Пристрій і ремонт мультиметров серії М-830

Не можна уявити стіл для роботи ремонтника без зручного дешевого цифрового мультиметра.
У даній статті розглянуто пристрій часто популярних цифрових мультиметров 830-й серії, його схема, а ще дуже часто зустрічаються несправності і способи їх усунення.
Зараз випускається велика різноманітність цифрових приладів для вимірювання різного ступеня складності, надійності і якості. Основою всіх сучасних цифрових мультиметров вважається інтегральний аналого-цифровий перетворювач напруги (АЦП). Одним з перших подібних АЦП, придатних для побудови дешевих портативних приладів для вимірювання, був перетворювач на мікросхемі ICL7106, випущеної фірмою MAXIM.
В результаті було розроблено кілька вдалих дешевих моделей цифрових мультиметров 830-й серії, наприклад як M830B, M830, M832, M838. Замість літери M може стояти DT. Зараз ця серія приладів визнана найпоширенішою і самої повторюваною в світі. Її основні можливості: вимір постійних і змінних стресів до 1000 В (вхідний опір 1 МОм), вимір постійних струмів до 10 А, вимір опорів до 2 МОм, випробування діодів і транзисторів.
Крім того, в більшості моделей є режим звукової прозвонки з’єднань, вимірювання температури з термопарою і без термопари, генерації меандру частотою 50 … 60 Гц або 1 кГц. Ключовий виробник мультиметров даної серії — фірма Precision Mastech Enterprises (Гонконг).

СХЕМА І РОБОТА ПРИСТРОЮ

Структурна схема

Важлива схема мультиметра

Основа мультиметра — АЦП IC1 типу 7106 (ближній вітчизняний аналог — мікросхема 572ПВ5). Його структурна схема наведена на рис. 1, а цоколевка для виконання в корпусі DIP-40 — на рис. 2. Перед ядром 7106 можуть стояти різні префікси в залежності від виробника: ICL7106, ТС7106 і т.д. Зараз дуже частина застосовуються безкорпусні мікросхеми (DIE chips), кристал яких припаюється конкретно на монтажну плату.

Розглянемо схему мультиметра М832 фірми Mastech (рис. 3). На висновок 1 IC1 подається позитивна напруга живлення батареї 9 В, на висновок 26 — негативне. Всередині АЦП знаходиться джерело стабілізованої напруги 3 В, його вхід з’єднаний з висновком 1 IC1, а вихід — з висновком 32. Висновок 32 приєднується до спільного висновку мультиметра і гальванічно пов’язаний з входом COM приладу. Різниця стресів між висновками 1 і 32 становить приблизно 3 В в великому діапазоні живлячих стресів — від номінального до 6,5 В. Це стабілізовану напругу подається на регульований дільник R11, VR1, R13, а з його виходу -на вхід мікросхеми 36 (в режимі вимірювання струмів і стресів). Дільником задається потенціал U на виведення 36, рівний 100 мВ. Резистори R12, R25 і R26 виконують функції захисту. Транзистор Q102 і резистори R109, R110 і R111 відповідають за індикацію розряду батареї живлення. Конденсатори C7, C8 і резистори R19, R20 відповідають за відображення десяткових точок дисплея.

Діапазон робочих вхідних стресів Umax сильно залежить від рівня регульованого опорного напруги на висновках 36 і 35 і становить
Стабільність і точність показань дисплея залежать від стабільності цього опорного напруги.
Показання дисплея N залежать від вхідної напруги U і виражаються числом.

Розглянемо роботу приладу в ключових режимах.

Вимірювання напруги

Дуже проста схема мультиметра в режимі вимірювання напруги представлена ​​на рис. 4.

При вимірюванні постійної напруги вхідний сигнал подається на R1 … R6, з виходу якого через перемикач [за схемою 1-8 / 1 … 1-8 / 2) подається на захисний резистор R17. Цей резистор, також, при вимірах змінної напруги в зв’язці з конденсатором C3 утворює фільтр нижніх частот. Далі сигнал надходить на прямий вхід мікросхеми АЦП, висновок 31. На інверсний вхід мікросхеми подається потенціал загального висновку, що виробляється джерелом стабілізованого напруги 3 В, висновок 32.
При вимірах змінної напруги воно випрямляється однополуперіодним випрямлячем на діоді D1. Резистори R1 і R2 вибрані тому, щоб при вимірі синусоїдальної напруги прилад показував правильне значення. Захист АЦП забезпечується дільником R1 … R6 і резистором R17.

