Как пользоваться мультиметром, измерение постоянных напряжений

23.09.2024 Olga 0 Comments

слово мультиметр состоит из двух слов: мульти-много и метр-измерение, измерительный прибор. Эти определения можно найти в англо-русском словаре «Мультитран», поэтому можно с полной уверенностью сказать, что мультиметр – это набор измерительных приборов, «упакованный» в небольшую коробку. Все эти измерительные приборы предназначены для измерения цепей, и было бы непростительно начать рассказ об электрических измерениях, не вспомнив о законе Ома.

В школьных учебниках о законе Ома в части электрических цепей написано так: «Ток (I) в цепи прямо пропорционален напряжению (U) и обратно пропорционален сопротивлению (R)» серьезно относится к электричеству, знает. Знайте, что эти слова — Молитва Господня. Тем не менее, если вы не знаете закон Ома, оставайтесь дома.

Если записать закон Ома в виде математической формулы, результат будет очень простым: I=U/R.

Это закон Ома для части схемы и этим мы ограничимся. Чтобы получить правильные результаты, вам следует подставить в формулу ток (амперы), напряжение (вольты) и сопротивление (омы). Первая буква заглавная, потому что единица измерения происходит от имени учёного, открывшего эти законы.

Ведь не запрещено заменить, например, резистор на килоомы (1 КОм = 1000 Ом), тогда ток будет в миллиамперах (1 мА = 0,001 А). Эту замену часто приходится использовать в слаботочных цепях.

Простейшая схема показана на рисунке 1 и состоит из источника напряжения, соединительных проводов, переключателей и нагрузки. Но на примере этой схемы можно увидеть все, что упомянуто в законе Ома, все, что можно измерить приборами, и ознакомиться с подключением амперметров, вольтметров и омметров.

Рисунок 1. Простейшая схема

Для измерения тока, напряжения и сопротивления вам понадобятся три разных прибора: амперметр, вольтметр и омметр. Подключенное оборудование показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Подключение измерительных приборов к схеме

Из этой схемы видно, что амперметр включается последовательно с нагрузкой в разомкнутую цепь, вольтметр подключается параллельно участку цепи и омметр также подключается параллельно исследуемому участку, но напряжение питания должен быть выключен или не подсоединен ни к чему проверяемым деталям. Конечно, можно измерить сопротивление резисторов R1 и R2, не вынимая их из схемы, только не забудьте отключить питание.

Чего не следует делать или надежный способ сжечь мультиметр

Здесь вы можете сразу оставить несколько комментариев и задать острые вопросы. Что будет, если поменять местами и перепутать, скажем, вольтметр и амперметр?

Вольтметр, подключенный к разомкнутой цепи, а не амперметр, скорее всего, не доставит особых хлопот: высокое внутреннее сопротивление вольтметра ограничит ток до уровня, при котором цепь перестанет функционировать, как если бы переключатель был включен.

Совсем другое дело, если вместо вольтметра (скажем, вместо V1) включить амперметр. Ток через амперметр будет настолько высоким, насколько может обеспечить источник питания, поскольку внутреннее сопротивление амперметра очень мало (в обычном режиме измерения чем меньше, тем лучше).

С первичными батареями это не особенно страшно, так как ток будет ограничен внутренним сопротивлением батареи, а предел измерения амперметра довольно велик (10 ампер и более).

Вот как проверить первичные элементы размера AA или AAA напряжением 1,5 В. Если компонент в хорошем состоянии, амперметр покажет ток не менее 1 А или более, тогда как разряженный компонент будет потреблять не более нескольких миллиампер или вообще не будет потреблять ток.

Но для тестирования аккумуляторов одинакового размера такой совет точно не подойдет: аккумуляторы очень не любят коротких замыканий и даже могут взорваться! Даже если он не взорвется, зарядить такой аккумулятор может быть проблематично.

Если амперметр (мультиметр в режиме измерения тока) «воткнуть» в розетку 220В, взрыв прибора неизбежен. То же самое произойдет, если вы попытаетесь измерить напряжение в розетке с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. Поверьте, таких примеров немало. Именно поэтому не нужно измерять напряжение розетки, когда в этом нет необходимости, чисто из интереса!

