Цифровой мультиметр: конструкция и работа

Содержание

Как пользоваться цешкой

Для чего нужен мультиметр? Цифровой измеритель электрических параметров (или мультиметр) представляет собой электронное устройство, обеспечивающее цифровую индикацию регистрируемых величин с выводом показаний на ЖК-дисплей. Такие устройства по стоимости несколько дороже стрелочных моделей.

Однако они обеспечивают более точное измерение электрических параметров и намного удобнее в повседневной эксплуатации.

Цифровой мультиметр можно использовать для многих стандартных операций: проверки сопротивления, определения силы тока, определения напряжения постоянного или переменного тока, исправности транзистора.

Инструкция по применению для новичков выглядит следующим образом:

Общее правило такое: начинайте измерение с большей величины на указателе, чтобы не испортить чувствительный прибор. Например, если вы хотите измерить сопротивление элемента, приблизительно зная, что оно около 1 кОм, то выставляйте ручку настройки на 2 кОм.

К тому же цифровые мультиметра располагают большим набором дополнительных функций, часть которых отсутствует у аналоговых моделей. С их помощью легко проверить розетку в квартире, убедиться в подаче требуемого напряжения.

К числу дополнительного функционала относятся такие возможности цифровых мультиметров как проверка на годность полупроводниковых элементов, «прозвонка» электрических цепей с одновременным дублированием звуковым сигналом. Еще они могут определять номинальные значения конденсаторов (последняя функция встречается лишь у некоторых моделей).

Обратите внимание, именно по причине указанной многофункциональности этот прибор получил свое пользовательское название. «Мульти» переводится как «много», а «метр» означает «мерить».. В комплект покупного цифрового изделия входит сам измерительный прибор и два провода со специальными щупами или «концами», нижняя часть которых защищена неэлектропроводными пластмассовыми оголовками (держателями)

В комплект покупного цифрового изделия входит сам измерительный прибор и два провода со специальными щупами или «концами», нижняя часть которых защищена неэлектропроводными пластмассовыми оголовками (держателями).

Перед тем как проверить напряжение в розетке с помощью мультиметра,необходимо правильно собрать измерительную цепь. Для этого следует воспользоваться имеющимися на корпусе и помеченными соответствующими буквенными обозначениями входными гнездами.

В отверстие с маркировкой «COM», означающей на русском языке «Общий», полагается вставлять конец провода черной расцветки. Коннекторный наконечник шнура красного цвета подсоединяется ко второму (сигнальному) гнезду.

Дополнительная информация. При наличии на корпусе прибора еще одного входного разъема, помеченного надписью «10 ампер», вы сможете замерить токи с амплитудой в пределах указанного значения.

В некоторых моделях этот предел увеличен до 20 ампер. При измерении токов в границах обозначенных величин соединительный разъем шнура с красной цветовой маркировкой вставляется именно в это гнездо.

https://youtube.com/watch?v=LG0XcD5gF_g

Пошаговая инструкция

После подсоединения проводов можно приступать к самим измерениям, последовательность которых выглядит следующим образом.

Сначала посредством центрального кругового переключателя выставляется требуемый режим работы мультиметра. Режим, соответствующий измерению переменного напряжения, находится в секторе под обозначением «ACV» или «V~».

Затем в пределах этого сектора следует выбрать положение «750», соответствующее максимальной величине контролируемого параметра в розетке, то есть напряжению до 750 Вольт включительно. На пределе с маркировкой «200» осуществляются измерения напряжений, не превышающих значения 200 Вольт.

После выбора режима и предела измерений мультиметра оба щупа берутся за изолированные ручки, а затем их острия вставляются в гнезда розетки.

В случае образования хорошего контакта с клеммами розетки, на индикаторе сразу же будет результат проводимых измерений. Он высвечивается в виде ряда цифр с точностью до десятых долей.

Порядок (полярность) положения концов при проведении измерения переменного напряжения в сети значения не имеет.

Надо заметить, что в розетке редко когда будет напряжение ровно 220 В. Обычно оно несколько выше или ниже. По нормам отклонение не должно превышать 22 В, если речь идет о бытовой сети.

