Ремонт мультиметра своими руками
Цифровой мультиметр или в просторечии тестер — устройство весьма полезное для автомобилиста, а для меня как электронщика этот прибор и вовсе незаменим. Свой мультиметр я купил летом 2003-го года когда окончил 10-й класс средней школы и с тех пор он служит мне верой и правдой уже много лет.
Где-то год назад по причине активного использования начала подглюкивать кнопка ON/OFF — сначала помогало повторное нажатие, а потом я начал подтыкать спичку в кнопку. Ясное дело что долго так продолжаться это не может и тут я решил кнопку эту отремонтировать.
Разобрал прибор. Кнопка находится на плате
Понятное дело что виновата сама кнопка поэтому я её разобрал. Пизнец какие мелкие деталюшки
Сначала я подогнул контактные перемычки, почистил контакты и собрал кнопку, но увы кнопка срабатывала через раз в виду того что одна из перемычек уже почти не спружинивает поэтому я снова разобрал кнопку. Поджимать перемычку оказалось бесполезно — при надевании на контакты она разгибалась обратно. Сначала хотел заменить эту кнопку на какую-нибудь другую кнопку с фиксацией, но подходящих не нашёл, а потом понял что запчасти у меня всё-таки есть — кнопкой HOLD я практически не пользуюсь и решил поменять местами внутренности кнопок.
Я не знаю какой китайский робот собирает эти кнопки, но аналогичная процедура вручную потрепала немалое количество моих нервов. Специально для блога решил сделать несколько макрофотографий с помощью блока линз от сломанного цифровика, не микроскоп конечно, но лучше чем ничего. Фотографировал телефоном просто приставив линзу к камере телефона.
Основание кнопки с контактами на плате выглядит так
Контактные перемычки это самые мелкие детали в кнопке. Рядом для сравнения лежит обычная швейная иголка на которую надета пружина от этой же кнопки.
Собрать кнопки было весьма проблематично в виду того что детали очень мелкие и постоянно что-нибудь падало. Выход нашёлся простой — приклеил перемычки к движку кнопки обычным "Моментом", после этого собрать кнопки стало гораздо проще.
Так как кнопка HOLD использует только одну группу контактов то перемычку, которая ещё пружинит я поставил в нужное место. Собрал мультиметр и вуаля — всё работает должным образом
Знание характеристик цепи прохождения тока — основа работы каждого электротехника. Здесь мало разбираться в проектируемой схеме, нужно выявлять напряжение, силу проходящего тока, сопротивление на уже готовых деталях аппаратуры. Для исследования значений характеристик, используются или раздельные омметры, вольтметры, амперметры, или приборы, объединяющие в своем составе все названые измерители. Один из таких аппаратов — мультиметр М838. О нем и пойдет речь дальше.
Тестер доступен по цене, надежен и обеспечивает все базовые функции для домашней, или профессиональной, мастерской-лаборатории электронщика. Особой широты возможностей от мультиметра М838 ждать не стоит, но в мере существующих, он дает хорошую точность измерений.
Аппарат классифицируется как цифровое устройство. Основа его схемы — классический тестер DT838. Отличий модели, представленные на рынке ни во внешнем виде, ни по функциональности практически не имеют, за редким исключением. Производители привлекают покупателей конкретно к своим устройствам иными методами. К примеру, мультиметр цифровой Universal M838 IEK, позиционируется как полностью соответствующий государственным (ГОСТ Р), международным стандартам (IEK) и регламентам ЕАЭС. Кроме того, с ним в комплекте поставляются не только обычные щупы, но и термопара.
Характеристики и возможности
Возможности прибора рассмотрим на примере мультиметра Mastech M838, как представителя всех прочих аппаратов серии DT838:
Большая часть моделей М838 идет с инструкцией по применению, напечатанной на задней стенке упаковки. Последняя отлична от классической коробки и выполнена картонным основанием, закрытым прозрачным фигурным пластиком, выпуклости которого и придерживают от выпадения мультиметр, вместе с щупами и термопарой в комплекте. Некоторые производители, в целях экономии не поставляют сенсор температуры, его придется приобретать отдельно.
Внешний вид
Устройство выглядит достаточно утилитарно — небольшой пластмассовый корпус однотонного окраса. Производители в качестве колера для него, обычно берут серый, черный, красный или желтый цвет. На задней стенке размещена, закрытая крышкой с болтовым фиксатором, ниша для батареи крона. Спереди мультиметра, сверху, расположен индикатор показаний, ниже механический селектор включения и режимов работы. Дальше, слева, гнездо тестирования транзисторов, справа три контакта подключения щупов. На всех входах и органах управления нанесена разметка пределов измерений и чувствительности, отличными от тона корпуса цветами.
