我最常用的萬用表是一塊優利德UT33-A ,用了十多年了一直覺得很好使。在一百元以下的萬用表裡面它的主要優點有:小巧,自動量程,3 3/4位讀數,用2節7號電池。從替下我的第一塊表DT9205之後,我對它的精度沒有懷疑過,不過也沒有和高檔儀器對比過。
去年底我買了一塊新出的ZT111萬用表來玩,對比時發現這兩個表測量1節5號電池的電壓居然有顯著的差值。相差幾個字可以理解,多了就有問題了。一般來說新表更可信,於是我翻出來以前買的10V電壓基準,把UT33-A校準一下看看。在這個萬用表的PCB背面,有兩個可變電阻,調VR1就是校準電壓基準用的。
意外的是,10V校準之後,測1節電池的電壓兩塊表的讀數依然相差不少,UT33-A顯著讀數高一些。若我調整UT33-A的VR1使測電池電壓兩表一致,測10V基準時UT33A的讀數又偏低了。我又拿出來UT61A四位半表一起對比,三打二勝,判斷還是UT33-A不準了。按照規格書上0.5%的直流精度,這隻表的誤差也超標了,不合格。
也不知道當初買來時候是否是這樣了,已無從考證。我學習了一下萬用表原理,普通自動錶是用輸入電阻分壓的方式來擴展基本電壓量程的。例如我這塊 UT33-A,最低量程是 400mV, 那麼用 10:1 分壓就可以測量 4V,用 100:1 分壓測量 40V。因為表的輸入阻抗是10M歐,推測分壓網絡用一個公共的10M電阻,下面各自的電阻就成了:
4V量程
1/10
1.11111M
40V量程
1/100
101.010k
400V量程
1/1000
10.0100k
在UT33-A的PCB上找,果然發現這幾個值差不多的電阻:
拆下來排在一起看是這樣(拆之前我已決定要替換下它們了):
10M電阻是兩個5M的串聯得到,綠環表示精度 0.5%
1.11M電阻用在4V檔,精度不知道,沒有色環標。
101k電阻用在40V檔,藍色表示精度 0.25%
10k電阻用在400V檔,同樣精度 0.25%
如此看來我的這隻UT33-A電壓檔誤差超過 0.5% 也是不夠為怪的,只要電阻誤差在它們的上限(運氣不那麼好,或者多年後電阻本身老化)。儘管我已買了性能更好的(9999最大顯示) ZT111,UT33A這麼淘汰也未免可惜。作為學習也好,我決定將這些電阻“升級”一下,提升這個表的精度。
可惜除了10k,這幾個電阻都是特殊阻值,高精度也不易一次買齊。退而求其次,那就用常用值的串聯得到吧。從立創商城可以買到 0.1%誤差 25ppm 0805的精密貼片電阻,我就買來一些備著。考慮了買得到的阻值,替換方案如下:
5M
1M+1M+1M+1M+1M
直接影響精度
1.1111M
1.1M+10k+1k+110
1k誤差1%影響10ppm
取消110影響90ppm
101.01k
100k+1k+10
取消10影響100ppm
10.010k
10k+10
10誤差1%影響10ppm
取消10影響0.1%
根據靈敏度分析,上面的組合中110歐和10歐電阻用普通的就可以了。UT33-A只是3 3/4位表,用0.1%電阻不篩選也夠日常運用。今兒動工把電阻換成了貼片精密電阻。我運用了“疊羅漢”法直接搭焊:
換好之後再用10V基準校準一下電壓檔,再測量1節電池的電壓,讀數就和我的ZT111, UT61A一致了。果然找到了誤差源頭所在,升級成功。
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