Вимірювання струму

Дуже проста схема мультиметра в режимі вимірювання струму представлена ​​на рис. 5.

У режимі вимірювання постійного струму останній протікає через резистори R0, R8, R7 і R6, комутовані в залежності від діапазону вимірювання. Падіння напруги на таких резисторах через R17 подається на вхід АЦП, і результат виводиться на дисплей. Захист АЦП забезпечується діодами D2, D3 (в більшості моделей можуть не ставиться) і запобіжником F.

Вимірювання опору

Дуже проста схема мультиметра в режимі вимірювання опору представлена ​​на рис. 6. У режимі вимірювання опору застосовується залежність, виражена формулою.

На схемі видно, що один і той же струм від джерела напруги + U протікає через опорний резистор і вимірюваний резистор R »(струми входів 35, 36, 30 і 31 нехтує малі) і співвідношення U дорівнює співвідношенню опорів резисторів R. У якості опорних резисторів застосовуються R1..R6, як токозадающіх застосовуються R10 і R103. Захист АЦП забезпечується терморезистором R18 (в певних недорогих моделях застосовуються традиційні резистори номіналом 1.2 кОм), транзистором Q1 в режимі стабилитрона (ставиться не завжди) і резисторами R35, R16 і R17 на входах 36, 35 і 31 АЦП.
Режим прозвонки. У схемі прозвонки застосовується мікросхема IC2 (LM358), що містить два операційних підсилювача. На одному підсилювачі зібраний звуковий генератор, на іншому — компаратор. При напрузі при вході компаратора (висновок 6) менше порогового, на його виході (висновок 7) ставиться невисока напруга, що відкриває ключ на транзисторі Q101, через що лунає звуковий сигнал. Поріг визначається дільником R103, R104. Захист забезпечується резистором R106 при вході компаратора.

вади Мультиметри

Всі несправності можна поділити на виробничий брак (і подібне трапляється) і пошкодження, викликані помилковими діями оператора.

Оскільки в МУЛЬТИМЕТР застосовується щільний монтаж, то можливі замикання елементів, погані пайки і поломка висновків елементів, особливо розміщених по крайкам плати. Ремонт поламаного приладу необхідно почати зі візуального огляду монтажної плати. Дуже часто зустрічаються фабричні вади мультиметров М832 наведені в таблиці.

Мультиметр цифровой- M830B заряжаем аккумулятор и тестем

Справність ЖК-дисплея можна перевірити за допомогою джерела змінної напруги частотою 50.60 Гц і амплітудою в декілька вольт. В якості такого джерела змінної напруги можна взяти мультиметр M832, у якого є режим генерації меандру. Для контролю дисплея слід покласти його на ідеальну поверхню дисплеєм вгору, приєднати один щуп мультиметра M832 до спільного висновку індикатора (ряд знизу, лівий висновок), а інший щуп мультиметра прикладати по черзі до інших висновків дисплея. Якщо виходить отримати запалювання всіх сегментів дисплея, значить, він справний.
Описані вище несправності можливо з’являться і під час експлуатації. Потрібно сказати, що в режимі вимірювання постійної напруги прилад нечасто виходить з ладу, тому що добре захищений від перевантажень по входу. Головні проблеми з’являються при вимірюванні струму або опору.
Ремонт поламаного приладу необхідно почати з перевірки напруги живлення і працездатності АЦП: напруги стабілізації 3 В і відсутності пробою між висновками харчування і загальним висновком АЦП.
У режимі вимірювання струму при застосуванні входів V, Q і mA, не звертаючи уваги на наявність запобіжника, можливі ситуації, коли запобіжник горить пізніше, ніж встигають пробитися запобіжні діоди D2 або D3. Якщо в мультиметри встановлений запобіжник, який не відповідає вимогам інструкції, то в даному випадку можливо вигоряння опорів R5 … R8, причому візуально на опорах це може ніяк не виявитися. У першому варіанті, коли пробивається тільки діод, дефект вимальовується виключно в режимі вимірювання струму: ток через прилад протікає, але дисплей показує нулі.
У разі вигорання резисторів R5 або R6 в режимі вимірювання напруги прилад буде завищувати показання або показувати перевантаження. При повному згорянні одного або двох резисторів пристрій не обнуляється в режимі вимірювання напруги, однак при замиканні входів дисплей ставиться на нуль. При горінні резисторів R7 або R8 на діапазонах вимірювання струму 20 мА і 200 мА прилад стане сигналізувати перевантаження, а в діапазоні 10 А — тільки нулі.
У режимі вимірювання опору пошкодження відбуваються, в основному, в діапазонах 200 Ом і 2000 Ом. В даному випадку при подачі на вхід напруги можуть згоряти резистори R5, R6, R10, R18, транзистор Q1 і пробиватися конденсатор C6. Якщо повністю пробитий транзистор Q1, то при вимірюванні опору прилад стане сигналізувати нулі. При неповному пробої транзистора мультиметр з роз’єднаними щупами стане сигналізувати опір цього транзистора. У режимах вимірювання напруги і струму транзистор замикається перемикачем накоротко і на показання мультиметра не робить вплив. При пробої конденсатора C6 мультиметр НЕ буде вимірювати напругу в діапазонах 20 В, 200 В і 1000 В або значно занижувати показання в таких діапазонах.
У разі відсутності індикації на екрані якщо є наявність харчування на АЦП або візуально помітного вигоряння величезної кількості елементів схеми існує велика можливість пошкодження АЦП. Справність АЦП перевіряється контролем напруги джерела стабілізованої напруги 3 В. Насправді АЦП вицвітає виключно при подачі на вхід великої напруги, набагато більше 220 В. Досить часто при цьому в компаунді безкорпусного АЦП з’являються тріщини, збільшується струм використання мікросхеми, що призводить до її помітного нагріванню.
При подачі на вхід приладу підвищеної напруги в режимі вимірювання напруги може статися пробій за елементами (резисторам) і по платі, в разі режиму вимірювання напруги схема захищена дільником на опорах R1.R6.
У недорогих моделей серії DT довгі висновки деталей можуть закорачивается на екран, розміщений на задній кришці приладу, порушуючи роботу схеми. У Mastech ці пошкодження не спостерігаються.
Джерело стабілізованої напруги 3 В в АЦП у недорогих китайських моделей може на практиці давати напругу 2,6.3,4 В, а у певних приладів перестає працювати вже при напрузі живильної батареї 8,5 В.
У моделях DT застосовуються низькоякісні АЦП, вони дуже сприйнятливі до номіналах ланцюжка інтегратора C4 і R14. У МУЛЬТИМЕТР фірми Mastech дуже якісні АЦП дають можливість використовувати деталі близьких номіналів.
Часто в мультиметр DT при розімкнутих щупах в режимі вимірювання опору прилад занадто довго підходить до значення перевантаження ( «1» на дисплеї) або не ставиться зовсім. «Лікувати» негативну мікросхему АЦП можна зменшивши номінал опору R14 з 300 до 100 кОм.

Прозвонка на мультиметр M830B

При вимірюванні опорів зверху діапазону прилад «завалює» свідчення, наприклад, при вимірюванні резистора опором 19,8 кОм показує 19,3 кОм. «Лікується» заміною конденсатора C4 на конденсатор величиною 0,22 … 0,27 мкФ.
Оскільки недорогі китайські фірми застосовують низькоякісні безкорпусні АЦП, то бувають ситуації обриву висновків, при цьому знайти причину несправності досить не просто і виникати вона може по-різному, в залежності від обірваного виведення. Наприклад, не горить один з висновків індикатора. Оскільки в МУЛЬТИМЕТР застосовуються дисплеї зі статичної індикацією, то для визначення причини несправності слід перевіряти напругу на відповідному виводі мікросхеми АЦП, воно має бути близько 0,5 В щодо спільного висновку. Якщо воно дорівнює нулю, то несправний АЦП.
Результативним способом пошуку причини несправності вважається прозвонка висновків мікросхеми аналого-цифрового перетворювача наступним чином. Застосовується ще 1, звичайно, справний, цифровий мультиметр. Він включається в режим перевірки діодів. Чорний щуп, як в більшості випадків, встановлюється в гніздо COM, а червоний в гніздо VQmA. Червоний щуп приладу приєднується до висновку 26 (мінус харчування), а чорний по черзі стосується кожної ніжки мікросхеми АЦП. Оскільки на входах аналого-цифрового перетворювача встановлені захисні діоди в зворотному включенні, то при подібному підключенні вони повинні відкритися, що буде відображено на екрані як падіння напруги на відкритому діоді.
Реальна величина такої напруги на екрані буде трохи більше, тому що в схемі включені резистори. Точно також перевіряються всі висновки АЦП при підключенні чорного щупа до висновку 1 (плюса харчування АЦП) і почергового дотику інших висновків мікросхеми. Покази приладу повинні бути подібними. Однак якщо поміняти полярність включення при таких перевірках на іншу, то прилад повинен демонструвати завжди обрив, тому що вхідний опір справної мікросхеми дуже велике.

Ремонтируем мультиметр Нет звуковой прозвонки

Подібним чином, поламаними можна вважати висновки, які показують кінцеве опір при будь полярності підключення до мікросхеми. Якщо ж прилад показує обрив при будь-якому підключенні досліджуваного виведення, то це на дев’яносто відсотків говорить про внутрішній обриві. Зазначений спосіб перевірки досить універсальний і може використовуватися при перевірці самих різних цифрових і аналогових мікросхем.
Бувають несправності, які пов’язані з неякісними контактами на галетним перемикач, прилад працює виключно при натиснутому галетніке. Фірми, що виробляють недорогі універсальні вимірювальні пристрої, нечасто покривають доріжки під галетним перемикачем мастилом, чому вони швиденько окислюються. Часто доріжки бувають чимось забруднені. Ремонтується так: з корпуса виймається монтажна плата, і доріжки перемикача протираються спиртом. Після наноситися тоненький шар технічного вазеліну. Все, прилад полагоджений.
У приладів серії DT буває іноді так, що змінна напруга вимірюється зі знаком мінус. Це вказує на неправильну установку D1, в більшості випадків через невірну маркування на корпусі діода.
Відбувається, що виробники недорогих мультімет-рів ставлять низькоякісні операційні підсилювачі в ланцюзі звукового генератора, і ось тоді при включенні приладу лунає гудіння зумера. Такий дефект усувається подпаіваніе електролітичного конденсатора номіналом 5 мкФ паралельно ланцюга харчування. Якщо при цьому не забезпечується стабільна робота звукового генератора, то необхідно замінити операційний підсилювач на LM358P.
Нерідко зустрічається така неприємність, як витікання батареї. Маленькі краплі електроліту можна протерти спиртом, однак якщо плату залило сильно, то хороші результати можна отримати, промивши її гарячою водою з простим милом. Знявши покажчик і отпаяв пискавку, за допомогою щітки, наприклад зубної, необхідно грунтовно намилити плату з двох сторін і вимити під струмені води з-під крана. Повторивши мийку 2.3 рази, плату сушать і встановлюють в корпус.
У безлічі приладів, вироблених останнім часом, використовуються безкорпусні (DIE chips) АЦП. Кристал ставиться безпосередньо на монтажну плату і заливається смолою. На жаль, це суттєво зменшує ремонтопридатність приладів, тому що при виході АЦП з ладу, що зустрічається дуже часто, замінити його складно. Прилади з безкорпусним АЦП іноді бувають чутливі до яскравого світла. Наприклад, під час роботи поруч з лампою настільного типу вимірювальна похибка робіт може зрости. А справа вся в тому, що покажчик і плата приладу володіють деякою світлопроникністю, і світло, проникаючи крізь них, потрапляє на кристал АЦП, викликаючи фотоефект. Для усунення цього недоліку необхідно витягнути плату і, знявши покажчик, заклеїти місце розміщення кристала АЦП (його добре видно крізь плату) щільним папером.
Під час покупки мультиметров DT необхідно подивитися на якість механіки перемикача, слід обов’язково прокрутити галетний перемикач мультиметра кілька разів, щоб переконатися, що перемикання відбувається чітко і без заїдань: вади пластмаси не піддаються ремонту.
Сергій Бобін. «Ремонт електронної техніки» №1, 2003

Мультиметр М-830В

Схемотехнічних мультиметр зроблений за традиційною схемою для використання такої ІМС з одним точним резистивним дільником на резисторах R1, R2, R3, R5, R7, R10, R11, R15, R16 для всіх режимів вимірювань. Як виняток можуть бути резистори R12, R13, що включаються виключно в режимі вимірювання струму в якості шунта на відповідних межах вимірювання. Це дає можливість зменшити вартість приладу, але подібне рішення змушує розробників істотно ускладнити перемикач режимів і меж вимірювань. З цієї причини, найбільш нестандартним вузлом приладів подібного класу вважається багатопозиційний перемикач. Крім вибору меж вимірювань, він призначається і для вибору вимірюваних величин.