Вам просто нужно принять это как закон и позволить этому стать правилом. Так какая разница, 210В эта розетка или 235В? Ведь все современные электронные устройства работают в очень широком диапазоне напряжений, благодаря современным импульсным источникам питания.

Для простых измерений доступно множество инструментов

Схема, показанная на рисунке 2, питается от источника постоянного тока (первичной батареи), поэтому амперметр и вольтметр должны быть рассчитаны на проведение измерений в цепи постоянного тока. Если даже такая простая схема питается от сети переменного тока (220В, выключатели, лампочки), то этим устройствам потребуется питание переменного тока. Оказывается, даже для такого простого решения понадобится целая куча оборудования!

Эта простая схема может дать вам представление о том, как подключать ваши устройства. Подробнее об измерении тока и напряжения читайте в статье «Измерения цепей».

Избавиться от такого количества устройств очень просто: соберите их все в одном корпусе и с помощью переключателей подключите к каждому устройству одну и ту же измерительную головку. Такие устройства раньше назывались комбинированными или мультиметрами – ампер-вольт-омметрами.

Другое название этих приборов — «тестер», производное от английского «test» — «проверка», «образец», поскольку точность измерений таких приборов невысока. Обычно эти устройства имеют уровень точности 4, что означает погрешность измерения 4%, что достаточно для большинства практических целей.

В настоящее время тестеры указателей не только вышли из употребления, но и используются редко, хотя в некоторых случаях без них просто не обойтись. Но многие люди (в основном старые специалисты) предпочитают использовать аналоговый мультиметр. Ну это уж кто к чему привык. Итак, постепенно мы нашли современное комбинированное устройство – мультиметр.

Современный цифровой мультиметр

В отличие от старинных автоматических амперметров, мультиметры стали цифровыми устройствами, на упаковке которых написано «Цифровой мультиметр». Это не потому, что показания отображаются в числовом виде, разница заключается в принципе работы. Используйте аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования измеренного напряжения, тока или сопротивления в цифровой код, который затем отображается на цифровом ЖК-дисплее.

Помимо реальных результатов измерений, индикатор может отображать дополнительную информацию: состояние заряда аккумулятора (при необходимости замены аккумулятора на дисплее появляется мигающее изображение аккумулятора) и предупреждение об измерении высокого напряжения. Мультиметры пользуются популярностью среди пользователей благодаря своим небольшим размерам, невысокой цене и высокой точности измерений.

Разобраться в устройстве и работе этого устройства проще всего, взяв его в руки. Однако, поскольку такой возможности нет, то подойдет картинка с изображением устройства. Достаточно сфотографироваться и предоставить пояснительную записку. На рис. 3 показано аналогичное фото (нажмите на изображение, чтобы увеличить) .

Читайте также статью: Где и как хранить продукты на маленькой кухне elpix.ru

Рисунок 3. Внешний вид цифрового мультиметра D838

Зачем и кому нужен мультиметр

Мультиметры серии D83X являются бюджетным вариантом, предлагающим за минимальную стоимость набор всех или почти всех режимов работы, используемых большинством электриков, электронщиков и тех, кому время от времени приходится иметь дело с электроэнергией. Конечно, есть более дорогие модели с дополнительными ограничениями измерений и различными эксплуатационными возможностями.

Во-первых, это возможность измерения емкости конденсаторов и индуктивности катушек. Некоторые мультиметры даже имеют режим измерения частоты, но обычно он ограничивается частотами звукового диапазона, до 20 КГц. Практически все мультиметры, включая бюджетные версии, имеют режим измерения коэффициента усиления маломощных транзисторов, но используют его не очень часто.

Другие опции включают подсветку шкалы (а как еще можно проводить измерения ночью?) и кнопку сохранения последнего измерения. Эта память позволяет записывать результаты в блокнот или в распечатанном виде. На самом деле это очень полезное свойство.

В качестве прекрасного дополнения мультиметр DT838, показанный на рисунке 3, имеет режим измерения температуры: если просто переключить мультиметр в этот режим, вы сможете контролировать температуру в вашей студии с помощью внутреннего датчика температуры.

Устройство оснащено внешней термопарой типа К, способной измерять температуру до нескольких сотен градусов, например, у паяльника или тепловой пушки.

