指針電錶歐姆檔之探討

ysc

歐姆檔是指針電錶能一直存在的重要因素，現階段數位錶還是無法替代，當每天很熟悉使用歐姆檔時，卻往往忽略了影響歐姆檔準確度的因素，或是指針偏轉角度表示的意義是否跟認知一樣？整理出幾點與大家分享，或許不完全正確，若有謬誤請大家指正。

圖一，實際歐姆檔電路



圖二，歐姆檔歸零電路



圖三，正常測量電路


1、電池電量對歐姆檔測量準確度的影響：
在RX1檔時由於測量電流較大，電池端電壓對測量結果影響較大，以圖二做歸零時，3V電池直接跟內部18Ω並聯，此時電池負載電流最大，由於電池有內阻，端電壓會略為下降，假設降為2.8V，則此時電流為155mA，調整VR1讓指針歸零，之後以圖三測量電阻，這時負載變成兩顆電阻串聯，負載電流變小，電池電壓假設回升成2.9V，則電流是76.3mA。如果電池電量越小，也就是快沒電了，測試電流大小的變化影響電池端電壓更大，也就是歸零時電池電壓與測試時電池電壓差距加大，這會讓測試時指針偏轉較實際值為大(指示值比實際值低)，反之若用很穩定的電源供應器來取代電池，由於電壓恆定不會隨測試電流大小變化，測出的電阻值卻比實際值大，也就是指針偏轉幅度略小，由此可知電阻擋刻度是有對電池電壓特性做補償修正，所以用供電能力充足的鹼性電池有可能測起來電阻會偏大，面板刻度似乎是配合碳鋅電池特性做出來的。

2、為何RX1檔限流電阻是18Ω？
盤面刻度中心阻值是20Ω，限流電阻也應該是20Ω才對啊？因為在第1點說過，實際測量時電池電壓比歸零時高，所以限流電阻略小以補償升高的電池端電壓，讓指針指示在正確位置。這樣的推論跟以前看過的說法不同，以前看過的說法是因為測試棒、插頭、檔位開關有接觸電阻，所以內部限流電阻才選低一些，但推敲起來似乎不是這樣，還是跟電池端電壓變化關係比較大。

3. LI/LV指示值可靠嗎？
以圖二做歸零動作之後，指針在0Ω位置時LI一定是150mA？LV一定是3V？答案是否定的，從圖二看來旋轉VR1做歸零動作只是改變表頭偏轉角度，跟電池電流流過限流電阻R1一點關係也沒有，實際LI/LV完全由電池電壓來決定，所以LI/LV測量指示值僅供參考，只是一個大約範圍不能盡信。

由於礙於時間因素無法製作簡單易懂圖表，也無數據公式計算來驗證，純以文字敘述可能有點繁複，若有傷眼請見諒。








補充內容 (2016-8-31 09:28 AM):
第3點「LV一定是3V」少了幾個字，是「指針在∞時LV一定是3V？」才對。

ysc

補上電錶面版刻度以供參照：

xiaolaba

以前改表頭也學習過這個, 基本上是表頭的內阻Rg和滿刻度電流決定的
Rg的特性固定, 所以做刻度
如果把VR 單獨畫變成兩個電阻看就更容易理解了

ohm-meter

下載過這教科書, 寫得很詳細. 線上看會一堆亂碼, 不知原因.
https://drive.google.com/file/d/ ... E/view?pref=2&pli=1

galvanometer 檢流計

ysc

xiaolaba 發表於 2016-8-31 10:09 AM
以前改表頭也學習過這個, 基本上是表頭的內阻Rg和滿刻度電流決定的
Rg的特性固定, 所以做刻度
如果把VR 單 ...

這幾天推論時也是將VR1拆成兩個電阻來計算，得出的結果是VR1旋轉定位之後，從44K進去到表頭的電路都是線性的，歸零時VR1的位置並不是影響歐姆檔準確度的主因，電池電壓因負載電流大小而變動所造成的誤差較大，而原始設計已將電池電壓變動因素考慮進去，所以如果使用電壓調整率很好的電池誤差反而會比較大。

蔡老師是彰化高工電工科老師，我讀彰工電子科時他已經在那裡任教，之後寫的三用電表教科書在網路上廣為流傳，也算是經典之作。

xiaolaba

ysc 發表於 2016-8-31 10:50 AM
這幾天推論時也是將VR1拆成兩個電阻來計算，得出的結果是VR1旋轉定位之後，從44K進去到表頭的電路都是線 ...

不知道有沒有這種手持多用指針電錶用威斯登電橋作的呢

這個影響在DMM的ADC參考電壓對源電壓就有了很好的解決方法, 以前在富晶的DATASHEET看過

jason680

ysc 發表於 2016-8-31 10:50 AM
這幾天推論時也是將VR1拆成兩個電阻來計算，得出的結果是VR1旋轉定位之後，從44K進去到表頭的電路都是線 ...

>> ...原始設計已將電池電壓變動因素考慮進去...

這又再度提醒我們 類比工程師 的養成 是需要經驗與時間...
不是書本理論讀一讀,公式套一套就可速成...

看看 數位與類比工程師比例,就可得知...

scottwang

指針電錶歐姆檔好用得很,尤其在板上可以直接測電晶體是否已故障...

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 09:42 PM
指針電錶歐姆檔好用得很,尤其在板上可以直接測電晶體是否已故障...

這就是指針電錶一直不會消失的原因。

scottwang

ysc 發表於 2016-8-31 09:58 PM
這就是指針電錶一直不會消失的原因。

若是以後沒公司生產了,那也只能用舊的,或者買二手的.

剛剛說的那點,就是許多人沒有去好好的練習,或者只有用數位電表,所以都是只能拆下來測.

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 10:12 PM
若是以後沒公司生產了,那也只能用舊的,或者買二手的.

剛剛說的那點,就是許多人沒有去好好的練習,或者只 ...

短期內沒有停產的跡象，甚至還有廠商投資新模具做新造型，像這款：
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21611112669972

外觀是不錯功能也很齊全，實際品質不知如何？

scottwang

ysc 發表於 2016-8-31 10:18 PM
短期內沒有停產的跡象，甚至還有廠商投資新模具做新造型，像這款：
http://goods.ruten.com.tw/item/show ...

以後也許會再買一台指針的來玩,現在的兩台都超過20,30年了.

哇,連結裡那台要NT$750耶,說明裡面沒有說可以板上測試bjt,不然又多了一個亮點,大概製造商也沒這樣用過吧.

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 10:36 PM
說明裡面沒有說可以板上測試bjt ...

板上測試BJT應該是沒問題的，歐姆檔電路結構都大同小異，這個電表不太可能自創一格。

有廠牌標示出板上可以測試BJT嗎？這不都是大家自我發揮的。

scottwang

ysc 發表於 2016-8-31 11:17 PM
板上測試BJT應該是沒問題的，歐姆檔電路結構都大同小異，這個電表不太可能自創一格。

有廠牌標示出板上 ...

基本上幾乎每一台的指針式的都可以測,標出來也那只是噱頭而已,但是可以還是騙到一堆人 ...

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 11:24 PM
標出來也那只是噱頭而已,但是可以還是騙到一堆人 ......

哈！這讓我想到有標示 IH 的電磁爐比較好賣！有電磁爐不是 IH 的嗎？

scottwang

ysc 發表於 2016-8-31 11:28 PM
哈！這讓我想到有標示 IH 的電磁爐比較好賣！有電磁爐不是 IH 的嗎？

請問IH調理爐與電磁爐的原理是一樣的嗎？
http://zho-tw.faq.panasonic.com/ ... 4%E5%97%8E%EF%BC%9F

像一堆電器都標榜用微電腦控制,其實也都是微控晶片而已

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 11:35 PM
請問IH調理爐與電磁爐的原理是一樣的嗎？
http://zho-tw.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/232 ...

是一樣的東西。

ysc

scottwang 發表於 2016-8-31 10:12 PM
若是以後沒公司生產了,那也只能用舊的,或者買二手的.

剛剛說的那點,就是許多人沒有去好好的練習,或者只 ...

說到傳統指針電表是否停產的問題，這幾天仔細想想還真的幾乎停產了，目前市面上販賣的指針電表大都已改成SMD零件，跟用傳統零件做的電表似乎不太一樣，晶片精密電阻可靠度感覺不及傳統精密電阻，甚至看過以三碼晶片電阻組裝的電表，精密晶片電阻不都是四碼嗎？維修、改裝還是舊的傳統零件比較好施工。

手邊本來有一顆DE-960TRn，是SMD零件做的，前幾天從網拍以100元購得一顆舊的DE-960TR，整理之後互相比對各檔準確度，竟然舊的比較準確！

scottwang

以後老伙啊組通通出動開始收集傳統指針電表,少年組可能許多人都不知道它的優點 ...

duke83

我是覺得數位錶比指針錶好用的多，就說歐姆檔就好。

紅棒就是正電黑棒就是負電，指針錶的歐姆檔與習慣相反，量三端子半導體時常會搞混。
數位錶有兩種測試電壓，歐姆檔是 0.5V 可以直接在 PCB 上量電阻數值而不會受半導體元件影響，所以支援在線測量。
二極體檔測試電壓是 2.5V 還支援聲響功能，被測物短路故障時與導通檔一樣發出長音，如果是正常的 0.6V 0.7V 發出一聲短音，眼睛不用看錶的讀數聽聲音就知道好壞了。

如果是懷舊我比較懷念以前用過的軍用三用錶，雖然重量很重材質是鋁殼與電木，但以檔位插座來取代檔位波段開關，讓可靠度提高與誤用燒壞的機率降低。
室外用，發給二級野戰保養用。


室內用，三級以上保修廠用。


以前看過部隊中的老士官長只要靠一台三用電表就能修好複雜的無線電收發機。

ysc

duke83 發表於 2016-9-8 09:07 AM
我是覺得數位錶比指針錶好用的多，就說歐姆檔就好。

紅棒就是正電黑棒就是負電，指針錶的歐姆檔與習慣相反 ...

數位錶歐姆檔紅黑棒正負電對應不一定，端看各廠牌設計似乎沒統一，甚至同個數位錶歐姆檔跟二極體檔正負電可能顛倒。

數位錶歐姆檔測量電流通常在1mA附近，指針表則高達150mA，測量LED發光程度差異很大，用數位錶測量只能微微發亮甚至不亮，而指針表可以讓LED完全發亮，測二極體Vf電壓數位錶測量電流太小，測出來數值偏低，指針表電流大，測出來Vf比較真實。
數位錶電阻檔測量電流比指針表Rx1K檔還小一點。

測量電壓電流數據當然數字錶比較準確，但判斷電工配線還是用指針表比較好用，電線長度一長難免有交流感應電壓，數位錶輸入阻抗高很容易測到浮動電壓而誤判。

所以各有所長，也因此數位錶、指針表才會一直同時存在。

duke83

ysc 發表於 2016-9-8 09:43 AM
數位錶歐姆檔紅黑棒正負電對應不一定，端看各廠牌設計似乎沒統一，甚至同個數位錶歐姆檔跟二極體檔正負電 ...

三用錶基本上有分電子用或電工用，用途不太相同所以特性也不同。
傳統指針錶適合電工用不需很精確甚至測棒正負極性也無所謂，當然也有電子用的例如三和的 EM7000 或 CX506a 都具有較高的輸入阻抗以減少負載效應。
數位錶較精確高阻抗適合電子用但也有電工用的例如 Fluke 117 有 LoZ 功能切換阻抗降到 3K 歐姆就沒有 AC 感應雜訊的問題了。

儀器與工具一樣都有其專門的功能，只要買對用對適合你的用途就是好設備。
服役時當工兵玩 TNT 的信管，教官特別提到不能拿三用電表去測試信管回路是否有正確接線妥當，要用專用的導通試驗器才行。

信管只要超過 0.9V 就會引爆，傳統的指針電表是 3V 輸出所以不行，但如果改用數位錶的歐姆檔只有 0.5V 所以就能夠安全測量。
電子用的數位電表輸出電流比較低，對於一些比較敏感的被測元件相對比較安全。

話說指針電表，我用過最喜歡的指針錶是 SIMPSON 260，刻度清晰好讀，如果想要收藏這才是一代銘品。

這台表就是歐姆檔時紅棒是正極，好像美國人比較笨不會像日本人做的表需要自己用腦袋轉換極性。

順便貼一下線路圖，否則上頭那麼多插洞要怎麼用，先看一下線路圖就會了。

xiaolaba

duke83 發表於 2016-9-8 11:03 AM
三用錶基本上有分電子用或電工用，用途不太相同所以特性也不同。
傳統指針錶適合電工用不需很精確甚至測 ...

