Что такое цифровой мультиметр

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой мультиметров, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

Мультиметры прошли долгий путь после изобретения гальванометров, аналогового дисплея со стрелкой, измерявшего напряжение и сопротивление в 1820-х годах. Цифровые мультиметры (DMM) начали заменять аналоговые мультиметры в 1950-х годах благодаря их точности и дополнительным функциям, таким как автоматическое определение диапазона, регистрация данных и т.д.

Что такое цифровой мультиметр?

Мультиметр – это измерительный прибор, который выполняет несколько типов измерений, таких как напряжение переменного (AC) или постоянного (DC) тока, ток переменного или постоянного тока, сопротивление, температура, емкость и другие параметры. Современный цифровой мультиметр (DMM) использует цифровую и логическую технологию миниатюризации и включения многих функций в своей внутренней системе. Благодаря цифровым технологиям мультиметры обеспечивают графические дисплеи, осуществляют регистрацию данных и возможности оцифровки сигналов, предлагают программирование и связываются с внешними устройствами.

Как пользоваться цифровым мультиметром

Современные цифровые мультиметры обладают высокой универсальностью и могут выполнять различные типы измерений и предоставлять графические исходные отображения, такие как тенденции и статистические диаграммы. DMM программированы и могут связываться с внешними компьютерами для работы после анализа. Примечательно, что они содержат много функций в небольшой настольной коробке, как правило, размером не больше книги. Портативные цифровые мультиметры еще меньше, легче и работают от батареек.

Блок-схема на рисунке 2 показывает типичный цифровой мультиметр, где входной сигнал переменного или постоянного напряжения, переменного или постоянного тока, сопротивления, температуры или любых других параметров превращается в постоянное напряжение в пределах внутреннего аналого-цифрового диапазона. преобразователь (АЦП). Затем АЦП преобразует предварительно масштабируемое напряжение постоянного тока в эквивалентные цифровые числа, отображаемые на дисплее.

Блок цифрового контроллера реализован с помощью микроконтроллера или микропроцессора, управляющего потоком информации внутри прибора. Блок координирует все внутренние функции и передает информацию на внешние устройства, такие как принтеры, портативные компьютеры или другие тестовые приборы. В некоторых портативных мультиметрах некоторые из этих блоков могут быть реализованы в схеме НВИС, где АЦП и драйвер дисплея появляются в одной интегральной схеме.

Несмотря на то, что АЦП является ключевым элементом в приборе, чтобы полностью понять, как работает цифровой мультиметр, следует рассмотреть некоторые другие функции АЦП. На рисунке 3 показан упрощенный поток операций процесса сбора образцов АЦП в цифровом мультиметре.

Несмотря на то, что АЦП берет много образцов, общий цифровой мультиметр не будет отображать и возвращать каждый взятый образец. АЦП использует стратегию буферизации и усреднения образцов для достижения высокой точности и разрешения. Эта стратегия помогает преодолеть незначительные колебания, такие как шум линии электропередач и другой шум окружающей среды.

Производительность вашего цифрового мультиметра зависит от того, насколько хорошо он справляется с шумом от посторонних факторов и устраняет их из настоящего измерения – важного элемента для достижения наивысшего уровня точности.

Цифровые мультиметры способны производить различные виды измерений. Ниже приведены несколько типичных примеров того, как исследовать и эффективно измерять различные типы сигналов.

1. Измерьте напряжение

Измерение напряжения является одним из самых простых измерений с помощью цифрового мультиметра. Разместите щупы в двух точках, где вы хотите измерить напряжение.

Практически все цифровые мультиметры обладают функцией автоматической полярности, поэтому обычно не нужно беспокоиться о том, как подключаются щупы. Однако лучше подключать общее (COM) соединение, обычно минусовое соединение, к низшему напряжению, шасси или линии без напряжения.

2. Измерение тока

Посредством цифрового мультиметра легко измерить напряжение, но использовать его для измерения тока немного сложнее. Измеряя ток с помощью цифрового мультиметра, разместите его с цепью, чтобы ток проходил через цифровой мультиметр.

Цифровые мультиметры имеют встроенный шунтирующий резистор для измерения тока. Однако, если ток слишком высок для DMM, вам потребуется другая настройка. Решение состоит в том, чтобы установить цифровой мультиметр параллельно с точным наружным шунтирующим резистором, который может работать с необходимой мощностью. Вы можете измерить напряжение на внешнем шунтирующем резисторе, а затем использовать закон Ома для вычисления тока.

3. Измерьте сопротивление

Цифровые мультиметры предлагают как двухпроводные, так и четырехпроводные возможности измерения сопротивления. Однако эти два метода измерения сопротивления не одинаково хорошо подходят для всех применений измерения сопротивления.

Конфигурация двухпроводного измерения сопротивления показана на рисунке 6. Цифровые мультиметры обычно используют метод постоянного тока для измерения сопротивления, который подает постоянный ток (Itest) на тестовое устройство (DUT) и измеряет напряжение (Vm). Затем вы можете вычислить сопротивление, используя известный ток и измеренное напряжение.

