I 简介

本次拆解的是一台GOSSEN UVA-D型万用表,它最主要的特点是使用了一个非常漂亮的指针+辉光管数字显示表头。根据可以查到的资料,这个型号大约是1972年上市的,所拆解的这一台大约是1973年制造的。

在指针表向着数字表过渡的年代,许多公司都生产过指针和数字混合显示的万用表,指针可以直观的观察趋势变化,但精确读数比较困难。数字显示可以精确读数测量速度慢,并且不容易直观感受到趋势变化。UVA-D的指针表头设计上基本抛弃了精确读数的目的,零点在中间位置,可以方便的观察测量值的正负变化,主要读数功能交给数字显示部分完成。

上面的视频演示了UVA-D的另一个有趣的设计,也就是机械式的保护开关。当输入信号超量程一倍以上的时候磁脱扣器动作,保护开关弹出,直接从物理上切断输入信号来保护仪表安全。拔掉电源的时候保护开关也会弹出,因此下次通电时需要手动复位开关才能进行测量。另外需要注意的一点是数字表头在读数超出1999的时候,左侧的1开始闪烁来提示超量程,但是该表头的读数可以溢出的(而不是显示2000),继续增加输入信号将导读出溢出以后更小的假数。



II 拆解

目前我没有找到UVA-D的任何说明资料,因此对内部结构的全部描述都是基于我本人经验的猜测。所做的猜测可能不完全正确。

仪表装在一个人造革材料的皮包里,看起来比较讲究,目测背带是真皮的。

皮包底部,有一颗螺丝是把仪表直接固定在皮包上的,可以防止仪表从包里掉出来。

皮包的侧面

打开皮包的样子,内部是绒布质地的,前面有一块可以放附件的空间

电源线和测试线

电源线,仪表端是目前仍然比较常见的的8字口

测试线,标准的4mm香蕉插头,不过它的香蕉插头是用几根粗铜丝扎紧做出来的,不是常见的簧片式

从皮包里取出仪表

尽管是便携式的设计,但UVA-D体积并不小,大约和一块砖头相当,重量也有2kg左右,并且不支持电池供电

仪表背面,铝板上有许多详细的参数说明

左半边,这里有各档位量程和精度的表格,测量端子连接方式的图标。右侧是有关锁紧螺丝的说明,黑色盖子下面是电子部分调零的电位器。

右半边,仪表序列号,一个8421码输出接口,仪表输入/输出特性的说明,比如说DC档输入阻抗10M,AC档输入阻抗1M。电阻档的测试电流从100nA到10mA,输出有8421码或者满幅度1V的模拟电压(还有一个我看不懂)。最下面的是有关两侧支架的使用说明。红色的旋钮切换仪表的交流供电电压。

侧面的塑料支架

使用支架将仪表调整到向上倾斜的状态

前面板的左侧是各种端子和开关,三个大的接线柱是COM,V/I端子,独立的电阻测量端子。接线柱中间的小插孔是满幅度1V电压输出端子,也就是仪表无论在什么档位,当它达到满幅度时该端子的电压是1V,这个主要是用于连接外部记录仪之类的东西使用的,可以记录长时间的趋势变化。接线柱下面是电源输入,旁边是仪表的输入信号保护按钮。这个仪表没有电源开关,通电就开始工作了。

中间是宽大而美丽的表头

指针非常纤细,因此指针不涂色的部分甚至不太容易看到。

面板右侧是直观的量程选择开关,圆按钮和黑色方形按钮的交叉点即是所选的档位,红色按钮用于保持测量值,该保持功能只对数字显示有作用。

随后,开始拆解仪表。先拆去背面的铝板。

随后就遇到问题了,这里居然还有万恶的防拆标签,说明厂家还是有点小气。

防拆标的特写,捅之。

拆下四颗塑料制的螺丝就可以拿下后壳了。

十分紧凑的内部结构设计

另一个方向。所有板卡均通过线束直接焊接连接,没有插头。尽管内部看起来没有外表诱人,但是本着拆就要拆到底的精神,最后还是决定要把它彻底拆解并且尽量希望能够复原。

拆解首先从输入端子一侧的电路板开始。

比较值得称赞的一点是内部所有线路都有不同的颜色标记,因此在每一块板子拆卸的时候实际上都拍了许多照片来记录接线位置,装回去的时候对应颜色和位置焊接回去就没错了。

焊开所有连线,拆下这块板子。

板子正面

板子背面

板子侧面。这块板子除了电源变压器的抽头切换之外,还有一个741运放。经过对信号的简单测量,这个运放是用来驱动指针表头和1V电压输出的,该仪表内部的基本量程是200mV(也就是数字表头的满度电压),200mV电压经741放大以后去了1V输出端子上,指针表头通过几个限流电阻也接在1V输出端子上。开放式的微调电位器是用来调整741的零点的,绿色的多圈微调电位器是微调指针表头满度幅度的。

继续向内部看,下面就是输入保护继电器了

继续拆去一些电线后,可以把输入保护继电器拿下来

继电器顶部,电流档的保险丝也在这上面

继电器背面

这个继电器动作不太灵敏,经常不能弹出来,因此这里拆掉外壳研究一下结构,尝试维护一下。

从顶部看的结构图

触发脱扣动作的机构

拆除弹簧

盖板下面的结构

继电器触点。看起来像银合金的颜色

推杆动作的机构,推杆侧面有一些塑料摩擦的碎屑导致动作不灵活,擦干净以后功能就完全恢复了。

推杆上的触点,同样看起来像是银合金的。

拆除继电器后,继续向内看。这里开始显得比较杂乱了,下一步是拆解右侧的数字表头组件。

和数字表头相连的电线

拆下数字表头模块。UVA-D比较偷懒了,直接塞了一个现成的工业面板表进去。这个表头直接是一个完整的数字表模块,测量+/-200mV电压,供电大致上是+/-12V和辉光管需要的180V左右的电源。还有一些线路是做显示极性,小数点位置切换之类的用途的。

表头正面,印有”NORMA”字样,是一家专门生产仪表的企业。

表头侧面

拆去辉光管的滤光片

表头顶部有一块黑色的铝板保护

表头的两块板子之间也有一些电线连接,当然也是要拆掉了

拆去表头顶部的保护板

分离表头的电路板。从器件上来看这大概是一个积分式的A/D转换器,一块板子上面主要是积分器和计数器电路,另一块是译码器电路。还有一块竖着的是辉光管的驱动电路。

这块大概是积分式A/D和计数器,有比较多的模拟器件。

侧面的样子

LM308运放

可能是用作基准电压的稳压二极管,后面是一对紧密热耦合安装的晶体管。

这块板子的背面

板材近乎是半透明的

另一部分,这边基本就都是数字电路了。

拆下带有符号指示的挡板,符号指示是用了三颗钨丝灯,前部有个红色的滤光片。

在辉光管后面的一些IC

另一边的IC

从侧面刚好可以看到管子是西门子的ZM1332

继续拆解,随后是紧靠数字表头的这块板子

拆下这块板子,这块应该是个稳压电源,上面的IC查不到资料,我感觉大致是类似LM723之类的东西。

侧面

背面

继续,现在拆到了万用表的主要部分,这块板上应该是档位切换,电阻测量,AC转换器之类的东西。

整体图

有着舒适的质感的白色薄膜电容

电压表的信号输入屏蔽线,可以看到是AMP生产的RG-174U同轴线

这里同样也有一块打着定制编号的IC

几个封装古朴的三极管。金属壳的TO-92封装

测量功能切换开关

板子背面

焊点上的一些序号或功能标注

另一侧的标注

拆到现在这个阶段的样子,还剩一块量程切换板。

焊开线束和变压器模块的焊点,这块板子就可以整体拔出来了。

变压器模块上的焊点。所有地线都在这里汇合。

连带线束一起取出量程切换板

背面

侧面

正面

一些用于微调交流档频率响应的补偿电容

衰减/比例电阻都是陶瓷片上做的厚膜电阻,右侧的铜丝是电流档的分流器。

上下两层结构,直接焊成一体的了,下层只是一些切换开关,因此就不再拆开了。

另一侧,放在云母片上的电流档分流器。

现在只剩下后部可以拆解的最后一个零件了,也就是变压器模块了。

拆下变压器模块

变压器模块底部,似乎也有一个稳压集成电路。

顶部,这里和数字表头一样也有NORMA的商标,让人搞不清这台仪表到底是GOSSEN还是NORMA生产的。

变压器模块上的器件

全部拆空的表壳

侧面用亚克力做的透明支柱。仿佛有一种试制品的错觉

最后是对表头部分的拆解,这里撬下表头上的装饰盖就可以看到螺丝了

表头上也有防拆标,捅之

表头的保护罩

保护罩一侧的机械调零机构

拆下表头的屏蔽罩

精密而漂亮的指针表头,表盘上没有印刷制造商的品牌,但应该是GOSSEN。

正面

表头的核心部分

张丝结构的表头,靠中间一根绷紧的铂合金材质的张丝,靠它悬吊住动圈和表针组件,这种表头没有轴尖和游丝结构,非常轻盈,没有摩擦。

透明纤维表针,可能是玻璃或石英纤维,相比常用的铝制表针更加轻盈,但容易受到静电影响。

表针座部分的结构,最底部是锡焊的,可能做了金属化处理。

本次拆解到这里就全部结束了,在忐忑中经历了5个晚上的拆装,最后把仪表又原样装回去了,幸运的是没有造成任何损坏,一切如常。

~完,谢谢您的阅读~


本文为BI4LBK原创,版权归作者所有。

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