第8节 万用表(修订中)
[TOC]
考虑到如何通过将普通仪表移动简单地连接到不同的外部电阻 (opens new window)网络来将其用作电压表、电流表或欧姆表，因此可以将多功能仪表（“万用表 (opens new window)”）设计在一个单元与适当的开关（ES）和电阻器。
对于通用电子工作，万用表是首选仪器。没有其他设备能够以如此少的零件投资和优雅的操作简单性完成如此多的工作。与电子世界中的大多数事物一样，晶体管等固态元件 (opens new window)的出现彻底改变了工作方式，万用表设计也不例外。然而，为了与本章对模拟（“老式”）仪表技术的强调保持一致，我将向您展示一些前置晶体管 (opens new window)仪表。
# 1. 模拟万用表
上面显示的单位是典型的手持式模拟万用表，具有电压、电流和电阻 (opens new window)测量范围。请注意仪表机芯表面的许多刻度，用于旋转开关可选择的不同范围和功能。将本仪器连接到电路的电线（“测试线”或万用表线）插入仪表面底部中心的两个铜插孔（插座孔），标记为“- TEST +”，黑色和红色。
这款万用表（Barnett 品牌）的设计方法与之前的产品略有不同。请注意旋转选择开关的位置如何比以前的仪表少，而且还有更多的插孔可以插入测试线。这些插孔中的每一个都标有一个数字，表示仪表的相应满量程范围。
# 2. 数字万用表
最后，这是一张数字万用表的图片。请注意，熟悉的仪表运动已被空白的灰色显示屏所取代。通电后，该屏幕区域会出现数字，表示正在测量的电压、电流或电阻值。这种特殊品牌和型号的数字仪表有一个旋转选择开关和四个可以插入测试引线的插孔。两根引线（一根红色和一根黑色）显示为插入仪表。
仔细检查这个仪表会发现一个“通用”插孔用于黑色测试线，另外三个用于红色测试线。红色引线插入的插孔标有电压和电阻测量标签，而其他两个插孔标有电流（A、mA 和 µA）测量标签。这是万用表的一个明智设计功能，需要用户将测试线插头从一个插孔移动到另一个插孔，以便从电压测量切换到电流测量功能。
由于输入电阻低，将仪表设置为电流测量模式同时连接到一个重要的电压源是很危险的，并且必须移动测试线插头而不是仅仅将选择器开关拨到不同的位置有助于确保仪表不会无意中设置为测量电流。
请注意，选择开关仍然有不同的电压和电流测量位置，因此为了让用户在这两种测量模式之间切换，他们必须切换红色表笔的位置并将选择开关移动到不同的位置。
另请注意，选择开关和插孔均未标有测量范围。换言之，此仪表上没有“100 伏”或“10 伏”或“1 伏”量程（或任何等效量程步长）。相反，该仪表是“自动量程”，这意味着它会自动为被测量的量选择适当的范围。自动量程是仅在数字仪表上才有的功能，而不是在所有数字仪表上。
没有两种型号的万用表设计为完全相同的操作，即使它们是由同一家公司制造的。为了充分了解任何万用表的操作，必须查阅用户手册。
这是一个简单的模拟电压/电流表的示意图：
在开关的三个较低（最逆时针）位置，仪表移动通过三个不同的串联范围电阻器（R multiplier1到 R multiplier3 ）之一连接到Common和V插孔，因此充当电压表。在第四个位置，仪表机芯与分流电阻器并联连接，因此可用作电流表，用于测量进入公共插孔和离开A插孔的任何电流。
在最后一个（顺时针最远）位置，仪表移动与任一红色插孔断开，但通过开关短路。这种短路会对指针产生阻尼作用，防止在处理和移动仪表时受到机械冲击损坏。
如果在此万用表设计中需要欧姆表 (opens new window)功能，则可以将其替换为以下三个电压范围之一：
由于所有三个基本功能都可用，该万用表也可以称为_伏特-欧姆-毫安_表。
当有多个范围且仅移动一米时，从模拟万用表获取读数对于新手来说似乎是令人生畏的。在模拟万用表上，仪表的移动标有多个刻度，每个刻度都可用于至少一个范围设置。这是本节前面显示的 Barnett 万用表刻度的特写照片：
请注意，此仪表面上有三种类型的刻度：顶部为电阻的绿色刻度，中间为直流电压和电流的一组黑色刻度，底部为交流电压和电流的一组蓝色刻度. DC 和 AC 刻度都有 3 个子刻度，一个 0 到 2.5，一个 0 到 5，一个 0 到 10。仪表操作员必须选择与量程开关和插头设置最匹配的刻度，以便正确解释仪表的指示。
这种特殊的万用表有几个基本的电压测量范围：2.5 伏、10 伏、50 伏、250 伏、500 伏和 1000 伏。使用万用表顶部的电压范围扩展器单元，可以测量高达 5000 伏的电压。假设仪表操作员选择将仪表切换到“伏特”功能，并将红色表笔插入 10 伏插孔。
为了解释针的位置，他或她必须阅读以数字“10”结尾的刻度。然而，如果他们将红色测试插头插入 250 伏插孔，他们将读取以“2.5”结尾的刻度上的仪表指示，将直接指示乘以 100 以找出测量的电压是多少。
如果使用此仪表测量电流，则选择另一个插孔用于插入红色插头，并通过旋转开关选择范围。这张特写照片显示开关设置为 2.5 mA 位置：
请注意，所有电流量程都是仪表面上显示的三个刻度范围的 10 倍数：2.5、5 和 10。在某些量程设置中，例如 2.5 mA，可以直接读取仪表指示在 0 到 2.5 的范围内。对于其他范围设置（250 µA、50 mA、100 mA 和 500 mA），必须从适当的刻度读取仪表指示，然后乘以 10 或 100 以获得真实数字。
将旋转开关置于 2.5/10 安培位置可获得该仪表上可用的最高电流范围。2.5 安培和 10 安培之间的区别在于红色测试插头位置：常规电流测量插孔旁边的特殊“10 安培”插孔提供了另一种插头设置来选择更高的范围。
当然，以欧姆为单位的电阻由仪表顶部的非线性刻度读取。它是“后向”的，就像所有电池供电的模拟欧姆表一样，正面右侧为零，左侧为无穷大。这个特殊的万用表上只有一个用于“欧姆”的插孔，因此必须通过旋转开关选择不同的电阻测量范围。
请注意开关上如何为测量电阻提供五种不同的“倍增器”设置：Rx1、Rx10、Rx100、Rx1000 和 Rx10000。正如您可能怀疑的那样，仪表指示是通过将仪表面上显示的任何指针位置乘以旋转开关设置的 10 次方倍数来给出的。
# 3. 原文链接
Lessons in Electric Circuits (opens new window)
相关练习：
# 4. 总目录
一次校对：向导协作团队 --- 李坤 (opens new window)