第二节 万用表的选用与使用
由于指针式万用表和数字式万用表在结构及原理上的不同,决定了它们在性能上各有差异,因此在实际的维修过程中,要根据实际需要合理使用不同类型的万用表。
1.在进行以下检测时使用数字式万用表比较好
①在线测量电压时,选用的万用表内阻越高越好,这样对电路的影响就越小,因此数字式万用表为首选,对于精度要求较高的测量尤其如此。
②测量小阻值电阻时宜用数字式万用表,因为数字式万用表的输入阻抗很高,对输入信号无衰减作用。当被测量电阻阻值较大时,指针式万用表也完全能胜任,但对精度要求较高的电阻,则只能使用数字式万用表。
③要准确地测量电容器的容量,则只能使用数字式万用表。用指针式万用表电阻挡测量电容器的容量时,只能靠经验或对比粗略地判断其容量,对几百皮法以下的电容,指针式万用表在R×10k挡时也毫无反应,对2000pF以上的电容器,也只能用万用表的R×10k挡进行测量,通过指针的摆动来判断电容器容量的有无。在测试电容器的耐压或软击穿情况时,指针式万用表R×10k挡内电池电压较高,接近有些电容器的工作条件,容易损坏电容器。
注意:对于汽车,尤其是电控汽车中特有的电气装置及相关参数的检测,如转速、占空比、频率、压力、温度、时间、闭合角等,应尽量采用汽车数字式万用表来进行检测。
2.在进行以下检测时使用指针式万用表比较好
①要判断电容器是否漏电,使用指针式万用表比较方便。
②数字式万用表测试一些连续变化的电量和过程,不如指针式万用表方便直观。如测量电容器的充、放电过程以及热敏电阻、光敏二极管等。
③两种万用表都能测试二极管和三极管。数字式万用表能够准确地测出它们PN结的压降,也能够较准确地测量出小功率三极管的hFE值。但估测二极管、三极管的耐压和穿透电流时宜用普通指针式万用表。测量发光二极管时,使用数字式万用表既能判断其好坏,又能够判断其正、负极。
④用电阻法测量集成块和厚膜电路时宜用指针式万用表。
指针式万用表和数字式万用表各有优势,不能相互代替。在维修的过程中,要注意取长补短,配合使用。
一、万用表的选用
1.指针式万用表的选用
指针式万用表是一种多用途、多量程的仪表,使用非常方便,故应用极其广泛,一般的指针式万用表可用来测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等。有的万用表还可用来测量交流电流、电容、电感以及对晶体管的检测。万用表的型号很多,而不同型号之间功能也存在差异,一般情况下,指针式万用表都具有以下基本量程:1~10~100~1k~10kΩ电阻挡,0~2.5~10~50~250~500V直流电压挡,0~10~50~250~500V交流电压挡,0~50μA~1~10~100~500mA直流电流挡,而数字式万用表量限更大,量程更多。
指针式万用表上常用的外文字母含义见表1-6,供使用万用表时参考。
表1-6 指针式万用表上常用的外文字母含义
挑选指针式万用表时应注意以下几个方面的问题。
(1)准确度 根据我国标准规定,准确度等级分为七级,即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。仪表的准确度等级越高,测量结果就越准确,但价格也就越高。因此,选用万用表时,应根据测量精度的要求,选用准确度合适的万用表,以保证测量误差限定在允许的范围内。
(2)受外界因素影响要小 当外界因素,如温度、外磁场的变化,超过万用表规定的条件时,万用表指示值变化越小越好。
(3)灵敏度 灵敏度是指该仪表对被测微小变量的显示程度或对微小变量的测量能力。
万用表的灵敏度通常以指针偏转满度时所需的电流值(满度电流)来表示。满度电流越小,则单位电流所引起指针偏转角就越大,其灵敏度就越高。
具有较高的灵敏度,对于各项精密测量是十分必要的。选用万用表时,尤其应注意到这一点。
(4)具有良好的阻尼性能 当仪表进行测量时,指针在偏转过程中会由于惯性的影响,而不能迅速停止在指示位置上,指针在指示位置左右摆动会给测量带来影响。这就要求仪表可动部分,在测量中能迅速停止在稳定偏转位置上,即可动部分停在平衡位置所要求的时间越短越好。
(5)应具有一定的过载能力 外加电压、电流的数值超过仪表的额定数值时,称为仪表的过载,除某些特殊仪表外,一般仪表都应能承受短时间的过载能力。挑选万用表时,也应注意到这一点。
2.数字式万用表的选用
(1)准确度 在常用的数字式万用表中,以3位和4位袖珍式较多。3通常读作“三位半”。其含义是最高位只能显示“1”或不显示即称为“半位”,其他三位显示三位十进制数,也就是说,3位数字式万用表能显示的最大数字为1999(不考虑小数点)。选购时应根据需要来确定型号。如专门用于电压、电流、电阻检测,可选一般的3 位的数字表;要进行高精度检测时,可选用4 位的数字表。
