PLC/变频器维修中电阻的测试技术

    PLC/变频器维修离不开对某些电量的测量，测量是为了确定被测量对象的量值而进行的实验过程。在这个过程中，维修人员借助于测量仪表，把被测量对象直接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量值。它所涉及的内容包含以下几个方面：电能量的测量（如电压、电流、功率）；元器件和电路参数的测量（如电阻、电容、电感、晶体管参数）；电信号特性参数的测量（如频率、相位）；电路性能指标的测量（如放大倍数、噪声指数）；特性曲线的测量（如晶体管特性曲线、电路的幅频曲线），上述各参数中，电压、电流、电阻等是基本参量。

    电阻是各种电子元器件和电路的基本特征，利用万用表测量电子元器件或电路各点之间电阻值来判断故障是一种很常用的方法。测量电阻值有“在线”和“离线”两种基本方式。“在线”测量需要考虑被测元器件受其他并联支路的影响，测量结果应对照原理图分析判断。“离线”测量需要将被测元器件或电路从整个电路或印制板上脱焊下来，操作较麻烦但结果准确可靠。

    用电阻法测量集成电路，通常先将一个表笔接地，用另一个表笔测各引脚对地电阻值，然后交换表笔再测一次，将测量值与正常值（有些维修资料给出，或自己积累）进行比较，相差较大者往往是故障所在部位（不一定是集成电路坏）。

    电阻法对确定开关、接插件、导线、印制板导电图形的通断及电阻器的变质，电容器短路，电感线圈断路等故障非常有效而且快捷，但对晶体管、集成电路以及电路单元来说，一般不能直接判定故障，需要对比分析或兼用其他方法，由于电阻法为不给电路通电的测量方法，可将测量风险降到最小，故一般检测首先采用。使用万用表测量电阻时应注意以下事项。

    ①使用电阻法时应在线路断电、大电容放电的情况下进行，否则结果不准确，还可能损坏测量仪表。

    ②在检测低电压供电的集成电路(5V)时，避免用指针式万用表的10k挡。

    ③在线测量时应将万用表表笔交替测试，对比分析。

    电阻由于其结构上的特点，存在引线电感和分布电容，当工作于低频时电阻分量起主要作用，电抗分量可以忽略不计。但当工作高频时电抗分量就不能忽略不计了。此时，工作于交流电路的电阻的阻值，由于集肤效应、涡流损耗等原因，其等效电阻随频率的不同而不同。实验证明，当频率在1kHz以下时，电阻的交流阻值和直流阻值相差不过1×10-4，随着频率的升高，其间的差值随之增大。

    1)固定电阻的测量

    ①万用表测量电阻。当测量精度要求不高时，可用万用表的欧姆挡直接测量电阻值。测试的方法：首先将万用表的功能选择挡拨至“Ω”挡，先根据被测电阻的大小，选择好万用表电阻挡的倍率或量程范围，将两根测试笔短路，表头指针应在Ω刻度线零点，若不在零点，则要调节“Ω”旋钮（零欧姆调整电位器）。调零后即可把被测电阻串接于两根测试笔之间，此时指针偏转（使指针尽量处于电阻标尺的1/2～2/3的位置，此时误差最小），待稳定后可从Ω刻度线上直接读出所示的数值，并乘上该挡的倍率。当另换量程时，必须再次短接两根测试笔重新调零。在用万用表测量电阻时应注意以下几个问题。

    ·要防止用双手把电阻的两个端子和万用表的两个表笔并联捏在一起，因为这样测得的阻值是人体电阻与待测电阻并联后的等效电阻的阻值，而不是待测电阻的阻值。

    ·当电阻连接在电路中时，首先应将电路的电源断开，决不允许带电测量。

    ·用万用表测量电阻时应注意被测电阻所能承受的电压和电流值，以免损坏被测电阻。

    ·用万用表测量电阻时，不同倍率挡的零点不同，每换一挡都应重新进行一次调零，当某一挡调节调零电位器不能使指针回到0Ω处时，表明万用表内电池电压不足了，需要更换新电池。

    ·由于模拟式万用表电阻挡表盘刻度的非线性，测量误差也较大，因而一般作粗略测量。数字式万用表测量电阻的误差比模拟万用表的误差小，但当它用以测量阻值较小的电阻时，相对误差仍然是比较大的。

    ②伏安法测量电阻。伏安法是一种间接测量法，理论依据是欧姆定律R=U/I，给被测电阻施加一定的电压，所加电压应不超出被测电阻的承受能力，然后用电压表和电流表分别测出被测电阻两端的电压和流过它的电流，即可算出被测电阻的阻值。

    伏安法有如图1-1(a)、(b)所示的两种测量电路。图1-1(a)所示电路称为电压表前接法。由图可见，电压表测得的电压为被测电阻Rx两端的电压与电流表内阻RA压降之和。因此，根据欧姆定律求得的测量值为：

    R=U/Ix=（UX+UA)/Ix=Rx+RA>Rx    (1-1)

    图1-1(b)所示电路称为电压表后接法。由图可见，电流表测得的电流为流过被测电阻Rx的电流与流过电压表内阻R。的电流之和，因此，根据欧姆定律求得的测量值为

    R=U/lx=Ux/(Iv+Ix)=Rx//Rv<Rx    (1-2)

    使用伏安法时，应根据被测电阻的大小，选择合适的测量电路；如果预先无法估计被测电阻的大小，可以两个电路都试一下，看两种电路电压表和电流表的读数的差别情况，若两种电路电压表的读数差别比电流表的读数差别小，则可选择电压表前接法，即如图1-1(a)所示电路。反之，则可选择电压表后接法，即如图1-1(b)所示电路。

 

    图1-1  伏安法测量电阻

    2)电位器的测量

    电位器有三个线端子，在电路中可通过旋转轴使电阻值在最大与最小之间变化。与电阻的测量方法相同，其阻值应与标称值相同。若用万用表的“Ω”挡测量时，指针不动，说明已断路。

    用万用表测量电位器的方法与测量固定电阻的方法相同，先测量电位器两固定端之间的总体固定电阻，然后测量滑动端对任意一端之间的电阻值，并不断改变滑动端的位置，观察电阻值的变化情况，直到滑动端调到另一端为止。在缓慢调节滑动端时，应滑动灵活，松紧适度，听不到“咝咝”的噪声，阻值指示平稳变化，没有跳变现象，否则说明滑动端接触不良，或滑动端的引出机构内部存在故障。

    3)非线性电阻的测量

    PLC/变频器电路中的非线性电阻有如热敏电阻、二极管的内阻等，它们的阻值与工作环境以及外加电压和电流的大小有关，一般采用专用仪表测量其特性。当无专用仪表时，可采用前面介绍的伏安法，测量一定直流电压下的直流电流值，然后改变电压的大小，逐点测量相应的电流，最后做出伏安特性曲线．所得电阻值只表示一定电压或电流下的直流电阻值。如果电阻值与环境温度有关时还应考虑外界环境温度的影响。

    ①正温度系数热敏电阻(PTC)检测，万用表应选择R×1Ω挡，具体检测方法如下。

    ·常温检测（室内温度接近25℃）：将两表笔接触PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。

    ·加温检测：在常温测试正常的基础上，即可进行加温检测，将一热源（例如电烙铁）靠近PTC热敏电阻对其加热，同时用万用表监测其电阻值是否随温度的升高而增大，如是，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变差，不能继续使用。注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。

    ②负温度系数热敏电阻(NTC)的检测方法：

    a．测量标称电阻值Rt。用万用表测量NTC热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同，即按NTC热敏电阻的标称阻值选择万用表合适的电阻挡，将万用表的两表笔并接于被检测的电阻两端，可直接测出Rt的实际值。但因NTC热敏电阻对温度很敏感，故测试时应注意以下几点。

    ·Rt是生产厂家在环境温度为20℃时所测得的，所以用万用表测量Rt时，也应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。

    ·测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。

    ·测试时，不要用手捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。

    b．估测温度系数at。先在室温t1下测得电阻值Rt1；再用电烙铁作热源，靠近热敏电阻Rt1，测出电阻值Rt2，同时用温度计测出此时热敏电阻Rr表面的平均温度t2。将所测得的结果代入下式可计算出估测的温度系数at。

    at≈(Rt2-Rt1)/[Rt1(t2-t1)]    (1-3)

NTC热敏电阻的at<0。