Значення символів на мультиметри, принципова схема мультиметра, його пристрій

Серед радіоаматорів мультиметр часто називають тестером. Але правильніше буде все-таки «мультиметр», так як він має додаткові функції, і крім напруги і сили струму вимірює інші показники в широкому діапазоні. У сучасного приладу пристрій досить складне, але в принципах роботи цікаво розібратися, щоб розуміти, як відбуваються вимірювання.

Класифікація

За поданням вимірюваних показників мультиметри поділяють на аналогові (стрілочні) і цифрові. В аналогових тестерах відхилення стрілки на градуйованою шкалою показує результат вимірювання. Цифрові мультиметри інформацію відображають у вигляді цифр на рідкокристалічному або подібною до неї екрані. Принципова схема мультиметра зі стрілкою виглядає простіше, ніж у його побратима, тому часто для цифрового приладу в інструкції надають функціональну або структурну схему.

По конструкції їх можна так само розділити на два види:

  • стаціонарні;
  • мобільні (кишенькові).

Найбільш прості – це стрілочні кишенькові мультиметри. Вони являють собою мікроамперметр з набором високоточних резисторів великого і малого номіналу, а для вимірювання опору мають вбудований джерело живлення.

Стаціонарні мультиметри працюють від мережі змінного або постійного струму.

Як правило, це високоточні прилади зі складною схемою, що використовуються в лабораторіях і різних сервісних центрах. Додатково вони мають роз’єми типу RS232, які дозволяють підключатися до комп’ютерів і створювати на їх базі інформаційно-вимірювальні системи. У спеціалізованих промислових комплексах їх використовують у вигляді окремих блоків спільно з іншою апаратурою. Крім вимірювання основних параметрів струму в них закладають ще інші можливості. Деякі можуть вимірювати температуру, частоту, шпаруватість, виступати в ролі генератора синусоїдальних або прямокутних сигналів.

Пристрій мультиметра стаціонарного типу таке, що в ньому використовуються гідності аналогових і цифрових приладів. Наприклад, керований мікропроцесором рідкокристалічний екран, представляє інформацію в зручному для сприйняття вигляді. Крім цифрових показників, він видає зображення шкали і стрілки у відповідному сигналу положенні, як на аналоговому мультиметри.

найпростіша схема

На малюнку представлена ​​принципова схема мультиметра. Це найпростіший варіант. Як бачимо, він має три шунтуючих резистора номіналами 0,5 Ом, 4,6 Ом і 46,3 Ом. У режимі міліамперметра він забезпечує, при підключенні до відповідних висновків, вимір сили струму в трьох діапазонах: 300 мА, 30 мА і 3 мА. Шунти необхідні для захисту мультиметра і вимірювання струму в різних діапазонах.

Додаткові резистори номіналом 950 Ом, 10 кОм і 100 кОм призначені для вимірювання напруги в трьох діапазонах: 3 В, 30 В і 300 В. Опір вимірюється при підключенні до контактів Rx вимірюваної навантаження. Перед вимірюванням, при закорочених контактах вимірювальних щупів, змінним резистором R3 виставляється нуль на шкалі вимірювання опору. Даний тестер призначений тільки для вимірювання постійного струму. Для того щоб він міг вимірювати змінний струм, в схему необхідно ввести випрямні діоди. Це пов’язано з тим, що електромагнітний механізм микроамперметра, в силу свого принципу дії, може вимірювати тільки постійний струм.

Принципова схема мультиметра, якщо він стрілочний, змінюється від приладу до приладу незначно. Можуть бути інші номінали опорів через використання різних мікроамперметрів, але суть не зміниться. Тому ремонтувати їх просто, на відміну від цифрових тестерів.

Структурна схема цифрового приладу

В даний час більшість мультиметров, що випускаються промисловістю, є цифровими. Воно й зрозуміло. Завдяки використанню сучасної елементної бази з великим вхідним опором, з’явилася можливість створювати багаторозрядні точні аналогово-цифрові перетворювачі електричного сигналу. Це в свою чергу дозволило зменшити похибка вимірювання, а застосування цифрової індикації забезпечило легке зчитування інформації. У випадку зі стрілочними мультиметр це утруднене, так як при похибки 0,2% і вище прочитати точне показання буде практично неможливо через щільний розташування поділок на шкалі.

Принципова схема мультиметра, заснована на інтегральних мікросхемах сильно залежить від виду використовуваних мікросхем, тому для розбору принципу роботи приладу зручніше користуватися структурною схемою, яка однакова для всіх цифрових тестерів. На малюнку зображено структурну схему цифрового мультиметра. На ній видно, як відбуваються вимірювання постійного і змінного струмів, а також опорів.