Принципиальная схема
Конструктивно все мультиметры серии M83x похожи. Их принципиальная схема:
Отличительная черта аналогичных тестеров — кольцевой селектор включения и выбора режимов работы. Его контактные области хорошо видно на схеме подобного мультиметра — М830B:
Распространенные неисправности модели и их ремонт
Как и у любого электронного оборудования, мультиметр M838 имеет свои слабые места. В которых неисправности, зачастую, возникают из-за некорректных действий человека, или износа от времени и частоты использования аппарата. Ремонт подобных повреждений относительно несложен, и вполне по силам владельцу.
Подводя итог
Многофункциональные аппараты, заменяющие собой амперметр, вольтметр, омметр достаточно широко распространены и востребованы специалистами, занимающимся ремонтом, настройкой, или проектированием электронных схем. В статье описана одна из часто встречающихся серий подобных устройств — М838, включая мультиметр IEK. Тестеры представленного класса, достаточно недороги, надежны, пригодны к ремонту в случае форс-мажорных обстоятельств, обеспечивают нужную точность измерений.
Устройство цифровых мультиметров 830-й серии, наиболее часто встречающиеся неисправности и способы их устранения.
В настоящее время выпускается огромное разнообразие цифровых измерительных приборов различной степени сложности, надежности и качества. Основой всех современных цифровых мультиметров является интегральный аналого-цифровой преобразователь напряжения (АЦП). Одним из первых таких АЦП, пригодных для построения недорогих портативных измерительных приборов, был преобразователь на микросхеме ICL71O6, выпущенной фирмой MAXIM. В результате было разработано несколько удачных недорогих моделей цифровых мультиметров 830-й серии, таких как М830В, М830, М832, М838. Вместо буквы М может стоять DT.
В настоящее время эта серия приборов является самой распространенной и самой повторяемой в мире.
Технические характеристики цифровых мультиметров серии M83:
· Количество измерений в секунду. 2
· Постоянное напряжение U=0,1мВ - 1000В (входное сопротивление 1 МОм),
· Переменное напряжение U~ 0,1В - 750В
· Постоянный ток I= 2?A - 10A
· Диапазон частот по перем. току 40 - 400Гц
· Сопротивление R 0,1 Ом - 2 Мом
· Встроенный генератор синус1000Гц
· Коэффициент усиления транзисторов h21 до 1000
· Проверка диодов 3В / 0.8мА
· Габариты, мм 65 ? 125 ? 28
· Вес, грамм (с батареей) 180
· Сервис - Индикация разряда батарейки
Кроме того, в некоторых моделях есть режим звуковой прозвонки соединений, измерения температуры с термопарой и без термопары, генерации меандра частотой 50. 60 Гц или 1 кГц.
Основной изготовитель мультиметров этой серии - фирма Precision Mastech Enterprises (Гонконг).
Рис. 1. Структурная схема АЦП 7106
Основа мультиметра - АЦП IC1 типа 7106 (ближайший отечественный аналог - микросхема 572ПВ5). Его структурная схема приведена на рис. 1, а цоколевка для исполнения в корпусе DIP-40 - на рис. 2. Перед ядром 7106 могут стоять разные префиксы в зависимости от производителя: ICL7106, ТС7106 и т.д. В последнее время все чаще используются бескорпусные микросхемы (DIE chips), кристалл которых припаивается непосредственно на печатную плату.
Рис. 2. Цоколевка АЦП 7106 в корпусе DIP-40
Рассмотрим схему мультиметра М832 фирмы Mastech (рис. 3).
На вывод 1 IC1 подается положительное напряжение питания батареи 9 V , на вывод 26 - отрицательное. Внутри АЦП находится источник стабилизированного напряжения 3 V , его вход соединен с выводом 1 IC1, а выход - с выводом 32. Вывод 32 подсоединяется к общему выводу мультиметра и гальванически связан с входом СОМ прибора. Разность напряжений между выводами 1 и 32 составляет примерно 3 V в широком диапазоне питающих напряжений - от номинального до 6,5 В. Это стабилизированное напряжение подается на регулируемый делитель R11, VR1, R13, а с его выхода на вход микросхемы 36 (в режиме измерения токов и напряжений). Делителем задается потенциал U ег на выводе 36, равный 100 мВ. Резисторы R12, R25 и R26 выполняют защитные функции. Транзистор Q102 и резисторы R109, R110nR111 отвечают за индикацию разряда батареи питания. Конденсаторы С7, С8 и резисторы R19, R20 отвечают за отображение десятичных точек дисплея.
