Jak korzystać z multimetru, pomiar napięcia stałego

Słowo multimetr składa się z dwóch słów: wiele - wiele i miernik - pomiary, urządzenie pomiarowe. Definicje te można znaleźć w wielojęzycznym słowniku angielsko-rosyjskim, a zatem z pełnym przekonaniem możemy powiedzieć, że multimetr jest mnogością przyrządów pomiarowych „zapakowanych” w jednym małym pudełku. Wszystkie te przyrządy pomiarowe są przeznaczone do pomiarów w obwodach elektrycznych i byłoby niewybaczalne rozpocząć opowieść o pomiarach elektrycznych bez pamiętania prawa Ohma.

W podręcznikach szkolnych prawo Ohma dla części obwodu jest zapisane w następujący sposób: „Prąd w obwodzie (I) jest wprost proporcjonalny do napięcia (U) i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji (R)”. Wszyscy poważnie zaangażowani w elektryczność znają to zdanie jako nasz Ojciec. A potem powiedz, nie znając prawa Ohma - usiądź w domu.

Jeśli prawo Ohma zostanie zapisane w postaci wzoru matematycznego, okaże się to po prostu: I = U / R.

Takie jest prawo Ohma dla części łańcucha, do której ograniczymy się tutaj. Aby uzyskać prawidłowe wyniki, we wzorze należy zastąpić wartości prądu w amperach, napięcia w woltach i rezystancji w omach. Pierwsze litery są wielkie, ponieważ jednostki miary pochodzą od nazwisk naukowców, którzy odkryli te prawa.

To prawda, że ​​nie jest zabronione zastępowanie, na przykład, rezystancji w kilo-omach (1 KΩ = 1000 Ohm), wówczas prąd zostanie wyrażony w miliamperach (1 mA = 0,001 A). Takie zastępowanie w obwodach niskoprądowych jest często stosowane.

Najprostszy obwód elektryczny pokazany na rysunku 1 składa się ze źródła napięcia, przewodów łączących, wyłącznika automatycznego i obciążenia. Ale na przykładzie tego obwodu można zobaczyć wszystko, co jest wspomniane w prawie Ohma, wszystko, co można zmierzyć za pomocą instrumentów, zapoznać się z połączeniem amperomierza, woltomierza i omomierza.

Rysunek 1. Najprostszy obwód elektryczny

Prowadzić aktualne pomiary, stresy i odporność wymagane będą trzy różne urządzenia: amperomierz, woltomierz i omomierz. Podłączanie urządzeń pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Podłączanie przyrządów pomiarowych do obwodu elektrycznego

Z tej liczby wynika, że amperomierz jest on podłączony do przerwy w obwodzie szeregowo z obciążeniem, woltomierz jest podłączony równolegle do odcinka obwodu, omomierz jest również równoległy do ​​odcinka testowego, ale napięcie zasilania musi zostać odłączone lub w ogóle sprawdzona jest niepodłączona część. Oczywiście możesz zmierzyć rezystancję rezystorów R1, R2, bez odparowywania ich z obwodu, pamiętaj tylko o wyłączeniu zasilania.

Czego nie robić lub właściwe sposoby na spalenie multimetru

Tutaj możesz od razu dodać kilka komentarzy, zadać kilka trudnych pytań. Co się stanie, jeśli zamienisz, pomylisz np. Woltomierz i amperomierz?

Woltomierz, zawarty w wyłączniku zamiast amperomierza, najprawdopodobniej nie spowoduje żadnych szczególnych problemów: duża rezystancja wewnętrzna woltomierza ograniczy prąd na takim poziomie, że obwód po prostu przestanie działać, tak jakby wyłącznik był otwarty.

Zupełnie inną sprawą jest włączenie amperomierza zamiast woltomierza, na przykład zamiast V1. Prąd przepływający przez amperomierz osiągnie maksimum, które źródło prądu jest w stanie dostarczyć, ponieważ wewnętrzna rezystancja amperomierza jest bardzo mała (w normalnym trybie pomiaru im mniejszy, tym lepszy).

W przypadku ogniwo galwaniczne nie jest to szczególnie przerażające, ponieważ prąd będzie ograniczony przez rezystancję wewnętrzną akumulatora, a granica pomiaru amperomierza jest dość duża (10 lub więcej amperów).

