Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з номенклатурою мультиметрів, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

Пролог

 Джерелом цієї статті стала інша стаття, яку я написав у рамках своєї серії «Довіряй, але перевіряй» у журналі Recording Magazine. У цій статті йдеться про вимірювання напруги аудіосигналу, і для цього вам знадобиться справжній вольтметр, принаймні досить довгий, щоб відкалібрувати АЦП і виміряти, перетворюючи цифровий рівень на напругу. Проте, враховуючи, що більшість читачів Recording — музиканти, які мають домашню звукозаписну установку. Вони не технологи та не фахівці з технічного обслуговування, і в наші дні практично неремонтопридатного студійного обладнання навряд чи володітимуть мультиметром. Я не міг із чистою совістю запропонувати їм купити тестовий прилад за 400 доларів, який вони можуть використати лише один раз, тому я пошукав дещо менш дорогі альтернативи. Я зв'язався з Circuit Specialists, дистриб'ютором електронних інструментів та випробувального обладнання, щоб дізнатися, що вони можуть порекомендувати щодо цифрового мультиметра (DMM) у діапазоні від 25 до 50 доларів. Вони надіслали мені три вимірювачі для оцінки, щоб я міг бути впевнений, що вони здатні робити досить точні виміри синусоїдальних хвиль аудіочастот на рівні мілівольт. Я подумав, що поки у мене є вимірювачі, я міг би зробити невеликий огляд щодо них і надати деяку довідкову інформацію для тих з вас, хто зараз не має мультиметра. Я думаю, що у кожного має бути один, але це лише моя думка.

Що таке мультиметр?

«Мульті» в мультиметрі означає, що він вимірює змінну та постійну напругу, струм, опір та іноді інші речі. Існують як аналогові, так і цифрові мультиметри, але в цілому сьогодні цифрові мультиметри менш дорогі через нижчу вартість компонентів. Будь-який цифровий мультиметр може виконувати вимірювання «майстернього рівня» з розумною точністю, проте деякі з них краще за інших підходять для роботи з аудіообладнанням. Деякі цифрові мультиметри включають вимірювання частоти, що охоплює весь звуковий діапазон, але коли справа доходить до вимірювання змінної напруги, більшість їх неточні на частотах вище приблизно 500 Гц. На відміну від цифро-аналогових перетворювачів у вашому аудіо інтерфейсі, коли справа доходить до вимірювань змінного струму, універсальні цифрові мультиметри не очікують побачити змінну напругу, відмінну від напруги лінії електропередач або силового трансформатора. Але навіть з обмеженою частотною характеристикою ви можете виконувати корисні вимірювання на аудіо обладнання, іноді за допомогою комп'ютерної системи запису, яка вже є.

Відповідні характеристики

 Точність і роздільна здатність важливі, якщо ви хочете мати можливість вимірювати напруги, близькі до рівня мікрофона, 10 мВ або менше. Тут у гру вступають три частини специфікації:

• Допуск – виражається у відсотках від свідчень

• Цифрова точність — відображається у вигляді ± кількох цифр молодшої цифри

• Відліки — відображаються як найбільше значення старшої цифри, що відображається приладом. Іноді виражається дробовими цифрами, наприклад, 3½ цифри.

Допуск простий. Це невизначеність вимірювання, викликана практично всім, що пов'язано з виробництвом мультиметра, наприклад, допуск компонентів, точністю перетворення ЦАП і дрейфом з температурою і віком.

Цифрова точність є функцією роздільної здатності аналого-цифрового перетворення в приладі. Кращі з них використовують більше біт та кращу тактову частоту, але лічильники вартістю менше 100 доларів зазвичай мають неоднозначність ± 2 або 3 цифри, деякі з яких при виконанні вимірювань низької напруги є функцією шумового наводу через вимірювальні дроти.

Справжні 2,05 вольта можуть відображатися як значення десь між 2,02 та 2,08 вольта. Щоб ще більше заплутати і спантеличити, іноді (хоча рідко буває у разі 4-розрядного дисплея) дозвіл АЦП менше, ніж у дисплея, тому найменш значуща цифра або цифри можуть взагалі не мати значення.

Крім того, деякі мультиметри пропускають одну або дві цифри, або навіть кожну другу цифру через те, як двійковий рахунок переводиться в десяткові числа.

Перш ніж пояснювати рахунок та напівцифри, важливо розуміти діапазон. Всі мультиметри, цифрові або аналогові, внутрішньо масштабують вхідну напругу або струм, щоб уміститися в шкалу лічильника, що читається. Подумайте про аналоговий лічильник, здатний вимірювати до 1000 вольт. 10 мілівольт являють собою 1/100 000 від загальної довжини шкали, тому ви можете тільки вгадувати фактичне значення за положенням покажчика лічильника, що ледве віддаляється від нуля. Але якщо діапазон був масштабований до 0-100 мілівольт, ви могли б легко вважати значення з гарною точністю.

Аналоговий мультиметр має перемикач діапазону для вибору максимального значення в кінці шкали. Цифрові мультиметри також перемикають діапазони, щоб підігнати виміряне значення кількості цифр, які може відображати лічильник, забезпечуючи при цьому максимальний дозвіл для виміряного значення.

Деякі цифрові мультиметри мають ручний перемикач діапазонів, в той час як інші мають автоматичний діапазон і автоматично знаходять найкращий діапазон для вимірювання. На відміну від аналогового вимірювача, який ударить своєю стрілкою по повній шкалі і, можливо, випустить трохи диму, якщо ви подасте 120 вольт при перемиканні на діапазон 3 В, цифровий мультиметр може (за винятком вимірювань високого струму) приймати до свого максимального номінального напруги на вхідних клемах, а цифровий мультиметр відповідний діапазон.