原來這種是高級貨呀
觀賞一下
另外請問, 50uAMPS, 是不是表頭直讀 50uA 的意思呢, 電路圖沒有讀懂. 俺改了一個陽春的10元表, 弄了一次刻度不行, 最後還是手描刻度了事, 可惜沒遇到50uA表頭的, 不過185uA免強夠用

185uA meter

185uA meter

185uA meter

ysc

duke83 發表於 2016-9-8 11:03 AM
三用錶基本上有分電子用或電工用，用途不太相同所以特性也不同。
傳統指針錶適合電工用不需很精確甚至測 ...

適合自己使用習慣也能正確判讀的錶就是好錶！

特種用途當然必須要特種工具，拿一般三用電表去測量飛彈可能會重演雄三事件，即使是汽車也要很小心，測試程序不對很可能將安全氣囊炸開。

SIMPSON 260這種錶就只能欣賞了，真的遇到了可能是天價。

duke83

xiaolaba 發表於 2016-9-8 09:41 PM
原來這種是高級貨呀
觀賞一下
另外請問, 50uAMPS, 是不是表頭直讀 50uA 的意思呢, 電路圖沒有讀懂. 俺改了 ...

二樓貼的 370 表與我貼的 SIMPSON 260 指針盤面都有標示都是 20k/V，換算為電流就是 1V/20K=50uA 。
你的改裝表標示為 4K/V 應該就是 250uA 表頭，你測到 185uA 可能是測試誤差或製作誤差。

SIMPSON 260 50uA 的插孔看線路圖的確是直通表頭，線路圖上表頭也是標 50uA，常見的 370 表也有表頭直通50uA 的檔位。

以前還用過 20uA 的美國高感度電表（型號已經不記得）用的還是吊絲的結構。

吊絲表，線圈上的漆包線直接兩端拉緊當轉轴用，圖片中心有條細線與焊點就是。


傳統表，靠承軸支撐有摩擦阻力，使用調整螺絲來控制間隙。


一個好的指針表是不管放置的位置是水平或垂直都要有相同的偏擺角度，以前那個時代也只有歐美的工藝才能將表頭做的比較完美。

ysc

scottwang 發表於 2016-9-8 02:48 AM
以後老伙啊組通通出動開始收集傳統指針電表,少年組可能許多人都不知道它的優點 ...  ...

其實也不盡然耶，目前有些高職實習還是鼓勵使用指針電表。

不過當然是老伙啊組更是懷念指針表，在技術層次之外應該有點懷舊吧！

ysc

duke83 發表於 2016-9-8 10:50 PM
二樓貼的 370 表與我貼的 SIMPSON 260 指針盤面都有標示都是 20k/V，換算為電流就是 1V/20K=50uA 。
你的 ...

因為表頭電路還有並聯其它電阻(如匹配電阻、電阻檔零調整電路)，所以實際測試電流並不是全部經過表頭，370系列表頭電流大都在43~46uA，最低檔50uA是有一部分電流分流掉，X大說的185uA表頭是合理的。

吊線式表頭表現真的比游絲式表頭好很多，歐姆檔歸零調整就體會得出來，吊線式調整一次就ok，游絲式表頭總要來回調幾次才會在0的位置。

目前買得到台製吊線式指針表大概就剩得益DE-960TRn，舊款DE-960TR也是吊線式表頭表現也很好，對岸大量複製DE-960TR，外觀一模一樣骨子裡卻完全不同，採用一般游絲表頭。
淘寶 DE-960TR

arthur0518

ysc 發表於 2016-9-8 10:51 PM
其實也不盡然耶，目前有些高職實習還是鼓勵使用指針電表。

不過當然是老伙啊組更是懷念指針表，在技術層 ...

老伙啊組...真的還是使用指針表...比較習慣n_043|

scottwang

arthur0518 發表於 2016-9-9 01:11 AM
老伙啊組...真的還是使用指針表...比較習慣

會用那種電阻應該是真空管時代,可以想見已40年上了,我手上都還沒那種的電錶,至於在學校時所用的電表,因為沒有拆過,所以也不知道裡面長得如何.

el36

duke83 發表於 2016-9-8 11:03 AM
三用錶基本上有分電子用或電工用，用途不太相同所以特性也不同。
傳統指針錶適合電工用不需很精確甚至測 ...

傳統的指針電表是 3V 輸出
數位錶的歐姆檔只有 0.5V
謝謝

ysc

arthur0518 發表於 2016-9-9 01:11 AM
老伙啊組...真的還是使用指針表...比較習慣

擁有這種電表的人確定是老灰啊組無誤......