Содержание
Мультиметр. Измерения и конструктивные особенности
Многие люди до сих пор не знают, что за прибор – мультиметр, как его применять, и для чего он необходим. Чтобы ответить на эти вопросы, постараемся создать подробную инструкцию.
Мультиметром называют универсальный измерительный прибор, включающий в себя устройство нескольких приборов, и способный измерять целый ряд электрических параметров, проверить исправность многих радиодеталей, целостность электрической цепи. Удобно иметь для себя компактный прибор, способный выполнить многие измерения.
Принципы измерений
Прежде чем начинать изучение мультиметра, следует ознакомиться с существующими понятиями, и принципами применения этого прибора при следующих видах измерений:
- Прямые. Проводятся непосредственным соединением щупов прибора с измеряемой цепью, либо отдельным элементом, с мгновенным отображением информации на шкале или цифровом дисплее прибора. Например, при измерении силы тока, на дисплее отображается эта величина в амперах, если измеряется напряжение, то виден результат в вольтах, а при замерах сопротивлений – значение в Омах.
- Косвенные. Производятся несколькими последовательными шагами разных величин, с дальнейшим расчетом зависимого результата. Например, необходимо определить мощность подключенного устройства в цепи постоянного тока. Для решения этой задачи необходимо измерить напряжение, далее – силу тока, затем перемножить между собой полученные данные измерений. Таким образом, определяют индуктивность катушки, с помощью генератора переменного напряжения. При повышении частоты тока будет возрастать активное сопротивление катушки, а значит, будет снижаться сила тока. Чаще всего для проведения косвенных измерений требуется наличие нескольких приборов.
- Измерение неэлектрических величин выполняется с помощью различных преобразователей в виде датчиков, усилителей, шунтов и т.д. Например, многие мультиметры имеют функцию измерения освещенности, температуры, давления. Используя специальные электроды, можно измерить влажность деревянных досок, кислотность почвы и т.д. Эти вспомогательные преобразователи обычно приобретаются отдельно, но иногда имеются в комплекте в виде термометров, люксметров или клещей для измерения величины тока в кабеле без контакта с ним.
Такой универсальный мультиметр стал хорошим помощником для электромонтеров и радиолюбителей. Несмотря на наличие множества режимов, работать с прибором довольно просто.
Конструктивные особенности
Большинство мультиметров похожи между собой по расположению индикаторов, управляющих элементов, а также по внешнему виду. В центре обычно находится главный переключатель в виде круглого диска с удобной ручкой, которая при вращении указывает, какой режим в данный момент включен.
Надписи диапазонов и названий режимов нанесены вокруг переключателя. Режимы, расположенные рядом друг с другом, объединены в группы и обведены в рамку.
Мультиметр оснащен жидкокристаллическим экраном, вокруг которого могут находиться вспомогательные кнопки для включения подсветки и другие дополнительные опции. Кнопки также могут располагаться по бокам корпуса.
Внизу лицевой панели находятся гнезда для подключения измерительных щупов. Гнездо «СОМ» является общей отрицательной клеммой для подключения щупа черного цвета. Другие два гнезда применяются для подключения щупа красной расцветки. Одно из них для широко распространенных измерений параметров, а другое – для измерения большой силы тока.
Измерение напряжения
Чтобы измерить с помощью мультиметра такой параметр, как напряжение, достаточно воспользоваться двумя группами режимов для постоянного и переменного тока, которые обозначены соответственно DCV и ACV. Для замера напряжения в сети переменного тока нет необходимости в соблюдении полярности, так как переменный ток не имеет ее.
Диапазон измерений у разных исполнений приборов отличается. Чаще всего диапазон измерений для постоянного напряжения не более 1000 В, для переменного – до 750 В. Весь диапазон делится на несколько режимов измерений. Если, например, на режиме «до 20 вольт» измерять более высокое значение, то прибор выдаст ошибку. А если попытаться измерить величину, больше максимально допустимого предела, например, 2000 вольт, то прибор выйдет из строя. Некоторые модели выдерживают небольшое превышение пределов измерений, но вряд ли стоит рисковать своими деньгами.