(2)功能 数字式万用表除了具有检测电压、电流、电阻等功能外,还具有数字计算、读数保持、误差读出、字长选择等功能,使用时应根据具体要求选用。
(3)范围和量程 一般数字式万用表有自动量程功能,不用手动调节量程。另外,还有很多数字式万用表有过量程能力,在检测值超过该量程但还未达到最大显示时可不用换量程,从而提高了准确度和分辨力。
(4)输入电阻和零电流 数字式万用表的输入电阻过低和零电流过高均会引起检测误差,关键要看信号源的内阻值大小。当信号源阻抗高时,应选择高输入阻抗、低零电流的仪器。
(5)交流电压转换形式 数字式万用表的交流电压检测分为平均值转换、峰值转换和有效值转换三种。当波失真较大时,平均值转换和峰值转换不准确,而有效值转换可不受波形的影响,使检测结果更加准确。
注意:当欲购的型号确定后,可将电池装入表内,打开开关后数字显示应为“1”,旋转量程开关至电阻挡时,将两根表笔短路,数字显示应为“000”。然后根据说明书,检查仪表的过载显示、报警等功能。
为了满足汽车各种功能参数测量的需要,所选择的汽车数字式万用表除了要具有电压、电阻、电流、二极管性能、电路通断(利用蜂鸣器挡)检测基本功能、自动关机、低电压显示、超量程(过载)显示、自动显示测量种类、自动显示极性等功能外,还要具有发动机转速、断电器触点闭合角、频率、占空比、温度、压力等检测功能。选择的汽车数字式万用表各功能挡的具体要求说明见表1-7,供选择时参考。
表1-7 选择的汽车数字式万用表各功能挡的具体要求说明
二、指针式万用表的使用方法与注意事项
1.500型指针式万用表的使用方法
(1)使用万用表前的准备
①在使用万用表前,应该熟悉每个旋钮、转换开关、插孔以及接线柱等的功能,熟悉所使用的万用表的各种技术性能,了解表盘上每条标尺刻度所对应的检测项目。
②在使用万用表时,应根据仪表的要求,将表水平(或垂直)放置,并放在不易受振动的地方。
(2)插孔(接线柱)的正确选择
①在进行检测以前,应先检查表笔接在什么位置。红表笔应接在标有“+”号的插孔(或红色接线柱)上;黑表笔应接在标有“-”号的插孔(或黑色接线柱)上。
②在检测直流参数时,要使红表笔接被测对象的正极,黑表笔接被测对象的负极。
③检测电压时,仪表并联接入电路;检测电流时,仪表串联接入电路。
(3)检测项目的选择
①检测时,应根据被测项目将转换开关旋至需要的位置。
②万用表的盘面上一般有两个旋钮,一个是检测项目的选择;另一个是量程变换的选择。在使用时,应先将检测项目旋钮旋至对应的被检测种类的位置上,然后再将量程变换旋钮旋至相对应合适量程的位置上。
(4)量程的选择
①根据被检测的大致范围,将量程转移开关旋至项目区间的适当量程上。
②如无法估计被检测的大小,应尽量选择大的检检测程,然后根据指针偏转角的大小,再逐步转换到较小的量程,直到检测电流和电压时使指针指示在满刻度的1/2或2/3以上,这样检测的结果才比较准确。
(5)正确读数 在万用表的表盘上有很多条标度尺,分别供测量不同项目时使用,因此在测量时要在相应的标度尺上读数。
现以500型万用表为例介绍指针式万用表的使用方法。
500型指针式万用表是一种高灵敏度、多量程的携带式整流系仪表,该表共有24个测量量程,能完成交直流电压、直流电流、电阻及音频电平等基本项目的测量,还能估测电容器的性能,判别各种类型的二极管、三极管及极性等。
注意:指针式万用表的红表笔插孔与万用表内部电池的负极相连,黑表笔插孔与万用表内部电池的正极相连。数字式万用表正好相反。在用万用表测量二极管、三极管和某些有极性的元件时要特别注意表笔内部电源极性问题,以免引起误判。
(1)调零点 使用前,如果万用表指针不指在刻度尺的零点(非欧姆挡的起始零点),则必须用旋具慢慢转动机械零点校正螺钉,使指针指在起始点零位上。然后将红表笔插在“+”内,黑表笔插在“*”内,再选择合适的量程,即可进行下一步的测量。
(2)直流电压挡的使用 将右边的转换开关旋至直流电压挡,左边的旋钮旋至相应的待测直流电压的量程。测量时两表笔应并接在线路的两端即可。
如果事先不知道待测电压的值在哪一个量程范围之内,应该遵循从高量程到低量程的原则,不合适再依次递减,直至指针在有效的偏转范围之内。如果不考虑表的内阻对测量结果的影响,则可以选择较小的量程,使指针得到最大幅度的偏转,这时测量的结果读数最准确,误差最小;如果考虑表的内阻对测量结构的影响,就应该选择较高的量程,这样表的内阻增大,减小了表的内阻对测量结果的影响。