Другие серии подобных устройств, например DT832, не имеют термометра, но имеют встроенный генератор прямоугольных импульсов с фиксированной частотой около 1КГц, который можно использовать для проверки усилителей звука и т.п.

Не забывайте выключать мультиметр на ночь

Еще одна приятная особенность более дорогих мультиметров – автоматическое отключение: через 15 минут прибор выключается. Дальнейшая работа возможна только при повторном нажатии кнопки включения устройства.

В таких устройствах, как D83x, выключение осуществляется путем установки одного переключателя в положение «выключено» (см. Рисунок 3). Если вы настолько сосредоточены на работе, что забываете выключить устройство или оставить его на ночь (что по каким-то причинам случается чаще всего), то аккумулятор придется заменить на следующий день.

Аккумуляторы «Крона» среднего качества (старая отечественная марка, теперь только типа 6Ф22) стоят недорого, поэтому приобрести их не проблема. Но, несмотря на это, даже в свежем номере журнала «Радио» за 2014 год, № 9, появилась статья «Преобразователь для питания цифрового мультиметра».

Преобразователь работает от одной батарейки типа АА или одной NiCd батареи. Также есть простые схемы, печатные платы, методики сборки и настройки. В конце статьи перечислены дальнейшие ранние публикации по теме: Были и радиожурналы с подобными схемами.

Рисунок 4. Импорт «кроны»

Такая конструкция была уместна в советскую эпоху повсеместного дефицита, когда «достать» батарейки «Крона», как и многое другое, было невозможно. Сегодня такой преобразователь можно собрать только «из любви к искусству».

В целом поведение редакции журнала «Радио» в последние годы очень странное: вместо того, чтобы публиковать хорошие, интересные материалы и улучшать качество публикации, они (редакторы) гоняются за файлообменниками и используют файлообменники в качестве своих Отсюда притворщики уводят свои творения. Закон об авторском праве.

Пусть читатель не думает, что это субъективное мнение автора журнальной статьи: на электронных форумах можно найти большое количество аргументов на эту тему, гораздо более явных.

Начнем изучать мультиметры

Часто приходится слышать такое утверждение: «Ну, я знаю, как проверить провода электрогитары на обрывы или замыкания. И больше мне ничего не нужно». Чтобы сократить подобные высказывания, давайте еще раз посмотрим на рисунок 3, он вам поможет. Узнайте, что может измерить мультиметр.

На передней панели мультиметра сразу обращают на себя внимание две крупные детали: ЖК-индикатор (дисплей) вверху и большая круглая ручка управления посередине. По сути, в этом устройстве он единственный, другого нет. Именно эта ручка переключает режимы работы и пределы измерения в этих режимах. Мультиметры других марок выглядят примерно так же.

Для обозначения выбранного предела измерения ручка имеет фаску с выдавленным треугольником, что не очень удобно при работе. Если бы этот треугольник залить белой краской, как показано на рисунке 3, ложных включений было бы гораздо меньше.

Режим измерения

Используя только что упомянутую ручку, вы можете выбрать режим измерения. Рассматриваемый мультиметр предлагает несколько режимов:

Измерение напряжения постоянного тока
Измерение напряжения переменного тока
Измерение постоянного тока
Измерение сопротивления
Проверка целостности проводов и полупроводников
Измерение коэффициента усиления транзистора
измерение температуры

Помимо измерения температуры, целостности полупроводника и коэффициента усиления транзистора, каждый режим измерения разделен на несколько ОГРАНИЧЕНИЙ, которые позволяют существенно повысить точность измерения, о чем речь пойдет ниже.

На практике часто приходится измерять постоянное напряжение и использовать режим «прозвонки» для определения целостности установки или исправности диодов, транзисторов и даже микросхем. Поэтому эти измерения необходимо обсудить подробно.

Измерение напряжения постоянного тока

Видео: Как измерить постоянное напряжение тестером (Avtoradosti.com.ua)

Электронное оборудование питается от источника постоянного напряжения. Это могут быть аккумуляторы, первичные элементы, а при питании от сети они могут быть источником питания для самых разных схем и конструкций. Поэтому при обслуживании и наладке электронной техники часто возникает необходимость измерения напряжения постоянного тока на электродах транзисторов и микросхем и проверки режима работы постоянного тока. Вот как можно использовать мультиметр для измерения напряжения постоянного тока.

