指針三用電表RX10K檔測量電壓之提升

ysc

資深一點的前輩應該都經歷過三用電表改朝換代時期，大約在民國65年前後SANWA指針電表由360-YTR改款成YX-360TR，最大的改變是將RX10K檔電池由22.5V換成9V，雖然電池變得容易取得價錢也較低，但卻有RX10K檔開路電壓由25.5V降低為12V的問題，在大部分測量用途雖感覺不出差異，但在測量半導體元件洩漏電流能力卻是退步了！

過年期間比較有時間想這個問題，理論上現在的電表應該也能改用較高的電壓才對，想了一些方案，過完年上班也做了實驗，證實很容易達到。

以下說明以DE-960TR為例，其實大部分市售指針表都大同小異。

DE-960TR完整電路圖請參考這篇：
http://bbs.pigoo.com/thread-62369-1-1.html

將RX10K檔簡化如下：

上圖中R17跟9V電池位置已對調，對於後續電路變更比較容易。

既然要修改當然要先了解RX10K檔電路原理，為何R17是195K？因為R17左方從R23中心點看進去等效電阻約5K，加上R17 195K就是約200K，這就是RX10K檔中心阻值，將RX短路調整0Ω ADJ可變電阻讓指針指在右方0Ω處，此時流經R17的電流約12V/200K=60μA，由於表頭最大偏轉是50μA，多餘的電流是從R24這邊流掉，一經歸零完成後0Ω ADJ位置固定不再移動，則測量電阻時流經R17的電流亦將等比例分別流經表頭電路與R24，這部分是線性比例的。
當待測電阻RX是200K時，跟內部等效電阻200K成串連狀態，所以總電阻為400K，流經R17電流為12V/400K=30μA，表頭電路等比例流過25μA，所以指針指示在中央位置。

既然已得出0Ω ADJ時的電流是60μA，加大電壓時也應該維持這電流值附近，才會在零調整的範圍內，超出太多或太少可能會造成無法零調整。
要提升多少電壓是個問題，必須考慮電池取得難易與體積，太大顆裝不進電錶也是白搭，幾經思考採用遙控器常見的12V電池兩顆串聯，如前幾天發的這篇：
http://bbs.pigoo.com/thread-63538-1-1.html

兩顆12V加上兩顆1.5V，則可以得到27V開路測量電壓，對於檢測半導體洩漏電流性能大幅提升，換成12VX2電路如下：

R17為了適應電壓提高所以改成390K，也改稱RA，加上表頭等效電阻約5K總電阻為395K，零調整時電流約27V/395K=68μA，與原本相去不遠，實作時也能在0Ω ADJ調整範圍內，但測量電阻時會發現刻度不對，因為中心阻值變成395K了，所以要想辦法讓從RX看進去的等效電阻是200K，但又要能維持0Ω時表頭流過50μA，解決之道就是加上一顆分流電阻RB：

加上RB之後等效電阻等於395K與390K並聯，約等於196K，實際測量電阻也都能符合盤面刻度了，若真的講究可以微調RB電阻值，其實以上圖這樣搭配測起來已經很準確了。

到這邊好像已改裝完成，但是！但是！有個問題要考慮是否會影響其他檔位準確性？因為在其它檔位時RA、RB是成串連狀態連接在VR中心點上，也就是會消耗一部分表頭電流，因為檔位開關已定型，不可能增加接點以便在其他檔位時讓RB斷路，既然已固定接著就來計算影響有多大，計算的結果是幾乎沒影響，表頭滿刻度50μA，電壓為0.1V，這0.1V電壓流過RA+RB的電流是0.1/780K=0.128μA，0.128/50=0.26%，也就是在其他檔位RA,RB串連消耗表頭電流造成的誤差約0.26%，這在指針表可以忽略吧！

我有一顆電表已經改成這樣，測量電晶體、二極體洩漏電流性能大幅提升，而且不會影響各檔準確度。




補充內容 (2017-3-1 12:27 AM):
誤差0.26%可以加大表頭匹配電阻R25阻值補償回來，但不是每款電表都有表頭匹配電阻。

jwang210

感謝分享，早期搭棚的電表應該比較好改，近年來換成SMD電組的就需要再下點功夫了

ysc

jwang210 發表於 2017-2-28 11:30 PM
感謝分享，早期搭棚的電表應該比較好改，近年來換成SMD電組的就需要再下點功夫了 ...

搭棚跟SMD零件之間還有一代，就是PCB+傳統精密電阻，這種電表目前使用中應該最多吧，其實只改阻值與增加各一顆電阻，動的幅度不大蠻簡單的。

creekse

DE-960TR是近年來國產佳作(有認真),加高測量電壓 以提高絕緣測量能力,
這做法值得肯定,如再有完成實品圖 那就更完美了

SIMON1016

有點跑題的補充...  請原諒
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剛剛搜了一下市售12V電池   看到的都是鹼性電池 alkaline   
而一般 1.5V 乾電池  以碳鋅電池為主 ( 至少我是這樣 因為'感覺'1.5V鹼性電池漏液 較碳鋅嚴重 )
又聽說 碳鋅電池與鹼性電池 混用容易爆爆

那麼  1.5V 電池和12V電池    是否該統一使用 鹼性電池  ??
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上述 [鹼性電池漏液 較碳鋅嚴重]  [ 混用碳鋅電池與鹼性電池容易爆爆  ]
兩件觀念 都是 個人觀念   非真理未查證

混用碳鋅電池與鹼性電池...
我個人想法:  鹼性電池容量遠大於 碳鋅電池
                  若碳鋅電池沒電了  串在一起的鹼性電池還有足夠電力時  相當於對 碳鋅電池反向充電

http://buzzgogogo.pixnet.net/blo ... �言破解要素大

ysc

SIMON1016 發表於 2017-3-1 02:41 PM
有點跑題的補充...  請原諒
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剛剛搜了一下市售12V電池   看到的都是鹼性電池 alka ...

