝進(jìn)行安裝。若保險(xiǎn)管有問題則是很容易發(fā)現(xiàn)的，可以進(jìn)行更換。

1.2 檔位指示旋鈕反裝

對(duì)組裝的萬用表進(jìn)行調(diào)試，通常是先檢測(cè)電阻檔，短接表筆分別觀察蜂鳴器和電阻檔的各量程，再依次檢測(cè)DCV、DCmA以及ACV各個(gè)功能檔。短接表筆檢測(cè)蜂鳴器檔應(yīng)有“響、亮、偏轉(zhuǎn)”，電阻檔其他量程也應(yīng)“偏轉(zhuǎn)”，但均無反應(yīng)，而短接表筆將功能轉(zhuǎn)換旋鈕轉(zhuǎn)到DCV1K檔時(shí)，卻出現(xiàn)“響、亮、偏轉(zhuǎn)”（在該檔此現(xiàn)象是不應(yīng)該發(fā)生的）。從印制電路圖可以發(fā)現(xiàn)這是把功能轉(zhuǎn)換旋鈕的指示旋鈕（圓片）裝反了。在印制電路板上，DCV1K檔與電阻擋中的蜂鳴器檔正好相差，因此該故障中檔位指示旋鈕指示DCV1K檔，而電刷實(shí)際連接的是電阻的蜂鳴器檔。消除故障的方法是拔掉功能轉(zhuǎn)換旋鈕上的檔位指示旋鈕并轉(zhuǎn)過，使檔位指示旋鈕的箭頭位置與下面的電刷旋鈕上的電刷槽位置正對(duì)，再將檔位指示旋鈕與電刷旋鈕套緊就可以。

功能轉(zhuǎn)換旋鈕由上、下兩旋鈕（圓片）組成，上片即檔位指示旋鈕帶有指示箭頭，下片是電刷旋鈕帶有電刷槽和安放彈簧、鋼珠的側(cè)孔，電刷就安裝在電刷槽里。上下兩個(gè)旋鈕是通過長(zhǎng)方形套軸相套接的，只是軸體有一邊是一個(gè)較小的圓弧，以利于對(duì)準(zhǔn)上下兩個(gè)旋鈕，由于圓弧不明顯，極易將軸體套反。一旦裝反若盲目測(cè)試就很容易燒壞表頭。

1.3 電阻檔常見故障的檢修

電阻檔出現(xiàn)的故障非常多，故障的起因主要是錯(cuò)裝、虛焊、假焊、接觸不良。電阻檔故障的分析不涉及電阻元件的裝配錯(cuò)誤以及短路現(xiàn)象。由于電阻檔的故障現(xiàn)象太多，現(xiàn)就以電阻測(cè)量電路中易出現(xiàn)裝配錯(cuò)誤的元件進(jìn)行歸類，找出故障原因并提出維修方案。

1.3.1 蜂鳴器檔的故障

該檔的調(diào)試是學(xué)生最關(guān)注的，因?yàn)樵摍n功能的成功實(shí)現(xiàn)，將出現(xiàn)“響、亮、偏轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，這是對(duì)他們工作的一個(gè)“看得見、聽得到”的肯定。正常情況是裝上電池，功能轉(zhuǎn)換旋鈕轉(zhuǎn)到蜂鳴器檔應(yīng)該是蜂鳴器響，發(fā)光二極管（LED）發(fā)光、表針偏轉(zhuǎn)。故障現(xiàn)象有：（1）響而不亮；（2）亮而不響；（3）不響不亮；（4）旋轉(zhuǎn)到×10Ω檔時(shí)發(fā)光二極管亮了（在該檔發(fā)光二極管不應(yīng)該亮）。以上故障是LED和蜂鳴器極性反裝的故障組合。下面要說的“正裝”是指元件按電路圖的極性正確裝配”，“反裝”是指與電路圖所示極性裝反了。第（1）種情況是LED裝反或斷路，第（2）種情況是蜂鳴器斷路或反裝，第（3）種情況除了蜂鳴器和LED都存在斷路或反裝外還存在電刷接觸不良的現(xiàn)象，在第（4）種情況中若是LED亮而蜂鳴器有微弱的響聲就是LED反裝而蜂鳴器正裝，若是LED亮而蜂鳴器不響，則是LED反裝，蜂鳴器反裝或虛焊。

1.3.2 指針不偏轉(zhuǎn)

