Цифрові мультиметри vs Аналогові

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

Інформаційний байт: різниця між аналоговими та цифровими мультиметрами

Аналогові та цифрові мультиметри користуються популярністю в електричних системах різних поколінь. У чому унікальність аналогових приладів і в яких ситуаціях вони можуть бути кращими за своїх цифрових побратимів?

Нещодавно бачив обговорення в Інтернеті. Зображення аналогового мультиметра, який все ще працює після 50 років правильної служби. Обговорення складалося з думок про кращі мультиметри, причому деякі люди цінували аналогові версії набагато вищі за сучасні цифрові аналоги. Оскільки обидва прилади використовувалися в багатьох ситуаціях з великою ефективністю, технічні відмінності та особисті думки мають велике значення, і безперечно є ситуації, в яких використання однієї версії краще за іншу.

Що таке вхідний опір?

Існує безліч упередженостей, що виникають через первинне знайомство з різного роду вимірювальними інструментами. Перша марка або модель, яку ви тривалий час застосовуєте або програмне забезпечення, ймовірно, будуть шаблоном, який ви віддасте перевагу на все життя. Якби це було не так, чому компанії не прагнули б передати свою продукцію студентам за дуже зниженими цінами?

«Зрештою, можуть сказати вони, якщо ви вивчите наші інструменти, у вас буде більше бажання купити їх у майбутньому!»

Це стосується і мультиметрів. Якщо вам зручно, і ви добре знайомі з положенням циферблата, батарейним відсіком, а також із зовнішнім виглядом дисплея, ви звертатиметеся до одного і того ж інструменту щоразу, коли буде потрібно зчитування показань. Навіть два прилади, які виглядають практично однаково, можуть бути виготовлені з різних компонентів і, отже, мати абсолютно різні робочі характеристики.

У цій статті ми зосередимося на різниці у показаннях напруги, хоча аналогічні відмінності є і при вимірюванні струму та опору. Однак саме вимірювання напруги, мабуть, є найбільш популярним.

Малюнок 1. Мультиметри, безперечно, є найкращим інструментом для пошуку та усунення несправностей в електрообладнанні. Використовуване зображення надане Fluke

Вимірювання відбуваються шляхом пропускання невеликої кількості струму через вбудований внутрішній резистор або серію резисторів. Цей струм масштабується за номіналом резистора (за законом Ома) та відображається на дисплеї у вигляді напруги.

Оскільки напруга являє собою різницю між потенціалами двох точок, висновки вимірювача розміщуються по одному з кожного боку пристрою або ділянки ланцюга. Таким чином, невеликий струм проходить повз місце перевірки і проходить через прилад. Величина струму, що протікає, є результатом різниці потенціалів між двома тестованими точками, як маленька батарейка.

Високий вхідний опір кращий?

Тести напруги зазвичай є надійними вимірами, але є невелика похибка, викликана простою наявністю самого вимірника.

Уявіть собі послідовний ланцюг із двох однакових резисторів. Якщо вимірник вимірює напругу одному з цих резисторів, раптово утворюється паралельний резистор. Еквівалентний опір цієї паралелі дещо знижений. Оскільки два послідовні навантаження більше не рівні, напруга, що виникає, не може бути такою ж, якою вона була до появи приладу.

Якщо вхідний опір (або імпеданс) вимірювача надзвичайно велике в порівнянні з тестовим ланцюгом, то відносна величина струму, що проходить через контур тестування, надзвичайно мала і, ймовірно, можна її повністю ігнорувати.

Однак, якщо опір ланцюга вже надзвичайно великий, будь-який вимірник вплине на нього радикальніше. З іншого боку, якщо повний опір вимірювача відносно низький, це вплине на випробувальну схему.

Програми для аналогового мультиметра

Більшість аналогових мультиметрів мають внутрішній опір, який варіюється залежно від обраного діапазону напруги. Зазвичай воно відображається як кількість Ом на вольт. Звичайне значення може бути десь у діапазоні 20 000 Ом на вольт (див. серію Simpson 260). Це означає, що аналогові прилади можуть бути кращим вибором, якщо випробувальна напруга дуже висока. Внутрішній опір продовжуватиме зростати, поки його продуктивність навіть не перевищить показники цифрових моделей. Однак ця напруга може бути за межами діапазону застосування вимірювача. Просто помножте задане значення Ом/В діапазон напруги, обраний для вимірювання імпедансу.

Завдяки змінному внутрішньому опору можна стверджувати, що аналоговий прилад працюватиме найкраще за наступних умов ланцюга:

1. Випробуваний ланцюг має низький опір.