這個問題應該還好，因為工作電流非常低，歸零時最大電流只約135μA附近，非測量時是在開路狀態，在最壞狀態下還有200KΩ串連著，應該沒有爆的能力。

就算有這種問題，在原本9V時也會發生，因為9V、1.5V大家也是碳鋅、鹼性混用，除了漏液問題之外，也沒遇過爆電池狀況。

嚴格來說，不同容量、不同電壓的電池本來就不該串連，但電表的地方算是很低耗電的應用，幾十年來這樣用並沒發生不良問題。

RX10K檔消耗電流非常低，電池大都是自放電消耗掉的。

ysc

SIMON1016 發表於 2017-3-1 02:41 PM
有點跑題的補充...  請原諒
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剛剛搜了一下市售12V電池   看到的都是鹼性電池 alka ...

5斤棉花與1斤鐵哪個重？

鹼性電池與碳鋅電池在體積相同大小狀況下，當然鹼性電池容量較大，23A 12V電池雖然大都是鹼性的，但體積那麼小一顆(裡面其實是8顆小鈕扣電池堆疊起來的)，容量聽說是60mA/H，應該比一顆3號碳鋅電池容量還小。

scottwang

我都沒有看過12V的方塊酥的說.
一般去店裡只有看到9V的,你有在一般店面或哪種店面看過或買過12V的嗎?

ysc

scottwang 發表於 2017-3-1 03:23 PM
我都沒有看過12V的方塊酥的說.
一般去店裡只有看到9V的,你有在一般店面或哪種店面看過或買過12V的嗎? ...

我也沒看過12V的方塊酥，這裡說的12V是遙控器用的23A電池，直徑10mm長度約28mm，比5號電池略小。

scottwang

ysc 發表於 2017-3-1 03:52 PM
我也沒看過12V的方塊酥，這裡說的12V是遙控器用的23A電池，直徑10mm長度約28mm，比5號電池略小。

...

謝謝,原來是圓形的,我還以為是方塊的咧 ... :sam20
這樣做個小電池盒,放三個進去就有36V可以用了 ... :sam28

ysc

scottwang 發表於 2017-3-1 04:47 PM
謝謝,原來是圓形的,我還以為是方塊的咧 ...
這樣做個小電池盒,放三個進去就有36V可以用了 ... :sa ...

12V 23A電池兩顆比原本9V電池略小，原本9V電池位置放得下，如果是三顆就要想辦法塞進去，或許可以用三個23A單顆電池座，分散在電表裡。
3顆共36V，加上兩顆1.5V，總共是39V，使用上要小心一點，手濕一點可能會有輕微觸電感覺，低耐壓電晶體有被擊穿的可能，大部份訊號晶體耐壓大約在30V附近，27V應該比較適當。

peter180

有看沒有懂...電壓大小對於「測量半導體元件洩漏電流」會影響這麼大？
洩漏電流這個特性對於電路又造成什麼影響？可以舉個淺顯的例子說明嗎？n_015|
小弟駑鈍，感謝。

ysc

peter180 發表於 2017-3-1 06:11 PM
有看沒有懂...電壓大小對於「測量半導體元件洩漏電流」會影響這麼大？
洩漏電流這個特性對於電路又造成什麼 ...

對於判斷零件好壞幫助很大，測試電壓高一點比較接近真正工作狀態，說個極端一點的，目前很多數位表歐姆檔開路電壓不到0.5V，連測量二極體順向都有問題。

維修時判斷電晶體好壞主要是測量順向、逆向狀態是否正常，順向以低阻擋看VF是否在正常值內，逆向以高阻擋看是否洩漏電流過大，如果逆向電流過大表示元件有問題，測逆向的電壓值越高越能表現出真實狀態，這也是原本電表為何RX10K檔要加上9V電池讓開路電壓成為12V，這篇是將這12V提高為27V。

我在另一篇有提到比較具體的例子，您可參考：
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會想到提升RX10K測量電壓，是之前修理一個馬達驅動器，焦點集中在一顆200V 3A快速二極體，但拆下來用RX10K檔測逆向洩漏電流卻又正常，裝回去還是有問題，再拆下來用可調電源供應器測逆向，結果調到20幾伏特逆向電流開始增大，調到30V時瞬間崩潰短路！
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scottwang

ysc 發表於 2017-3-1 06:01 PM
12V 23A電池兩顆比原本9V電池略小，原本9V電池位置放得下，如果是三顆就要想辦法塞進去，或許可以用三個2 ...

我會把它用在別的地方.

xiaolaba

這麼小電流 升壓會不會可用呢

ysc

xiaolaba 發表於 2017-3-1 09:24 PM
這麼小電流 升壓會不會可用呢

主要是開關的問題，升壓空載也會耗電，忘了關沒多久就沒電了。

這種改法使用習慣不變，即使一直放在10K檔，只要測棒沒接觸在一起都不會耗電。

港都狼仔

改用小型鋰電池串聯後供電應該也很適合

ysc

港都狼仔 發表於 2017-3-15 10:45 PM
改用小型鋰電池串聯後供電應該也很適合

主要是串連後體積問題，與取得成本、方便性，所以才選用遙控器用的23A 12V電池。

我後來沒用電池座，因為找到的23A電池座都不滿意，用焊接方式來連接電池，兩顆23A用膠帶纏繞在一起，再用雙面膠貼在原本9V電池位置，比原本9V電池體積小很多。

直接焊接雖然更換不方便，但耗電量極微應該可以用很久。