Универсальный тестер-пробник для замеров тока и напряжения

При работах, связанных с наладкой, ремонтом, построением электрических сетей или электронных цепей, используются различные электроизмерительные приборы. С их помощью можно проводить измерения электрических величин, вычислять обрыв проводов или наличие контактов. Эти устройства называются тестерами или мультиметрами. Отличаются они друг от друга своими возможностями, которые, в свою очередь, зависят от принципа работы и качества их изготовления.

Назначение и виды

Тестер — это устройство, предназначенное для измерения электрических величин. Первоначально такой прибор выпускался узкоспециализированным. С его помощью можно было измерить сопротивление, силу тока и напряжение. Но с развитием полупроводников стали появляться новые радиоэлектронные устройства, обладающие разными характеристиками. Измерить их специфические параметры простым тестером было невозможно, поэтому в измерительный прибор стали добавляться новые функции. Так, актуальным стало проведение замеров p-n переходов, ёмкости и индуктивности, а также температуры.

Устройства, обладающие повышенной функциональностью, называются мультиметрами. Этот термин, произошедший от слияния двух английских слов multi и meter, в переводе на русский язык означает «много измерений» и подчёркивает универсальность прибора, отличающую его от простого тестера. Сегодня в терминологии различий нет. Любой измерительный прибор могут назвать как тестер, авометр, так и мультиметр. Хотя это и не совсем правильно.

В настоящее время в различных торговых точках можно встретить десятки типов различных устройств. Отличаются они друг от друга качеством и видом проводимых измерений. Но при этом существует всего два типа прибора, принципиально отличающихся по своей конструкции:

• цифровые;
• аналоговые.

Существует и комбинированный тип, хотя он и не очень популярен как среди простых пользователей, так и среди профессионалов. Первые приборы, с помощью которых проводились измерения, были аналоговые. С развитием технологий им на смену пришли цифровые тестеры. Они стали быстро вытеснять с рынка аналоговые измерители, но, обладая бесспорными преимуществами, так и не смогли полностью заменить их. Особенно это касается профессиональной сферы деятельности, в которой порой бывает, что стрелочный прибор незаменим.

С помощью современного универсального измерителя можно измерить силу постоянного и переменного тока, постоянное и изменяющееся во времени напряжение, сопротивление полупроводника или проводника, ёмкость, индуктивность, температуру. Конечно, все эти измерения можно проводить лишь только в определённом диапазоне, ограниченном возможностями электроизмерительного прибора.

Аналоговое устройство

Приборы такого типа появились гораздо раньше электронных и прошли несколько этапов развития, но принцип работы их остался неизменным. В основе действия любого аналогового устройства лежат электромеханические свойства измерительной головки.

Состоит прибор из трёх основных элементов:

• измерительной головки со стрелкой;
• набора сопротивлений;
• шунтов.

Чувствительность прибора определяется именно головкой. Конструктивно она представляет собой каркас с катушкой, расположенной между двумя магнитами. Фактически это рамка, помещённая в магнитное поле. Вертикальная ось катушки соединяется через растяжки или пружинки со стрелкой. Измеренный сигнал подводится к головке именно через них.

При появлении на катушке тока создаётся электродвижущая сила (ЭДС), которая совместно с магнитным полем воздействует на рамку, поворачивая её вокруг оси. В зависимости от силы вращающего момента стрелка отклоняется на определённое положение. Сила отклонения в какой-то момент уравновешивается сопротивлением растяжки, и стрелка останавливается.

В приборе также имеются магнитно-индукционные демпферы, предназначенные для снижения частоты колебания стрелки при её отклонении. Так как головка не может выдержать большую силу тока, то для того, чтобы проводить измерения в амперах, используют параллельно включаемое сопротивление — шунт. Использование шунта уменьшает значение протекающего через головку тока и делает его пропорциональным входному значению.

Угол, на который стрелка отклонится, зависит от силы измеренного тока и жёсткости растяжки. Градуировка отклонения выполняется на заводе с помощью специального высокоточного оборудования. Поэтому кратко охарактеризовать аналоговый прибор можно как идеальный интегратор, обладающий большим динамическим диапазоном и представляющим результат измерения в наглядном виде.

К основным достоинствам такого типа приборов относят:

• потребление энергии — при измерениях тока и напряжения не требуют расхода энергии своего источника питания;
• нечувствительность к помехам — в частности, отсутствие реакции на пульсации сигнала;
• хорошую интегрированность получаемого сигнала — прибор показывает динамику его изменения в реальном времени;
• способность измерять напряжённость высокочастотного переменного поля.

Цифровой тестер

Устройство цифрового мультиметра значительно сложнее стрелочного, но при этом пользоваться им намного удобнее. Прежде всего это удобное отображение полученного измерения посредством использования жидкокристаллического экрана вместо проградуированной шкалы. Основными блоками, из которых состоит устройство, являются аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и узел обработки данных. Измеренный сигнал сравнивается с опорным напряжением и после проведений ряда вычислений в блоке обработки выводится на цифровой экран в числовом виде.

Точность измерения зависит от разрядности АЦП, который влияет на быстродействие, время отклика. Поэтому время обработки результата происходит с задержкой, накладывающей ограничение для работы с динамическими измерениями.