電阻檔調(diào)試時(shí)指針不偏轉(zhuǎn)應(yīng)首先考慮電阻測(cè)量電路的公共通道是否存在斷路現(xiàn)象，其次是檢測(cè)表頭線圈是否斷線。由于所組裝的萬用表是新元件，表頭斷線的比例較小，因此重點(diǎn)要放在公共通道的檢測(cè)中。檢測(cè)的方法是：功能轉(zhuǎn)換旋鈕轉(zhuǎn)到電阻1K檔，該檔所在電路是電阻測(cè)量電路中最簡(jiǎn)單的，用數(shù)字萬用表的20K檔去檢測(cè)被測(cè)表。從表頭開始，黑表筆接被測(cè)表表頭的負(fù)極，紅表筆分別依次觸碰表頭正極，二極管D1負(fù)極、R19兩端、電位器WH1的三個(gè)引腳以及R14的兩端，表針都應(yīng)該偏轉(zhuǎn)，哪一處不偏轉(zhuǎn)哪一處就存在斷路或虛、假焊。以上故障處理方法是重新連接或重焊。需要說明的是數(shù)字萬用表用小于20K的量程去檢測(cè)，表筆間的電壓過高，會(huì)使被檢測(cè)表的表針快速超過滿偏從而容易打壞表針，而大于20K量程表筆間的電壓較低，被檢表表針偏轉(zhuǎn)角度很小，在反面檢測(cè)時(shí)不易觀察。

需要強(qiáng)調(diào)的是在電位器WH1處的故障率最高。其原因是WH1既是電阻各檔的公共通道又起調(diào)零的作用。為便于在表殼外進(jìn)行調(diào)零操作，必需將WH1安裝在印制電路板的焊接面上，對(duì)應(yīng)該元件的焊盤幾乎被WH1的引腳所侵占，極易造成虛焊，同時(shí)WH1“身體”是懸空的，不能固定，在調(diào)零時(shí)要施加壓力，會(huì)造成焊點(diǎn)斷裂或焊盤脫落從而引起斷路。因此要求裝配者有較強(qiáng)的焊接技術(shù)。為減少故障，可以輔助以下措施：刮掉WH1所在焊盤周圍的阻焊層，擴(kuò)大焊接面積，同時(shí)采取搭橋等辦法，以提高焊接的可靠性。調(diào)零電位器的故障還會(huì)影響到其他的測(cè)量功能。

1.3.3 電阻某一檔位進(jìn)行調(diào)零后，其他檔位“無需調(diào)零”

正常情況是電阻擋每換一次檔位就必須調(diào)零，而該故障是當(dāng)電阻的某一檔位進(jìn)行調(diào)零后，短接表筆再更換到其它量程時(shí)，表針就已經(jīng)指到零位置，且用除1K擋外的其它檔測(cè)量任何阻值的電阻其測(cè)量值都為零值。此現(xiàn)象表明電阻擋的公共通道沒有問題，主要是電刷與電刷觸點(diǎn)的接觸不良。

1.3.4 任一電阻檔調(diào)零，指針都快速超過滿偏，調(diào)零旋鈕不起作用

該故障主要是與表頭并聯(lián)支路中的電阻R20兩端出現(xiàn)斷路。R20所在支路對(duì)表頭起分流作用，它若斷開，進(jìn)行電阻的檢測(cè)時(shí)，電池電壓（3V）就直接加在電位器WH1、R19、表頭及其附加電阻形成的串聯(lián)電路上，雖然調(diào)節(jié)電位器WH1，但流過表頭的電流始終大于表頭量程（90μA左右），所以調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕無濟(jì)于事。檢修方法是檢查R20與調(diào)零電位器的連接情況，若斷路就重焊。

1.3.5 測(cè)電阻時(shí)需按壓功能轉(zhuǎn)換旋鈕或撥動(dòng)調(diào)零旋鈕才能進(jìn)行

這是電刷接觸不良或電位器存在虛焊。在電壓、電流等檢測(cè)中也有類似故障。

1.4 直流電壓電流測(cè)量電路的常見故障檢修

1.4.1 直流檔測(cè)量都是表針反偏，測(cè)電阻要想指針正偏必須將電池極性反過來

（文中表針正偏是指表針向右偏轉(zhuǎn)，屬于正常情況，表針反偏是指表針向左偏轉(zhuǎn)，是不應(yīng)該發(fā)生的現(xiàn)象。此描述適合全文。）這種故障是表頭反裝所致。只需將表頭按電路圖要求的極性焊接即可消除故障。

1.4.2 測(cè)直流電壓、直流電流的指示值都偏大

這種故障首先應(yīng)檢查與表頭并聯(lián)的支路有無斷路現(xiàn)象。此并聯(lián)支路若斷開，勢(shì)必使表頭流過的電流增大而使表針指向較大值。同時(shí)應(yīng)該考慮與表頭串聯(lián)的電位器WH2是否按要求調(diào)試焊接和封裝的。

1.4.3 使用DCmA檔測(cè)量后，表頭燒壞或保險(xiǎn)管燒斷

這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是錯(cuò)誤操作所致。測(cè)直流電流時(shí)萬用表應(yīng)該與被測(cè)電路串聯(lián)且電流應(yīng)從正接線柱流入從負(fù)接線柱流出，若與被測(cè)電路并聯(lián)就極易燒保險(xiǎn)管或表頭線圈。只要在測(cè)量過程中按操作規(guī)程認(rèn)真細(xì)致地檢測(cè)，此故障是可以避免的。同時(shí)還需注意：在轉(zhuǎn)動(dòng)功能轉(zhuǎn)換旋鈕改變測(cè)量功能或量程時(shí)，表筆要脫離被測(cè)電路，以防止功能轉(zhuǎn)換旋鈕路經(jīng)電流檔而造成并聯(lián)測(cè)量。此故障處理是更換表頭或保險(xiǎn)管。