Рис. 3. Принципиальная схема мультиметра М832
Диапазон рабочих входных напряжений Umax напрямую зависит от уровня регулируемого опорного напряжения на выводах 36 и 35 и составляет:
Стабильность и точность показаний дисплея зависят от стабильности этого опорного напряжения. Показания дисплея N зависят от входного напряжения UBX и выражаются числом:
Рассмотрим работу прибора в основных режимах.
Измерение напряжения
Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения напряжения представлена на рис. 4. При измерении постоянного напряжения входной сигнал подается на R1. R6, с выхода которого через переключатель (по схеме 1-8/1. 1-8/2) подается на защитный резистор R17. Этот резистор, кроме того, при измерениях переменного напряжения вместе с конденсатором СЗ образует фильтр нижних частот. Далее сигнал поступает на прямой вход микросхемы АЦП, вывод 31. На инверсный вход микросхемы подается потенциал общего вывода, вырабатываемый источником стабилизированного напряжения 3 V , вывод 32.
Рис. 4. Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения напряжения
При измерениях переменного напряжения оно выпрямляется однополупериодным выпрямителем на диоде D1. Резисторы R1 и R2 подобраны таким образом, чтобы при измерении синусоидального напряжения прибор показывал правильное значение. Защита АЦП обеспечивается делителем R1. R6 и резистором R17.
Измерение тока
Рис. 5. Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения тока
В режиме измерения постоянного тока последний протекает через резисторы RO, R8, R7 и R6, коммутируемые в зависимости от диапазона измерения. Падение напряжения на этих резисторах через R17 подается на вход АЦП, и результат выводится на дисплей. Защита АЦП обеспечивается диодами D2, D3 (в некоторых моделях могут не устанавливаться) и предохранителем F.
Измерение сопротивления
Рис. 6. Упрощенная схема мультиметра в режиме измерения сопротивления
В режиме измерения сопротивления используется зависимость, выраженная формулой (2). На схеме видно, что один и тот же ток от источника напряжения +LJ протекает через опорный резистор Ron и измеряемый резистор Rx (токи входов 35, 36, 30 и 31 пренебрежимо малы) и соотношение UBX
и Uon равно соотношению сопротивлений резисторов Rx и Ron. В качестве опорных резисторов используются R1. R6, в качестве токозадающих используются R10 и R103. Защита АЦП обеспечивается терморезистором R18 (в некоторых дешевых моделях используются обычные резисторы номиналом 1. 2 кОм), транзистором Q1 в режиме стабилитрона (устанавливается не всегда) и резисторами R35, R16 и R17 на входах 36, 35 и 31 АЦП.
Режим прозвонки.
В схеме прозвонки используется микросхема IC2 (LM358), содержащая два операционных усилителя. На одном усилителе собран звуковой генератор, на другом - компаратор. При напряжении на входе компаратора (вывод 6) меньше порогового, на его выходе (вывод 7) устанавливается низкое напряжение, открывающее ключ на транзисторе Q101, в результате чего раздается звуковой сигнал. Порог определяется делителем R103, R104.
Защита обеспечивается резистором R106 на входе компаратора.
Дефекты мультиметров.
Все неисправности можно разделить на заводской брак и повреждения, вызванные ошибочными действиями оператора.
Поскольку в мультиметрах используется плотный монтаж, то возможны замыкания элементов, плохие пайки и поломка выводов элементов, особенно расположенных по краям платы. Ремонт неисправного прибора следует начинать с визуального осмотра печатной платы.
Наиболее часто встречающиеся заводские дефекты мультиметров М832 приведены в таблице.
Исправность ЖК-дисплея можно проверить с помощью источника переменного напряжения частотой 50. 60 Гц и амплитудой в несколько вольт. В качестве такого источника переменного напряжения можно взять мультиметр М832, у которого есть режим генерации меандра. Для проверки дисплея следует положить его на ровную поверхность дисплеем вверх, подсоединить один щуп мультиметра М832 к общему выводу индикатора (нижний ряд, левый вывод), а другой щуп мультиметра прикладывать поочередно к остальным выводам дисплея. Если удается получить зажигание всех сегментов дисплея, значит, он исправен.
