PLC/变频器维修中直流电压测量的技术方法

    PLC/变频器电路中的直流电压一般分为两大类，一类为直流电源电压，它具有一定的直流电动势E和等效内阻R0，如图1-12(a)所示。另一类是直流电路中某元器件两端之间的电压差或各点对地的电位，如图1-12 (b)所示，图中R1、R2、R3、R4可以是任意元器件的直流等效电阻，UR1、UR3为元器件两端电压，U1、U2既是对地电位又是元器件两端电压。

    将万用表的选择开关转到直流电压(V)挡（选择合适的量程），将测试表笔接至被测两端。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1-12  两种直流电压方法

    在测试棒的两端因有万用表的内阻，因此测量时会有误差。如检测振荡电路和同步电路等高阻抗的电路时，应该用高量程进行测量，避免万用表的内阻影响到被测电路。检测直流电压一般分为三步：

    ①测量电源电路输出端是否正常。

    ②各单元电路及电路的关键“点”，例如放大电路输出点，外接部件电源端等处电压是否正常。

    ③电路主要元器件如晶体管、集成电路各引脚电压是否正常，对集成电路首先要测电源端。

    比较完善的PLC/变频器的电气原理图中都给出电路各点正常工作电压，有些维修资料中还提供集成电路各引脚的工作电压。另外也可对比正常工作的同种电路测得各点电压。偏离正常电压较多的部位或元器件，往往就是故障所在部位。直流电压的测量方法大体上有直接测量法和间接测量法两种。

    ①直接测量法。将电压表直接并联在被测支路的两端，如图1-12(a)所示，如果电压表的内阻为无限大，则电压表的示数即是被测两点间的电压值。实际电压表的内阻不可能为无穷大，因此直接测量法必定会影响被测电路，造成测量误差。测量时还应注意电压表的极性。它影响到测量值与参考极性的关系，也影响模拟式电压表指针的偏转方向。

    ②间接测量法。如图1-12 (b)所示，若要测量电阻R3两端的电压，可以分别测出电阻R3对地的电位U1和U2，然后利用公式UR3 =U1-U2求出要测量的电压值。

    1)数字万用表测量直流电压

    数字万用表的基本构成部件是数字直流电压表，因此，数字万用表均有直流电压挡。用它测量直流电压可直接显示被测直流电压的数值和极性，有效数值位数较多，精确度高。一般数字万用表直流电压挡的输入电阻较高，可达10MΩ以上，如DT890型数字万用表的直流电压挡的输入电阻为10MΩ，将它并接在被测支路两端对被测电路的影响较小。

    用数字万用表测量直流电压时，要选择合适的量程，当超出量程时会有溢出显示，如DT-990C型数字万用表，当测量值超出量程时会显示“OL”，并在显示屏左侧显示“OVER”表示溢出。

    数字万用表的直流电压挡有一定的分辨力，即它所能显示的被测电压的最小变化值，实际上不同量程挡的分辨力不同．一般以最小量程挡的分辨力为数字电压表的分辨力，如DT890型数字万用表的直流电压分辨力为100μV，即这个万用表不能显示出比100μV更小的电压变化。

    2)模拟式万用表测量直流电压

    模拟式万用表的直流电压挡由表头串联分压电阻和并联电阻组成，因而其输入电阻一般不太大，而且各量程挡的内阻不同，各量程挡内阻Rv=量程×直流电压灵敏度Sv，因此同一块万用表，量程越大内阻越大。在用模拟式万用表测量直流电压时，一定要注意表的内阻对被测电路的影响，否则将可能产生较大的测量误差。例如用MF500-B型万用表测量如图1-13所示电路的等效电动势E，万用表的直流电压灵敏度Sv =20k/V，选用10V量程挡，测量值为7. 2V，理论值为9V，相对误差为20%，这就是由所用万用表直流电压挡的内阻Rv与被测电路等效内阻相比不够大所引起的误差。

 

    图1-13  测量等效电动势E

    造成这个误差的原因是万用表2. 5V挡的内阻为25kΩ，这个电阻并联在基极与地之间，减小了下偏置电阻，因而测出的UB值比实际值小得多，而测得的UE值由于发射极输出阻抗低，仪表内阻的影响小，测量值接近其实际值。因此用模拟式万用表的直流电压挡测量电压，只适用于被测电路等效内阻很小或信号源内阻很小的情况。

    3)含有交流成分的直流电压的测量

    由于磁电式仪表的表头偏转系统对电流有平均作用，不能反映纯交流量，所以，测量含有交流成分的直流电压的一种常用的方法就是用模拟式电压表直流挡直接测量。如果叠加在直流电压上的交流成分具有周期性和幅度对称性，可直接用模拟式电压表测量其直流电压的大小。由交流信号转换而得到的直流，如整流滤波后得到的直流平均值，以及非间谐波的平均直流分量都可用模拟式电压表测量。

    一般不能用数字式万用表测量含有交流成分的直流电压，因为数字式直流电压表要求被测直流电压稳定，才能显示数字，否则数字将跳变不停。