Соблюдение полярности подключения щупов необходимо при измерении постоянного и импульсного тока. Так можно определить полярность источника, у которого неизвестно где плюс, а где минус. Если щупы будут подключены наоборот, то есть, красный щуп на минус, а черный на плюс, то на дисплее перед цифрами будет изображен знак «минуса». Напряжение измеряется путем параллельного подключения щупов к измеряемому объекту.
Как измерять сопротивление
Наиболее популярной функцией в мультиметре является измерение сопротивления. Чаще всего группа интервалов для омметра расположена внизу круга изображения режимов, и маркирована символом «Ω». Имеется несколько диапазонов замера сопротивлений.
При неизвестной величине резистора необходимо начинать измерения от меньшего предела. Точность замеров прибора невысока, и отклонения могут составлять до 2%. Чем больше интервал измеряемой величины, тем больше будет отклонение от номинала, особенно для больших сопротивлений. Если аккумуляторная батарея в приборе разряжена, то точность значительно снижается. При измерениях малых сопротивлений в несколько Ом, следует учитывать сопротивление щупов и измерительных проводов. После касания щупов к измеряемой детали, необходимо подождать несколько секунд, для более точных показаний.
Измерение тока
Мультиметр можно также использовать для измерения силы тока. Гнездо для таких замеров ограничено небольшими значениями – обычно от 0,2 до 0,5 ампер, в зависимости от исполнения прибора. Имеется отдельное гнездо для определения большого тока (до 10 ампер), однако в таком случае допускаемое напряжение уменьшается на 50% от наибольшего предела измерений.
Чтобы измерить силу тока, нужно переключатель поставить в соответствующее положение. В бюджетных моделях обычно имеется возможность измерять только постоянный ток, в отличие от дорогих моделей.
Для постоянного и переменного тока группы интервалов отличаются. Если их перепутать, с прибором ничего не случится, просто показания будут некорректными. Если превысить наибольшие допустимые значения, то может сгореть предохранитель, либо выйдет из строя электронная плата. В дешевых моделях из Китая два «плюсовых» гнезда могут быть соединены вместе, что приводит к невозможности измерения больших токов.
Как прозвонить диоды и проверить целостность цепи
Для таких измерений существует отдельный режим для диодов с изображением его значка. Для его прозвонки необходимо прикоснуться к выводам щупами, затем изменить положение щупов между собой. В одном из вариантов на экране прибора будут иметься показания, в другом не должно быть никакой реакции, так как диод проводит ток только в одну сторону.
Если на экране показываются определенное значение, то черный щуп соответствует катоду диода, а красный – аноду. При таких измерениях мультиметр можно считать источником тока величиной 1 миллиампер, а значение, изображенное на экране — падение напряжения в милливольтах. Диоды можно прозванивать также и в режиме сопротивлений. При этом в одном направлении показания будут, а в другом нет. Но лучше проверять диоды в специально предназначенном для этого режиме, так как при этом определяется падение напряжения, по которому судят о параметрах диода, если он не имеет маркировки.
Многие модели таких приборов имеют опцию звуковой прозвонки цепи. Она включается при достижении наименьшего значения сопротивления (около 100 Ом). Звуковой сигнал может появляться с некоторой задержкой.
Как мультиметр измеряет температуру
Многие модели таких приборов имеют в комплекте специальный датчик для измерения температуры – термопару. Максимальное значение измеряемой температуры может достигать 800 градусов. Термопара оснащена двойным штекером, который вставляется в гнездо «СОМ» и другой разъем, расположенный рядом, либо отдельную пару разъемов с маркировкой «С», в зависимости от варианта исполнения прибора.
На цифровом дисплее отображается температура в градусах Цельсия. Мультиметр может не иметь специального режима и разъемов для измерения температуры. В этом случае температуру можно определить на наименьшем пределе режима DCV, пользуясь графиком зависимости температуры от ЭДС.
Точность измерений при этом будет небольшой, так как при определении температуры будет рассчитана не фактическая температура, а разница температур прибора и измеряемого объекта. Эта погрешность может компенсироваться с помощью специальной функции, присутствующей во многих измерительных устройствах.
Проверка биполярных и полевых транзисторов
На самых простых и бюджетных моделях можно проверить цоколевку транзисторов. Специальный режим имеется для биполярных транзисторов (hFE), а также отдельное контактное гнездо, которое разделено на две части, для транзисторов с P-N-P и N-P-N переходами. Контакты промаркированы буквами Е (эмиттер), С (коллектор) и В (база).
Гнезда контактов расположены в таком виде, чтобы транзистор, у которого неизвестна цоколевка, можно было оперативно переставлять и изменять положения выводов. Когда цоколевка будет определена правильно, то на экране появится отображение коэффициента передачи полупроводника.
В гнездах контакты утоплены глубоко, поэтому проверить транзисторы с короткими выводами не получится. Мощные транзисторы также нельзя проверить таким прибором, так как создаваемого мультиметром тока будет недостаточно для открытия полупроводникового перехода.
Полевые транзисторы можно тестировать в диодном режиме, если цоколевка транзистора заранее известна. Сначала «минусовым» щупом касаются стока, а «плюсовым» — истока. Таким образом, определяется целостность внутреннего диода. Если щупы подключить, поменяв их между собой, то падения напряжения не будет.
Если прикоснуться «плюсовым» щупом затвора, при этом, не убирая «минусового» щупа от стока, то транзистор должен открыться, и падение напряжения уменьшится, и возникнет в двух направлениях. Транзистор закроется, если прикоснуться черным щупом к затвору, не отнимая красный щуп от истока.
Функции и кнопки
Дорогостоящий мультиметр может быть оснащен важной кнопкой «HOLD», которая дает возможность закрепить текущее положение на экране.
У «навороченных» приборов могут быть специальные кнопки, нажав на которые, прибор покажет только минимальные или максимальные значения. Если включить какой-либо вспомогательный режим измерения, то на экране отобразится соответствующий символ.
Также существуют мультиметры с функциями проверки конденсаторов, частоты сигнала, индуктивности, функциями осциллографа.
Основные моменты
Мультитметр используют в качестве термометра, если надо провести измерения температуры в сложных условиях – открытое пламя, ядовитые вещества, трудный доступ к объекту, слишком горячий объект.
Многие мультиметры обладают встроенной функцией измерения температуры. В этом случае пользоваться прибором несложно, так как не придется вносить никаких изменений в его конструкцию, достаточно только разобраться, какой режим выбрать. Обычно этот режим промаркирован буквами «temp», а в комплекте с мультиметром идет термопара, представляющая собой провод с датчиком. Для подключения термопары на корпусе предусмотрено два гнезда.
Большинство тестеров способно работать с температурой от -40 до 1000 градусов по Цельсию. Если вы приобрели недорогой мультиметр, стоит обратить внимание на то, какая термопара идет в комплекте. Дело в том, что большинство мультиметров имеют достаточно тонкие провода, которые могут оплавиться при воздействии на них температур свыше 250 °C. Надо также обращать внимание на то, возможно ли измерение температуры жидкостей или только газов.
Если вы собираетесь работать с высокими температурами, то штатную термопару лучше сменить на специальную, конструкция которой рассчитана на измерения в более сложных условиях.
Для некоторых приборов потребуется использовать специальный переходник, так как мультиметры имеют одинарные входы, а профессиональная термопара – миниатюрную вилку. После подключения термопары необходимо выбрать режим измерения температуры: он может быть в градусах по Цельсию или Фаренгейту.
Для того чтобы узнать, какая температура, необходимо коснуться кончиком термопары интересующего объекта. Данные сразу же появятся на электронном дисплее.
Длительность контакта с объектом составляет всего 2-3 секунды, для точности измерений контакт должен быть плотным. Проверить правильность работы мультиметра можно, сравнив его показания с показаниями термометра. Важно также следить за полярностью подключения термопары.
Без специального режима
Существует ли возможность измерить температуру мультиметром, не имеющим для этого специального режима? Оказывается, это действительно можно сделать, но потребуется немного модернизировать прибор. Нужно приобрести микросхему ЛМ-35, с ее помощью показатели температуры будут превращены в напряжение, и прибор сможет распознать данные, но укажет их в Вольтах. Например, 0,30 Вольт нужно будет понимать как 30 градусов Цельсия.
Использование микросхемы не требует сложного вмешательства в конструкцию прибора и позволяет использовать любой мультиметр для измерения температуры. Для того чтобы микросхема работала, вам потребуется:
- три провода, которые можно будет подключить к 10-омному выходу прибора;
- отдельный источник питания не менее 4 Вольт, то есть 2 плоских батарейки.
Если надо измерить не только положительную, но и отрицательную температуру, потребуется также подключение источника опорного напряжения.
Сама микросхема подключается просто. Она имеет три разъема для проводов плюсового, минусового значения и выходной датчик. Такой подход позволит преобразовать любой мультиметр, сделав его более функциональным, при этом конструкция обойдется недорого.
Проверка датчика температуры тестером
Вопрос, как проверить датчик температуры тестером, достаточно актуален для автомобилистов. Для того чтобы провести необходимые измерения, можно использовать любой мультиметр, кроме этого, потребуется снять сам датчик и приготовить чайник с водой. Датчик нужно будет погрузить в кипящую воду (температура жидкости всегда составляет 100 °C). Провода, отходящие от датчика, удобнее всего закрепить крокодилами и подключить к измерительному прибору. После этого мультиметр нужно установить в режим измерения сопротивление тока.
Если показания сопротивления датчика при воздействии на него температуры в 100° не превышают 210 Ом, то датчик можно смело менять, так как его показания некорректны. При таком сопротивлении датчика вы столкнетесь с тем, что ваше авто будет регулярно закипать. Использовав мультиметр, вы избавитесь от необходимости разбирать головку цилиндра и проводить сложные ремонтные действия, быстро выявив причину неисправности в домашних условиях. Вы также сможете выбрать тот датчик, который будет корректно отображать данные.
Какой прибор выбрать
В принципе, возможно измерение температуры любым мультиметром, однако есть несколько важных нюансов. Перед покупкой нужно обратить внимание не только на цену, но и на качество. Будет гораздо удобнее, если мультиметр изначально рассчитан на измерение разных диапазонов температуры и имеет специальный режим для этого. Тогда не придется дорабатывать его, используя дополнительные устройства.
Чем выше функциональность устройства, тем оно удобнее и полезнее в применении. Приобретать прибор лучше в проверенном магазине, так как достаточно много продукции даже известных фирм подделывается, не говоря уже о недобросовестных производителях, предлагающих товар низкого качества. Лучше немного переплатить, однако иметь гарантию надежности купленного тестера.
К стандартным функциям устройств относится возможность измерять напряжение, сопротивление, силы тока постоянного и переменного.
Большинство моделей позволит прозвонить цепь. От того, какой у тестера дисплей, часто зависит цена. Если это обычный экран с цифрами, прибор обойдется дешевле, чем аналог с полноценным цветным дисплеем и возможностью управления через него.
Выбор мультиметров довольно широк. Всегда можно подобрать подходящий аппарат, исходя из функциональности, цены и качества. Прибор станет незаменимым во многих ситуациях, поможет проверить не только состояние проводки, но и многих деталей различных электроприборов.
Как подразделяют мультиметры
Мультиметры бывают как аналоговые, так и цифровые.
Аналоговый прибор оснащен шкалой со стрелкой. Показания в нем определяются по двигающейся стрелке, в чем и заключается главный недостаток такого измерителя. Стрелка на месте не фиксируется, чтобы снять показание, надо безотрывно следить за перемещением и остановкой стрелки, суметь быстро запомнить значение на шкале. Все это делать порой неудобно, так как приходится следить ещё и за положениями щупов.
Но у стрелочного тестера есть свои достоинства. Главное из них – это наглядность перемещения стрелки. При измерении пользователь по её движению сразу же определяет, что происходит с сигналом. Аналоговый прибор не так восприимчив к помехам, как его цифровой собрат.
Электронный мультиметр более популярен ввиду своих многочисленных преимуществ над стрелочными аналогами.
Результаты замеров здесь выводятся на дисплей в форме цифровых показаний. Не нужно высчитывать, как на стрелочном, следить за мерцающей стрелкой. В этом плане цифровой аппарат очень удобен, а его простота и достаточная измерительная точность, значительно большие функциональные возможности, доступная цена, делают цифровой тестер более актуальным.
Устройство мультиметра
Внутри корпуса помещены блок питания, плата, дисплей или шкала со стрелкой. У аналогового измерителя в корпус вмещен экран со стрелкой и разноцветной шкалой.
В центре лицевой стороны корпуса находится регулятор, с помощью которого устанавливаются виды замеров, их диапазоны. Работает он от батареек, поэтому важно не забывать после использования прибора, выставлять переключатель в положение «OFF».
Каждый тестер снабжен двумя щупами, представляющими собой провода красного и черного цветов с металлическими стержнями на одном конце, штекерами – на другом.
Рассмотрим имеющиеся обозначения на корпусе мультиметра.
В корпусе, как правило, внизу справа, размещены три гнезда-разъема, к которым подключаются вышеуказанные проводники.
- Для измерений переменного тока до 10 ампер служит самый верхний разъем, обозначаемый 10ADC.
- Следующим размещен разъем VmA. В данные гнезда подключается только красный провод.
- Самый нижний разъем – СОМ. К нему подключают черный (минус) провод.
Цифровой тестер оповестит, если была ошибка при подключении: на экране появится знак «-«. Полярность необходимо соблюдать при замерах в цепях постоянного тока.
Большинство мультиметров оснащены гнездом, предназначенным специально для проверки параметров транзисторов.
Лицевая сторона корпуса поделена на сектора. Каждый предназначен для определенного вида измерений.
При переключении регулятора на ЖК-экране должны появиться цифры. Если дисплей пуст, то батарейка либо разряжена, либо её нет в приборе.
Далее, согласно инструкции по использованию мультиметра, проверяем исправность тестера.
- Подключаем красный провод к разъему «VmA», черный проводник – к разъему «СОМ».
- Переключатель ставим в сектор измерения сопротивления.
- Замыкаем концы щупов.
- На дисплее должны появиться нули. Аппарат исправен и готов к работе.
Если щупы разомкнуть, на экране возникнет цифра «1» с показателем значения сопротивления, на котором находится регулятор.
Аналоговые и цифровые модели
Наряду с уже давно пользующимися спросом стрелочными приборами, на рынке активно продвигаются цифровые мультиметры. Эти более современные тестеры удобны в пользовании и предпочтительны для домашней эксплуатации неопытными пользователями.
В цифровых моделях все данные выводятся на экран без необходимости проведения дополнительных расчетов. Функциональность варьируется в зависимости от марки. Существует возможность измерения с различной полярностью, о чем будет свидетельствовать знак минуса перед значением.
Динамику показателя отследить у вас не получится, а точность измерений допускает возможность искажения. Электропитание обеспечивается аккумулятором, от емкости и заряда которого зависит точность расчетов.
Профессиональные электрики предпочитают пользоваться аналоговыми приборами. Значение показателя снимается по стрелочной шкале, исходя из размерной величины каждого деления. Функциональность может быть разной, но для измерения требуется соблюдение полярности.
Смена параметров сети проявляется в перемещении стрелки, что позволяет четко отслеживать динамику. Это устойчивый к помехам прибор, не требующий электропитания в некоторых случаях.