如果是先燒表頭，應(yīng)先考慮電刷的接觸不良。若電刷與分流電阻的觸點(diǎn)沒有接觸，則干路電流的絕大部分將流過表頭燒斷偏轉(zhuǎn)線圈。這點(diǎn)也反映出電刷及印制電路板工藝制作的不完善。

1.5 直流檢測(cè)正常，測(cè)交流電壓異常

電阻檔、DCV檔、CDMV檔等測(cè)量正常，而測(cè)交流電壓常出現(xiàn)以下故障之一：

（1）表針不偏；（2）表針反偏；（3）表針正偏，但指示值比實(shí)際值小很多。

此類故障發(fā)生的根源在整流電路上，本萬用表設(shè)計(jì)的是半波整流電路，為方便說明，把二極管D1、D2按電路圖所示極性裝配稱為“正裝”，極性裝反了稱為“反裝”。

第（1）種故障是二極管D1存在斷路（主要是虛焊或假焊所致）使整流電路斷開，無電流流過表頭。須重新焊接。第（2）種故障是測(cè)量時(shí)指針反偏，且測(cè)量同一交流電壓時(shí)量程越小反偏越明顯。故障根源是二極管D1反裝。第（3）種故障的根源是二極管D2反裝。此時(shí)反裝的二極管D2在交流電被整流的半個(gè)周期內(nèi)也導(dǎo)通，并與表頭及其分流保護(hù)電路并聯(lián)，使流過表頭的電流大為減小致使表針偏轉(zhuǎn)角度減小很多。找到了原因，當(dāng)然是“對(duì)癥下藥”地進(jìn)行維修處理。

1.6 改造電刷結(jié)構(gòu)，消除接觸不良

本萬用表組裝過程中，與故障關(guān)聯(lián)最大的是電刷與電刷軌道和電刷觸點(diǎn)的接觸不良（以下就統(tǒng)稱為“接觸不良”）。電刷是一個(gè)俯視為圖2a所示的“曰”字形、正視為“V”字形的三刀銅片，“V”字形的定點(diǎn)是刀的轉(zhuǎn)折部分，它與電刷軌道和電刷觸點(diǎn)相接觸就將功能測(cè)量電路連接起來了。電刷裝在電刷槽里，因電刷槽里的兩條突起的塑料埂子（作用是固定電刷）偏長(zhǎng)，導(dǎo)致電刷被拉伸性地卡住，收縮不到自然狀態(tài)而使電刷的高度（“V”字的高度）減小，故障現(xiàn)象表現(xiàn)在測(cè)量時(shí)需按壓功能轉(zhuǎn)換旋鈕才能觀察到“表針擺動(dòng)、亮、響”等檢測(cè)現(xiàn)象。然而，縮短電刷槽里塑料埂子的長(zhǎng)度，接觸不良的故障仍然不能消除，因?yàn)樵撾娝⒌娜齻€(gè)定點(diǎn)在同一高度，按壓其中一個(gè)定點(diǎn)使其高度降低時(shí)，其他的定點(diǎn)也一同降低，三刀的伸縮相互牽制，互為影響。當(dāng)電刷軌道和電刷觸點(diǎn)不是嚴(yán)格地在同一平面上時(shí)極易造成接觸不良。要消除接觸不良故障，必須改造電刷結(jié)構(gòu)。

圖2 電刷改造前后結(jié)構(gòu)俯視圖

方法是把圖2電刷改造前后結(jié)構(gòu)俯視圖中圖2a所示的“曰”字形電刷結(jié)構(gòu)按圖2b中的四條虛線剪開使之變成圖2c所示的“E”字形。改造后的電刷彈性增強(qiáng)，三個(gè)刀伸縮自如，各自獨(dú)立，卡在電刷槽里的高度也增加了。這樣就有效地消除了接觸不良故障。

2 結(jié)束語

組裝萬用表的過程中，有時(shí)存在一個(gè)萬用表出現(xiàn)多種故障現(xiàn)象，有時(shí)通過檢修消除了某一個(gè)故障，其他故障現(xiàn)象也同時(shí)消失。鑒于此本文提出該萬用表的檢修順序：先檢修電阻檔，再檢修直流電壓、直流電流檔，最后檢修交流檔；而且在檢修同類功能測(cè)量電路時(shí)總是最先檢修本類測(cè)量電路中最簡(jiǎn)單的一個(gè)（對(duì)應(yīng)于某一個(gè)量程），然后再檢測(cè)其他量程對(duì)應(yīng)的電路。

學(xué)生手工組裝萬用表有別于企業(yè)的規(guī)范化生產(chǎn)，不僅故障率高而且故障現(xiàn)象簡(jiǎn)直是“千奇百怪”，本文所涉及的故障現(xiàn)象只是常見的。教學(xué)中要結(jié)合故障的檢修，教給學(xué)生分析問題和解決問題的方法，提高應(yīng)用技能，培養(yǎng)克服困難，勇于探索的精神。