На рисунке 3 ручка переключения типа работы установлена в режим измерения напряжения постоянного тока, которое может достигать 1000 В. При этом на дисплее отображается предупреждение об опасности высокого напряжения: HV – (Высокое напряжение). Такое же предупреждение появляется, когда предел измерения переменного напряжения составляет 750 В. Поэтому прибор сам предупреждает о возможном наличии опасных для жизни напряжений в этом диапазоне измерений.

Но это совершенно необязательно, так как на этом пределе можно измерять совершенно неопасные напряжения, например, всего 12В в проводке автомобиля, или всего один токовый элемент. Конечно, измерения будут не очень точными. Измерение на пределе 20В даст более достоверные результаты.

Когда цифровые приборы были редкостью – в основном это были огромные «двуручочные» лабораторные приборы, почти все измерения производились аналоговым мультиметром. Тогда есть правило: в процессе измерения стрелка не должна находиться ниже первой трети шкалы, чтобы получить максимально точные результаты. Чем ближе к середине, тем лучше. Например, напряжение 5 В можно измерить с пределом 30 В, но результаты будут более точными, если использовать предел 10 В.

Этого совета следует придерживаться и при использовании цифрового мультиметра, т.е при выборе наиболее подходящих пределов измерений. Об этом пойдет речь дальше.

Пределы измерения напряжения постоянного тока

В режиме измерения напряжения постоянного тока существует пять ограничений:

на пределе 200м (далее написано на приборе на рисунке 3) можно измерить напряжение не более 200 милливольт, а проще говоря, всего 0,2В.

предел 2000м позволяет измерять напряжение до 2В. Например, вы можете измерить напряжение гальванического элемента или падение напряжения на резисторе в цепи эмиттера транзистора.

Следующие три предела выражаются просто цифрами без букв: 20, 200, 1000. Это напряжения (в вольтах), при которых измеряются пределы. Рассуждения о точности измерений можно подтвердить следующим рисунком. Источником для измерения напряжения является батарейка АА типоразмера АА, это только первое, что есть под рукой, но измерения довольно наглядны.

Измерения в разных пределах

Первое измерение напряжения батареи производится на пределе 1000, как показано на рисунке 5. Обратите внимание, что незначащие нули исключаются не во всех пределах.

Здесь нам удается измерить точно 1В, потому что разрешение этого предела составляет именно 1В, поэтому не показывается вообще ни одной десятой доли вольта, о чем свидетельствует отсутствие запятой после младших цифр. Например, если измеренное напряжение составляет 135,2 В, вы можете увидеть результат 135 В.

Может быть, кто-то скажет: «Подумайте, две десятые доли вольта!» Да, во втором случае эти две десятые совершенно ничего не значат, но при измерении напряжения на аккумуляторе это измерение округление недопустимо.

Фактически никель-кадмиевый или металлогидридный аккумулятор считается заряженным, если напряжение на нем не менее 1,2В. Если напряжение составляет всего 1 В, аккумулятор нуждается в зарядке. Но он сам попал в ловушку, хотя и не был виновен.

Переключим предел измерения напряжения на 200. Здесь появилась десятичная точка, которая будет показывать десятые доли вольта. Результаты измерений ближе к реальной ситуации, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6. Напряжение аккумулятора 1,2 В

При пределе измерения 20 результаты более точны, вплоть до одной сотой вольта, см рисунок 7.

Рисунок 7. Напряжение аккумулятора 1,22 В

на пределе 2000 м результаты отображаются в милливольтах, т.е с точностью до 1/1000 вольт (1 милливольт). Как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Напряжение аккумулятора 1,222 В

Некоторые устройства имеют предел измерения 2 (2 Вольта), поэтому результат будет примерно 1,222 В. После запятой имеется три знака после запятой, что также позволяет проводить измерения с разрешением 1 милливольт.

предел 200м позволяет измерять напряжение не выше 0,2В, что для рассматриваемого случая (аккумулятора) не подходит, оно слишком мало. Устройство может и не сгореть, но и не должно. Вообще говоря, существует золотое правило: если значение измеряемого напряжения (тока) хотя бы приблизительно неизвестно, то измерение следует начинать с максимального предела измерения!