Але ви запитаєте: Це цифрове. Хіба ми не можемо просто додати більше цифр, щоб відображати більші значення?» Спочатку цифрові мультиметри були строго лабораторними приладами, які дійсно мають достатньо цифр на дисплеї, щоб відображати виміряне значення з точністю до двох або трьох знаків після коми без масштабування або перемикання діапазонів. Однак, коли з'явився попит на менш дорогий прилад, вони вигадали хитрий спосіб використовувати на дисплеї лише чотири цифри, а потім навіть не повні чотири цифри. Це призводить до поняття "половини цифри".

То що таке «половина цифри»? Це старший розряд дисплея, але, на відміну від повної цифри, яка може мати будь-яке значення від 0 до 9, половина цифри не досягає такого високого значення. Коли ця концепція була введена вперше, старша цифра була або 0 (яка зазвичай не відображається), або 1. Коли дисплей досягає 1999 (де б не була десяткова точка), наступне більше інкрементне значення відображається не як 2000, а як [0]200, при цьому десяткова точка переміщається.

Нова батарея 1,5 може показувати 1,593 вольта, але поставте послідовно з нею ще одну, і замість того, щоб показувати 3,186 В, лічильник з 3½ цифрами покаже 3,19 вольт. У нових лічильниках ця «половина» цифри може бути 2 або 3 (іноді звана 3/4 цифрою), може бути такою великою, як 5. Таким чином, лічильник з 5 в якості старшої цифри може вважати від 0 до 5999, перш ніж повернутися до 0600.

Це називається "6000 відліків". Стаття, яка спонукала мене поглянути на цифрові мультиметри, була призначена для вимірювання аналогових сигналів в аудіообладнанні, що означає, що їм необхідно вимірювати змінну напругу від пари мілівольт до 30 вольт, і більше, якщо ви також використовуєте його для перевірки напруги мережі змінного струму перед підключенням частини обладнання.

Як правило, найчутливіший (найнижчий) діапазон цифрового мультиметра вищий для змінного струму, ніж для постійного струму, тому на це слід звернути увагу, коли вам потрібно виміряти невелику змінну напругу. І поки я говорю про це, я додам, що виробники ніколи не припускали, що їх універсальні цифрові мультиметри будуть використовуватися як вимірювачі рівня звуку - вони припускають, що вимірювання змінного струму будуть на частоті мережі живлення - 60 Гц, 50 Гц, можливо, 400 Гц на старому літаку. Хоча деякі цифрові мультиметри пропонують вимірювання частоти до сотень кГц, вони не точно вимірюватимуть змінну напругу на частоті вище приблизно 400 Гц.

Ось де починається оглядова частина

Для оцінки використовуються такі три вимірювачі:

Owon B35 ≈ $50 Mastech MS8264 ≈ $25

Circuit Specialists CSI2010 ≈ $25 (це фірмовий бренд Circuit Specialists)

Owon автоматично вибирає діапазон, два інших перемикають діапазон разом із функцією. Всі вони приблизно однакового розміру та ваги та зручні для використання в руці. У всіх є прогумований «бампер», що їх оточує пластиковий корпус, і у всіх є складна підставка, що відкидається ззаду, щоб вони могли стояти на верстаті під зручним кутом огляду. Хоча це і не є частиною цього огляду, я використав два своїх власних цифрових мультиметрів для порівняння, Fluke 77 та звичайний дешевий мультиметр зі значком Craftsman для порівняння.

Fluke — це електронний цифровий мультиметр з автоматичним діапазоном для технічного обслуговування, який я маю вже 30 років, і він гарний і точний, як новий, але сьогодні коштує близько 400 доларів.

Craftsman в даний час коштує 10 доларів в Sears (іноді його можна купити безкоштовно в Harbor Freight за будь-якої покупки) — я ношу його у своїй валізі для інструментів, коли вирушаю на віддалений запис або концерт з живим звуком, щоб не плакати, якщо він загубиться або зламається.

На цій фотографії всі вимірювачі підключені до одного джерела живлення і, як і має бути, всі показують однаково в межах дозволу. Зверніть увагу, що у Owon на одну цифру після коми більше, ніж у інших. Це тому, що в нього більше половина цифри, ніж у інших. 

Зазвичай, коли я роблю огляд аудіообладнання (що я зазвичай і роблю), я починаю переглядати його специфікацію, дивлюся, наскільки близький пристрій у реальному використанні відповідає опублікованим характеристикам, і заповнюю пробіли, де щось мало бути вказано, але не було, і уточнюю не повністю вказані характеристики. Я не можу зробити багато з цього тут, тому що я не маю лабораторних стандартів, за якими я міг би перевірити абсолютну точність.

Однак я можу сказати, що всі три вимірювачі, які у мене є для оцінки, вклалися в зазначені ними допуски в порівнянні з моїм надійним Fluke 77. Тому, коли справа доходить до напруги, струму та опору, всі вони досить хороші для усунення несправностей, перевірки та вивчення вашого обладнання, хоча я б не сертифікував пристрій на основі. Більшість того, про що я говоритиму, — це простота використання, те, що вони можуть вимірювати крім базової напруги, струму та опору, і загальний зовнішній вигляд та відчуття.

Далі буде (див. Частину 2)

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