Но наряду с этим цифровой прибор имеет ряд достоинств по сравнению с аналоговым электротестером:

1. Отсутствие зависимости от полярности сигнала — из-за отсутствия электромеханических частей для электронного тестера необходимости в правильном установлении полярности щупов при измерении нет. Он одинаково правильно производит измерения при любом подключении, только при обратной полярности высвечивается знак «—».
2. Высокую функциональность — благодаря преобразованию любого сигнала в цифровой код тестер может вычислять значения электрических величин, практически недоступных стрелочному. Например, частоту сигнала, температуру, индуктивность.
3. Отличную чувствительность — из-за использования усилителей приборы достаточно хорошо могут измерить слабый сигнал, при этом точность измерения практически не ухудшается.
4. Невосприимчивость к вибрациям — в аналоговом приборе стрелка может отклоняться при механическом воздействии или даже от вида положения устройства при измерении в пространстве. Цифровой же тестер на эти влияния не реагирует.
5. При разряде элемента питания цифровой тестер сигнализирует о необходимости его замены, что даёт возможность вовремя заменить батарейку и быть уверенным в точности измерений.

Несомненно, удобнее пользоваться именно цифровым прибором — это и наглядность результата, и удобство измерений. Например, почти все такие мультиметры имеют встроенную звуковую прозвонку, что позволяет использовать его для проверки целостности проводов и соединений, даже не глядя на экран.

Обзор производителей

Подавляющее большинство выпускаемых тестеров относится к цифровым типам. Связано это с их популярностью и востребованностью. Неподготовленным потребителям гораздо проще работать именно с электронными тестерами.

Чаще всего продукция выпускается в Китае. Она отличается многофункциональностью и невысокой ценой. По качеству сборки качество продукции часто не уступает именитым брендам, но вот по точности почти всегда проигрывает. Следует отметить, что существует реестр Госстандарта, в который заносятся сертифицированные метрологической лабораторией приборы.

Популярными брендами на рынке являются следующие торговые марки:

1. Mastech — общепризнанный лидер, выпускающий большой ассортимент измерительной продукции. Его тестеры отличаются надёжностью, хорошими техническими характеристиками, демократичной ценой. Известными моделями являются MAS830B 57761, MY62 58955, М830 В 57598. При этом последнюю модель довольно часто используют электрики вместо пробника из-за её небольших размеров.
2. Fluke — компания из США выпускает точные и универсальные тестеры, характеризующиеся логичной и интуитивно понятной структурой работы. В паспорте каждого прибора производитель для понимания погрешности измерения публикует данные в относительных и абсолютных единицах. Среди пользователей популярны изделия: Fluke 17B, Fluke 106, Fluke 179.
3. CEM — относится к ведущим китайским производителям. Эта фирма выпускает как аналоговые, так и цифровые устройства. В ассортименте продукции можно подобрать устройство с оптимальными характеристиками за небольшую стоимость. Например, для профессионалов фирма предлагает модель DT-9918T с погрешностью измерения 0,8%, в то же время как для радиолюбителей подойдёт прибор DT-912 ИЛИ DT-202.

Конечно, кроме них, существуют и другие достойные компании. Например, тайваньская фирма APPA, известный производитель электрооборудования «Ресанта», российская компания Eitech. Не менее популярными остаются и стрелочные приборы, особенно среди радиолюбителей бывшего СССР. В большей мере это относится к таким моделям, как Ц20, Ц4341, ТЛ-4М. При этом советская промышленность могла похвастаться и цифровым тестером — «В7−50».

Нюансы выбора

Практически каждый домашний мастер, не говоря уже о профессионале, должен иметь в своём наборе инструментов электрический тестер. Мультиметр помогает не только быстро найти поломку в том или ином устройстве, но и определить наличие электричества в розетках или на клеммах.

Перед покупкой потребителю необходимо чётко определиться с приоритетом использования устройства. Если основные работы будут связаны с профессиональной деятельностью, то понадобиться высокоточный мультиметр. В случае же, когда «тестерить» придётся время от времени и в основном прибор будет использоваться как пробник, можно купить и недорогое устройство, даже с погрешностью более двух процентов.

Но как бы то ни было, тестер должен уметь измерять величины в следующих пределах:

• сопротивление — от 0 Ом до 200 МОм;
• постоянное напряжение и ток — соответственно до 1000 В, и до 10А;
• переменное напряжение — до 700 В;
• переменный ток — до 10 А.

А также он должен иметь звуковую прозвонку. Этих возможностей тестера должно хватить как для начинающего радиолюбителя, так и домашнего мастера. В случае же полупрофессиональных работ следует обращать внимание уже на наличие таких возможностей, как измерение ёмкости, коэффициента усиления транзисторов, температуры. При этом следует указать, что профессионалы часто для измерения этих величин используют узкоспециализированные тестеры, например, RLC и ESR метры.

Кроме того, при покупке обращают внимание и на размеры устройства, класс электробезопасности (желательно наличие электронной защиты). Для многих станет удобной функция автоматического выбора предела измерений или подсветка экрана. Существуют также приборы с самовыключением и запоминанием измеренных данных.

Таким образом, для измерений различных электрических величин используется мультиметр. В зависимости от поставленных задач применяют как многофункциональные устройства, так и узкоспециализированные. При этом сама процедура измерения довольно проста и обычно состоит из трёх этапов: включение, выбор измеряемой величины, снятие показаний.