W ten sposób można przetestować ogniwo wielkości AA lub AAA o napięciu 1,5 V.Jeśli element jest sprawny, amperomierz pokaże prąd co najmniej 1A, a nawet więcej, podczas gdy prąd rozładowanego elementu nie będzie większy niż kilka miliamperów lub w ogóle nie będzie prądu.

Ale takie zalecenie jest absolutnie nieodpowiednie do sprawdzania baterii tego samego rozmiaru: baterie naprawdę nie lubią zwarć, a nawet mogą eksplodować! Nawet jeśli nie dojdzie do eksplozji, ładowanie takiej baterii będzie problematyczne.

Jeśli amperomierz (multimetr w trybie pomiaru prądu) jest „podłączony” do gniazdka 220 V, wówczas eksplozja urządzenia jest po prostu nieunikniona. To samo dzieje się, jeśli spróbujesz zmierzyć napięcie w gniazdku za pomocą multimetru w trybie pomiaru rezystancji. Uwierz mi, było wiele takich przypadków. Dlatego nie jest konieczne, gdy nie jest to konieczne, wyłącznie z interesu, mierzenie napięcia na wyjściu!

Po prostu musi być zaakceptowany jako prawo, z reguły przyjęte. Jaka jest różnica, ile jest 210 lub 235 V w tym gniazdku? Rzeczywiście, wszystkie nowoczesne urządzenia elektroniczne działają w bardzo szerokim zakresie napięć, co ułatwia nowoczesność przełączanie zasilaczy.

Wiele instrumentów do prostych pomiarów

Obwód elektryczny pokazany na rysunku 2 jest zasilany ze źródła prądu stałego - baterii galwanicznej, dlatego amperomierz i woltomierz powinny być zaprojektowane do pomiaru w obwodach prądu stałego. Jeśli nawet tak prosty obwód jest zasilany prądem przemiennym (220 V, wyłącznik, żarówka), wówczas urządzenia będą wymagały prądu przemiennego. Okazuje się, że potrzebujesz całej gamy urządzeń, nawet przy tak prostym schemacie!

Ten prosty obwód pokazano w celu odświeżenia sposobów podłączania urządzeń w pamięci. Więcej szczegółów na temat pomiaru prądów i napięć można znaleźć w artykule. „Pomiary w obwodach elektrycznych”.

Pozbycie się tak wielu urządzeń jest bardzo proste: złóż wszystkie urządzenia w jednej obudowie i użyj przełączników, aby podłączyć ten sam grot pomiarowy do każdego z nich. Takie urządzenia były kiedyś nazywane kombinacjami lub avometrami - AmpereVoltOmmeter.

Inną nazwą tych urządzeń jest tester z angielskiego testu - weryfikacja, test, ponieważ dokładność pomiarów z takimi urządzeniami jest niewielka. Z reguły są to urządzenia czwartej klasy dokładności, tj. błąd pomiaru wynosi 4%, co jest wystarczające dla większości praktycznych celów.

Obecnie testerzy strzał nie tylko przeszli na emeryturę, ale rzadko używali ich, choć w niektórych przypadkach po prostu nie mogli się bez nich obejść. Ale wielu, głównie starych specjalistów, woli używać mierników strzałek. Cóż, do tego jest przyzwyczajony. Powoli doszliśmy do nowoczesnego połączonego przyrządu - multimetru.

Nowoczesny multimetr cyfrowy

W przeciwieństwie do zabytkowych testerów multimetr stał się urządzeniem cyfrowym, a multimetr cyfrowy jest zapisany na opakowaniu. Nie wynika to z faktu, że odczyty są wyświetlane w postaci liczb, różnica polega na zasadzie działania. Zmierzona wartość, napięcie, prąd lub rezystancja za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) jest przetwarzana na kod cyfrowy, który jest następnie wyświetlany na cyfrowym wyświetlaczu ciekłokrystalicznym.

Oprócz rzeczywistych wyników pomiaru, wskaźnik może wyświetlać dodatkowe informacje: stan naładowania akumulatora (kiedy nadszedł czas wymiany akumulatora, na wyświetlaczu pojawia się migający obraz akumulatora) oraz ostrzeżenie o pomiarze wysokich napięć. Multimetry, o małych wymiarach i niskich cenach, mają wysoką dokładność pomiaru, co zapewniło im zasłużoną popularność wśród użytkowników.

Najłatwiejszy sposób radzenia sobie z urządzeniem i działaniem urządzenia, gdy jest ono w rękach. Ale ponieważ nie ma takiej możliwości, zdjęcie z obrazem urządzenia jest całkiem odpowiednie. Wystarczy zrobić zdjęcie i opatrzyć je objaśniającymi napisami. Podobne zdjęcie pokazano na rycinie 3. (kliknij na zdjęcie, aby powiększyć).

Rycina 3Wygląd multimetru cyfrowego D838

Dlaczego i kto potrzebuje multimetru

Multimetry serii D83X są opcją budżetową - przy minimalnym koszcie istnieje zestaw wszystkich lub prawie wszystkich trybów pracy, z których korzysta większość elektryków, inżynierów elektroników i tylko ci, którzy od czasu do czasu muszą komunikować się z elektrycznością. Oczywiście istnieją droższe modele, które mają dodatkowe limity pomiaru i różne udogodnienia operacyjne.

Przede wszystkim jest to zdolność do pomiaru pojemności kondensatorów i indukcyjności cewek. Niektóre multimetry mają nawet tryb pomiaru częstotliwości, jednak zwykle jest ograniczony do częstotliwości zakresu audio, do 20 kHz. Prawie wszystkie multimetry, w tym opcja budżetowa, mają tryb pomiaru wzmocnienia tranzystorów małej mocy, ale nie są one używane bardzo często.

Dodatkowe opcje obejmują podświetlenie skali (jak inaczej wykonywać pomiary w nocy?) Oraz przycisk zapisywania ostatniego wyniku pomiaru. Takie zapamiętywanie umożliwia zapisanie wyniku w notatniku lub we wcześniej wydrukowanym stole. W rzeczywistości bardzo przydatna właściwość.

Multimetr DT838 pokazany na rysunku 3 jako przyjemny dodatek ma tryb pomiaru temperatury: jeśli po prostu włączysz multimetr w tym trybie, to za pomocą wewnętrznego czujnika temperatury możesz monitorować temperaturę w pomieszczeniu roboczym.

Urządzenie jest zakończone zewnętrzna termopara typ K, który pozwala mierzyć temperatury do kilkuset stopni, na przykład temperaturę lutownicy lub pistoletu na gorące powietrze.

Podobne urządzenia z innych serii, na przykład DT832, zamiast miernika temperatury, mają wbudowany prostokątny generator impulsów o stałej częstotliwości około 1 KHz, co pozwala sprawdzić na przykład wzmacniacze częstotliwości audio.

Nie zapomnij wyłączyć multimetru w nocy

Kolejną zaletą droższych multimetrów jest automatyczne wyłączanie: po 15 minutach urządzenie się wyłącza. Dalsza praca jest możliwa tylko po ponownym naciśnięciu przycisku zasilania.

W urządzeniach takich jak D83x wyłączenie odbywa się poprzez ustawienie pojedynczego przełącznika w pozycji OFF (patrz rys. 3). Jeśli dasz się ponieść emocjom i zapomnisz wyłączyć urządzenie, zostaw je na noc (z jakiegoś powodu zdarza się to najczęściej), wtedy bateria będzie musiała zostać wymieniona następnego dnia.

Koszt baterii „Krona” (stara domowa nazwa, teraz jest to tylko typ 6F22) jest średniej jakości i jest niewielki, a jej zakup nie stanowi problemu. Niemniej jednak nawet w jednym z najnowszych magazynów radiowych z 2014 r., A mianowicie w numerze 9, ukazał się artykuł zatytułowany „Konwerter do zasilania multimetru cyfrowego”.

Konwerter działa na pojedynczej baterii AA lub na pojedynczej baterii niklowo-kadmowej. Podano tam również prosty obwód, płytkę drukowaną oraz techniki montażu i konfiguracji. Na końcu artykułu znajduje się lista kilku wcześniejszych publikacji na ten temat: także czasopisma radiowe o podobnych schematach.

Rysunek 4. Zaimportowany „Krone”

Taki projekt był odpowiedni podczas ogólnego sowieckiego niedoboru, kiedy niemożliwe było „zdobycie” baterii Kron, podobnie jak wiele więcej. Teraz taki konwerter można złożyć tylko „z zamiłowania do sztuki”.

Ogólnie rzecz biorąc, redaktorzy magazynu Radio w ostatnich latach zachowywali się bardzo dziwnie: zamiast publikować dobre, interesujące materiały, poprawiając jakość publikacji, oni (redaktorzy) gonią usługi udostępniania plików i stamtąd przechwytują swoje dzieła pod pozorem prawa ochrony praw autorskich.

Niech czytelnik nie pomyśli, że jest to subiektywna opinia autora artykułu o czasopiśmie: na forach elektronicznych można znaleźć wiele argumentów na ten temat, o wiele bardziej kategorycznych.

Zacznijmy studiować multimetr

Często słyszysz takie stwierdzenia: „Cóż, wiem, jak zadzwonić drutem z gitary elektrycznej na przerwę lub zwarcie. I nie potrzebuję kolejnego. ”Aby zmniejszyć takie stwierdzenia, przejdźmy jeszcze raz do Ryc. 3, która pomoże ustalić, co multimetr może zmierzyć.

Na przednim panelu multimetru natychmiast widoczne są dwa duże szczegóły: na górze znajduje się wskaźnik ciekłokrystaliczny (wyświetlacz), a na środku duże okrągłe pokrętło sterujące. W tym urządzeniu jest to jedyne, po prostu nie ma innych. Dzięki temu uchwytowi tryby pracy i granice pomiaru są przełączane w tych trybach. Multimetry innych marek wyglądają podobnie.

Aby wskazać wybrany limit pomiaru, uchwyt ma fazę z wytłoczonym trójkątem, co nie jest bardzo wygodne podczas pracy. Jeśli ten trójkąt jest wypełniony białą farbą, jak pokazano na rycinie 3, wówczas będzie mniej błędnych wtrąceń.

Tryby pomiaru

Za pomocą wspomnianego pokrętła możesz wybrać jeden z trybów pomiaru. Rozważany multimetr zapewnia kilka trybów:

• Pomiar napięcia stałego

• Pomiar napięcia prądu przemiennego

• Pomiar prądu stałego

• Pomiar rezystancji

• Okablowanie drutów i półprzewodników

• Pomiar wzmocnienia tranzystora

• Pomiar temperatury

Każdy tryb pomiaru, oprócz pomiaru temperatury, ciągłości półprzewodników i wzmocnienia tranzystora, jest podzielony na kilka LIMITÓW, które mogą znacznie zwiększyć dokładność pomiarów, co zostanie opisane później.

W praktyce najczęściej konieczne jest mierzenie stałych napięć i stosowanie trybu „wybierania numeru” w celu określenia integralności instalacji lub stanu diod, tranzystorów, a czasem nawet mikroukładów. Dlatego te pomiary będą musiały zostać opisane wystarczająco szczegółowo.

Pomiar napięcia stałego

Sprzęt elektroniczny zasilany jest ze źródeł o stałym napięciu. Mogą to być baterie, ogniwa galwaniczne, a gdy są zasilane z sieci, są to zasilacze różnych obwodów i konstrukcji. Dlatego przy naprawie i uruchamianiu sprzętu elektronicznego najczęściej konieczne jest mierzenie stałego napięcia na elektrodach tranzystorów i mikroukładów, aby sprawdzić tryby pracy dla prądu stałego. Sposób korzystania z multimetru do pomiaru napięć stałych opisano w dalszej części.

Na rysunku 3 przełącznik rodzaju pracy ustawiony jest na tryb pomiaru stałego napięcia i, na najwyższy limit, do 1000 V. Jednocześnie na wyświetlaczu pojawia się ostrzeżenie o niebezpieczeństwie wysokiego napięcia: HV - (wysokie napięcie - wysokie napięcie). To samo ostrzeżenie pojawi się na limicie 750 V AC. Dlatego samo urządzenie ostrzega, że ​​w tym zakresie pomiarowym mogą występować zagrażające życiu napięcia.

Ale to wcale nie jest konieczne, ponieważ na tym limicie można zmierzyć napięcia, które wcale nie są niebezpieczne, na przykład w okablowaniu samochodowym, w którym napięcie wynosi tylko 12 V, lub tylko jedno ogniwo galwaniczne. To prawda, że ​​wyniki pomiaru nie będą bardzo dokładne. Bardziej wiarygodne wyniki zostaną uzyskane przy pomiarze przy granicy 20 V.

Kiedy instrumenty cyfrowe były rzadkie, były to głównie duże instrumenty laboratoryjne „z dwoma uchwytami do przenoszenia”, prawie wszystkie pomiary przeprowadzono za pomocą mierników strzałek. A potem istniała taka zasada, że ​​najdokładniejszy wynik zostałby uzyskany, jeśli w procesie pomiaru strzałka nie jest niższa niż pierwsza trzecia skali, lepiej jest, jeśli jest bliżej środka. Na przykład napięcie 5 V można zmierzyć na granicy 30 V, ale wynik będzie dokładniejszy, jeśli użyjesz limitu 10 V.

Podczas pracy z multimetrem cyfrowym należy przestrzegać tego zalecenia, tj. wybierz najbardziej odpowiedni limit pomiaru. Zostanie to omówione później.

Granice pomiaru napięcia stałego

Istnieje pięć LIMITÓW w TRYBIE pomiaru napięcia DC:

• 200m

• 2000m

• 20,

• 200,

• 1000.

Na granicy 200 m (dalej, jak napisano na urządzeniu na ryc. 3), można zmierzyć napięcia nieprzekraczające 200 miliwoltów, mówiąc prościej, tylko 0,2 V.

Limit 2000 m umożliwia pomiar napięcia do 2 V. Na przykład pozwala to zmierzyć napięcie ogniwa galwanicznego lub spadek napięcia na rezystorze w obwodzie emitera tranzystora.

Trzy następujące granice są po prostu oznaczone cyframi bez liter: 20, 200, 1000. Są to napięcia granic pomiaru w woltach. Uzasadnienie dokładności pomiarów może potwierdzić liczby przedstawione poniżej. Bateria palcowa typu AA została wzięta za źródło mierzonego napięcia, co było pierwszą rzeczą, która przyszła do ręki, ale wyniki pomiarów okazały się dość wyraźne.

Pomiary w różnych granicach

Pierwszy pomiar napięcia akumulatora przeprowadzono na granicy 1000, jak pokazano na rycinie 5. Należy zauważyć, że nieznaczne zera nie anulują się we wszystkich granicach.

Rycina 5

Tutaj można było zmierzyć dokładnie 1B, ponieważ rozdzielczość tego limitu wynosi tylko 1B, dziesiąte części wolta po prostu nie są pokazane, na co wskazuje brak przecinka po najmniej znaczącym znaku. Jeśli zmierzone napięcie wynosi na przykład 135,2 V, to moglibyśmy zobaczyć wynik 135 V.

Może ktoś powie: „Pomyśl, dwie dziesiąte wolta!”. Tak, w drugim przypadku te dwie dziesiąte w ogóle nie odgrywają żadnej roli, ale podczas pomiaru napięcia na akumulatorze takie zaokrąglenie wyniku pomiaru jest niedopuszczalne.

Faktem jest, że bateria niklowo-kadmowa lub wodorkowa jest uważana za naładowaną, jeśli napięcie na niej nie jest niższe niż 1,2 V. Jeśli napięcie wynosi tylko 1 V, oznacza to, że akumulator wymaga naładowania. Ale to on właśnie wpadł pod ramię, chociaż nie był winny niczego.

Zmień limit pomiaru napięcia na 200. Pojawia się już przecinek dziesiętny, po którym będą wyświetlane dziesiąte części wolta. Wynik pomiaru jest znacznie bliższy prawdy, co widać na rycinie 6.

Rysunek 6. Napięcie akumulatora 1,2 V.

Przy granicy pomiaru 20 wynik będzie dokładniejszy, do setnych części wolta, spójrz na rysunek 7.

Rysunek 7. Napięcie akumulatora 1,22 V.

A na granicy 2000 m wynik jest wyświetlany w miliwoltach, tj. dokładność do 1/1000 woltów (1 miliwolt). Pokazane na rysunku 8.

Rysunek 8. Napięcie akumulatora 1,222 V.

Niektóre urządzenia mają limit pomiaru 2 (2 wolty), wtedy wynik będzie wyglądał jak 1,222 V. Za kropką dziesiętną znajdują się trzy cyfry, co umożliwia również pomiary z rozdzielczością 1 miliwolta.

Limit 200 m pozwala zmierzyć napięcia nie wyższe niż 0,2 V, aw przypadku, o którym mowa (bateria), nie pasuje, jest po prostu za mały. Urządzenie może się nie wypalić, ale nie należy tego robić. Zasadniczo istnieje taka ZŁOTA zasada: jeśli wielkość mierzonego napięcia (prądu) jest co najmniej w przybliżeniu nieznana, wówczas pomiary powinny rozpoczynać się od największej granicy pomiaru!

Kontynuacja artykułu:Jak mierzyć napięcie, prąd, rezystancję za pomocą multimetru, sprawdzać diody i tranzystory

Boris Aladyshkin