在测量过程中,如果不知道电压的极性,可先将一个表笔接好,用另一个表笔在待测点上轻轻地、快速地触一下,如果指针向左偏转,说明测量错误,只需将红、黑表笔交换即可,如果指针向右偏转,表明测量正确,这时红表笔所接的一端为正极,黑表笔所接的一端为负极,接着可以进行细致测量。除50V和250V挡的测量结果可以直接读出外,其他挡的测量结果需按比例换算。读取测量结果时,眼睛的视轴应和指针的中垂线重合,以减小人为的读数误差。如果表盘上带有反光镜,读数时指针应和镜中的影像重合。
(3)交流电压挡的使用 将右边的转换开关旋至交流电压挡(与直流电压挡共用),左边的旋钮旋至相应的待测交流电压的量程。量程的选择和测量结果的读取方法与直流电压相同。另外交流电压挡又多了交流10V专用刻度尺。注意:500型万用表是磁电式整流系仪表,它的指示值是交流电压的有效值,均按正弦波形交流电压的有效值校正,因此只适用于正弦波。
由于交流电没有正、负极之分,所以表笔也没有红、黑之别。但需要说明的是,用直流电压挡测量交流电压值时,指针会抖动而不偏转,甚至会损坏;用交流电压挡测直流电压值时,所测量的结果大约要高一倍;测量交流电压时,如被测交流信号叠加上直流电压,交、直流电压之和不得超过该量程的量限,必要时应在输入端串接隔直电容,也可直接利用dB挡进行测量,该插孔内部已串入隔直电容。因此在利用交流电压挡进行测量时,要注意量程的选用。
(4)直流电流挡的使用 测直流电流时应将左边的转换开关旋至直流电流挡,右边的转换开关旋至与被测电流值相应的量程,量程的选定与直流电压的测量方法相同,将被测电路的某一点断开,将两个表笔串接在电路中,注意红表笔接电流流入的一端,黑表笔接电流流出的一端。在测量的过程中要注意两个表笔与电路的接触应保持良好,切勿将两个表笔直接并接在某一电路的两端,以防万用表的损坏。
(5)电阻挡的使用 将左边的转换开关旋至电阻(Ω)处,将右边的转换开关旋至与待测电阻值相应的量程,先将两个表笔短路,调节欧姆挡调零电位器,使指针指在欧姆刻度线零的位置上,再将两表笔并接在被测电阻的两端进行测量。
为了减小测试误差,提高测试精度,欧姆挡量程的选用应使指针的摆动范围尽可能在刻度尺全刻度起始的20%~80%之间,最好指在中间部位,这样精度更高。在测量阻值较大的电阻时,要避免人体与电阻两端或表笔导电部分的接触。
R×1、R×10、R×100、R×1k挡所用直流电源为一节1.5V二号电池,R×10k挡所用直流电源是一节1.5V二号电池和一块9V层叠电池相串联。当两表笔短路时,调节调零电位器不能使指针摆到“0”Ω位置上,表明电池电压不足,应更换电池。更换时要注意电池的极性,更换后要保证电池与电池夹接触良好。长期不用时,要把电池取出,以防止电池漏液而腐蚀或影响其他元件。
利用万用表电阻挡测试发光二极管的好坏。取一个容量大于100μF的电解电容(容量越大,现象越明显),先用R×100挡对其进行充电,此时黑表笔接电容的正极,红表笔接电容的负极。充电完毕后,黑表笔改接电容的负极,将被测二极管串接于红表笔和电容正极之间,若发光二极管亮后逐渐熄灭,表明其是好的;若发光二极管不亮,将其两引脚交换后重新测试,还不亮,表明该发光二极管已损坏。
(6)音频电平挡的使用 利用音频电平(dB)挡可以测量标准负载时的功率增益。标准负载是指负载阻抗正好是600Ω。将红表笔插入“dB”内,黑表笔插入“*”内,左边和右边的转换开关旋至交流电压挡及其对应量程上,将两个表笔并接在负载两端就可进行测量。如果使用的是交流10V挡,指针所指的就是测量结果;如果使用的是交流50V或交流250V挡,就应该在指针读数上再分别加上14dB或28dB。
2.指针式万用表使用注意事项
①测量电流与电压时不能旋错挡位,否则容易损坏万用表。严禁使用电阻挡、电流挡、电容挡等去测量电压。严禁在测量的同时带电切换万用电表的量程开关或项目开关。
②测量直流电压和直流电流时,注意正、负极,不要接错。发现表针反转,应立即调换表笔,以免损坏表针、表头。
③当不清楚被测电压或电流值的大小时,应先用最高挡,然后再根据测量的结果选择合适的挡位,以免表针偏转过大将表针打弯或损坏表头。
④用欧姆挡内部的电池作测试电源时,要注意表笔的正负极性与电源的极性正好相反,此时黑表笔的电位高于红表笔,判断晶体管极性或检测电解电容等有极性的元件时,不可弄错。
⑤用万用表检测超过500V的电压时,要戴相应电压等级的绝缘手套。条件不具备时要采取相应的安全措施。测试高压时,除了选用电压等级相当的检测仪表及测试者应做好个人安全防护外,还应有专人监护,或有能够为测试者提供安全保护的其他人员在场。
⑥绝缘不良、有裂纹的测试线不得使用。
⑦测量电流应注意的事项如下。在测量电流时,要与被测电路串联,切勿将两个表笔跨接在被测电路的两端,以防止万用表损坏。测量直流电流时应注意电流的正、负极性(极性的判别以及量程的选择同直流电压挡的使用)。若负载电阻比较小,应尽量选择高量程挡,以降低内阻,减小对被测电路的影响。