Конструктивно перемикач реалізований у вигляді 11 друкованих кільцевих доріжок на ключовий платі мультиметра. Як видно зі схеми внутрішні дві доріжки (умовно 1 і 2 доріжки) грають роль вимикача харчування. На малюнку 2 перемикач показаний в положенні вимкнено. Доріжки 3-4 керують включенням точок між розрядами індикатора. Для етойже мети застосовуються транзистори VT2 -VT4. Резистори R1-R11, R15, R16, як ми говорили, забезпечують функції вхідного дільника при вимірюванні стресів, струмів і опору.

У режимі вимірювання постійної і змінної стресів цей дільник підключений до входу АЦП (31) через резистор R29 за допомогою замикання сегментів 10 і 11 доріжок верхньої половини перемикача. При цьому VD1 — од-нополуперіодний випрямляч, комутований нижніми сегментами 9 і 10 доріжок і працює при вимірюванні змінних стресів і струмів. При вимірі напруги і струму вхід 35 ІМС з’єднаний з землею (доріжки 6 і 7) і транзистор VT1, включений як захисний діод не застосовується. Однак він гарантує захист від перевантаження в режимі вимірювання опору і тестування напівпровідників. Для захисту від перевантаження при вимірюванні струму застосований запобіжник F1.
Єдиний регулювальний компонент у схемі — резистор R22, дає можливість регулювати значення опорного напруги і завдяки цьому забезпечити допустиму вимірювальна похибка робіт.
Вимірювання опору постійному струму робиться за типовою схемою зміни падіння напруги на вимірюваному опорі при проходженні через нього заданого струму, що забезпечується генератором стабільного струму АЦП (висновки 1-32)
Вимірювання статичного коефіцієнта передачі по струму транзисторів забезпечується шляхом вимірювання колекторного струму при фіксованому значенні струму бази (R6, R8 — по 220 кОм). Вимірювання параметрів транзисторів різної провідності забезпечується комутацією полярності напруги живлення.
Конструктивно мультиметр зроблений в пластмасовому корпусі, причому задня кришка має алюмінієвий екран для зменшення наведень на вимірювальні ланцюга приладу. Вся схема приладу в зв’язці з перемикачем зроблена на одній монтажній платі. Покажчик стикається з монтажною платою за допомогою провідної ток гуми. Кріплення індикатора до плати виконано за допомогою пластмасової рамки з засувками. Для зміни батареї потрібно демонтувати весь корпус.

Ремонт сгоревшего мультиметра DT-832 (Ремонт)

Ключовими помилками експлуатації призводить до несправності приладу є проведення вимірювань при розрядженою батареї, що нерідко відбувається, тому що в приладі не автоматизованого виключення. І друга причина — перевантаження по входу. Остання ситуація дуже часто з’являється при помилках в підборі режиму вимірювань, наприклад, встановлений режим вимірювання струму, а робиться вимір великої напруги). І в тому і в іншому випадку це призводить до пробою АЦП. Але головна причина виходу приладу з ладу при його експлуатації — це перемикання меж і режимів вимірювання без виключення від вимірюваної ланцюга. При цьому дуже часто вигорають провідні доріжки перемикача і прилад вже не підлягає ремонту. Це вважається мінусом всіх приладів з аналогічними перемикачами.
Ремонт приладу в загальному випадку є нераціональним, тому що мультиметр досить дешевий, а турбот в ремонті досить. Якщо доріжки центрального перемикача не перегоріла, то при крайній необхідності заміна АЦП проблеми не становить. Досить зняти покажчик, одночасно натиснувши 2 клямки (рис. 5). Далі викуси поламану ІМС і очистивши від залишків олова отвори для монтажу паяльником з вакуумним відсмоктуванням (наприклад, за допомогою бюджетний паяльної станції Актаком — АТР-2101 або АТР-3101) сміливо можна вставляти вітчизняний аналог 572ПВ5. При певному навику все це займає не більше години. Не так просто установка індикатора, тому що потрібно точний збіг контактів плати і індикатора. Про випадок вигоряння провідних доріжок перемикача ми вже говорили.
При калібрування мультиметра досить на молодшому діапазоні вимірювання постійної напруги, подавши вхідна напруга з потрібною точністю, досягти правильних показань на індикаторі приладу, обертаючи движок резистора R22.