Основы цифровых мультиметров. ЧАСТЬ 1

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

Руководство, которое поможет вам понять основные характеристики и функции цифрового мультиметра

Автор: Патрик С. Эллиотт, Инженер полевых продаж IDEAL Industries, Inc

Основы электричества

Чтобы лучше понять цифровые мультиметры, полезно разобраться в основах электричества. В конце концов, цифровые мультиметры всегда измеряют какой-то аспект электричества.

Электричество, проходящее через проводник, похоже на воду, текущую по трубе. В каждой трубе есть сила, которая создает определенное давление, заставляя воду течь. В случае электричества этой силой может быть генератор, батарея, солнечная панель или какой-либо другой источник питания. 

Давление, создаваемое этим источником питания, называется напряжением.

Ток — это поток электричества в проводнике.

Сопротивление — это любое ограничение течения тока в проводнике.

Напряжение, ток и сопротивление — три самых основных компонента электричества. Напряжение измеряется в вольтах, ток в амперах, а сопротивление в омах..

Напряжение, ток и сопротивление

Напряжение — это давление, которое прикладывается к проводнику. Существует два распространенных типа источников питания: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Переменное напряжение — это наиболее распространенная форма электричества. Это энергия, поставляемая коммунальными службами или генераторами, которая протекает через наши электрические цепи. Символ переменного напряжения —   .

Переменное напряжение

Генератор вырабатывает электричество из двух противоположных магнитных полей; когда провод поворачивается между этими двумя полями, электроны сначала притягиваются в положительном, а затем в отрицательном направлении.

Напряжение постоянного тока — это постоянный уровень накопленной энергии. Оно хранится в батареях или преобразуется из переменного напряжения с помощью электронных выпрямителей. Электронные продукты, такие как телевизоры, видеомагнитофоны и компьютерное оборудование, работают от постоянного тока. Символ постоянного напряжения —  .

Постоянное напряжение

Ток — это поток электричества через проводник. Как и в случае с напряжением, существует два типа тока: переменный и постоянный. Символом тока является буква A.

Третий компонент — сопротивление, измеряемое в Омах. Сопротивление в цепи препятствует течению тока через проводник. Символом сопротивления является греческая омега, Ω, иногда ее называют подковой.

Закон Ома

Вместе напряжение, ток и сопротивление составляют закон Ома. Закон Ома — важное уравнение для электриков. Используя цифровой мультиметр, они могут установить значения для трех переменных, которые помогают в диагностике электрических проблем.

Закон Ома можно выразить в виде уравнения следующим образом:

Закон Ома выражается уравнением: V=A x Ω

Техническое примечание: Напряжение определяет ток; чем больше напряжение, тем больше ток. Если сопротивление увеличивается, ток уменьшается. Уменьшите сопротивление, и ток увеличивается. Связь этих трех элементов закона Ома; Вольт, Ом и Ампер, должна математически уравновешиваться.

Давайте рассмотрим пример; скажем, у нас есть розетка на 120 В и фен. Если фен установлен на низкий уровень, он будет потреблять 7 ампер. Сопротивление нагрузки составляет около 17 Ом, но если мы изменим настройку на высокий уровень, потребление тока увеличится до 12 ампер, а сопротивление нагрузки уменьшится до 10 Ом.

Если Ом (Ω) увеличивается, ток (A) уменьшается, а если ток (A) увеличивается, Ом (Ω) уменьшается.

Полезные формулы см. в Приложении A.

Электрические цепи

В электрической системе существует два способа соединения нагрузок в цепь: последовательное и параллельное.

В последовательной цепи каждое устройство соединено вместе в линию. Ток протекает через каждое устройство, подключенное к цепи. Если бы вы увеличили резистор в последовательной цепи, показанной ниже, свет бы потускнел. Вы ограничили поток или доступный ток для света.

В последовательной цепи нагрузки внутри цепи оказывают влияние на поток электроэнергии к другим нагрузкам.

В параллельной цепи к каждому устройству прикладывается одинаковое напряжение. Ток может свободно проходить через каждое устройство, не влияя на другое. По этой причине наши дома подключены параллельно.

В параллельной цепи нагрузки внутри цепи не будут влиять на поток электроэнергии к другим нагрузкам.

При выполнении измерений с помощью цифрового мультиметра важно помнить, что измерения напряжения производятся при параллельном подключении измерительных проводов, а измерения тока производятся при последовательном подключении измерительных проводов.

Техническое примечание: Ошибка номер один при использовании современных мультиметров — попытка измерить напряжение с помощью измерительных проводов в гнездах токового входа. Входное сопротивление гнезд токового входа находится в диапазоне от 0,1 Ом до примерно 8 Ом в зависимости от производителя. Этот низкий импеданс похож на короткое замыкание при измерении напряжения. Из-за этого низкого сопротивления и возможного короткого замыкания большинство гнезд токового входа мультиметров оснащены предохранителями для защиты. Хорошо сконструированные измерители будут использовать для этой защиты предохранитель высокой энергии, но вы перегорите предохранитель, если будете проводить тестирование таким образом.

Типы мультиметров

Существует два распространенных типа мультиметров: аналоговые и цифровые. Цифровые мультиметры (DMM) являются наиболее распространенными. Они используют технологию жидкокристаллического дисплея (ЖК-дисплея) для получения более точных показаний. Другие преимущества включают более высокие входные импедансы, которые не будут нагружать чувствительные схемы, и защиту входа.

Аналоговые мультиметры используют движение стрелки и калиброванную шкалу для отображения значений. Они были популярны в течение многих лет, но в последнее время их число сократилось. Каждый вольтметр имеет внутреннее сопротивление или импеданс. Входной импеданс аналогового счетчика выражается в «Омах на вольт».

Входное сопротивление аналогового измерителя выражается в «Омах на вольт». В этом примере сопротивление для переменного тока составляет 5000 Ом на вольт. Если я хочу измерить 120 В переменного тока, входное сопротивление будет 5000 x 120 или 600 000 Ом.

Техническое примечание: Аналоговые измерители Внутреннее сопротивление измерителя параллельно измеряемой цепи. Вы хотите, чтобы это сопротивление оказывало как можно меньшее влияние на измерение, поэтому чем выше сопротивление, тем лучше. Для большинства электрических измерений этот эффект минимален, но для чувствительной электроники сегодня эффект добавленного сопротивления может быть значительным. Это всего лишь один из недостатков аналогового измерителя. Однако есть несколько полезных применений для аналоговых измерителей, поэтому они не исчезнут завтра.

Цифровой мультиметр (DMM) оснащен цифровым или жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД). Показания измерений отображаются в виде числовых значений на ЖК-дисплее. Дисплей также предупреждает вас о любых соответствующих символах и предупреждениях.

Техническое примечание: цифровые мультиметры и клещи-измерители используют внутри себя разные методы для измерения переменного и постоянного напряжения, сопротивления и силы тока. Преимуществом цифрового мультиметра является его точность и защита входа. Его входное сопротивление или импеданс очень высоки, в диапазоне от 1 000 000 до 10 000 000 Ом, поэтому он оказывает незначительное влияние на измерение. В качественных измерителях его входы также защищены от неисправностей и неправильного использования. Современные контрольно-измерительные приборы уделяют много внимания архитектуре защиты от перегрузки. Большинство цифровых измерителей соответствуют некоторым стандартам безопасности, таким как UL601010 или IEC (Международная электротехническая комиссия).

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...