⑧测量电阻应注意的事项如下。测量电阻时要将两个表笔并接在电阻的两端,严禁在被测电路带电的情况下测量电阻,或用电阻挡去测量电源的内阻,这相当于接入一个外部电压,使测量结果不准确,而且极易损坏万用表。
每次更换欧姆挡时,均应重新调整欧姆零点。当R×1挡不能调整到零点时,应立即更换电池,且要注意电池的极性,如果手头没有新电池可更换,应将测量值减去零点误差。由于电阻挡的刻度呈非线性,越靠近高阻端,刻度越密,读数误差也越大,因此,在测量的过程中,要正确选择量程,使得指针的偏转最好在中心值附近,这时误差最小。
用高阻挡测量大电阻时,不能用手捏住表笔的导电部分,以免对测量结果产生影响。在使用过程中,应尽可能避免两个表笔短路,以免空耗电池。在用电阻挡测量电解电容器的性能时,要先放电再进行测量,以免烧坏表头。由于万用表R×10k挡采用一节1.5V二号电池和一块9V层叠电池串联使用,因此不宜测量耐压很低的元器件,如耐压6V的小电解电容器。
测量二极管、三极管、稳压管时,首先要注意两个表笔的极性,黑表笔接内部电池的正极,红表笔接内部电池的负极,一旦两表笔的极性接反,测量结果便会迥然不同;再者采用不同量程测量其等效电阻时,测量的结果也不同,这是因为非线性器件对不同的测试电流呈现出不同的等效电阻,是正常现象。
⑨维护应注意的事项如下。万用表在使用完毕或在携带过程中,应将其量程开关拨至最高电压挡,防止下次使用时不慎损坏万用表。而有些万用表设置了相应的开关,如500型万用表,电表两个转换开关上各有一个“·”(早期的500型万用表只有右边的旋钮有“·”)。当右边的旋钮旋至此处时,表内电路呈开路状态,可以防止有人不会使用或粗心大意损坏万用表,用完后要把右边的旋钮旋至“·”处;当左边的旋钮旋至此处时,表头被短路,使得指针的阻尼作用得到加强,抗震能力得到提高,所以在携带或运输的时候,要把右边的旋钮旋至“·”处。也有些万用表设置了“OFF”开关,如MF64型,使用完毕后应将功能开关拨至此挡,使表头短路,起到防震保护作用。需要注意的是,带运算放大器的万用表,此“OFF”挡代表电源的开关。
⑩其他注意事项如下。万用表应在干燥、无震动、无强磁场以及适宜的温度和湿度环境下存放及使用。潮湿的环境容易使绝缘度降低,还会使元器件受潮而性能变劣;机械振动容易使表头中的磁钢退磁,导致灵敏度降低;在强磁场附近使用万用表会使测量误差增大;环境温度过高或过低,不仅会使整流管的正反向电阻发生变化,改变整流系数,还会影响表头灵敏度以及分压比和分流比,产生附加温度误差。
三、数字式万用表的使用方法与注意事项
1.数字式万用表的使用方法
①使用万用表前应认真阅读有关的使用说明书,熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插孔的作用。
②开机时,应先打开万用表的电源开关(电源开关置于“ON”位置),再将量程转换开关置于电阻挡,对万用表进行使用前的检查:将两表笔短接,显示屏应显示“0.00”;将两表笔开路,显示屏应显示“1”。以上两个显示都正常时,表明该表可以正确使用,否则将不能使用。
注意:如果量程转换开关置于其他挡,两表笔开路时,显示屏将显示“0.00”。
③检测前应估计被检测的大小范围,尽可能选用接近满度的量程,这样可提高检测精度。如果预先不能估计被检测值的大小,可从最高量程挡开始测,逐渐减小到合适的量程位置。
当检测结果只显示“1”,其他位均消失时,表明被测值超出所在挡范围,应选择更高一挡量程。
④当误用交流电压挡去测量直流电压或者误用直流电压挡去测量交流电压时,显示屏将显示“000”或低位上的数字出现跳动。
⑤数字式万用表在刚检测时,显示屏的数值会有跳数现象,属于正常现象。应当待显示数值稳定后,才能读数。不能以最初跳动变化中的某一数值,当作检测值读取。
⑥使用结束后,对于没有自动关机功能的万用表应将电源开关拨至“OFF”(关闭)状态。长期不用,应取出电池。
2.常用的检测方法
(1)测量电阻 将万用表开关转到电阻(Ω)挡的适当位置并校零后,即可测量电阻值。测试前应将被测电路的电源切断,然后将表笔接至被测电阻两端,如图1-8所示。
图1-8 测量电阻
汽车上很多电气设备的技术状态可用检测其电阻值的方法来判断,可检查电气元件和线路的断路、短路等故障。检测时应注意以下两点。
①不要用手触及元件裸露的两端(两支表笔的金属部分),以免人体电阻与被测电阻相并联,使测量结果不准确。
②如果两笔短接、“Ω”调零旋钮旋至最大,指针仍达不到0位,这种现象常是由于表内电池电量不足造成的,应换上新电池方能准确测量。
注意:数字式万用表正表笔接的是万用表内部电池负极,负表笔接的是万用表内部电池正极。