Вышеописанные неисправности могут появиться и в процессе эксплуатации. Следует отметить, что в режиме измерения постоянного напряжения прибор редко выходит из строя, т.к. хорошо защищен от перегрузок по входу. Основные проблемы возникают при измерении тока или сопротивления.
Ремонт неисправного прибора следует начинать с проверки питающего напряжения и работоспособности АЦП: напряжения стабилизации 3V и отсутствия пробоя между выводами питания и общим выводом АЦП.
В режиме измерения тока при использовании входов V, ? и mА, несмотря на наличие предохранителя, возможны случаи, когда предохранитель сгорает позже, чем успевают пробиться предохранительные диоды D2 или D3. Если в мультиметре установлен предохранитель, не соответствующий требованиям инструкции, то в этом случае возможно выгорание сопротивлений R5. R8, причем визуально на сопротивлениях это может никак не проявиться. В первом случае, когда пробивается только диод, дефект проявляется только в режиме измерения тока: ток через прибор протекает, но дисплей показывает нули. В случае выгорания резисторов R5 или R6 в режиме измерения напряжения прибор будет завышать показания или показывать перегрузку. При полном сгорании одного или обоих резисторов прибор не обнуляется в режиме измерения напряжения, но при замыкании входов дисплей устанавливается на нуль.
При сгорании резисторов R7 или R8 на диапазонах измерения тока 20 мА и 200 мА прибор будет показывать перегрузку, а в диапазоне 10А - только нули.
В режиме измерения сопротивления повреждения происходят, как правило, в диапазонах 200 Ом и 2000 Ом. В этом случае при подаче на вход напряжения могут сгорать резисторы R5, R6, R10, R18, транзистор Q1 и пробиваться конденсатор С6. Если полностью пробит транзистор Q1, то при измерении сопротивления прибор будет показывать нули. При неполном пробое транзистора мультиметр с разомкнутыми щупами будет показывать сопротивление этого транзистора. В режимах измерения напряжения и тока транзистор замыкается переключателем накоротко и на показания мультиметра не влияет. При пробое конденсатора С6 мультиметр не будет измерять напряжение в диапазонах 20V, 200V и 1000V или существенно занижать показания в этих диапазонах.
В случае отсутствия индикации на дисплее при наличии питания на АЦП или визуально заметного выгорания большого количества элементов схемы существует большая вероятность повреждения АЦП. Исправность АЦП проверяется контролем напряжения источника стабилизированного напряжения 3V. На практике АЦП выгорает только при подаче на вход высокого напряжения, гораздо выше 220V. Очень часто при этом в компаунде бескорпусного АЦП появляются трещины, повышается ток потребления микросхемы, что приводит к ее заметному нагреву.
При подаче на вход прибора очень высокого напряжения в режиме измерения напряжения может произойти пробой по элементам (резисторам) и по печатной плате, в случае режима измерения напряжения схема защищена делителем на сопротивлениях R1 . R6.
У дешевых моделей серии DT длинные выводы деталей могут закорачиваться на экран, расположенный на задней крышке прибора, нарушая работу схемы. У Mastech такие дефекты не наблюдаются.
Источник стабилизированного напряжения 3V в АЦП у дешевых китайских моделей может на практике давать напряжение 2,6. 3,4V, а у некоторых приборов перестает работать уже при напряжении питающей батареи 8,5 В.
В моделях DT используются низкокачественные АЦП, они очень чувствительны к номиналам цепочки интегратора С4 и R14. В мультиметрах фирмы Mastech высококачественные АЦП позволяют использовать элементы близких номиналов.
Часто в мультиметрах DT при разомкнутых щупах в режиме измерения сопротивления прибор очень долго подходит к значению перегрузки ("1" на дисплее) или не устанавливается совсем. "Вылечить" некачественную микросхему АЦП можно уменьшив номинал сопротивления R14 с 300 до 100 кОм.
При измерении сопротивлений в верхней части диапазона прибор "заваливает" показания, например, при измерении резистора сопротивлением 19,8 кОм показывает 19,3 кОм. "Лечится" заменой конденсатора С4 на конденсатор величиной 0,22. 0,27 мкФ.
Поскольку дешевые китайские фирмы используют низкокачественные бескорпусные АЦП, то нередки случаи обрыва выводов, при этом определить причину неисправности очень трудно и проявляться она может по-разному, в зависимости от оборванного вывода. Например, не горит один из выводов индикатора. Поскольку в мультиметрах используются дисплеи со статической индикацией, то для определения причины неисправности необходимо проверить напряжение на соответствующем выводе микросхемы АЦП, оно должно быть около 0,5V относительно общего вывода. Если оно равно нулю, то неисправен АЦП.
