Мультиметри. Запитання / Відповіді / Думки. Частина 3

ПРОДОВЖЕННЯ. Початок у частині 1 та частині 2.

Мультиметри: питання, відповіді та практичні пояснення. Частина 3

Ринок цифрових мультиметрів зазнав значних змін в останні роки. Це пов’язано з розвитком технологій, зростанням попиту на точні вимірювальні прилади та ускладненням електронних систем.

Цифрові мультиметри стали незамінними інструментами для фахівців у різних галузях: електроніці, автомобільній діагностиці, виробництві, сервісному обслуговуванні та телекомунікаціях.

Огляд ринку цифрових мультиметрів

Обсяг світового ринку цифрових мультиметрів у 2021 році оцінювався приблизно в 0,61 млрд доларів США. За прогнозами, до 2031 року він може досягти 1,1 млрд доларів США із середньорічним темпом зростання близько 6,7% у період з 2022 по 2031 рік.

Цифрові мультиметри, або ЦММ, — це універсальні прилади для вимірювання напруги, струму та опору в електричних і електронних колах. На відміну від аналогових моделей, цифрові мультиметри відображають результат у числовому вигляді, що спрощує зчитування показань і підвищує зручність роботи.

Зростання ринку пов’язане з ускладненням електронних пристроїв, потребою в точних вимірюваннях та швидким розвитком технологій.

Ключові фактори розвитку ринку

Технологічні досягнення. Виробники цифрових мультиметрів активно впроваджують автоматичний вибір діапазону, вимірювання True RMS, підключення через Bluetooth або USB, запис даних та інші функції. Це підвищує точність, швидкість і зручність вимірювань.

Зростання попиту у виробництві електроніки. Поширення електронних пристроїв і мініатюризація компонентів підвищують потребу в точних вимірювальних приладах. Мультиметри використовують для контролю якості, діагностики, ремонту та технічного обслуговування.

Підвищена увага до безпеки. Сучасні мультиметри дедалі частіше оснащуються захистом від перевантаження, безконтактним визначенням напруги, якісними запобіжниками та корпусами з відповідною категорією безпеки CAT.

Інтеграція з IoT та цифровими сервісами. Мультиметри з Bluetooth або USB дозволяють віддалено контролювати вимірювання, записувати результати та аналізувати дані на комп’ютері або смартфоні.

Провідні виробники цифрових мультиметрів

• 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

Який мультиметр краще для малопотужних і чутливих кіл?

Вибір між мультиметром із ручним або автоматичним вибором діапазону залежить не лише від зручності. Для малопотужних і чутливих кіл важливіше те, наскільки сам мультиметр впливає на схему під час вимірювання.

Якщо коло має відносно низький імпеданс, наприклад близько 1 кОм, то стандартний вхідний опір мультиметра 10 МОм зазвичай майже не вплине на результат. Але якщо йдеться про високоомні кола, вхідного опору 10 МОм може бути недостатньо.

Під час вимірювання малих струмів ситуація складніша. Діапазони малих струмів у більшості мультиметрів мають власний внутрішній опір, який може змінювати режим роботи схеми та спотворювати результат.

Тому для чутливих кіл важливо дивитися не тільки на ручний або автоматичний вибір діапазону, а й на вхідний опір, падіння напруги в режимі амперметра, точність і характеристики конкретної моделі.

Яку напругу використовує мультиметр для вимірювання опору?

Під час вимірювання опору мультиметр не просто подає постійну напругу на навантаження і вимірює струм. У більшості випадків він працює навпаки: подає відомий струм через вимірюваний опір і вимірює падіння напруги на ньому.

Величина цього струму залежить від вибраного діапазону. Для великих опорів використовується менший струм, для малих опорів — більший.

Наприклад, у діапазоні до 40 кОм мультиметр може подавати струм близько 10 мкА, а в діапазоні до кількох мегомів — приблизно 0,1 мкА. Потім прилад вимірює напругу на навантаженні та обчислює опір за законом Ома.

Чи можна виміряти імпеданс мультиметром?

Деякі мультиметри можуть вимірювати змінну напругу та струм на невисоких частотах, зазвичай приблизно до 1 кГц. У такому випадку можна приблизно оцінити імпеданс, але без урахування фазового кута між напругою та струмом.

Для грубого вимірювання імпедансу можна використовувати генератор сигналів та осцилограф. Але потрібно правильно організувати підключення, оскільки багато генераторів і осцилографів мають заземлені виходи або щупи.

Для точних вимірювань краще використовувати спеціалізовані аналізатори імпедансу або LCR-метри. Такі прилади можуть вимірювати не лише модуль імпедансу, а й фазовий кут, ємність, індуктивність та інші параметри.

Яким має бути опір мультиметра під час вимірювання струму?

Під час вимірювання струму опір мультиметра має бути якомога меншим, але достатнім для точного вимірювання. У стандартному мультиметрі для вимірювання струму використовується шунтуючий резистор.

Ідеальний шунт не може мати опір 0 Ом, тому що на ньому не виникало б падіння напруги, а отже, мультиметр не міг би визначити струм. Але й занадто великий опір шунта небажаний, бо він впливатиме на саме коло.