Виды мультиметров

Существует два вида мультиметров: цифровые (электронные) и аналоговые. Их легко различить по внешнему виду. У аналоговых приборов для индикации показаний установлен стрелочный циферблат, а у цифровых — жидкокристаллический дисплей.

Аналоговые

Основным элементом любого аналогового измерительного прибора является стрелочный индикатор. Работает он за счет воздействия электромагнитного поля на рамку с закрепленной на ней стрелкой. Чем мощнее поле — тем больше угол поворота стрелки. Благодаря этому, аналоговый прибор позволяет в режиме реального времени отслеживать амплитуду колебания переменного сигнала. Это помогает мастеру выявить недоступные для цифрового прибора паразитные пульсации, минимальные колебания напряжения и пр.

Аналоговый прибор дает высокую погрешность

Достоинства:

Инерционность отображения результатов измерения;
Возможность работы без источника питания (кроме режима омметра);
Возможность работы в высокочастотном электрическом поле.

Основным недостатком аналоговых приборов является высокая погрешность при измерениях.

Электронные

Электронный мультиметр состоит из платы с электрическими компонентами и ЖК-дисплея, на котором отображаются показания измерений. В отличие от аналоговых, цифровые мультиметры производят измерения ступенчато, точность которых зависит от скорости обработки данных и чувствительности прибора.

Конструкция цифрового мультиметра

К основным достоинствам электронных измерительных приборов можно отнести достаточно высокую точность измерений и функциональность. Кроме этого:

Значения, отображаемые на экране, не требуют «расшифровки»;
Цифровые мультиметры устойчивы к вибрации, чего не скажешь об аналоговых устройствах.
Не требуется калибровка при включении прибора.

Отвечая на вопрос, какой мультиметр лучше всего купить для дома и машины, ответ однозначен: электронный, так как цифровые модели максимально просты в эксплуатации, обладают высокой точностью и большим количеством функций.

Внешний вид

В середине прибора размещается переключатель. С его помощью выбирается режим работы мультиметра.

По кругу вокруг переключателя нанесены отделы, которые и определяют режимы измерения параметров:
напряжение: постоянное и переменное;
ток: постоянный и переменный;
сопротивление;
параметры радиодеталей.

Есть три отверстия для щупов, кнопка или тумблер включения и отключения прибора, монитор, на котором высвечиваются результаты.

Перед тем как разбираться с вопросом, как пользоваться цифровым мультиметром, необходимо узнать все о надписях на его панели. Постоянное напряжение обозначается как (V-). Переменное – (V~).

Постоянный ток: А-, переменный: А~. Сопротивление: Ω. Есть три гнезда для щупов: V/Ω, com, mA. В некоторых мультиметрах гнезд четыре. Добавляется 20 A max. Оно используется, если необходимо измерить ток силой больше 200 мА.

Уже по надписям можно осознать, что функции мультиметра обладают большим диапазоном. Что такое мультиметр, определено, по надписям все понятно, теперь основной вопрос – как пользоваться мультиметром для чайников.

Но, давайте, пока отвлечемся от процесса измерений и внимательно посмотрим на лицевую панель мультиметра. Здесь, кроме цифр, можно увидеть много различных символов, напоминающих друдлы (картинки – каракули, к которым надо придумать объяснение, подпись).

Эти обозначения следует выучить наизусть, как таблицу умножения, и никогда не забывать. Это поможет не только правильно пользоваться мультиметром, получать достоверные результаты измерений, но и убережет прибор от выхода из строя при неправильном пользовании.

Все мультиметры комплектуются измерительными щупами, причем, у всех моделей приборов они одни и те же: на одном конце однополюсная вилка для подключения к мультиметру, на другом – измерительный щуп, не очень, правда, удобной конструкции.

Щупы, как правило, красного и черного цвета, что позволяет соблюдать полярность подключения. Лучше всего это сделать, как показано на рисунке.

Подключение измерительных щупов к мультиметру

Но, если разобраться, то соблюдение полярности не особо и нужно. При измерении переменного напряжения полярность подключения прибора роли вообще не играет, результат будет одним и тем же.

