一块张丝指针万用表的修复、校验和评测

yhg · 发表于 2015-10-7 17:28:22

一块张丝指针万用表的修复、校验和评测
节前在矿坛上见到一台张丝结构的指针万用表，说是只保表头通，看到发的图片，里面两个五号电池和一个九伏的电池全部漏液且已经干了留下来铁锈色的瘢痕。见图
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  以前一直对张丝指针表很感兴趣，在数字万用表之前，是指针万用表一统天下，但是几乎所有的指针万用表全是使用游丝结构。张丝结构的表往往用在了标准表上，所以一直认为张丝结构的表的精度应该在百分之0.5或者更高。大多数坛友公认的表王指针万用表MF35（游丝结构）电流档的精度达到了百分之一。除此之外还没有再看到过比35表精度更高的其他游丝结构的指针万用表了。指针万用表的精度除了表头之外还有分流电阻分压电阻的精度和温漂也很重要，但是表头是关键，没有测量精确的表头就谈不上整个万用表表的精度。
  张丝表又能做到灵敏度很高，有的张丝结构的检流器可以做到满度1微安。这是游丝表望而怯步的。目前常见的游丝表头的最高灵敏度的表是MF10型表，达到了9.3微安。比这个再高的国内几乎没有看到了。
  搜了一下，高于0.5级的标准表没有采用游丝结构的，都是使用张丝结构的，张丝结构为什么可以做得灵敏度和精度都很高的表头呢？
  张丝结构的表头不像游丝结构有上下轴承和轴座，上下直接用两根很细的张丝，（有的称上面的一根为吊丝），所以没有机械摩擦，几乎不存在升降偏差（又称回差），这就是张丝结构精度高的主要原因，另外由于张丝结构可以使用很细的张丝，扭力小有的甚至达到0.08mg.cm/90度，比游丝的扭力要小很多。MF10表采用的游丝5mg.cm/90度  力矩，已经是所有指针万用表的最小力矩了，为了提高灵敏度就必须减少游丝的扭矩，减少了扭矩就增加了升降偏差，要减少升降偏差必须减轻线圈框架的重量，就又要减少线圈的周长或圈数，这样又减少了表头的灵敏度，这是游丝结构表头的一对永远克服不了的矛盾，而张丝指针表头不存在这对矛盾。
张丝表除了这个优点之外，当然也有它固有的缺点，不抗震、一般需要平放使用、指针摆动速度偏慢等。
收到这块表之后，第一步就是做清洁工作，包括表头里面的刻度铝板也有部分腐蚀，还好不是很严重，清理出了不少氧化的铝粉，总共费了一两个小时之后，铁锈色也基本上清理干净，表头清理之后，检查档位开关，发现基本上拧不动，拆除里面线路板之后在开关主轴上加油，使劲拧了几下，能动了，继续加油拧动直至轻松为止。清理多出来的油渍。
第二步就是测量表头，不错，通路，不卡，但是各个方向的平衡有点问题，需要重新打开表头盖，调整平衡，调整之前，先短接表头，在大阻尼的情况下表针不会晃来晃去，经过耐心细致的调整，表针在四个方向基本上都是压线（张丝表使用的时候应该平放比较好，但是这块表能在四个方向都在零位，说明平放和垂直使用都是可以的）。
装上线路板之前看了发现少了几个电阻，可能是上家修理的时候拆了，还有几个电阻是另外配上去的，先不管它了，为了下一步的修理要求，上网查这个型号的电路图，无果，只查到了是台湾生产的泰玛斯，所以只能自己测绘线路图了，先按照线路板绘出线路板图纸，如下图，再根据线路板图绘出原理图纸如下图。（忘了拍照了，等一会再补图）
  根据原理图，计算了一下线路板上面缺少和被更换的几个电阻的数值，并且找出几个尽量与计算所得的数值接近的电阻（略微偏大一些，理由以下会说到的）
  第三步装上表头，进行各档位的简单测量，先测量电流档，用日置3238台表串联，方法很简单，这里不详解。50微安档位校验很重要，主要是看表头的线性好不好，如果线性明显不好的话，就不作详细的校准了，只能作为一般工作表使用了。如果不错的话，将作为一个高档表保存和使用了。
  再简单测量一下电阻档、直流电压档和交流电压档，由于该表缺少几个电阻，2.5毫安、25毫安电流档无法测量（缺少电阻，2.5毫安、25毫安档全变成了50微安档了），电阻档1、100档也变成了1k档了。交流250伏1000伏档，采用测量市电，发现指针满偏，检查该档几个电阻焊下来之后的阻值基本上准确，再测量一下线路板上面的电阻有十几个兆欧，明显发现线路板漏电，采用酒精擦洗，烘干无效，最后无法采用小刀刻槽的方法，解决线路板漏电。

50微安满度档校准很重要，校准的时候调整外接电路的电位器使之台表指示值为5、10、15、20、、、、、45、50微安，分别看指针表的指示值几乎全部压线，重点25微安处压倒了线的左边。估计是表的线性存在着一点点的小瑕疵。在校准电阻档电压档的时候也尽量考虑这个问题。至此为止，说明这个表头还是很不错的。由于该表的电流分流电阻采用了非“闭路抽头转换式分流电路”，所以校准格挡的电流档比较方便，不会相互影响，但是这种分流结构的最大缺点是，如果转换开关接触不良时候，有可能大电流档测量大电流时候，测量不准更严重的话烧表头，所以该表设计的最大直流电流只有满度250毫安。校准2.5、25、和250毫安各档也是采用指针表与数字台表串联之后调节电位器、原来的电阻上面在并联一个大阻值的电阻使之满度值正好压线。
直流电压先校验2.5伏，在校准10伏档，采用基准电源。也是采用调整分压电阻的方法。校准后非常满意，10伏档用2.5伏、5伏、7.5伏10伏个基准电源除了5伏压了线的左侧外，其余都是压了线的中间。
直流250伏1000伏的电源取自以前进的“超级指针万用表”高压档，同样使用数字台表校准。
交流各档电压取自自耦调压器，用数字台表和被校准的表并联慢慢调整，更改格挡分压电阻，使之压线。
总共费了三天时间，到此为止，应该说该表的精度我认为达到了百分之一左右。下面几个图是用基准2.5伏、5伏、7.5伏、10伏基准电压；200欧、2千欧标准电阻测量的图片。

yhg · 发表于 2015-10-7 17:39:01

补上两张图片，一张是线路板图，另一张是根据线路板图测绘出来的原理图。

hgjdwx · 发表于 2015-10-7 17:46:32

佩服！工程不小！问一下，这个表的指针摆动速度相比一般表是偏快还是偏慢？

zxc1703 · 发表于 2015-10-7 17:52:42

学习了！楼主是个细心而有耐心的人！

jiayi64 · 发表于 2015-10-7 17:54:47

看了此贴。非常受鼓舞。感谢yhg先生无私奉献。

仗剑天涯 · 发表于 2015-10-7 18:34:56

这是项庞大的工程，仅次于三峡。

青龙枫叶 · 发表于 2015-10-7 18:56:44

不错！不错！！！必须顶起！还要加分！

荷塘月色 · 发表于 2015-10-7 19:44:50

牛人，高手，

liiqi · 发表于 2015-10-7 19:57:49

修理过程楼主写的很详细，分析透彻，动手能力也很强，赞一个！

a8427116 · 发表于 2015-10-7 20:40:15

本帖最后由 a8427116 于 2015-10-7 20:43 编辑

标准表也有很多种，交直流二用的表才多用张丝是有它的道理的——表头产生的扭力太小。
万用表用张丝绝对不是一个好的选择，仅仅是降低成本而已。
标准表也有用游丝的，我就有表是游丝张丝一起用。

白胡子老头 · 发表于 2015-10-7 21:02:44

70年代，1块5买了一块吊丝表头，拆出机芯，粘一个木盒，画了表盘，装了土三用表，直跟我到2012年拆迁，扔了，很后悔，中间吊丝断过一次，到钟表店向修表师傅要了一根手表游丝，用金相沙纸磨细，再焊上，反复三四次，终于恢复100微安，就用这块表装了四管机，八管机，9吋黑白电视（带收音机，76年），
如果不扔还可以在这里“得瑟”一下。

774135613 · 发表于 2015-10-7 21:28:58

楼主，你好厉害啊，向你学习，向你致敬！

yhg · 发表于 2015-10-7 21:47:56

hgjdwx 发表于 2015-10-7 17:46
佩服！工程不小！问一下，这个表的指针摆动速度相比一般表是偏快还是偏慢？

这块表指针摆动速度基本上与普通的指针表差不多，电阻档我测量了一下时间从无穷大到零欧姆大概0.3秒钟，基本上没有过冲，指哪到哪。回来也是这样。

hgjdwx · 发表于 2015-10-7 21:59:20

yhg 发表于 2015-10-7 21:47
这块表指针摆动速度基本上与普通的指针表差不多，电阻档我测量了一下时间从无穷大到零欧姆大概0.3秒钟，基 ...

谢师傅！那应该是比较快了，阻尼也不错

zyhzyhzyh · 发表于 2015-10-7 22:01:18

点赞楼主付出的成果。

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