Якщо опір шунта занадто малий, сигнал буде слабким, а показання можуть стати шумними та неточними. Якщо опір занадто великий, вимірювання змінить струм у колі.

Тому оптимальне значення — це компроміс: шунт має бути не надто малим і не надто великим. Саме тому якість амперметричного входу важлива під час вибору мультиметра.

Як визначити емітер, колектор і базу транзистора мультиметром?

У біполярному транзисторі кожен PN-перехід поводиться як діод. Тому мультиметр із функцією перевірки діодів можна використати для визначення виводів транзистора.

Спочатку потрібно перевірити всі пари виводів у двох напрямках. У NPN-транзисторі база буде спільним P-виводом для двох PN-переходів, які відкриваються в прямому напрямку. У PNP-транзисторі полярність буде протилежною.

Базу знайти відносно легко. Складніше відрізнити колектор від емітера, оскільки обидва переходи поводяться як діоди.

Якщо мультиметр показує падіння напруги на діоді, можна порівняти два переходи. Перехід база-емітер зазвичай має трохи більше падіння напруги, ніж база-колектор.

Якщо такої функції недостатньо, можна зібрати просту схему для перевірки коефіцієнта підсилення транзистора у двох варіантах підключення. Правильне підключення колектора та емітера дасть нормальний режим роботи транзистора, а неправильне — значно гірший результат.

Чим аналоговий мультиметр відрізняється від цифрового?

Аналоговий мультиметр використовує рухому котушку та шкалу зі стрілкою. Класичні аналогові прилади часто мають нижчий вхідний опір, наприклад 20 000 Ом на вольт, тому сильніше навантажують вимірюване коло.

Цифровий мультиметр зазвичай має вхідний опір близько 10 МОм, тому значно менше впливає на більшість електронних схем. Крім того, цифровий прилад показує результат у числовому вигляді, що зменшує ризик помилки під час зчитування.

За роздільною здатністю, точністю та впливом на схему цифрові мультиметри зазвичай виграють. Водночас аналогові прилади можуть бути зручними для спостереження за плавними змінами сигналу або тенденцією показань.

Чи безпечно перевіряти коло під напругою мультиметром?

Відповідь залежить від рівня напруги та умов роботи. Низьковольтні кола, наприклад 12 В, зазвичай не становлять великої небезпеки для людини, хоча коротке замикання потужного джерела, наприклад автомобільного акумулятора, може бути небезпечним.

Під час роботи з мережевою напругою потрібно бути значно обережнішим. Не можна торкатися оголених провідників, потрібно використовувати якісні щупи, правильно вибирати режим мультиметра та уникати випадкового короткого замикання.

Для напруг, вищих за мережеві, потрібні спеціальні знання, інструменти та засоби захисту.

Пам’ятайте: мережна напруга може вбити.

Яким має бути опір мультиметра під час вимірювання напруги?

В ідеальному випадку вхідний опір вольтметра мав би бути нескінченно великим, щоб зовсім не впливати на вимірюване коло. На практиці це неможливо, тому використовують максимально високий вхідний опір.

Якщо опір мультиметра буде таким самим, як опір джерела сигналу, прилад покаже лише половину реальної напруги. Щоб отримати точність близько 1%, вхідний опір мультиметра має бути щонайменше у 100 разів більшим за імпеданс кола.

Для точності 0,01% вхідний опір має бути вже приблизно у 10 000 разів більшим за імпеданс джерела. Саме тому в чутливих схемах важливо враховувати не лише показання мультиметра, а й його вплив на коло.

Що таке амперметр, вольтметр і мультиметр?

Амперметр — це прилад для вимірювання електричного струму в амперах. Він підключається послідовно з навантаженням, щоб через нього проходив вимірюваний струм.

Вольтметр — це прилад для вимірювання електричної напруги у вольтах. Його підключають паралельно до ділянки кола, на якій потрібно виміряти різницю потенціалів.

Обидва прилади можуть бути аналоговими або цифровими, мати фіксований або змінний діапазон вимірювання та використовуватися як окремі індикатори в електронному обладнанні.

Мультиметр — це комбінований вимірювальний прилад, який поєднує функції вольтметра, амперметра, омметра та інших вимірювальних пристроїв.

Сучасний мультиметр може вимірювати постійну та змінну напругу, струм, опір, ємність, частоту, температуру, перевіряти діоди та виконувати прозвонку кола.

Висновок

Мультиметр — універсальний прилад, але його можливості та точність залежать від конструкції, режиму вимірювання і характеристик конкретної моделі. Для простих задач достатньо базового цифрового мультиметра, але для чутливих схем, високої напруги, малих струмів або точних вимірювань потрібно уважно обирати прилад.

Важливо враховувати вхідний опір, категорію безпеки, якість щупів, режим вимірювання струму, точність, роздільну здатність і вплив самого мультиметра на вимірюване коло.

Далі буде.

Магазин Gtest® — авторизований постачальник мультиметрів в Україні: https://gtest.com.ua/uk/vimiryuvalni-priladi/multimetri Постачання зі складу та на замовлення.