Цифровой мультиметр

Люди, так или иначе связанные с электроникой и электротехникой, часто пользуются измерительными приборами, которые способны показывать различные параметры электрической сети: силу тока, напряжение, сопротивление и другое. Современные приборы, как правило, электронные и практически полностью вытеснили собой аналоговые. Они объединяют в себе все эти и многие другие функции, а называются мультиметрами. В этой статье будет разобрано: что такое мультиметр, инструкция по применению этого прибора, технические характеристики, основные функции и немного истории.

История

Мультиметр — это универсальный комбинированный прибор, с помощью которого можно производить измерения основных показателей любой электрической сети. Он включает в свой состав амперметр, вольтметр и омметр, а также другой функционал. На данный момент существует два вида мильтиметров: аналоговые и цифровые. Хоть и аналоговые аппараты устарели, они продолжают использоваться многими людьми для решения бытовых задач, связанных с электроникой и проводкой.

Что касается истории, то перед изобретением комбинированных приборов были устройства для измерения отдельных величин. В прошлом веке в Германии производились вольтметры, предоставляющие собой круглые часы-луковицы. После этого начали производиться устройства с двумя шкалами, показывающими два диапазона измерений. Они обладали щупами, которые были маркированы различными цветами и держателями под цепочку или верёвку.

Дальнейшее развитие предполагало совмещение измерительных устройств воедино для облегчения использования, уменьшения их размеров. Уже к 1920 году появился так называемый ампервольтметр. Более точные и высокофункциональные приборы стали появляться с развитием электроники и изобретением цифровых мультиметров.

Внешний вид

Внешний вид мультиметра практически ничем не отличается от портативных амерметров и вольтметров. Он представляет собой плоскую коробочку с цифровой или аналоговой панелью и настройками измерителя, к которой присоединены два щупа. Корпус такого девайса делается из негорючего пластика и прорезиненных боковых вставок. Дополнительную защиту ему могут придать резиновые противоударные чехлы. Чаще всего корпус выполнен в форме прямоугольника со скруглёнными краями.

Стационарные же устройства менее привлекательны на вид. Их корпуса изготавливают из металла или крепкой пластмассы. Сами по себе они напоминают небольшой ящик или магнитолу с автомобиля, в передней части которой расположены все датчики и дисплеи измерительных приборов, кнопки, переключатели.

Особенности конструкции

Конструкционные особенности мультиметров практически идентичны, так как везде дисплеи, кнопки управления и измерительные шкалы с обозначениями располагаются в одних и тех же местах. Центр прибора, как правило, содержит дисковой переключатель с ручкой, указывающей, какой режим выбран. Обозначения или надписи нанесены вокруг дискового переключателя и объединены в рамки по группам и режимам.

Любой цифровой мультиметр оснащен жидкокристаллическим дисплеем, отображающим результаты измерений. Около него могут быть расположены дополнительные кнопки включения подсветки, которые также часто выводятся по бокам прибора.

В самом низу панели или на задней стороне аппарата расположены гнезда для вставки щупов. Одно из них маркировано названием COM, означающим отрицательный контакт для черного щупа, а два остальных — пригодны для вставки красного щупа. Отличаются они тем, что одно пригодно для измерения простых параметров, а другое используется при большой силе тока.

Технические характеристики

Аналоговые мультиметры состоят из стрелочного магнитно-электронного прибора, называемого микроамперметром, резисторов, позволяющих измерить напряжение и шунтов для измерения силы тока. Если происходит переключение в режим замера напряжения и токов, то амперметр с помощью диодов подключается к этим резисторам.

Очевидными недостатками этих устройств стали:

• Отсутствие большого входного сопротивления для измерения напряжения. Технические характеристики аналоговых приборов сильно зависят от магнитноэлектрических чувствительностей. Чем они выше, тем выше и входное сопротивление и меньше падение напряжение в режиме измерения. Это сильно уменьшит влияние мультиметра на сеть;
• Неудобные измерительные шкалы. Некоторые режимы обладают нелинейными и обратными шкалами, нуль по которым самому правому положению. Для них всегда выполняют установку нулевого значения перед измерениями;
• Зависимость от полярности. Аналоговый прибор не умеет определять полярность в автоматическом режиме. Это не удобно и такие устройства практически не подходят для измерения знакопеременного напряжения и тока.

Наиболее простыми являются цифровые аппараты с разрядностью 3,5 и погрешностью не более 1%. Существуют и более дорогие приборы с погрешностью до одной десятой процента. Разрядность определяет то, сколько цифр сможет показать дисплей мультиметра. 3.5 означает, что дисплей покажет три полноценных разряда (каждый от 0 до 9) и один ограниченный разряд.

