壹前言每個從事電子電機技術人員的工具包裡都一定會放上一個三用電表, 它是從事各項電子電機技術人員必備的測量儀器, 就像醫生使用聽診器一樣, 是我們不可或缺的最佳幫手, 所以所有的電子電機技術人員都必須了解它的構造原理種類, 以及如何使用三用電表, 這些都是啟發我們去探討三用電表的原因貳正

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橘顿都
5 years ago
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1 投稿類別 : 工程技術類篇名 : 認識三用電表作者 : 張培倫國立岡山農工電子三陳胤伯國立岡山農工電子三指導老師 : 孫銘宏老師

2 壹前言每個從事電子電機技術人員的工具包裡都一定會放上一個三用電表, 它是從事各項電子電機技術人員必備的測量儀器, 就像醫生使用聽診器一樣, 是我們不可或缺的最佳幫手, 所以所有的電子電機技術人員都必須了解它的構造原理種類, 以及如何使用三用電表, 這些都是啟發我們去探討三用電表的原因貳正文 ( 一 ) 何謂三用電表 : 一般人所稱呼的三用電表 (Vol-ohm-Milliammeter) 也稱作萬用電表, 三用電表能應用的範圍很廣, 一般所使用的三用電表主要功能是測量電路的電壓電流和電阻值, 其原理是利用達松發檢流計 (D'arsonval galvamometer) 而設計我們還可以用來測量電容電感電晶體二極體及分貝等值 ( 二 ) 三用電表的原理 : 三用電表是由一個圈轉電流計倍率器分流器整流器及電池等組合而成的多功能儀器, 由選擇開關的切換, 即可分別使其成為直流電壓計電流計交流電壓計及電阻計, 每一計器又分為各種量程以適合實際需要 (1) 倍率器 : 倍率器乃由伏特計串聯一可變電阻 Rm 而成當倍率器接於待測電壓 V0 時,Rm 將負擔降低部分電壓之責任, 使伏特計兩端之最大電壓不超過其最大偏轉範圍此時流經電阻及伏特計的電流相等, 若伏特計的電阻為 Rv, 則 I=VM / RM=Vv / Rv VM / Vv=RM / Rv 兩端分別加 1, 則 (VM+Vv) / Vv=(Rm+Rv) / Rv VM+Vv=V0 故 V0 / Vv=(RM+Rv) / Rv 若 V0=(RM+Rv) / Rv * Vv=nVv n=(rm+rv) / Rv 或 RM=(n-1)Rv 註一即倍率器之電阻如為伏特計電阻之 (n-1) 倍時, 此伏特計可測定至最大標度之 n 倍電壓 - 1 -

3 (2) 分流器 : 分流器乃安培計 A 與一電阻為 Rs 之電阻器並聯而成當一電流 I 流經分流器時, 通過電阻器與安培計之電流與其電阻之大小成反比, 即若安培計之電阻為 RA, 則 Is / IA=RA / Rs 因 Is=I-IA 故 (I-IA) / IA=RA / Rs I/IA-1=RA / Rs 若 I=(RA+Rs) / Rs * IA=nIA 或 Rs=1 / (n-1) * RA 註一故分流器之電阻如為電流計電阻之 1/(n-1) 倍時, 此安培計可測定電流最大額度之 n 倍 (3) 直流電壓計 (Direct Current Volt-meter): 所示即為倍率器中供切換用的電阻此時 M 可當成一伏特計, 由串聯電阻值的不同, 而構成各種不同的電壓量程, 其量程之指標為等刻度 (4) 直流電流計所示即為分流器中供切換用之電阻, 此時 M 可看成一安培計, 由並聯的電阻不同, 而構成各種不同之電流量程, 其量程之指示亦為等刻度 (5) 交流電壓計 (Alternation Current Voltmeter): 為一半波整流電路,D1,D2 為整流器, 本電路乃是應用整流器之直線特性部分為根據, 因在小電壓時, 無法得到其直線整流特性, 故在低值電壓之指示刻度為非等分刻度此時 M 所指示的為均方根值 (rms 值 ) 即交流電壓之有效值, 其與最大值間之關係為 Vrms=Vmax / 2 (6) 歐坶計 (Ohmmeter): E 為內接乾電池, 當探針 a 及 b 未接於待測電阻 Rx 時, 線路為斷路, 電流計 M 之指針不動, 其停點訂為無限大當 a,b 短路,M 之指針即開始作最大偏轉, 其最大偏轉刻度訂為零歐姆當 a,b 接於待測電阻 Rx 之兩端時,M 之指針的偏轉刻度當介於 0 及 Ω 之間 S 為歐姆零點之調整鈕, 當 a,b 二探針短路時 M 之指針不指向零歐姆時, 可旋轉 S 使指針指向零歐姆為止註二 ( 三 ) 三用電表的種類三用電表有指針和數字兩種指針三用電表, 使用磁場偏轉指針的表盤, 此表頭與的檢流計相同 ; 數字三用電表的顯示則採用 LCD VFD( 真空螢光顯示器,Vacuum fluorescent display) LED OLED 等, 此外, 早期也有用數字管的 - 2 -

4 一指針三用電表指針三用電表在新品與二手市場上均不難找到但因為從刻度板上沒辦法準確的得知數值, 容易產生偏差, 加上刻度難以細分的限制, 除非指針三用電表直接指在有標示數值的大刻度上, 否則較難以直接分辨數值但在某些情況下指針三用電表仍然有一些優勢, 例如 : 內部電路簡單表頭的反應速度快易於迅速得知概略數值對一些跳動的數值反應方面等, 易於學習測量電路的原理, 因此, 部分場合或某些情況下仍有在使用為了提高指針式三用電表的電壓檔的輸入阻抗, 減少對待測電路的影響, 有些較高檔的指針式三用電表會使用真空管來放大輸入的信號, 這種設計的三用電表也被稱為真空管伏特計 (VTVM,Vacuum Tube Volt Meters) 或真空管三用電表 (VTMM,Vacuum Tube Multimeters) 如使用 FET 來放大輸入的信號, 則是 FETVM 註三二數字三用電表數字三用電表 (DMM,Digital MultiMeter) 在精確度與解析度上都優於指針三用電表, 且數字三用電表的電壓檔具有高輸入阻抗, 又可立即讀出數字在使用數字三用電表時, 被測量的信號會被轉換成數字電壓並被數字的前置放大器放大, 然後由數字顯示屏直接顯示該值, 這樣就避免了在讀數時視差帶來的偏差同樣, 更好的電路系統和電子技術, 也提高了測量精度一般指針儀錶的基本精度 ( 直流電壓檔 ) 在 ±2%~±5% 之間, 常見的基本精度在 ±3%~±4% 數字三用電表常見的基本精度在 ±0.5%~±1%, 高級機型則可以達到 ±0.025%, 而桌上型的三用電表更高達百萬分之一的精度註三表一三用電表的比較作者彙整優點缺點指針三用電表數字三用電表內部電路簡單可以較快得知約略直對一些跳動的數值較容易掌握, 易於初學者學習測量電路 ; 且沒電時還可以正常測量電壓電流值可立即讀出被測物的數值, 測量歐姆值也不用像指針三用電表要零歐姆調整 ; 且可以依個人的需求不同去購賣不同精確值的數字三用電表刻度較不容易判讀, 容易產生偏差, 數值難以細分, 無法得知精確值當數字三用電表沒有電的時候, 辨失去任何功能了 - 3 -

將紅色測試棒插入此孔 4 測試棒之負端插孔: 將黑色測試棒插入此孔 5 電阻 0Ω 調整鈕 : 測量電阻時, 其只是值之準確度受到電池老化電壓下降影響,

5 (1) 指針三用電表的外觀及各部名稱及功用圖一指針三用電表的外觀及各部名稱作者製作 1 電表指針零點調整器: 假如三用電表指針未在刻度板的左方的刻度時, 可用一字起子調整是最左邊之刻度上 2 檔位刻度盤: 三用電表的檔位刻度盤可分為 Ω DCV ACV DCmA 四個範圍 3 測試棒之正端插孔: 將紅色測試棒插入此孔 4 測試棒之負端插孔: 將黑色測試棒插入此孔 5 電阻 0Ω 調整鈕 : 測量電阻時, 其只是值之準確度受到電池老化電壓下降影響, 所以每一次測量電阻值的時候, 都必須做一次 0Ω 調整 (2) 數字三用電表的外觀及各部名稱及功用圖二數字三用電表的外觀及各部名稱作者製作 - 4 -

(2) 如何正確使用指針三用電表 1. 歸零調整 : 查看指針是否在左邊零位線上, 如有偏移需用一字螺絲起子輕輕旋轉面板上零位調整器, 使指針歸於零位線上 2. 插測試棒 : 三用電表的測試線有一組紅黑各一條線, 兩端各接一支測試棒, 紅棒插在 (+) 插孔, 黑棒則插在 (-) 插孔, 然後以測試棒接觸受測試之部位, 注意手指不要碰觸到測試棒 3.

6 (2) 如何正確使用指針三用電表 1. 歸零調整 : 查看指針是否在左邊零位線上, 如有偏移需用一字螺絲起子輕輕旋轉面板上零位調整器, 使指針歸於零位線上 2. 插測試棒 : 三用電表的測試線有一組紅黑各一條線, 兩端各接一支測試棒, 紅棒插在 (+) 插孔, 黑棒則插在 (-) 插孔, 然後以測試棒接觸受測試之部位, 注意手指不要碰觸到測試棒 3. 正確選擇旋鈕檔位 : 選定所需測量之範圍, 不知待測之概值時, 應從最高檔位測起, 再逐漸選至適合檔位測量電壓電流時, 以接近於滿刻度為佳, 測量電阻則以中央刻度附近為佳 4. 正確讀出指示值 : 讀取指示值, 應自刻度板之正上方觀察, 使指針與反射鏡中之影像重疊方為正確, 否則易生視覺上的誤差圖二三用電表之刻度作者製作 (3) 測量電阻 (OHMS): 1. 將範圍旋鈕置於 OHMS 檔, 1, 10, 1K, 10K 其中之一適當位置, 再將兩測試棒短路, 指針由左向右偏轉, 調整 0ΩADJ 旋鈕, 使指針在歐姆刻度最右之零線上 2. 將兩測試棒開路, 接於所欲測之電阻上, 讀取歐姆刻度上之指示值, 再乘旋鈕位置之倍數, 即得該電阻之真值 3. 如果 R 1,R 10,R 1K,R 10K, 兩測試棒之短路調 0ΩADJ 到最大仍不歸零時, 查電池 UM-3 1.5V 2 是否良好, 如果 R 10K 則查看 ( 006P ) 9V 電池是否良好, 如電力不足, 應即更換註四 4. 每更換一次旋鈕位置, 必須再歸零一次 (4) 測量交流電壓 (ACV): 1. 將範圍旋鈕置於 ACV 範圍之合適檔位 2. 測試棒短端分別插入 (+),(-) 插座, 長端並聯於待測線路上, 正負極性可不必考慮 - 5 -

