【参赛】有源指针万用表实验制作

ccczzzyy

有源指针万用表实验制作
概述：本作品用100微安直流电流表+放大器构成0.5微安有源电流表，作为2MΩ/V万用表的表头。自制2个多刀20档分档开关，利用废旧500型表壳，使用方式和500型表相同，因500型表盘开阔，视觉舒服，本人喜欢。采用3296型精密可调电阻，方便调试和解决了DIY指针万用表时，所用电阻规格多且非标称值的问题。本表可测量交直流电压、电流、直流电阻、蜂鸣通断测试，发光二极管测试。本制作采用了DCDC隔离电源，解决了放大器供电和欧姆档供电不能共地的矛盾，采用一组直流电源供电，也为有源指针万用表两组电源合并一组电源供电提供一种解决方案。
一、量程：
直流电流/交流电流        uA: 0.5、2.5、10、50、250、500
                               mA:  1、5、 10、100、500、               
直流电压/交流电压        mV: 5、10、25、50、100、250、500
                                  V: 1、2.5、5、10、50、100、250、500、1000                0-5V 2M/V
                                                                                                                 >5V ≥ 16M
直流电阻
通断（＜100Ω，置RX1档）        RX1、RX10、RX100、RX1K、RX10K、RX100K、RX1M        中值10Ω        RX100兼测发光二极管
二、特点：
1、取材容易，调试比较方便。设有欠压指示，配有TYPE-C充电口，充电方便（不要在充电时使用本表）。
2、采用常见运放芯片TLC271，采用常见放大电路，可以使用灵敏度较低的表头，本例使用100uA的表头（≦1毫安均可，灵敏度高一点，阻尼好一点。），内阻约1300欧。采用ICL7660电源管理芯片，方便解决正负电源问题。
3、自制20档分档开关，本表利用废旧500型表壳、表盘，用c85-1型100微安表头，替换原断路的表头（内磁换内磁）（图三），使用方式和500型表相同。因500型表盘开阔，视觉舒服。
4、波段开关制作材料：a、冰箱温度调节旋钮2个（图一）。b、RS25波段开关2个，用其旋转结构（图一）。c、数表转换开关弹片。单通隔离铜柱等（图一）。
5、自制pcb开关板（图二），pcb旋钮刻度贴面（图四）。由于开始构思电路时没有考虑1000v电压档，在调试时才加的。所以旋钮度盘上没有1000v，只是一个“白点”，快过年了也不便再打板更换。
6、电路图：a、有源表头电路，b、交直流电压测量电路，交直流电流测量电路，直流电阻测量电路，c、表头供电电路，直流电阻挡供电电路。
7、测量精度：因本人纯属业余爱好，手头没有高精度校准设备，只能利用一块ZT219四位半数字万用表作为标准表，对该表进行比较法校准，使电压、电流各档的满刻度值和数字表读数相等。各电阻档的中值与数字表的读数一致。表面利用500型表盘。
8、线性：各挡的满刻度与ZT219指示值重合、25%、50%、75%处读数与ZT219读数，直流不超过一小格。交流不超2小格。能满足一般爱好者日常使用。
19、扩展功能：蜂鸣通断测试。
三、制作要点：
1、由于C85表头指针较短，接长后要校正平衡。
2、业余制作万用表，电阻都是非标称值，是比较麻烦的难点。本制作采用3296多圈精密可调电阻器，易购且成本低，调试方便。
3、电源部分：一节3.7V18650锂电池供电（整机电流9.5mA），DCDC隔离模块,本制作采用市售模块。
4、调试：a、放大部分采用常见运放电路，只要元器件完好，接线无误，就能正常工作。b、电阻采用3296可调电阻，有源表头灵敏度可调节，使本制作调试比较容易。直流电压档校正，将右侧分档开关置于直流电压，左侧开关置于5mV档，用ZT219数字表电阻档接本制作的正负表笔，调整R1，使电阻值等于10k（2MΩ/V），然后，将ZT219(下称标准表)和本制作（下称被测表）并联，同时测量5mV直流电压，调整被测表的R18，使被测表满刻度时和并联的标准表（ZT219）读数相同（5mV），依次调整倍增电阻R2(10mV)至R10(5V)，从10V档开始，直流电压调R19~R23，使各档位满刻度电压与标准表读数相等。交流电压档的调整，右侧开关置~V档，左侧开关置5mV处，调整R12，使被测电表指示与标准表（ZT219）相等，交流10V~500V各档可调整R13~R17，使各档位满刻度交流电压与标准表读数相等。直流电流档校正，将左侧开关置于-A，右侧开关置于0.5uA处，标准表和被测表串联，接入0.5uA直流电流，调整R41，使被测表满刻度等于0.5uA，将右侧开关置于500mA处，标准表和被测表串联，接入500mA直流电流，调整R40，使被测表满刻度等于500mA，开关置于100mA处，调整R39，接入100mA直流电流，使被测表满刻度和标准表视值相同等于100mA。依次调整R33~R24，使10mA、5mA、1mA、0.5mA、0.25mA、50uA、10 uA、2.5 uA、0.5 uA的满刻度值和标准表相等，再从500 mA档开始重复上述步骤，调试一遍，复测无误后，直流电流档校正完成，注意R41只在第一次校准0.5 uA时调整，复测0.5 uA时只可调整R24。交流电流档的调试比较简单，被测表左侧开关置于~A档，被测表右侧开关置于0.5 uA档，标准表和被测表串联，接入0.5 uA交流电流，调整R50，使被测表满刻度等于0.5uA，将右侧开关置于2.5 uA 档，标准表和被测表串联，接入2.5 uA交流电流，调整R36，使被测表满刻度等于2.5 uA，开关置于100mA处，调整R37，接入100mA交流电流，使被测表满刻度和标准表视值相同等于100mA，开关置于500mA处，调整R38，接入500mA交流电流，使被测表满刻度和标准表视值相同等于500mA，重复调试一遍，如无误即可。直流电阻档校正，有标准电阻或标准电阻箱最好，我手头没有，所以还是只能用比较法，就是精度差一点，取10M、1M、100K、10k、1k、100Ω、10Ω电阻，用标准表测量各个电阻并记录下阻值，首先校准Rx1M档，被测表左侧开关置于Ω档，被测表右侧开关置于1M档，短路被测表表笔，精确调零，用被测表测量10M这个电阻，调整R48，每次调整R48，都要重新调零，使被测表显示的阻值和标准表测得的阻值相同，被测表右侧开关置于100K档，短路被测表表笔，精确调零，用被测表测量1M这个电阻，调整R47，使被测表显示的阻值和标准表相同，用相同的方法继续校正RX10K、1K、100、10、1档，调整相应电阻R46、R45、R44、R43、R42。
        五十多年前，自制了第一台指针万用表，步入业余无线电爱好者的行列，后来在《无线电》等多种书籍杂志上看到有源多用表的介绍，由于工作繁忙，无暇顾及，现已退休多年，恰逢矿坛DIY大赛，就做了个有源指针万用表助兴，也算是圆梦之作吧。
由于文字组织能力较差，叙述中难免错误，敬请谅解。























祝大家新春快乐，兔年大吉！

ljxlsx1

傲世飞鱼 发表于 2023-2-10 13:29
我觉得PCB开关是万用表最薄弱的环节，普通PCB的敷铜厚度只有35um，很薄，用不多久就会损坏，市面上的便宜 ...

我有和你相同的看法

shiuyipyuen

ccczzzyy 发表于 2023-1-25 08:39
谢谢各位的支持，高阻电阻档的漏电问题，大部分还是出现在干电池漏液后发生的，由于早期材料和工艺没有现 ...

我告诉您;去腐蚀剂问题无关先进落后，在电子行业是近百年老课题,

用酒精洗只能洗表面，这是业余爱好者发明创造的。业内没有这种操作及行业标淮。

行业内都是用沸水煮利用热水高溶解度这个化学原理溶去剩余溶剂。

洒精是否能溶三氯化铁未见化工书籍有此介绍

傲世飞鱼

ljxlsx1 发表于 2023-1-24 20:25
波段开关改制的非常漂亮、巧妙，量程的扩展大大提高了机械表的实用性。这表用运放提高了灵敏度，RX100K、RX ...

我觉得PCB开关是万用表最薄弱的环节，普通PCB的敷铜厚度只有35um，很薄，用不多久就会损坏，市面上的便宜万用表都是这种开关，经常接触不良

ccczzzyy

天门冬 发表于 2023-10-11 10:41
呵呵，很好啊，可以做成产品方案，商业化。

手头报废的500表，扔了可惜，退休了找点事做做，免得痴呆，哈哈。

ljxlsx1

波段开关改制的非常漂亮、巧妙，量程的扩展大大提高了机械表的实用性。这表用运放提高了灵敏度，RX100K、RX1M这两个挡位在湿度环境变化下是不是容易产生测试紊乱（冬季、夏季）？电表的电路板包括波段开关为了防潮，是不是需要考虑密封？

hujingdi

感谢ccczzzyy你的作品参赛！

请见大赛公告要求，第5点，补充大赛要求的图片，谢谢！

海洋DZ

有源表玩出境界了，工程量不小。赞一个！

尚书郎

这个要获奖！！！！

箫音

玩出了新境界！！！

ccczzzyy

hujingdi 发表于 2023-1-24 20:59
感谢ccczzzyy你的作品参赛！

请见大赛公告要求，第5点，补充大赛要求的图片，谢谢！

hujingdi

ccczzzyy 发表于 2023-1-24 22:27

感谢你的作品参赛！

ccczzzyy

ljxlsx1 发表于 2023-1-24 20:25
波段开关改制的非常漂亮、巧妙，量程的扩展大大提高了机械表的实用性。这表用运放提高了灵敏度，RX100K、RX ...

谢谢各位的支持，高阻电阻档的漏电问题，大部分还是出现在干电池漏液后发生的，由于早期材料和工艺没有现在先进，过去印刷板要酸浊，洗板不干净就会留下隐患，现在是沉积铜的方法。玻璃纤维环氧板在电池漏液后会渗入其中，难于清洗。具体到这表，在焊接完成后，都用95%酒精清洗，吹风机吹干，但是效果如何，有待时间的考验。当然密封也不失为一种选项。

ljxlsx1

ccczzzyy 发表于 2023-1-25 08:39
谢谢各位的支持，高阻电阻档的漏电问题，大部分还是出现在干电池漏液后发生的，由于早期材料和工艺没有现 ...

“玻璃纤维环氧板在电池漏液后会渗入其中，难于清洗。”你这句话千真万确，这我遇到过，多年前在MF63表上加了RX100K挡位，曾经电池漏液引起测量紊乱，最后是用锋利的小刀把那污染的一层挖去才解决问题，而且渗入其中污染物不容易看出来。但是这个RX100K挡位受气候的湿度影响也非常大（包括高灵敏度的挡位），冬天湿度低的环境下可以正常测量，夏天即便是在有空调的环境下（湿度高）还不能正常测量。其实500型表整体防潮做的不错了，表壳和表头都是胶木都有橡皮圈做防潮和减震处理，防潮比MF63表好太多了，可能用500型表改制不会遇到问题。不管怎么说“【参赛】有源指针万用表实验”制作水平已经达到非常高的水平，预祝取得好的获奖名次！盼望今后能在淘宝上见到产品！

sandan

谢谢分享

1996

shiuyipyuen 发表于 2023-1-25 09:12
我告诉您;去腐蚀剂问题无关先进落后，在电子行业是近百年老课题,

用酒精洗只能洗表面，这是业余爱好者 ...

1、三氯化铁溶于酒精
2、现在的工厂用的腐蚀剂应该也不是三氯化铁，但是我想现在的工艺应该是能保证板的绝缘电阻的

w6955

1996 发表于 2023-1-27 00:00
1、三氯化铁溶于酒精
2、现在的工厂用的腐蚀剂应该也不是三氯化铁，但是我想现在的工艺应该是能保证板的 ...

高要求的产品不会用玻璃纤维板，聚四氟乙烯版是更好的选择。

15979399122

把pcb文件分享下。