(2)测量直流电压 将万用表开关转到直流电压(V)挡(选择合适的量程),将表笔并联于被测电路中(将测试表笔接至被测件两端),如图1-9所示。用测电压的方法可以检查电路上各点的电压(信号电压或电源电压)以及电气部件上的电压降。
图1-9 测量直流电压
测直流电压时,要分清表笔正极与负极;测量交流电压时,无正、负极之分。
注意:若转换开关在电流测试挡,千万不能将万用表与电路并联,因为电流挡电阻小,错接会使测试电路超负荷而损坏仪表。
(3)测试直流电流 将万用表串联于被测电路中,其红色(+)表笔接电流输入端、黑色(-)表笔接输出端,注意不能反接。将转换开关转到“电流”挡,并选择测试量程,为避免万用表超负荷,可选稍大点的量程,但也不能使量程过大,一般应使测试值达到全量程的1/2~3/4,以减少测试误差,如图1-10所示。
图1-10 测试直流电流
(4)电气线路的检测
①断路(开路)的检测方法。如图1-11所示的配线有断路故障,可用“检查导通”或“检查电压”的方法来确定断路的部位。
图1-11 断路检测方法
1,2—端子
a.检查线路是否导通。
ⓐ 脱开连接器Ⓐ和Ⓒ,测量它们之间的电阻值,如图1-12所示。若连接器Ⓐ端子1与连接器Ⓒ端子1之间的电阻值为∞,则它们之间不导通(断路);若连接器Ⓐ端子2端与连接器Ⓒ端子2之间的电阻值为0,则它们之间导通(无断路)。
图1-12 检测线路是否导通
1,2—端子
ⓑ 脱开连接器Ⓑ,测量连接器Ⓐ与Ⓑ、Ⓑ与Ⓒ之间的电阻值。若连接器Ⓐ的端子1与连接器Ⓑ的端子1之间的电阻值为0,而连接器Ⓑ的端子1与连接器Ⓒ的端子1之间的电阻为∞,说明连接器Ⓐ的端子1与连接器Ⓑ的端子1之间导通,而连接器Ⓑ的端子1与连接器Ⓒ的端子1之间有断路故障。
b.检查电压。在微机连接器端子加有电压的电路中,可以用检查电压的方法来检查断路故障(图1-13)。在各连接器接通的情况下,电控单元输出端子电压为5V的电路中,如果依次测量连接器Ⓐ的端子1、连接器Ⓑ的端子1和连接器Ⓒ的端子1与车身(搭铁)之间的电压,测得的电压值分别为5V、5V和0,则可以判定在Ⓑ的端子1与Ⓒ的端子1之间的配线有断路故障。
图1-13 检查电压
1,2—端子
②短路的检查方法。如果配线短路搭铁,可通过检查配线与车身或搭铁是否导通来判断短路的部位,如图1-14所示。
图1-14 检查线路短路
a.脱开连接器Ⓐ和Ⓒ,测量连接器Ⓐ的端子1和端子2与车身之间的电阻值。如果测得的电阻值分别为0和∞,说明连接器Ⓐ的端子1和连接器Ⓒ的端子1的配线与车身之间有短路搭铁故障。
b.脱开连接器Ⓑ,分别测量连接器Ⓐ的端子1和连接器Ⓒ的端子1与车身(或搭铁线)之间的电阻值。如果测得的电阻值分别为∞和0,说明连接器Ⓑ的端子1与连接器Ⓒ的端子1之间的配线与车身之间有短路搭铁故障。
③ 汽车搭铁点接触不良的检测。采用数字式万用表检测搭铁点接触不良故障时,应采用直流20V电压挡(或其他相应挡位)。
采用数字式万用表两表笔去检测搭铁点两端的电压值,该电压正常值为0,如果检测到的电压大于0.3V,则说明被检测的搭铁点存在接触不良现象,该处出现的接触电阻已经对线路的正常工作产生了影响。
(5)判断半导体数字显示屏的好坏 电子仪表中一般采用半导体数字显示屏来显示发动机的转速、车辆的行驶里程等。半导体数字显示屏通常由7段组成,其结构如图1-15所示。
图1-15 半导体数字显示屏
判断半导体数字显示屏好坏的方法如下:先将万用表置于R×10k或R×100k挡,然后将红表笔接显示屏的“地”(即h端),黑表笔依次接触显示屏的其他引出脚,7段均应分别发光;否则,说明显示屏是坏的。
(6)判断集成电路芯片好坏的方法
①替换法。用一个好的组件去替换可疑的组件,或将可疑的组件放到一块好的配电盒上或机器中去实地工作,以确认它的好坏,也可将可疑组件取下放到测试台上去测试。这种替换法,对于能拔插的组件是非常方便的,但它要求有较多的备用件和一台同样的好机器才可以。
②比较法。事先将一台好机器的初始通电状态的所有信号都按组件的输入、输出状态全部测试出来,绘成表格或波形图集。当机器发生故障时,可以逐点测量后进行比较和分析,从而找出有故障的组件。测试时,可使用万用表或示波器。
③测试组件内阻法。一般组件的输入脚或输出脚对地或对电源端都有一定的电阻,用普通万用表可以测量其正反向电阻(具体阻值随组件不同而不同)。一般正向电阻在几十欧到100Ω之间,而反向电阻在几百欧到1000Ω之间。一般来说,正向电阻值不会等于或近似于零,而反向电阻值也不会等于无穷大(有时一些线性组件或厚膜电路例外)。在无法判断阻值的对错时,可对同一配电盒内同一型号的其他组件进行对比测量。
3.使用数字式万用表时应注意的事项
①测量电阻以及检测二极管时,红表笔接V/Ω插孔带正电,黑表笔接COM插孔带负电,这与指针式万用表电阻挡的极性正好相反。检测二极管、晶体管、发光二极管、电解电容器、稳压管等有极性的元器件时,必须注意表笔的极性。
②测量电流时应与被测电路串联,测直流量(直流电压或直流电流)时不必考虑正、负极性。测量电压时,应将数字式万用表与被测电路并联,检测电压时不要超过所标示的最高值。
③使用hFE插口检测小功率晶体管电流放大系数时,二极管的三个电极和管型(PNP、NPN)均不可弄错。因测试电压较低,插口提供的基极电流又很小(一般为10μA),故检测结果仅供参考。
④测量电容时,注意要将电容插入专用的电容测试座中,不要插入表笔插孔内;每次切换量程时都需要一定的复零时间,待复零结束后再插入待测的电容;测量大电容时,显示屏显示稳定的数值需要一定的时间。
⑤禁止在检测高电压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时拨动量程开关,以防止产生电弧,烧毁开关触点。
4.汽车数字式万用表检测汽车电控系统方法
一般的万用表只能测试电压、电阻和电流,而汽车万用表具有很多汽车电气系统的专用测试功能,尤其针对汽车电控发动机,可以对频率、占空比、脉冲宽度和温度等多种信号进行检测。
汽车上传感器的电子信号可以分为直流信号、交流信号、频率调制信号、脉宽调制信号和串行数据信号。电子信号是控制系统中各个传感器、ECU和其他设备之间相互通信的基本语言,电子信号各有不同的特点,用于实现不同的通信目的。
• 直流(DC)信号。在任何周期里,方向不随时间变化的电压和电流信号均属于直流信号。直流信号可以分为恒压直流信号和非恒压直流信号两种。在汽车中产生恒压直流信号的有蓄电池电压和控制单元(PCM)输出的传感器参考电压。汽车中产生直流电压信号的电源装置如蓄电池(12V)和ECU,它输出给传感器一定的参考电压(5V)。属于模拟直流电压信号的传感器有发动机温度传感器(ECT)、燃油量传感器、进气温度传感器(IAT)、节气门位置传感器(TPS)、节气门开关、废气再循环及其升程传感器、翼板式或热线式空气流量计(MAF)和进气压力传感器(MAP)等。
• 交流(AC)信号。在任何周期内大小和方向均随时间变化的信号属于交流信号。在汽车中产生交流信号的传感器主要是磁电式传感器和爆燃传感器等。汽车中产生交流电压信号装置的传感器主要有车速传感器(VSS)、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴位置传感器(CKP)、磁电式凸轮轴位置传感器(CMP)和爆震传感器(KS)等。
• 频率调制信号。保持波的幅度恒定而改变频率称为频率调制。汽车中产生可变频率的传感器主要有数字式空气流量计、数字式进气压力传感器、光电式车速传感器(VSS)、光电式曲轴位置传感器(CKP)、光电式凸轮轴位置传感器(CMP)、霍尔式车速传感器(VSS)、霍尔式曲轴位置传感器(CKP)和霍尔式凸轮轴位置传感器(CMP)等。
• 脉宽调制信号。脉冲宽度调制(PWM)简称脉宽调制。脉宽调制信号就是经过脉冲宽度调制的信号。脉冲宽度就是在一个周期内元件的持续工作时间。汽车中产生脉宽调制信号的电路主要有初级点火线圈、电子点火正时电路、废气再循环控制阀(EGR)、喷油器、发动机怠速控制电动机、活性炭罐电磁阀(EVAP)、涡轮增压和其他电磁阀。
• 串行数据多路信号。串行数据信号是指按时序逐位将组成数据和字符的码元予以传输的信号。串行数据传输所需的通信线路少,串行传送的速度低,但传送的距离可以很长,因此串行适用于长距离而速度要求不高的传输场合。如汽车有自诊断能力和其他串行数据传送能力的控制模块,则串行数据由发动机控制单元(PCM)、车身控制单元(BCM)、防盗和防滑制动系统或其他控制模块产生。汽车电路中由发动机控制单元(PCM)、车身控制单元(BCM)、制动防抱死系统(ABS)或其他控制单元产生的串行数据信号具有相互传输能力。它是汽车电信号中最复杂的信号,在维修中要用专门的解码器读限取信息。
(1)汽车数字式万用表的使用方法 TW-9406A型汽车数字式万用表如图1-16所示。
图1-16 TW-9406A型汽车数字式万用表
1—液晶显示器;2—功能键;3—转换开关;4—测试线插孔;5—测试发电机二极管、氧传感器和高压线漏电挡;6—故障码测试挡
①测量温度。
a.将“选择开关”旋转到温度(℃或℉)位置上。
b.将汽车万用表配备的带测针的特殊插头,插接到面板上黄色插孔内,测针与被测温度的部位接触,如图1-17所示。
c.温度稳定后,读取测量值。
图1-17 测量温度
②测量转速。
a.将“选择开关”旋转到转速(RRM或RRMX10)位置上。
b.感应夹的红色导线插入面板电压/欧姆插孔内,黑色导线插入COM插孔内,感应夹夹在通往火花塞的高压线上,其上方的箭头应指向火花塞,如图1-18所示。
图1-18 测量转速
c.按下“转速”选择按钮,根据被测发动机的冲程数和有无分电器,选择“4”或“2/DIS”。
d.读取发动机转速值。
③测量触点闭合角。
a.将“选择开关”旋转到触点闭合角区域中对应的缸(4CYL、5CYL、6CYL或8CYL)的位置上。
b.红色测针的导线插入面板接通角插孔(与电压/欧姆插孔为同一插孔)中,黑色测针的导线插入面板COM插孔中。红、黑测针连接到被测电路上,如图1-19所示。
图1-19 测量闭合角
④高压线的漏电检查。按如图1-20所示的方法连接万用表,用测试钳5夹住点火高压线,注意测试钳的符号“←”朝火花塞,对于无分电器点火系统,符号“←”朝向点火线圈。
图1-20 TW-9406A型万用表做点火电高压线的漏电检查
1—万用表;2—红线(+);3—黑线(-);4—被测高压线;5—测试钳
启动发动机,将万用表的转换开关转到漏电测试挡,按下“交直流切换”键和“省电”键,观察各缸点火高压线的漏电电压显示,必要时更换漏电的点火高压线。
⑤读取故障码。按如图1-21所示的方法接好万用表。红表笔接随车诊断插座的信号输出端,黑表笔搭铁,转换开关转到“故障码测试”挡,以测方形故障波。
图1-21 TW-9406A型万用表读取故障码
1—万用表;2—红表笔;3—黑表笔;4—随车诊断插座
打开点火开关后,万用表即发出故障码声响,并在屏幕显示信号输出端电压。比如其声响为一长两短的“哗、哗”声,表示故障码为12。
⑥检测占空比(DUTY%)。所谓占空比(DUTY%)是指脉冲电流保持时间与间歇时间之比。发动机电控系统中测试占空比的部位,主要是通以脉冲电流的各种电磁阀。下面以奔驰车9孔占空比诊断插座判断故障为例,说明占空比的检测方法。
奔驰车9孔占空比诊断插座借助万用表“DUTY%”挡诊断故障,按如图1-22所示的方法接好万用表,红表笔接9孔占空比诊断插座的第3孔,黑表笔搭铁。打开点火开关,但不启动发动机,将万用表的转速开关转到“DUTY%”挡,按下“相位±”键,屏幕显示出百分比值,根据占空比判断故障表可查出该百分比所对应的故障。
图1-22 TW-9406A型万用表测试占空比(DUTY%)
1—万用表;2—红表笔;3—黑表笔;4—电控化油器;5—9孔诊断插座
⑦检测喷油器的喷油时间。按如图1-23所示的方法连接万用表和喷油器,红表笔接喷油器电源接线柱,黑表笔接喷油器的ECU接线柱,转换开关在20ms挡。
图1-23 TW-9406A型万用表测试喷油器
1—万用表;2—红表笔;3—黑表笔;4—喷油器
启动发动机运转至正常温度,按下“相位±”键,调整触发方向,使屏幕显示“TRIG+”,按“准位”键,使屏幕显示“LO”。
观察屏幕显示的喷油时间,比如是2.4ms,即说明喷油器通电脉冲宽度为2.4ms。发动机随其负荷的增大,喷油时间应为0.6~3.0ms。
⑧测试火花塞的放电时间。按如图1-24所示的方法连接万用表,感应钳的符号“←”朝向火花塞一侧,转换开关置于“20ms”挡。
图1-24 TW-9406A型万用表测试火花塞放电时间
1—万用表;2—红线(+);3—黑线(-);4—火花塞;5—感应钳
启动发动机运转到正常工作温度,按下“相位±”键,使屏幕显示“TRIG+”,再按“准位”键使屏幕显示“HI”及火花塞的放电时间。
逐缸火花塞高压线测试后,分析对比各火花塞的放电时间,以判断其工作是否正常。
⑨检测信号频率。汽车电路中的许多传感器用频率作为输出信号,如卡门涡旋式空气流量计、福特汽车进气歧管绝对压力传感器、车速传感器和发动机怠速电动机等。频率也经常作为执行元件的控制信号。如ECU对废气再循环系统的控制等,下面以福特汽车进气歧管绝对压力传感器为例,说明信号频率的检测方法。
按如图1-25所示的方法接好万用表,红表笔接传感器信号输入端,黑表笔搭铁。
图1-25 TW-9406A型万用表检测信号频率
1—万用表;2—红表笔;3—黑表笔;4—ECU端子插座;5—被测传感器
启动发动机运转至正常工作温度,将万用表转换开关置于“Hz”挡,若读不到显示信号,可按“相位±”键,选择触发“+”或“-”,或按“准位”键选择“LO”或“HI”,屏幕即显示进气歧管绝对压力传感器输出的信号频率。
根据信号频率与进气歧管绝对压力的相关表,查出信号频率所对应的进气歧管真空度。
(2)数字式万用表检测汽车电控系统时应注意的事项
①拆卸蓄电池时应先拆下负极导线,安装蓄电池时应最后连接负极导线,而且应确保点火开关及其他开关均已关闭,否则会使半导体器件损坏。
②拆装任何元器件时都应先切断电源,不要硬撬猛砸;安装插接件时,应保证将其插至底。电控单元线束应用卡子固定,拆装时注意线束不被损坏或卡住。
③检查线路故障时应先检查熔断器、接线端和连接器,用万用表表笔从连接器前端插入检查时不可用力过大,以免引起端子变形。
④除在测试过程中的特殊指明外,不能用指针式万用表测试微机和传感器,应使用高阻抗数字式万用表,万用表内阻应不低于10kΩ。
⑤在测量电压时,点火开关应接通(ON),蓄电池电压应不低于11V。
⑥在用万用表检查防水型连接器时,应小心取下皮套[图1-26(a)]。用测试笔插入连接器检查时,不可对端子用力过大[图1-26(b)]。检测时,测试表笔可以从带有配线的后端插入[图1-27(a)],也可以从没有配线的前端插入[图1-27(b)]。
图1-26 检查防水型连接器
图1-27 仪表插入连接器
⑦测量电阻时,要在垂直和水平方向轻轻摇动导线,以提高准确性。
⑧检查线路断路故障时,应先脱开微机和相应传感器的连接器,然后测量连接器相应端子间的电阻,以确定是否有断路或接触不良故障。
⑨检查线路搭铁短路故障时,应拆开线路两端的连接器,然后测量连接器被测端子与车身(搭铁)之间的电阻值。电阻值大于1MΩ为无故障。
⑩在拆卸发动机电子控制系统线路之前,应首先切断电源,即将点火开关断开(OFF),拆下蓄电池极桩上的接线。
连接器上搭铁端子的符号因车型的不同而不同,应注意对照维修手册辨认。
测量两个端子间或两条线路之间的电压时,应将万用表(电压挡)的两个表笔与被测量的两个端子或两根导线接触。
测量某个端子或某条线路的电压时,应将万用表的正表笔与被测的端子或线路接触,而将万用表的负表笔与地线接触。
检查端子触点或导线等的导通性是指检查端子、触点或导线等是否通电而没有断开,可用万用表电阻挡测量电阻值的方法进行检查,如图1-28所示。
图1-28 用万用表检测导通性
在测量电阻或电压时,一般要将连接器拆下 ,这样就将连接器分成两部分:一部分称为某传感器(或执行部件)连接器;另一部分称为某传感器(或执行部件)导线束连接器,或导线束一侧的某传感器(或执行部件)连接器(或连接器套)。例如,拆下喷油器上的连接器后,其中一部分称为喷油器连接器;另一部分则称为喷油器线束连接器或导线一侧的喷油器连接器。在测量时,应弄清楚是哪一部分连接器。
所有传感器、继电器等装置都是和微机连接的,而微机又通过导线和执行部件连接,所以在检查故障时,可以在微机连接器的相应端子上进行测试。
(3)在进行以下特殊功能测试时应当注意的事项
①测试三极管的放大倍数据应使用fEF挡,注意PNP型与NPN型的三个电极不能插错,另外由于测试时电压较低(集电极约3V),电流小(基极约10μA),其测试结果仅供参考。
用数字式万用表测试穿透电流较大的三极管(如3AX31、3AX81)时,其测试结果会高20%~30%。
利用hEF挡插口测试发光二极管时,测试的时间要尽量缩短,以免降低万用表电池的使用寿命。
②频率挡的测试范围一般为10~20Hz,同时其电压为50mV~10V,注意若电压高于10V会使频率的测试误差增大。频率挡输入的阻抗较高,测试时表笔未接触信号源时,屏幕上可能就显示数值,这不会影响测试结果。
③数字式万用表用容抗法测试电容,可以自动归零,不必考虑电容挡的零点误差。注意测试电容器之前,必须先行短路放电,以防损坏万用表。
④具有逻辑测试挡(LOGIC)的数字式万用表,可测试逻辑电平、晶体管逻辑电路(TTL)、晶体管数字电路故障,当测试到低(或高)电平时,屏幕会显示▼或LOW(或▲HIGH)。
该挡还可以估计脉冲信号的占空比,当被测信号占空比约为50%时,所显示的符号▼和▲颜色深浅相同;占空比>50%时,则▼色浅,▲色深;占空比<50%时,▼色深,▲色浅。
⑤具有相对值测试键(BEL△)的万用表,当按下该键时,屏幕会显示“-MEM”,启动该功能后,每次测值中的个位和十位数均会存储,并在下次测试中自动扣除,若下次测值小于上一次的,屏幕会显示负值。
(4)数字式万用表的维护注意事项
①禁止在高温、阳光直射、潮湿、寒冷、灰尘多的地方使用或存放万用表,以免损坏液晶显示屏和其他元器件。液晶显示屏长期处于高温环境下,表面会发黑,造成早期失效。潮湿的环境则容易造成集成电路、线路板的锈蚀、漏点,使测量误差明显增大,甚至引发短路故障。
②若发生故障,应对照电路进行检修,或送有经验的人员维修,不得随意打开万用表拆卸线路,以免造成人为故障或改变出厂时已调好的技术指标。修理完毕后要进行校准。另外有些万用表后盖上贴有屏蔽层,请勿揭下或拆掉引线;有的万用表装有金属屏蔽层或屏蔽胶罩,要注意紧固螺钉或摆正压簧,否则容易引入外界电磁干扰,影响屏蔽效果。
③清洗表壳时,可用酒精棉球清洗污垢,不得使用汽油、丙酮等有机溶剂。
④万用表长期不用时应将电池取出,以免电池渗液而腐蚀线路板。