Характеристики мультиметров практически аналогичны для вольтметров. Прибор характеризуется:

• Внутренним сопротивлением, которое играет немаловажную роль при измерении напряжения. От него напрямую зависит точность показателей;
• Атмосферными факторами и факторами окружающей среды. Они определяют, как прибор поведет себя при повышенной или пониженной температуре, в агрессивных средах. Следуя данным о факторах среды в инструкции по применению устройства, можно добиться более точных измерений;
• Точностью, которая зависит от многих факторов: условия, сопротивление. Модель аппарата. Современные модели обладают сравнительно низкой точностью при небольших размерах;
• Диапазонами частот и измерений. Первый диапазон характеризует прибор сточки зрения способности улавливать те или иные сигналы, а второй указывает самый маленький и самый большой показатель, который способен измерить прибор в любых режимах;
• Внешним видом

Основные функции

Технические характеристики современных устройств заметно расширили их сферы использования. Среди основных функций:

• Стандартное измерение величин (силы постоянного и переменного тока, напряжения, сопротивления);
• Измерение индуктивности и емкости аккумуляторов;
• Определение температуры с помощью датчиков и термопары, подключаемой отдельно;
• Определение частоты в Герцах и оборотах в минуту;
• Установление скважности, длительности импульсов и интервалов между ними;

Помимо этого, практически все модели могут осуществлять прозванивание сети и кабелей в различных режимах для определения их целостности. Самые последние модели обладают также функциями по проверке полупроводников, генерации сигналов для тестов и жидкокристаллическими дисплеями, на которых отображается график сигнала и его форма.

Мультиметры, производимые сейчас, имеют, хоть и не всегда, возможность по подсветке дисплея и фиксация показаний при нажатии определенных клавиш. Контроллеры и процессоры, установленные в мультиметра, позволяют производить вычисления и даже запоминать показания. Именно они способны показать настоящее среднеквадратичное значение сигнала с учетом многих других факторов. Обычные приборы такой функции лишены и не могут применяться в сетях с нелинейными нагрузками.

Для людей, серьезно занимающимся инженерным делом или электроникой, важными характеристиками будут точность и разрешение. Они никак не зависят друг от друга. Разрешение определяется разрядностью аналого-цифрового, способного выводит определенное количество знаков на дисплей. Столько бы их не было, точность будет определяться не этим, а тем, какой алгоритм использует АЦП и какими характеристиками он обладает.

Как уже было сказано, некоторые мультиметры имеют возможность отображать форму сигнала в низком разрешении на ЖК-дисплее. Поэтому с натяжкой их можно отнести и к осциллографам.

Дальнейшее развитие техники предполагает добавление еще большего количества функций и приборов в одной небольшой коробочке.

Наиболее частыми способами применения мультиметра являются измерение силы тока, прозвонки, измерение сопротивления и напряжения. Их стоит разобрать подробнее.

Замер тока

Основная функция мультиметра — замера силы тока в сети. Главное правило при таких замерах — подключать прибор последовательно к цепи. На рисунке ниже показано правильное присоединения.

Отрицательный (черный) контакт втыкается в гнездо COM. Красный, то есть положительный щуп втыкается в гнездо с подписью mA или xA. В данном случае икс — это максимальное значение тока, измеряемое прибором. Все зависит от того, какая предположительно сила тока в цепи. Если это неизвестно, то лучше мерить через xA.

Прозвонка

Та функция, которую часто не имеют тестеры. Она позволяет определить место поломки в случая, когда определенный битовой прибор не работает из-за проблем с кабелем. Алгоритм действий при прозвонке следующий:

• Проверить электроприбор на целостность и определить нужный проводник;
• Настроить прибор на измерение сопротивление;
• Создать замкнутую цепь, которая включает мультиметр, измерительных концов и самого проводника;
• Поучастку пускается небольшой ток и определяется его сопротивление — простейший способ «прозвонки».

Замер сопротивления

Принцип измерения сопротивления основан на самом главном законе электротехники — законе Ома. Его формула известна всем еще со школьной скамьи: сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. По этому соотношению и работает прибор. Источником напряжения стает встроенный источник — батарейка. Измерив силу тока и напряжение, прибор с легкостью покажет и сопротивление.

Последовательность действий следующая:

• Выставить необходимый режим;
• Воткнуть щупы аналогично измерению силы тока;
• Коснуться ими плюсового и минусового контактов проводника: резистора и других деталей.

Замер напряжения

Замер напряжение отличает тем, что для правильных результатов его необходимо производить, присоединяя контакты параллельно сети. Этим процесс похож на замер сопротивления.

Для измерения переменного напряжения нужно просто вставить щупы в розетку сети. Неважно как именно они будут вставлены. У такого вида напряжения нет положительных и отрицательных полюсов, а только фаза и нулевое значение. Если показывает нуль, то напряжение не представляет угрозы жизни, а любое другое может нарушить здоровье и убить.

В розетке должно показывать 220 Вольт, но это нормально, так как оно «прыгает». Может показать и 215, и 210 Вольт. Тем же образом меряется и постоянное напряжение: параллельно

Инструкция по безопасному применению

Инструкция по эксплуатации мультиметров дублирует инструкции по использованию всех портативных измерительных инструментов по типу вольтметра и амперметра. Она предполагает следующие правила:

• Проводить измерения всетях, где наблюдаются высокие значения напряжения исилы тока только в средствах защиты;
• Проводить любые измерения только сухими руками;
• Неиспользовать мультиметры в агрессивных средах и при большой температуре;
• Соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, описывающего правила эксплуатации электроизмерительных приборов.

Таким образом, мультиметр — это устройство, обладающее всеми функциями популярных приборов для измерения напряжения, силы тока и сопротивления. Помимо этого, оно обладает рядом уникальных функций, которых не содержат обычные тестеры и однофункциональные аппараты.