Сопротивление, которое вы хотите измерить, отображается как неизвестный резистор, обозначенный R на рисунке 6. Преимуществом этого метода является простое подключение кабеля – он использует только два провода.

Все DMM измеряют сопротивление путем пропускания постоянного тока через неизвестное сопротивление. В двухпроводном измерении источник тока внутренне подключается к проводам источника на цифровом мультиметре. Любое сопротивление в тестовых проводах отображается как ошибка считывания. Когда подается ток, измеряется генерируемое на образце напряжение, а затем используется для вычисления R с помощью закона Ома, R = V/I. Измерение неизвестного резистора R будет иметь ошибку, если вы не устраните ошибку сопротивления кабеля.

Если вы используете «математический ноль» в точке измерения, вы можете уменьшить ошибки сопротивления кабеля, Rlead, во время измерения.

На рисунке 7 показаны четырехпроводные провода, выходящие из испытательного прибора. Четырехпроводные провода состоят из пары проводов источника тока и пара проводов измерения напряжения параллельно — они соединяются с R или DUT. Подобно двухпроводному методу измерения провода источника тока создают падение напряжения на R вдоль проводов HI и LO. Однако другая пара проводов, отделенная от проводов источника тока, образует прямой контур напряжения, измеряющий падение напряжения на R. Другая пара проводов измерения напряжения – это HIsense и LOsense. Поскольку сопротивление цифрового мультиметра очень высокое, порядка 10 МОм, сопротивление проводной проволоки мало влияет на измерение. Поскольку Rlead является незначительным и не зависит от потокового источника, Itest, у вас есть:

где VR – напряжение на резисторе R или DUT, а измерительный прибор измеряет напряжение как Vm:

Так вы сможете определить значение сопротивления гораздо точнее, чем посредством двухпроводного метода измерения.

4. Измерьте емкость

Цифровые мультиметры измеряют емкость путем применения известного тока для зарядки конденсатора и использования резистора для его разрядки. Емкость измеряется путем измерения изменения напряжения (DC) в разных точках кривой зависимости напряжений от времени во время цикла заряда/разряда и использования алгоритма для вычисления емкости.

Чтобы повысить точность измерения конденсаторов малого номинала, нажмите кнопку «Null» при открытых тестовых проводах, чтобы вычесть остаточную емкость мультиметра и проводов.

5. Измерьте температуру

Современные цифровые мультиметры могут являться регистраторами температуры. Например, многие DMM могут принимать датчики температуры сопротивления (RTD), термисторы или датчики термопар.

Для более точной точности используйте RTD или терморезисторные датчики. Для измерения более экстремального диапазона температур используйте датчики с термопарами, поскольку они имеют более широкий диапазон температур.

Используйте эту функцию для проверки диодов, транзисторов, кремниевых выпрямителей (SCR) и других полупроводниковых устройств. Хороший диод пропускает ток только в одном направлении. Этот тест посылает ток через полупроводниковое соединение, затем измеряет падение напряжения на соединении. Типичное падение на соединении составляет от 0,3 до 0,8 В.

7. Выполните проверку непрерывности

Проверка непрерывности с помощью цифрового мультиметра поможет найти короткое замыкание в цепи или компоненте. Проверка непрерывности измеряет сопротивление в двух точках входных датчиков. Как правило, у вас короткое электрическое замыкание, если измеренное значение сопротивления меньше или равно 10 Ом. Цифровой мультиметр подает непрерывный звуковой сигнал, пока в измеряемой цепи не будет исчезнет короткое замыкание. Иногда цифровой мультиметр может издавать периодические звуковые сигналы при проверке непрерывности, что означает периодическое короткое замыкание.

8. Измерьте частоту или период колельного сигнала

Современные цифровые мультиметры также обладают функцией измерения частоты или периода. Эта функция обычно измеряет частоту переменного тока или любого типа периодического сигнала. Обычно он измеряет скорость вращения двигателя, где измеряемая частота становится оборотами в минуту (RPM).

Какие типичные характеристики цифрового мультиметра?

Типичный цифровой мультиметр имеет множество типов спецификаций. Но важнейшими спецификациями, которые вам нужно учитывать, есть точность, чувствительность и разрешение.

Точность

Точность представляет собой неопределенность данного измерения, поскольку показания цифрового мультиметра могут отличаться от фактического значения сигнала. Точность – это показатель того, насколько эти цифры достоверны или насколько вы можете доверять им. Ниже приведены некоторые общие выражения, которые можно взять из большинства таблиц данных DMM:

± (% считывания + % диапазона)

± (ppm считывание + ppm из диапазона), где ppm – это доля на миллион

Чувствительность

Чувствительность – это наименьшая единица заданного параметра функции измерения, которую прибор может обнаружить и иметь значение для конечного пользователя.

Разрешение

Разрешение – это уровень детализации, который можно измерить, или количество значимых цифр на цифровом мультиметре. Разрешение может быть выражено в битах, цифрах или абсолютных единицах, которые могут быть связаны между собой.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник мультиметрів до України: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry