Мультиметры. Вопросы / Ответы / Мнения. Часть 3

ПРОДОЛЖЕНИЕ. Начало в части 1 и части 2.

Мультиметры: вопросы, ответы и практические пояснения. Часть 3

Рынок цифровых мультиметров претерпел значительные изменения в последние годы. Это связано с развитием технологий, ростом спроса на точные измерительные приборы и усложнением электронных систем.

Цифровые мультиметры стали незаменимыми инструментами для специалистов в разных сферах: электронике, автомобильной диагностике, производстве, сервисном обслуживании и телекоммуникациях.

Обзор рынка цифровых мультиметров

Объем мирового рынка цифровых мультиметров в 2021 году оценивался примерно в 0,61 млрд долларов США. По прогнозам, к 2031 году он может достичь 1,1 млрд долларов США со среднегодовым темпом роста около 6,7% в период с 2022 по 2031 год.

Цифровые мультиметры, или ЦММ, — это универсальные приборы для измерения напряжения, тока и сопротивления в электрических и электронных цепях. В отличие от аналоговых моделей, цифровые мультиметры отображают результат в числовом виде, что упрощает считывание показаний и повышает удобство работы.

Рост рынка связан с усложнением электронных устройств, потребностью в точных измерениях и быстрым развитием технологий.

Ключевые факторы развития рынка

Технологические достижения. Производители цифровых мультиметров активно внедряют автоматический выбор диапазона, измерение True RMS, подключение через Bluetooth или USB, запись данных и другие функции. Это повышает точность, скорость и удобство измерений.

Рост спроса в производстве электроники. Распространение электронных устройств и миниатюризация компонентов повышают потребность в точных измерительных приборах. Мультиметры используют для контроля качества, диагностики, ремонта и технического обслуживания.

Повышенное внимание к безопасности. Современные мультиметры все чаще оснащаются защитой от перегрузки, бесконтактным определением напряжения, качественными предохранителями и корпусами с соответствующей категорией безопасности CAT.

Интеграция с IoT и цифровыми сервисами. Мультиметры с Bluetooth или USB позволяют удаленно контролировать измерения, записывать результаты и анализировать данные на компьютере или смартфоне.

Ведущие производители цифровых мультиметров

• Fluke Corporation
• Gossen Metrawatt GmbH
• Tektronix, Inc.
• FLIR Systems, Inc.
• Keysight Technologies
• Rohde & Schwarz GmbH & Co KG
• Yokogawa Electric Corporation
• National Instruments Corporation
• Sanwa Electric Instrument Co., Ltd.
• HIOKI E.E. Corporation

Какой мультиметр лучше для маломощных и чувствительных цепей?

Выбор между мультиметром с ручным или автоматическим выбором диапазона зависит не только от удобства. Для маломощных и чувствительных цепей важнее то, насколько сам мультиметр влияет на схему во время измерения.

Если цепь имеет относительно низкий импеданс, например около 1 кОм, стандартное входное сопротивление мультиметра 10 МОм обычно почти не повлияет на результат. Но если речь идет о высокоомных цепях, входного сопротивления 10 МОм может быть недостаточно.

При измерении малых токов ситуация сложнее. Диапазоны малых токов у большинства мультиметров имеют собственное внутреннее сопротивление, которое может менять режим работы схемы и искажать результат.

Поэтому для чувствительных цепей важно смотреть не только на ручной или автоматический выбор диапазона, но и на входное сопротивление, падение напряжения в режиме амперметра, точность и характеристики конкретной модели.

Какое напряжение использует мультиметр для измерения сопротивления?

При измерении сопротивления мультиметр не просто подает постоянное напряжение на нагрузку и измеряет ток. В большинстве случаев он работает наоборот: подает известный ток через измеряемое сопротивление и измеряет падение напряжения на нем.

Величина этого тока зависит от выбранного диапазона. Для больших сопротивлений используется меньший ток, для малых сопротивлений — больший.

Например, в диапазоне до 40 кОм мультиметр может подавать ток около 10 мкА, а в диапазоне до нескольких мегомов — примерно 0,1 мкА. Затем прибор измеряет напряжение на нагрузке и вычисляет сопротивление по закону Ома.

Можно ли измерить импеданс мультиметром?

Некоторые мультиметры могут измерять переменное напряжение и ток на невысоких частотах, обычно примерно до 1 кГц. В таком случае можно приблизительно оценить импеданс, но без учета фазового угла между напряжением и током.

Для грубого измерения импеданса можно использовать генератор сигналов и осциллограф. Но нужно правильно организовать подключение, поскольку многие генераторы и осциллографы имеют заземленные выходы или щупы.

Для точных измерений лучше использовать специализированные анализаторы импеданса или LCR-метры. Такие приборы могут измерять не только модуль импеданса, но и фазовый угол, емкость, индуктивность и другие параметры.

Каким должно быть сопротивление мультиметра при измерении тока?

При измерении тока сопротивление мультиметра должно быть как можно меньшим, но достаточным для точного измерения. В стандартном мультиметре для измерения тока используется шунтирующий резистор.

Идеальный шунт не может иметь сопротивление 0 Ом, потому что на нем не возникало бы падения напряжения, а значит, мультиметр не мог бы определить ток. Но и слишком большое сопротивление шунта нежелательно, потому что оно будет влиять на саму цепь.

Если сопротивление шунта слишком мало, сигнал будет слабым, а показания могут стать шумными и неточными. Если сопротивление слишком велико, измерение изменит ток в цепи.

Поэтому оптимальное значение — это компромисс: шунт должен быть не слишком малым и не слишком большим. Именно поэтому качество амперметрического входа важно при выборе мультиметра.

Как определить эмиттер, коллектор и базу транзистора мультиметром?

В биполярном транзисторе каждый PN-переход ведет себя как диод. Поэтому мультиметр с функцией проверки диодов можно использовать для определения выводов транзистора.

Сначала нужно проверить все пары выводов в двух направлениях. В NPN-транзисторе база будет общим P-выводом для двух PN-переходов, которые открываются в прямом направлении. В PNP-транзисторе полярность будет противоположной.

Базу найти относительно легко. Сложнее отличить коллектор от эмиттера, поскольку оба перехода ведут себя как диоды.

Если мультиметр показывает падение напряжения на диоде, можно сравнить два перехода. Переход база-эмиттер обычно имеет немного большее падение напряжения, чем база-коллектор.

Если такой функции недостаточно, можно собрать простую схему для проверки коэффициента усиления транзистора в двух вариантах подключения. Правильное подключение коллектора и эмиттера даст нормальный режим работы транзистора, а неправильное — заметно худший результат.

Чем аналоговый мультиметр отличается от цифрового?

Аналоговый мультиметр использует подвижную катушку и шкалу со стрелкой. Классические аналоговые приборы часто имеют более низкое входное сопротивление, например 20 000 Ом на вольт, поэтому сильнее нагружают измеряемую цепь.

Цифровой мультиметр обычно имеет входное сопротивление около 10 МОм, поэтому значительно меньше влияет на большинство электронных схем. Кроме того, цифровой прибор показывает результат в числовом виде, что снижает риск ошибки при считывании.

По разрешению, точности и влиянию на схему цифровые мультиметры обычно выигрывают. В то же время аналоговые приборы могут быть удобны для наблюдения за плавными изменениями сигнала или тенденцией показаний.

Безопасно ли проверять цепь под напряжением мультиметром?

Ответ зависит от уровня напряжения и условий работы. Низковольтные цепи, например 12 В, обычно не представляют большой опасности для человека, хотя короткое замыкание мощного источника, например автомобильного аккумулятора, может быть опасным.

При работе с сетевым напряжением нужно быть значительно осторожнее. Нельзя касаться оголенных проводников, нужно использовать качественные щупы, правильно выбирать режим мультиметра и избегать случайного короткого замыкания.

Для напряжений выше сетевых нужны специальные знания, инструменты и средства защиты.

Помните: сетевое напряжение может убить.

Каким должно быть сопротивление мультиметра при измерении напряжения?

В идеальном случае входное сопротивление вольтметра должно быть бесконечно большим, чтобы вообще не влиять на измеряемую цепь. На практике это невозможно, поэтому используют максимально высокое входное сопротивление.

Если сопротивление мультиметра будет таким же, как сопротивление источника сигнала, прибор покажет только половину реального напряжения. Чтобы получить точность около 1%, входное сопротивление мультиметра должно быть как минимум в 100 раз больше импеданса цепи.

Для точности 0,01% входное сопротивление должно быть уже примерно в 10 000 раз больше импеданса источника. Именно поэтому в чувствительных схемах важно учитывать не только показания мультиметра, но и его влияние на цепь.

Что такое амперметр, вольтметр и мультиметр?

Амперметр — это прибор для измерения электрического тока в амперах. Он подключается последовательно с нагрузкой, чтобы через него проходил измеряемый ток.

Вольтметр — это прибор для измерения электрического напряжения в вольтах. Его подключают параллельно к участку цепи, на котором нужно измерить разность потенциалов.

Оба прибора могут быть аналоговыми или цифровыми, иметь фиксированный или изменяемый диапазон измерения и использоваться как отдельные индикаторы в электронном оборудовании.

Мультиметр — это комбинированный измерительный прибор, который объединяет функции вольтметра, амперметра, омметра и других измерительных устройств.

Современный мультиметр может измерять постоянное и переменное напряжение, ток, сопротивление, емкость, частоту, температуру, проверять диоды и выполнять прозвонку цепи.

Вывод

Мультиметр — универсальный прибор, но его возможности и точность зависят от конструкции, режима измерения и характеристик конкретной модели. Для простых задач достаточно базового цифрового мультиметра, но для чувствительных схем, высокого напряжения, малых токов или точных измерений нужно внимательно выбирать прибор.

Важно учитывать входное сопротивление, категорию безопасности, качество щупов, режим измерения тока, точность, разрешение и влияние самого мультиметра на измеряемую цепь.

Продолжение следует.

Магазин Gtest® — авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry Поставки со склада и под заказ.