И все же, измерительные щупы лучше подключить так, как показано на рисунке 2: черный щуп в гнездо с надписью «COM» (общий), а красный в гнездо расположенное выше, что позволит проводить все измерения, кроме измерения токов на пределе 10 A, что приходится делать не слишком часто.

Особенно следует соблюдать полярность подключения щупов в режиме «прозвонки» полупроводников: на красном щупе будет присутствовать плюсовое напряжение омметра, что позволит правильно подключить исследуемую деталь. Подробнее о проверке полупроводников будет рассказано чуть ниже. Подключение щупов для проверки диода показано на рисунке.

На красном щупе «плюс» омметра

Провода в измерительных щупах крепятся только пайкой, а на выходе из пластмассовых наконечников свободно болтаются и мотаются, а со временем отматываются совсем и вылетают. Чтобы этого не произошло, следует укрепить провода в щупах с помощью термоусадочной трубки или изоленты.

Советы по выбору

Не каждому человеку будет нужно использовать все функции, что были перечислены выше. Подавляющему большинству пользователей достаточно будет пары-тройки наиболее важных: проверки сопротивления, прозвонки цепи, измерения напряжения. Поэтому им просто нет необходимости покупать какое-то дорогое и технически продвинутое устройство. Если человек работает техником или электриком, который осуществляет обслуживание различных категорий электрооборудования, то для него будет актуальна модель с функцией «токовых клещей». Она даёт возможность осуществлять измерения нагрузок на оборудовании, что работает без какого-либо вмешательства в схему его функционирования. Это позволит осуществлять контроль за его функционированием и предотвращать аварийные ситуации и возможные поломки.

Говоря о выборе цифрового мультиметра для слесарей КИП, лучше выбрать модели с функциями, что связаны с различного рода радиокомпонентами: амперметр, частотомер, омметр, измеритель ёмкости и индуктивности.

Если говорить об общих аспектах выбора, то нужно принимать в расчёт следующие параметры.

Цифровой либо стрелочный прибор. Лучше приобрести первый вариант, ведь его точность существенно выше и функций у него значительно больше. Хотя надёжность будет выше у стрелочного мультиметра.
Функционал. Наличие дополнительных функций может пригодиться для представителей тех или иных технических профессий.
Наличие кнопки памяти и подсветки. Позволит существенно повысить удобство пользования цифровым мультиметром.
Погрешность работы. Нормальными считаются показатели в диапазоне от 0,025 до 3 процентов. Но вообще, чем меньше будет погрешность, тем лучше.
Конструкционные особенности. Мультиметр должен быть удобным по своим габаритам, максимально эргономичным и вообще таким, чтобы пользоваться им было комфортно.
Показатели защиты от нагрузок ударного типа, воды и пыли. Чем больше степень защиты устройства, тем тестер будет надёжнее и срок его работы будет дольше.
Производитель. Это тоже немаловажный фактор, который следует принимать в расчёт. Лучше чуть переплатить и купить модель от известного производителя, чем экономить и покупать устройство, в надёжности которого есть сомнения.
Категория электробезопасности. Это довольно существенный аспект, который точно требует внимания. Тут нужно сказать, что есть 4 категории: CAT 1, CAT 11, CAT 111, CAT 1V. В первом случае замеры можно делать лишь в сетях низковольтного типа, во втором – в сетях электропитания, в третьем – в распредцепях в зданиях, в четвёртом – в распредсетях вне построек. Защита может обеспечиваться либо при помощи предохранителей, либо быть электронной. Лучше, если цифровой мультиметр будет иметь электронную защиту.
Разрядность дисплея. Этот параметр определяет, какое количество цифр будет изображено на дисплее после запятой.

Особенность измерения токов мультиметром

Для измерения «больших» токов придется переключить красный щуп в гнездо с надписью 10A. Около этого гнезда можно увидеть предупредительную надпись, гласящую о том, что этот предел не защищен предохранителем, и измерения можно производить всего 10 секунд, после чего делать перерыв на 15 минут.

На рисунке вше показан небольшой фрагмент печатной платы мультиметра, а именно три входных гнезда. Верхнее, как раз для измерения тока 10A, нижнее – общий, среднее гнездо для всех остальных измерений. Толстая проволочная скоба слева, это как раз и есть измерительный шунт предела 10A. Диаметр проволоки не менее 1,5 мм, что позволяет надеяться, что она выдержит ток 10 и более ампер достаточно долго, а не 10 секунд, о которых предупреждается на корпусе прибора. Также штатные измерительные щупы внутри себя содержат очень даже тонкий провод, вот к нему-то и относится предупредительная надпись.

Измерения

Пользование электронным тестером удобно тем, что не надо искать нужную шкалу, считать деления, определяя показания. Они высветятся на экране с точностью до двух знаков после запятой. Если измеряемая величина имеет полярность, то отобразится и знак «минус». Если минуса нет, значение измерения положительное.

Как измерить сопротивление мультиметром

Для измерения сопротивления переводим переключатель в зону обозначенную буквой Ω. Выбираем любой из диапазонов. Один щуп прикладываем к одному входу, второй — к другому. Те цифры, которые высветятся на дисплее и есть сопротивление измеряемого вами элемента.

Как пользоваться мультиметром для измерения сопротивления

Иногда на экране отображаются не цифры. Если «выскочил» 0, значит надо изменить диапазон измерений на меньший. Если высветились слова «ol» или «over», стоит «1», диапазон слишком мал и его надо увеличить. Вот и все хитрости измерения сопротивления мультиметром.

Как измерить силу тока

Чтобы выбрать режим измерения необходимо сначала определиться ток постоянный или переменный. С измерением параметров переменного тока могут быть проблемы — этот режим есть далеко не на всех моделях. Но порядок действий вне зависимости от типа тока одинаков — меняется только положение переключателя.

Постоянный ток

Итак, определившись с типом тока, выставляем переключатель. Далее надо решить, в какое гнездо подключать красный щуп. Если даже приблизительно не знаете какие значения стоит ожидать, чтобы случайно не спалить прибор, лучше сначала установить щуп в верхнее (крайнее левое в других моделях) гнездо, которое подписано «10 А». Если показания будут небольшими — менее 200 мА, переставите щуп в среднее положение.

Точно также дело обстоит и с выбором диапазона измерений: сначала выставляете самый максимальный диапазон, если он оказывается слишком большим, переключаете на следующий меньший. Так до тех пор, пока не увидите показания.

Как подключать мультиметр для измерения постоянного тока

Для измерения силы тока прибор должен включаться в разрыв цепи. Схема подключения дана на рисунке

В данном случае важно красный щуп устанавливать на «+» источника питания и черным касаться следующего элемента цепи. Не забывайте при измерении, что питание в есть, работайте аккуратно

Не касайтесь руками неизолированных концов щупа или элементов цепи.

Переменный ток

Испробовать режим измерения переменного тока можно на любой нагрузке, подключенной к бытовой электросети и определить таким образом потребляемый ток. Так как и в данном режиме прибор необходимо включать в разрыв цепи, с этим могут возникнуть сложности. Можно, как на фото ниже сделать специальный шнур для измерений. На одном конце шнура вилка, на другом — розетка, один из проводов разрезать, на концы прикрепить два разъема WAGO. Они хороши тем, что позволяют также зажать щупы. После того, как измерительная схема собрана, приступаем к измерениям.

Измерение переменного тока электронным мультиметром

Переводите переключатель в положение «переменный ток», выбирайте предел измерения. Учтите, что превышение пределов может вывести прибор из строя. В лучшем случае сгорит плавкий предохранитель, в худшем — повредится «начинка». Потому действуем по предложенной выше схеме: сначала ставим максимальный предел, потом постепенно уменьшаем. (не забываем про перестановку щупов в гнездах).

Схема измерения переменного тока

Теперь все готово. Сначала к розетке подключаем нагрузку. Можно настольную лампу. Вилку вставляем в сеть. На экране появляются цифры. Это и будет потребляемый лампой ток. Таким же образом можно измерить потребляемый ток для любого устройства.

