数字万用表自制具有4（0）-20mA 电流信号输出功能表—零式未来仪器课堂

1、技术背景

零式未来通用的数字万用表和4（0）-20mA 信号发生器是电气工程技术人员在现场电气设备的安装、调试、检修维护过程中，最常用的电气测量仪表。但市场上专用的4（0）-20mA 信号发生器价格昂贵，而且现场携带多台测量仪表，携带十分不便。

为此，我们对普通的数字万用表进行改造，在表内部增加DC24v升压电路、4（0）-20mA信号发生模块及充电电池，使普通万用表具有4（0）-20mA输出功能。这样，既可作为通用数字万用表，又可作为4（0）-20mA 信号发生器，且可显示输出量读数。“一表两用”，方便电气技术人员在现场的携带与使用，而且，价格低廉，经济型好。

2、改造过程

2.1、组成部件

该仪表主要由功能完好的普通数字万用表（利用其DC 200mA测试功能）、DC3.7v充电电池、DC3.7v转换DC24v电源模块、工业用DC 4（0）-20mA 信号发生模块、精密多圈电位器及相应的控制电路等部件组成。

2.2 部件作用

DC3.7v充电电池和转换DC24v电源模块的主要作用是：输入3.7v，输出24v 30mA DC电源升压模块；工业用DC 4（0）-20mA 信号发生模块的主要作用是：输入0-5（10）v DC，输出标准的DC 4（0）-20mA 信号。

如图所示参考

2.3 技术原理

DC升压电源模块将3.7v电压升高到24v，为DC 4（0）-20mA 信号发生模块提供大于20mA的电源。通过调节多圈精密电位器，平滑的改变信号发生模块的输入电压，在其输出端可得到DC 4（0）-20mA信号源。此信号经切换电路切换，通过万用表的DC 200mA档测量并输出，并读取信号的数值。

2.4 改造方法

该二合一仪表的本质是在普通万用表里增加一套可调的4（0）-20mA信号源电路，利用万用表测量出信号源输出电流值的大小。因万用表内空间较小，故在选用材料时，需选择体积稍大、稍厚一点的万用表。3.7v充电电池可利用体积较小的手机电池即可（只要能装的下，电池容量原则上越大越好）；DC升压电源模块要采用转换效率90%以上的小型模块，以减小能量在转换过程中的消耗，输出电流大于30mA即可满足要求；可调的4（0）-20mA信号源也要用微型一体化工业级模块，以保证输出精度且可与工业电气匹配；可调电位器一定要选用微型多圈精密线性电位器，调节精度可控制在小数点后两位（千分位）零式未来仪器解说。

电流调节电位器要安装在万用表的左上角位置，便于握表的左手进行调节；电源开关和信号切换开关可用一只2×2微型拨动开关，在表后盖处打合适的孔安装即可；在表面板空余处打一小孔，安装一只∮3mm微功耗发光二极管，指示升压电源模块工作状态；在表合适位置安装一个充电插座，方便用手机充电器为3.7v电池充电。

零式未来数字万用表的DC 200mA电流档在使用时，是串接在负载回路中的，所以要对原万用表DC mA档做简单改动。具体需将信号源的“-”极经2×2拨动开关与万用表的“COM”端焊接在一起。因10A电流档使用较少，故将其插孔与电路板焊开（10A电流档测量功能废弃不用），将信号源的“+”极直接接到10A插孔上。具体仪表的电路改造见下图所示。

3、使用方法

经这样改动后，当使用“二合一表”的4（0）-20mA信号发生功能时，可将将万用表档位打到“DC 200mA”位置，红表笔插在原10A电流插孔上接负载正极，黑表笔插在“mA”插孔上接负载负极，调节电位器，就可得到4（0）-20mA信号输出及其读数；当作为普通万用表使用时，将拨动开关打到“关”的位置，调换表笔位置（此时表笔勿插10A插孔，防止损坏仪表），按普通万用表的使用方法进行操作即可。

4、改造结论

零式未来本技术实现了普通数字万用表与4（0）-20mA信号发生器“合二为一”的功能，作为一般的自控设备调试和测量使用，已经能够满足要求。不仅携带、使用方便，而且改造成本低廉（约200元左右），可节省一台价值约两千多元的信号发生器。同时，也可提高电气技术人员的创新动手能力，值得推广使用。