2. Вимірювана різниця напруг дуже велика

Прикладом ланцюга з низьким опором може бути пошук та усунення несправностей в автомобілі. Майже всі навантаження (радіоприймачі, фари, звукові сигнали, електродвигуни склоочисників тощо) мають дуже низький опір і споживають великий струм. Аналоговий лічильник – чудовий вибір для таких ситуацій. У прикладі з Simpson 260 відповідним діапазоном буде 50, що дає вхідний опір 1 000 000 (1 мега) Ом. Звичайно, прилад підходить для автомобільних ланцюгів, але слабенький для деяких інших додатків.

У деяких випадках аналогові прилади можуть мати різні імпеданси для випробувань постійного та змінного струму. Не всі аналогові вимірювачі відрізняються за опором, а деякі можуть мати фіксований опір тільки для випробувань постійного струму, як показано на малюнку 2 нижче. Діапазон імпедансу змінного струму варіюється, але діапазон постійного струму більш співставний з діапазоном цифрового вимірювача - це означає, що він (мультиметр) повинен працювати досить добре у більшості ситуацій з напругою постійного струму.

Малюнок 2. Модель аналогового мультиметра Micronta з фіксованим опором постійної напруги, але зі змінним опором змінної напруги (видно в нижньому лівому кутку). 

Ще однією особливістю аналогових приладів, яку часто не беруть до уваги, є здатність виявляти закономірності або аномалії, які відбуваються занадто швидко, щоб цифрові мультиметри могли б своєчасно відобразити їх. Якщо напруга в ланцюгу періодично падає, але тільки на мить, можливо, вам захочеться дізнатися, чи цей феномен регулярний і чи є ці зміни постійними подіями? Регулярне спостереження за падінням голки на циферблаті дасть вам більше інформації, ніж цифровий дисплей, оскільки зміни величин відбуваються так швидко, що для такого аналізу цифровий мультиметр виявиться марним.

Можливо, ця функція не зовсім порівнянна з осцилографами за точністю інформації, але мати таке розпізнавання швидкоплинних подій лише в одному компактному інструменті може бути дуже корисно для усунення несправностей.

Програми для цифрового мультиметра (DMM)

Цифрові лічильники зазвичай мають фіксований внутрішній опір через використання твердотільного аналого-цифрового перетворювача, яке набагато вище, ніж вхідний низьковольтний опір аналогових моделей. Приклад значення цих лічильників становить близько 10 000 000 (10 мегаом) ом (див. Fluke 80 series). Для попереднього прикладу аналогового лічильника знадобився діапазон шкали 500 вольт, щоб відповідати внутрішньому опору цієї цифрової моделі.

Малюнок 3. Цифровий мультиметр (DMM), що використовується для вимірювання промислового джерела живлення на 24 В. 

В даний час при пошуку несправностей велика кількість пристроїв живиться від напівпровідникових елементів. Чому? Просто, щоб скоротити споживання енергії. Якщо ви можете виконати завдання, використовуючи велику або невелику кількість електроенергії, останнє здасться логічним.

Використання невеликої кількості електрики означає невелику робочу напругу та малий струм (іншими словами, високий опір). Повертаючись до попереднього розділу, можна сказати, що це саме та ситуація, коли аналогові прилади можуть виявитися неефективними.

Цифровий мультиметр може бути кращим інструментом у таких ситуаціях:

• Ланцюг, що тестується, має високий опір з низьким споживанням струму.

• Різниця напруги між контрольними точками низька.

Зверніть увагу, що найчастіше випробувальна напруга не впливає на опір цифрового вимірювача, як це відбувається з аналоговими моделями. Однак, знаючи, що опір цифрового мультиметра вище, він може бути кращим вибором при низькій напрузі ланцюга.

Якщо технік усував неполадки на друкованій платі або виявляв несправний фотоелектричний датчик на основі транзистора, цифровий вимірювач може бути кращим інструментом. Але навіть у цьому останньому випадку промислове джерело живлення на 24 В забезпечить опір близько 500 кім для аналогової моделі з використанням імпедансу в нашому прикладі, і це, безумовно, надасть достатньо точну інформацію для усунення несправності.

Висновок

Ніколи не доречно говорити комусь, правий він чи ні, коли справа стосується особистих переваг щодо інструментів. Якщо ви можете виконати роботу за допомогою будь-якого приладу та відчуваєте, що знайомі з ним, значить, ви досягли успіху. Однак знання того, де і коли переважають ті чи інші інструменти, може дати вам конкурентну перевагу, що дозволяє наступного разу зробити це трохи краще!