Мультиметр: проводим измерения

Тестеры имеют всего два щупа, отличающиеся по цвету черный – общий (масса) и красный (для снятия показаний). На черном, для более надежной фиксации, имеется зажим типа «крокодил». Красный пользователь удерживает рукой, его конец имеет вид шила. Для присоединения красного щупа имеется несколько гнезд, которые выбираются в зависимости от вида характеристики, которую предстоит измерять. Их количество может колебаться от одного и выше, в зависимости от модели. Для черного щупа гнездо одно.

Для выбора измерительного диапазона в центральной части лицевой панели расположен специальный переключатель, имеющий, обычно, вращающуюся рукоятку.

Цифровые тестеры, более сложные по конструкции, имеют на передней поверхности другие дополнительные кнопки управления, предназначенные для активации дополнительных опций и функций: «прозвон» полупроводников, измерение температуры, частоты и так далее.

Проверка силы тока, напряжения, сопротивления

Измерение напряжения и сопротивления, пожалуй, самые простые операции, которые может выполнять тестер. Достаточно выбрать вид тока (постоянный или переменный) и присоединить щупы к концам цепи, поскольку мультиметр должен быть подключен параллельно. При измерении силы тока прибор включается последовательно, то есть необходимо в каком-то месте выполнить разрыв (снять изоляцию с кабеля).

Если оператор не знает предполагаемую величину напряжения, силы тока, то чтобы измеритель не вышел из строя, нужно первоначально выбрать максимальный измерительный диапазон. Если отображаемый результат слишком мал, то постепенно снижаем предел, пока величину нельзя будет идентифицировать однозначно.

Проверка резисторов

Чтобы протестировать резистор, нужно выпаять из цепи, по крайней мере, один из его контактов, иначе нельзя быть уверенным, что другие элементы схемы не оказывают влияния на конечный результат. Тестер ставим в положение измерения сопротивления и проводим замер. Вывод об исправности детали делается на основании сравнения полученных показаний со значением, указанным на самом компоненте. Если различие очень велико, то он неисправен.

Диагностика переменного резистора состоит из нескольких операций:

сначала тестер подключается к крайним контактам;
убедившись в соответствии получаемых данных номиналу, переключаемся на средний вывод и выполняем замеры с каждым из крайних;
медленно вращаем ось детали и следим за изменением сопротивления, оно должно плавно подниматься от нулевого значения до максимума.

Для проверки работоспособности переменного резистора лучше использовать аналоговый измеритель, поскольку следить за движением стрелки намного проще, чем наблюдать за быстро изменяющимися цифрами на дисплее.

Проверка диодов

Процесс тестирования также будет очень прост, если производитель оснастил инструмент функцией диагностики диодов. Достаточно «прозвонить» деталь в одну и в другую сторону и убедиться в наличии показаний на дисплее в одном направлении и их отсутствии в другом.

Если данной опции нет, то работоспособность диода можно оценить другим способом:

установим переключатель на измерение сопротивления в диапазоне 1 кОм;
подключаем красный щуп к аноду, а черный к катоду и считываем данные;
меняем щупы местами, величина измерения должна быть бесконечно большой.

При пробое диода – значения в обоих направлениях будут равны 0, если имеется обрыв, то они будут стремиться в бесконечность.

Как выбрать мультиметр

Мультиметр является универсальным прибором, который сочетает в себе возможности омметра, вольтметра и амперметра, часто предлагается в виде токоизмерительных клещей. Он работает при прямом подключении к электрическому кругу по принципу сравнения входящего сигнала с эталоном.

Выбор мультиметра основывается на ответе на несколько вопросов:

для каких целей покупается прибор (для домашнего использования, работы в интенсивном режиме на производстве или для различных исследований);
насколько важна точность полученных данных;
нужны ли дополнительные возможности;
где будет использоваться устройство (в помещении или будет переноситься).

Измеритель бывает различных типов: профессиональным и бытовым, цифровым и аналоговым, с дополнительными функциями и без них, стационарным и переносным (портативным).

Как и любая другая техника, измерительный прибор профессиональный отличается от бытового несколькими характеристиками:

более высокой точностью;
способностью работать в интенсивном режиме длительное время;
долговечностью и надежностью;
прочным корпусом;
более высокой ценой.

Для пользователя имеет значение тип работы устройства — цифровой либо аналоговый. Аналоговые — это устаревшие виды мультиметров, чья работа основана на магнитоэлектрической стрелке (ее чувствительность определяет точность и диапазон измерений прибора). В некоторых режимах функционирования измеритель имеет нелинейную шкалу и при подключении требует соблюдения полярности.

Цифровая модель более простая в использовании, поэтому освоить ее сможет даже человек, ранее не державший прибор в руках. Это более точный и компактный прибор, все измерения происходят в автоматическом режиме. Чаще всего он имеет ряд дополнительных функций, а его разрядность колеблется от 2,5 до 5 и больше.

И аналоговый, и цифровой мультиметр может работать от сети (стационарная модель) или быть портативным (небольшой прибор с автономным питанием — от батареек или аккумуляторов).

Разновидностями мультиметров считаются все цифровые скопметры и вольтметры.

Watch this video on YouTube

Устройство мультиметра

В рамках школьной программы по физике многие усваивают информацию про различные параметры электрического тока. Но по описанию в учебнике может сложиться впечатление, что каждый из них определяется только одним прибором. В реальности все иначе: инженеры давно научились совмещать различные электроизмерительные аппараты в одном устройстве. Дизайн и режимы работы могут отличаться, однако в техническом плане все модели базового уровня одинаковы.

Схема аналогового мультиметра включает управляющую ручку, которая позволяет запустить или отключить прибор.

Кроме шкалы, в большинстве приборов есть:

входы для определения силы и напряжения;
преобразователи аналогово-цифровые;
микроконтроллеры для обработки входного сигнала;
светодиодные индикаторы;
кнопки или рычаги для корректировки управляющих режимов;
вторичные источники питания с гальваническими развязками.

Проверка электропроводки

При устройстве новой или ремонте старой проводки всегда появляется необходимость прозвонки кабелей, а также проверки работоспособности электроустановочных изделий, автоматических выключателей. Все эти операции также возможно с успехом осуществить, применив мультиметр.

Правильное использование мультиметра, этого универсального измерительного прибора с множеством функций и возможностей, помогает значительно улучшить условия эксплуатации техники.

Мультиметр помогает своевременно выявить необходимость ее ремонта, увеличивая при этом максимальный срок эксплуатации. Это в конечном итоге позволяет владельцам избежать лишних затрат на ремонт и реновацию.

Назначение и виды

Назначение прибора угадывается из названия. «Мульти» – приставка в сложных словах, означающая «много». «Метрео» переводится с греческого языка как «измерять». Получается, что мультиметр – это прибор, которым можно измерить много различных параметров. Конечно же, почти все измеряемые параметры, так или иначе, связаны с электричеством.

Мультиметром невозможно измерить, например, артериальное давление человека или влажность воздуха, но используя некоторые модели, можно измерить температуру какого-либо предмета, жидкости или газа.

По конструкции выделяются следующие виды мультиметров:

аналоговые;
цифровые.

Аналоговые, ранее появившиеся в применении, заметно уступают цифровым в точности измерений и количестве измеряемых параметров. Они требуют дополнительной настройки и подготовки, перед тем как производить непосредственно измерение.

В конструкции приборов могут присутствовать элементы, работа которых основана на использовании явления магнетизма.

Точность аналоговых устройств сильно зависит от наличия магнитных полей в зоне измерений, влажности и температуры окружающей среды. Показания на таких устройствах считываются со шкалы, которая является многофункциональной.

Цифровые мультиметры намного проще в эксплуатации, чем аналоговые, они имеют более широкий диапазон выполняемых функций и пределы измерений, но при этом цена их выше. Показания выводятся в виде цифровой информации на жидкокристаллическом дисплее. Очень часто дисплей имеет подсветку для удобства использования мультиметра при недостаточном освещении.

Цифровой мультиметр