Атенюатор і операційний підсилювач

Атенюатор – це пристрій в схемі, що зменшує вхідний сигнал в певну кількість разів для того, щоб він знаходився в нормованому діапазоні, наприклад, 0-1 мВ. Залежно від конкретної реалізації діапазон може бути іншим.

Операційний підсилювач дуже чутливий і має великий коефіцієнт посилення. Він реагує на одиниці мікровольт на своєму вході, а посилення дозволяє виставляти від одиниці до кількох тисяч. При цьому у нього величезна вхідний опір, через що він практично не вносить похибок. На його основі можна створити дуже точні мультиметри та інші вимірювальні пристрої. Так ось, під час вступу на вхід операційного підсилювача напруги з атенюатора, він посилить його в конкретне число раз, і також не перевищить допустимі межі.

АЦП

На вхід аналогово-цифрового перетворювача (АЦП) надійде сигнал, що не перевищує діапазон перетворення. Попереднє посилення потрібно, щоб перетворювач міг зробити його оцифровку і вивести на цифровий індикатор. Схеми аналогово-цифрових перетворювачів досить різноманітні, і деякі з них виконані у вигляді окремої мікросхеми, що дуже зручно при створенні компактних мультиметров.

Прецизійний випрямляч і комутатор

При вимірюванні змінних струмів додатково застосовується прецизійний випрямляч. Коли необхідно виміряти опір, то воно підключається до перетворювача, що представляє собою еталонний генератор струму з дільниками. Цей струм проходить через вимірюваний опір, на ньому відбувається падіння напруги. Це падіння посилюється, оцифровується і виводиться на цифровий індикатор.

При будь-яких вимірах сигнали надходять через комутатор. Він може бути механічним або електронним. На автономних ручних МУЛЬТИМЕТР використовується механічний перемикач.

Хоча принципова схема мультиметра цифрового типу не представлена, проаналізувавши пристрій приладу, можна знайти відмінності між ним і аналоговим типом.

Стрілочні вимірювальні пристрої, щоб уможливити відбір проб будь-якого параметра, перетворять його в силу струму і потім тільки вимірюють. А цифрові тестери, використовуючи переваги операційних підсилювачів, їх величезна внутрішній опір, всі вхідні сигнали перетворюють в напругу і потім тільки проводять вимірювання.

Основні позначення

Більшість мультиметров виглядають як невеликі коробочки, в верхній частині яких розташована шкала зі стрілочним механізмом або рідкокристалічний екран. Позначення на мультиметри практично однакові і не залежать від виду прібораі схеми. Так, нижче екрана розташовується перемикач режимів вимірювання. Навколо відображаються значки, що характеризують тип і діапазон вимірюваної величини:

  • OFF означає що, якщо перемикач режимів буде встановлено навпроти нього, то прилад вимкнений;
  • положення перемикача в секторі V означає вимір постійної напруги;
  • значення 200m, 2000m, 20, 200 1000 показують п’ять діапазонів вимірювання від 200 мілівольт до 1000 вольт;
  • знак V ~ інформує про вимірювання змінної напруги, цифри 100 і 750 про межах вимірюваної напруги в вольтах;
  • сектор, охоплений білою лінією, з символом A означає вимір постійного струму;
  • цифри 200μ, 2000μ, 20m, 200m і 10А показують, в якому діапазоні відбувається вимір, від 0 до 200, 2000. мікроампер, від 0 до 20, 200 міліампер або до 10 ампер;
  • сектор з символом? і цифрами 200, 2000., 20k, 200k, 2000k означає вимір опору в діапазонах від 0 до 200, 2000 Ом, від 0 до 20, 200 або 2000 кОм;
  • при положенні перемикача на знаку hFE мультиметр буде тестувати транзистор, якщо вставити його висновки в гнізда розташовані нижче на окремому роз’ємі;
  • символ діода означає, що в цьому положенні перемикача здійснюється прозвонка.

З правого боку є три гнізда. Верхнє, з цифрою 10А, використовується при вимірюванні постійного струму до 10 ампер. Середнє застосовується для вимірювання у всіх інших випадках. Нижня гніздо для приєднання нульового проводу, поруч зображений знак заземлення, як на схемі. Кількість діапазонів і їх межі, типи вимірюваних величин можуть відрізнятися, але в основному будуть збігатися.

На пристрій і зовнішній вигляд впливають також і додаткові можливості закладаються виробником. Так, зараз з’явилися тестери з вбудованими струмовимірювальні кліщі. Вони дозволяють вимірювати струм без розриву провідника, досить обхопити його кліщами.

У комплект поставки, крім мультиметра, входять щупи та інструкція з експлуатації. У ній зазвичай даються принципова схема, технічні характеристики, правила користування приладом і вимоги по техніки безпеки.

Ссылка на основную публикацию