指针式万用表控制面板功能分布如图1-13所示,其各种功能分述如下。
图1-13 指针式万用表控制面板功能分布
(1)各种参数的测量
①测量直流电流
a.测电流之前,首先将红表笔插入“+”孔、黑色表笔插入“COM”孔(图1-13),然后根据被测电流的大小将转换开关拨到某一量程上。
b.测量时,将万用表串入电路中,使电流从“+”孔流入、“COM”孔流出,当指针偏转停止后,按第二条刻度线读数。当被测电流超过500mA、小于10A时,测量直流电流用10A量程,此时转换开关拨到500mA挡,红表笔插入10A插孔进行测量,按面板上第二条刻度线读数。读数时,选10A刻度值,用直接读数的方法确定被测电流值。
被测电流的读数方法有直读法和比例读数法两种。
直读法是指根据指针静止位置确定被测电流值的方法,适用于开关选择的量程等于刻度线刻度值的情况,如开关拨到50量程,而第二条刻度线选50刻度类型,则指针的读数就是被测电流值。
比例读数法是指将指针静止状态下读数乘或除一个比例系数得到被测电流值的方法,适用于开关所选量程不等于刻度线所选刻度的情况,如开关拨到0.05量程而第二条刻度线的刻度值仍选50,由于0.05是50的1/1000,因此将指针的读数除以1000就得到被测电流值,又如开关拨到500量程而第二条刻度线选250刻度类型,500是250的2倍,因此将指针的读数乘以2就是被测电流值。
注意
测量电路中的电流时,一定要注意被测电路与万用表串联,绝对不能并联。
②测量直流电压
a.测量之前,红表笔插入“+”孔、黑表笔插入“COM”孔,然后根据被测电压大小将转换开关拨到电压挡适当量程上。如果被测电压值未知,开关应拨到最大量程。
b.测量时,两支表笔接在被测电路的两端,使万用表与被测电路并联,同时红表笔接在被测电路的高电位端、黑表笔接低电位端。被测直流电压的读数仍使用第二条刻度线,可按直读法或比例读数法读数。
测量电压时,万用表的内阻越高,从被测电路取用的电流越小,被测电路受到的影响也越小,通常用万用表的灵敏度来表示这一特征。
c.汽车电路系统测量注意:汽车电路系统中,整个的汽车车身包括发动机、变速器等金属部件作为一个整体,是汽车上的零电位点。
注意
当进行各个检测端子的电压测量时,万用表的黑表笔一定要搭接在汽车的车身金属部位(零电位点),红表笔接被测点。
③测量交流电压 交流电压的测量方法与直流电压基本相同,但有以下几点区别。
a.测量电压前,转换开关应拨到交流电压挡。
b.测量时不必考虑被测电压的极性。
c.测量交流电压时,刻度线的刻度代表正弦电压有效值,不代表瞬时值或最大值。
④测量电阻
a.电阻测量之前,首先把红表笔插入“+”孔、黑表笔插入“COM”孔,然后把选择开关拨到“Ω”挡某一适当量程上,并短接两支表笔观察指针是否在0Ω处,若不在要转动欧姆调零钮,校正指针,称为欧姆调零。每变换一次量程都必须重新调零。
b.测电阻时,两支表笔接电阻两端,按第一条刻度线读数。方法是把指针静止时的读数乘以所选量程的倍数即为被测电阻值,如电阻量程选R×100挡,当指针的读数为20时;则被测电阻的数值为20×100Ω=2000Ω。
测量电阻时,如果被测电阻连接在电路中,测量时应先将电源除去后再进行测量,否则不但测量无效,还会损坏表头。如果被测电阻在电路中有并联支路,其测量结果是被测电阻与并联支路电阻并联后的等效电阻,而不是被测电阻的阻值,因此应把被测电阻的一端与电路断开后再测量。此外,测高电阻(>10kΩ)时,应注意不要用双手同时接触表笔的带电部分,以免形成人体的并联电路。
c.用万用表欧姆挡测量小功率晶体管的参数时,要注意一般不能用R×1或R×10k挡。因为R×1挡综合内阻很小,测量时电流较大;而R×10k挡的表内电源电压较高,这两种情况下都有可能损坏晶体管。另外,要注意万用表的红表笔是与表内电池的负极相连接的,而黑表笔是与表内电池的正极相连接的。
注意
电阻测量完毕,应将转换开关拨到交流电压的最大量程,以免下次使用时误用挡位而损坏仪表,同时也能避免转换开关在电阻挡时,两只表笔不慎短接而消耗电能。
(2)指针式万用表使用时的注意问题
在具体测量不同的对象时,除了将开关指示箭头对准要测量的挡位外,还要特别注意以下几点。
①使用前,应检查指针是否在零位,如果不在,应用一字螺钉旋具调整机械零位调整旋钮(调零)。
②使用前要选好量程,拨准转换开关的位置。
③测量电压或电流时,如被测的数量事先无法预估,应选用最大量程挡试测;如发现指针偏转太小,再逐步转换到适当量程进行实测。
④测量电阻时,先将转换开关拨到电阻(Ω)挡位,把两个表笔短接在一起,看指针是否指在0Ω,如这时不指在0Ω,再旋转“Ω”挡的调零旋钮使指针指向零欧姆。所选挡位应使指针指向刻度盘的右侧,这样读数误差小一些。
注意
在电阻挡,表内电池电压极性与表面上的“+”“-”表笔插孔极性相反。
⑤测量直流电压、电流时,要注意表笔红色为“+”,黑色为“-”。一方面插入表孔要严格按红、黑插入表孔的“+”“-”;另一方面接入被测电路的“+”“-”要正确。如果一时不清楚可以试测,办法是选用大的量程,将两表笔快速接在被测电路上,快接快离,如发现指针顺转,说明接对了;反之,将两表笔极性调换。
测量直流电流时注意,电流一定要从电流表的红表笔流入,黑表笔流出,有时线路的接线极性并不一定符合红“+”黑“-”的接线。
⑥尽量训练单手操作测量,另一只手不要触摸被测物。
⑦不要带电转动转换开关。
⑧测量读数时,要看准所选量程的标度线,特别是测量10V以下小量程电压挡。读数时要细心。
⑨每次测量完毕,应将转换开关拨到交流电压最大量程位置,避免将转换开关拨到电流或电阻挡,以防下次测电压时忘记转动转换开关而将表烧坏。
⑩万用表长期搁置不用时,应将电池取出,以防止电池腐蚀。
指针式万用表常规的测量参数为电压、电流、电阻,进行测量操作时要特别注意操作注意事项,以保证测量结果的准确性。
数字万用表控制面板功能分布如图1-14所示,其各种功能分述如下。
图1-14 数字万用表控制面板功能分布
(1)各种参数的测量
①直流电压(DCV)和交流电压(ACV)的测量 电源开关置于“ON”位置,测直流电压时,应将量程开关拨至DCV(直流电压)范围内的合适量程,测交流电压时,将量程开关拨至ACV(交流电压)合适量程,红表笔插入“V/Ω”孔,黑表笔插入“COM”孔,并将测试笔连接到测试电源或负载上,读数即显示测量值。若被测电压超过所选挡位量程,则显示器显示过量程“1”,此时应将挡位改为高一挡量程,直至显示正常的数值。在测量直流电压时,数字万用表能自动显示极性。
②直流电流(DCA)和交流电流(ACA)的测量 将量程开关拨至DCA(直流电流)或ACA(交流电流)范围内的合适量程,红表笔插入“mA”孔(≤200mA时)或“10A”孔(>200mA时)。黑表笔插入“COM”孔,并通过表笔将万用表串联在被测电路中即可。在测量直流电流时,数字万用表能自动显示极性。
③电阻的测量 将量程开关拨至Ω(OHM欧姆)范围内的合适量程,红表笔插入“V/Ω”孔,黑表笔插入“COM”孔。如果被测电阻超出所选择量程的最大值,万用表将显示过量程“1”,这时应选择更高的量程。对于大于1MΩ的电阻,要几秒钟后读数才能稳定,这是正常的。当检查电路中的电阻时,应先切断被测线路的电源,并将所有电容放电。
④二极管的测量 将量程开关拨至“”挡,将黑表笔插入“COM”孔,红表笔插入“V/Ω”孔(注意红表笔极性为正)。测量时,万用表将显示二极管的正向压降。通常好的硅二极管正向压降显示值为0.4~0.7V,好的锗二极管正向压降为0.15~0.30V,若被测二极管是坏的,将显示“000”(短路)或“1”(开路)。进行反向检查时,如果被测二极管是好的,将显示过量程“1”;若损坏,就显示“000”或其他值。
注意
数字万用表电阻挡所能提供的测试电流很小。因此,对二极管、三极管等非线性元件,通常不测正向电阻而测正向压降。
另外,该量程还可以利用蜂鸣器做连续检查,如果所测电路的电阻在30Ω以下,表内的蜂鸣器有声响,表示电路导通。应该注意的是,在汽车电器及电子控制系统中测量同一导线两端间的通断时,不建议使用此挡位,因为只要是30Ω以下的电阻,其蜂鸣器便会鸣响,使人误认为此导线导通良好。汽车电子控制系统中一般要求其导线的电阻小于0.5Ω。为避免出现这样的情况,测量同一导线间的通断时,一般使用万用表的200Ω挡,测量时能够直接显示出所测导线的电阻值。
⑤三极管放大倍数hFE的测量 将量程开关拨至“hFE”挡,根据被测三极管的类型,将其插入NPN型或PNP型对应的插口中,这时显示器上将显示hFE的近似值。应该注意的是,使用“hFE”插口测量晶体三极管时,由于测试电压较低,向被测管提供的基极电流很小,集电极电流也很小,使被测管在低电压、小电流状态下工作,测出的hFE仅供参考。
(2)数字万用表使用注意事项
①如果预先无法估计被测电压或电流大小,则应先拨至最高量程挡测量一次,再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕,应将量程开关拨到最高电压挡,并关闭电源。
②测量电压时,应将数字万用表与被测电路并联,数字万用表具有自动转换功能,测直流电压不必考虑正、负极性。但是,如果误用交流电压挡去测量直流电压,或误用直流电压挡去测量交流电压,将显示“000”,或在低位上出现跳数。测试表笔插孔旁边符号,表示输入电压或电流不应超过指示值,这是为了保护内部线路免受损伤。
③严禁在测高电压(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。
数字式万用表常规的测量包括电压、电流、电阻、二极管、三极管,进行测量操作时要特别注意操作事项,以保证测量结果的准确性。
试灯使用方便、直观,但是对有些故障的检测效果不好。例如接触不良故障,用试灯检测时只是亮度会发生变化,如果变化不明显,维修人员很难发现。在这种情况下,更适合用数字万用表进行检测。当数字万用表正极引线连接至正极电源,负极引线连接至搭铁时,读数前面会显示一个“+”号(有的万用表不显示“+”)。如果数字万用表引线接反,则读数前面会出现一个“-”号,指出极性接反。数字万用表有一个电子数字显示装置以显示测量值。数字万用表的输入阻抗约为10MΩ,比模拟式万用表要高得多。而高阻抗意味着万用表从所测电路中消耗的功率微乎其微。因此万用表能提供更大的精度,而不会损坏精密的电子部件。
①万用表检测搭铁点接触不良 使用直流20V电压挡,电压超过0.3V则搭铁点接触不良,存在的接触电阻已经影响线路正常工作,如图1-15所示。
图1-15 检测搭铁点
②万用表检测线路的导通性 断开线路两端的连接,使用蜂鸣挡测量一根导线的两端。发出蜂鸣声,则线路导通性良好,如图1-16所示。
图1-16 检测导通性
③万用表检测信号线对电源短路 去除可疑线路两端的连接,如图1-17所示。使用万用表直流电压挡,负表笔接可靠搭铁点,正表笔接可疑线路相应的端子。电压超过1V,则线路对电源短路,如图1-18所示。
图1-17 去除连接
图1-18 检测对电源短路
数字式万用表可以检测搭铁点接触不良、检测线路的导通性、信号线对电源短路等。
汽车万用表也是一种数字多用仪表(图1-19),其外形和工作原理与数字式万用表相似,只是增加了几个汽车专用功能而已。在发动机电控系统故障的检测与诊断中,除经常需要检测电压、电阻和电流等参数外,还需要检测转速、闭合角、频宽比(占空比)、频率、压力、时间、电容、电感、温度、半导体元件等。但是这些参数用一般数字式万用表无法检测,需用专用仪表,即汽车万用表。
图1-19 汽车万用表
(1)汽车万用表使用方法
①信号频率测试 测试项目选择开关置于频率(Freq)挡,黑线(自汽车万用表搭铁座孔引出)搭铁,红线(自汽车万用表公用座孔引出)接被测信号线,显示屏即显示被测频率。
②温度检测 测试项目选择开关置于温度(Temp)挡,按下功能按钮(℃/℉),将黑线搭铁,探针线插头端插入汽车万用表温度测量座孔,探针端接触被测物体,显示屏即显示被测温度。
③点火线圈一次侧电路闭合角检测 测试项目选择开关置于闭合角(Dwell)挡,黑线搭铁,红线接点火线圈负接线柱,发动机运转,显示屏即显示点火线圈一次侧电路闭合角。
④频宽比测量 测试项目选择开关置于频宽比(Duty Cycle)挡,红线接电路信号,黑线搭铁,发动机运转,显示屏即显示脉冲信号的频宽比。
⑤转速测量 测试项目选择开关置于转速(RPM)挡,转速测量专用插头插入搭铁座孔与公用座孔中,感应式转速传感器(汽车万用表附件)夹在某一缸高压点火线上,在发动机工作时,显示屏即显示发动机转速。
⑥起动机启动电流测量 测试项目选择开关置于400mV挡(1mV相当于1A的电流,即用测量电流传感器电压的方法来测量起动机启动电流),把霍尔式电流传感夹夹到蓄电池电源线上,其引线插头插入电流测量座孔,按下最小/最大功能按钮,然后拆下点火高压线,用起动机转动曲轴2~3s,显示屏即显示启动电流。
(2)汽车万用表检查电控系统的注意事项
①除在测试过程中特殊指明者外,不能用指针式万用表测试ECU(电子控制单元,electronic control unit)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10MΩ。
②首先检查熔丝、易熔线和接线端子的状况,在排除这些地方的故障后再用万用表进行检查。
③在测量电压时,点火开关应接通(ON),蓄电池电压应不低于11V。
④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。
⑤检查线路断路故障时,应先脱开ECU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。
⑥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。
⑦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),拆下蓄电池极柱上的接线。
⑧测量电子控制器各个端子的电阻时,不要直接用普通万用表的电阻挡测量,尤其要注意不要将较高电压引入电子控制器内部,以免损坏电子控制器内部的元件。
⑨所有传感器、继电器等装置都是和ECU连接的,而ECU又通过导线和执行部件连接,所以在检查故障时,可以在ECU连接器的相应端子上进行测试。
汽车万用表可以进行信号频率测试、温度检测、点火线圈一次侧电路闭合角检测、频宽比测量、转速测量、起动机启动电流测量、氧传感器测试。
钳式万用表除了用于测量启动系统故障方便、准确、快速外,还可以应用到充电系统、全车线路漏电电流以及任何需要测量电流的地方。
(1)钳式万用表使用中需要注意的事项
①在使用钳式万用表时要注意,选择合适的挡位,一般钳式万用表测量12V汽车启动系统时,可以选择400A直流(DC)挡或是200A直流挡。
②为了提高测量精度,还需要进行调零,然后再进行测量。
③测量时要先测起动机的火线,将钳口张开后将导线夹入,松手后让钳口闭合就行,仅测量这一根导线的电流就可以,不要多夹住别的导线,以免产生测量误差。
④测量启动瞬间蓄电池电压,利用公式P=UI,计算出功率,与起动机的实际功率进行比较,同时估算转速,当功率足够而起动机转速不够的情况下,只有两种可能:起动机本身问题,发动机机械原因。
⑤如果周围存在磁场,则会影响到电流的精度。
⑥尽量让钳口平面与导线保持垂直,减小因为磁场分布引起的测量误差。
⑦每次测量通过电流钳的导线只能是一根,以避免两根以上导线中电流方向不同造成的磁场相互抵消所产生的测量误差。
⑧如果电流显示为负数,说明与钳口标明的电流方向相反。
⑨测量保险片上流过的电流时,可以自制一根带保险片的专用导线,将其接到保险片座上进行测量,这样更方便,还能起到保护作用。
(2)钳式万用表的使用优势
与其他测量方法相比,使用钳式万用表测量起动机的工作电流,在实际应用中有以下几个优点。
①测量速度快且准确。
②方便。现代汽车的电子设备越来越多,如果给蓄电池断电会引起很多麻烦,而用钳式万用表测量启动时的电流,则不用断电就可进行测量。
③测量时不用断开原车线路的插头,直接介入测量而不影响原车用电设备的工作。
直流钳式万用表测量原理是电磁感应定律,在通电导体周围存在磁场,磁场方向遵循安培右手定则。磁场强度与电流成正比,用霍尔元件测量磁场的强度,就能计算出导线中电流的大小。
当关闭点火开关后,如果全车存在漏电故障,将会使蓄电池的电消耗完毕,造成启动困难故障。问题是现在的汽车都装有电子控制系统,这些电子控制系统需要记忆一些数据,必然会有一定的静态电流(即关闭点火开关后,电子控制系统仍旧不能完全断电,所产生的小电流,也叫“暗电流”)。正常情况下,一般车辆要求全部电子控制系统总的暗电流不允许超过40mA,超过40mA属于故障。需要注意的是,一些车辆在关掉点火开关进入休眠状态的时间要长达15~20min,不会马上进入小电流状态。
也正因为这些电子控制系统不能断电,所以在维修时,如果采用以前的断开电源线串入电流表的办法就有些麻烦,这时使用钳式万用表的好处就体现出来了。可以在不用断电的情况下进行测量,一般选用精度为10mA的钳式万用表就可以满足我们的测量要求。
如果怀疑一辆车存在漏电故障,可以将全车电器关闭,然后从蓄电池正极线或负极线上夹上钳式万用表,测量漏电电流,如果发现漏电电流超过40mA,在关闭点火开关20min以上仍旧不能下降,则确诊为车辆存在漏电故障,可以进一步检查。
再次检查确认,是否所有的开关都处于关闭状态,如果是的话,再检查是否加装了什么用电设备,先从加装的设备入手,进行排查。怀疑是哪一个系统出现故障,则可以将它的电源线找出来,在不断电的情况下进行电流测量,最后找出是哪一个系统的原因。
再一种方法是接上解码器,在所有系统都关闭的情况下,与怀疑漏电的设备进行通信,如果仍旧能通信,也说明该设备没有进入休眠状态。
故障实例:一辆东南菱悦V30,车主反映,车辆停驶一周时,就会出现蓄电池没有电的故障,蓄电池是新换不久的,用蓄电池容量检测仪检测,发现蓄电池容量正常,用钳式万用表检测暗电流为300mA,说明此车存在漏电故障。
打开发动机室熔丝盒,将熔丝盒上的熔丝逐个拔下,若发现电流没有下降,则怀疑是车辆线路存在故障。
经过仔细排查,怀疑是发电机的火线或励磁线产生漏电,将发电机火线拆下,并且拔下发电机的插头,再次进行测试,发现仍然存在300mA的漏电。确认不是发电机的原因引起。从驾驶室内,拆下驾驶人脚上面的护板,检查线路,没有发现问题。再扩大检查范围,当检查后备厢时,发现后备厢内的照明灯常亮。
进一步检查,发现此车后备厢的锁块上有一个微动开关,实际情况如图1-20所示。此微动开关偶尔会出现在关闭后备厢后,仍旧处于接通状态,导致后备厢灯常亮,从而消耗一定的电流,更换一新的后备厢锁块后,再次检测,电流仅为0.04A,故障排除。
图1-20 后备厢锁块
使用钳式万用表测量全车漏电故障的好处是不用断开相关的线路便可进行测量,非常快捷方便。
在用车过程中,偶尔会遇到保险片烧断的问题,保险片烧断不是换一个新的保险片就能解决的问题,因为保险片烧断一定是有原因的,只有找到烧断的原因,并加以排除,才能让保险片不再烧断,如果没有排除故障,保险片还会烧断,如果在行驶中烧断,会更麻烦。有时换上去的保险片不会马上烧断,这就需要检测一下实际流过保险片的电流是多少。
如一辆装备自动空调的桑塔纳3000,空调不工作。接车后发动着车验证故障现象,打开空调面板,空调指示灯正常点亮。说明控制电路的供电基本正常。接上压力表,检测空调系统压力为700kPa,没有发现异常。
再接上解码器进入数据流功能,输入组号50,第三区显示高电位输入,第四区显示ON,说明发动机控制单元收到了空调请求信号,并且输出了空调允许信号。故障可能出现在发动机控制单元的输出以后的部分。
检查发动机室左侧喷水壶旁边的风扇继电器,发现上面的30A的保险片烧断。更换一新保险片后,空调工作恢复正常。
但没有就此交车,用钳式电流表对流过保险片的电流进行检测,检测结果为12.5A,3.5A(左侧风扇)+6A(右侧风扇)+3A(电磁离合器)=12.5A。
很明显右侧风扇损坏,造成电流偏大,更换右侧风扇电机后,电流恢复正常。如果不做这方面测量,仅在更换保险片后就交车,那么保险片会再次烧坏,造成车辆隐患。
使用钳式万用表检测保险片烧断的故障是基于电流的不同来进行测量判断的。