7 (5) 測量直流電壓 (DCV) 測量 : 1. 範圍旋鈕開關置於 DCV 範圍之合適檔位 2. 紅色測試棒短端插入 (+) 插座, 黑色測試棒短端插入 (-) 插座, 長端依極性並聯於待測線路上 (6) 測量直流電流 (DCmA): 1. 範圍旋鈕開關置於 DCmA 範圍之合適檔位 2. 紅色測試棒短端插入 (+) 插座, 黑色測試棒短端插入 (-) 插座 3. 切斷負載之一端, 測試長端依極性串聯於線路上 ( 測量電流三用表應串聯於電路上, 而測量電壓三用表應並聯於電路上 ) (7) 測量低週輸出 (OUT PUT): 1. 黑色測試棒短端插入 (-) 插座, 紅色測試棒短端插入 (OUT PUT) 插座, 其他測量方式同 ACV 2. (OUT PUT) 插座與 (+) 插座間串聯一個電容器, 因此能隔離線路上之直流電壓, 以指示交流值, 適用於測量一般低輸出電壓 (8) 測量增益 (db): 1. 測試棒接法及測量方法同 ACV, 但由 db 刻度讀值 2. 若把範圍旋鈕置於 AC 10V 檔, 則其增益可直接從 db 刻度 (-10dB~ +22dB) 上讀取 ; 若置於 50V 檔, 則讀值再加 14dB; 若置於 250V 檔, 則讀值再加 28dB 註五 3. 本表可讀取的最大 db 值為置於 250V 檔的 22+28=50(dB), 以減少做複雜的計算 (9) 測量二極體 : 1. 利用 OHMS 檔 1K, 10, 1 各檔 2. 測量時應測順向電流和逆向電流兩次 3. 刻度面板應看 LI 和 LV 那兩行 4. 測 LED 時, 順向電流會使發光二極體發亮 (10) 測量電晶體 : 1. 利用附件中兩組較短的線夾, 範圍選擇開關置於歐姆檔 hfe 的位置 2. 測 NPN 電晶體接法 :B 極為紅棒,C 極偏轉角度比 E 極小 3. 測 PNP 電晶體接法 :B 極為黑棒,E 極偏轉角度比 C 極小 4. 接 B 極的線, 線中有內阻 30KΩ 左右 5. 刻度面板看 hfe 或 IC/IB 那行註六 - 6 -

8 參結論我們平常在學校利用三用電表測試電壓電流和電阻, 但是我們卻不知道它的工作原理是什麼? 經過這次研究我們了解它的工作原理而且還了解到三用電表還可以用來測量 BJT 的接腳 hfe PNP 或 NPN, 利用 AC10V 檔的位置來測量增益 (db), 利用 OHMS 檔的位置測量順向電流和逆向電流, 刻度面板應看 LI 和 LV; 在這次研究之中我們從中得知到數字三用電表與指針三用電表的優缺點, 並且讓我們在之後使用三用電表的時候能更得心應手肆引註資料註一孫瑜 (2011) 基本電學考前衝刺台北 : 龍騰文化事業股份有限公司註二維基百科檢索日期 2012/03/24) 註三國立中央大學物理細教學實驗室檢索日期 2012/03/25) 註四黃錦華郭塗註 (2011) 基本電學含實習台北 : 台科大圖書股份有限公司註五陳英雄 (2001) 三用電表使用台北 : 行政院勞工委員會職業訓練所註六蔡朝洋 (1995) 最新三用電表台北 : 全華科技圖書公司 - 7 -

三用電表-VOM

三用電表-VOM 三用電表 -VOM 00 DCmA 0.05 25 ACV 00 0 1 15mA 1mA K 1uA OUTPUT 主要功能測量電壓 (Volt) 直流電壓測量交流電壓測量測量電阻 (Ohm) 測量電流 (Milli-ampere) 附屬功能測量電晶體 - 好壞電流增益 (hfe) 測量分貝值 (db) 測量負載電壓及電流 (LV LI) 電解電容好壞判定又稱為萬用電表或複用電表 (Multi-Tester)