Эффективным способом поиска причины неисправности является прозвонка выводов микросхемы аналого-цифрового преобразователя следующим образом. Используется еще один, разумеется, исправный, цифровой мультиметр.
Он включается в режим проверки диодов. Черный щуп, как обычно, устанавливается в гнездо СОМ, а красный в гнездо VQmA. Красный щуп прибора подсоединяется к выводу 26 (минус питания), а черный поочередно касается каждой ножки микросхемы АЦП. Поскольку на входах аналого-цифрового преобразователя установлены защитные диоды в обратном включении, то при таком подключении они должны открыться, что будет отражено на дисплее как падение напряжения на открытом диоде. Реальная величина этого напряжения на дисплее будет несколько больше, т.к. в схеме включены резисторы. Точно так же проверяются все выводы АЦП при подключении черного щупа к выводу 1 (плюсу питания АЦП) и поочередного касания остальных выводов микросхемы. Показания прибора должны быть аналогичными. Но если поменять полярность включения при этих проверках на противоположную, то прибор должен показывать всегда обрыв, т.к. входное сопротивление исправной микросхемы очень велико. Таким образом, неисправными можно считать выводы, которые показывают конечное сопротивление при любой полярности подключения к микросхеме. Если же прибор показывает обрыв при любом подключении исследуемого вывода, то это на девяносто процентов говорит о внутреннем обрыве. Указанный способ проверки достаточно универсален и может применяться при проверке различных цифровых и аналоговых микросхем.
Бывают неисправности, связанные с некачественными контактами на галетном переключателе, прибор работает только при нажатом галетнике. Фирмы, производящие дешевые мультиметры, редко покрывают дорожки под галетным переключателем смазкой, отчего они быстро окисляются. Часто дорожки бывают чем-нибудь загрязнены. Ремонтируется следующим образом: из корпуса вынимается печатная плата, и дорожки переключателя протираются спиртом. Затем наносится тонкий слой технического вазелина. Все, прибор починен.
У приборов серии DT бывает иногда так, что переменное напряжение измеряется со знаком минус.
Это указывает на неправильную установку D1, обычно из-за неправильной маркировки на корпусе диода.
Случается, что изготовители дешевых мультиметров ставят низкокачественные операционные усилители в цепи звукового генератора, и тогда при включении прибора раздается жужжание зуммера. Этот дефект устраняется подпаиванием электролитического конденсатора номиналом 5 мкФ параллельно цепи питания. Если при этом не обеспечивается устойчивая работа звукового генератора, то необходимо заменить операционный усилитель на LM358P.
В большинстве приборов, выпускаемых в последнее время, применяются бескорпусные (DIE chips) АЦП. Кристалл устанавливается непосредственно на печатную плату и заливается смолой. К сожалению, это значительно снижает ремонтопригодность приборов, т.к. при выходе АЦП из строя, что встречается достаточно часто, заменить его трудно. Приборы с бескорпусными АЦП иногда бывают, чувствительны к яркому свету. Дело в том, что индикатор и плата прибора обладают некоторой прозрачностью, и свет, проникая сквозь них, попадает на кристалл АЦП, вызывая фотоэффект. Для устранения этого недостатка нужно вынуть плату и, сняв индикатор, заклеить место расположения кристалла АЦП (его хорошо видно сквозь плату) плотной бумагой.
При покупке мультиметров DT следует обратить внимание на качество механики переключателя, следует обязательно прокрутить галетный переключатель мультиметра несколько раз, чтобы убедиться, что переключение происходит четко и без заеданий: дефекты пластмассы не поддаются ремонту.
Суть ремонта состоит в том, чтобы взять центральную целую часть провода и припаять к наконечникам штекера и щупа. Для этого в местах перелома жилы нужно срезать изоляцию, и отделить цельную часть. Ее следует обязательно проверить на обрыв.
Дальше к наконечнику штекера прикладывается разогретое жало паяльника.
Далее нужно вырвать наконечник щупа из ручки. Это делается без нагрева. Затем провод продевается в ручку и припаивается к нему.
Чтобы все собрать обратно, на провод наматывается скотч или изолента, и сверху натягивается ручка. После этого щупы будут работать как новые.
Смотрите видео
Читайте также: