Що таке цифровий мультиметр

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

Мультиметри пройшли довгий шлях після винаходу гальванометрів - аналогових приладів зі стрілкою, які використовувалися для вимірювання напруги та опору ще у 1820-х роках. Цифрові мультиметри (DMM) почали витісняти аналогові моделі у 1950-х роках завдяки підвищеній точності та появі додаткових функцій, таких як автоматичний вибір діапазону, реєстрація даних та інші можливості.

Що таке цифровий мультиметр?

Мультиметр - це вимірювальний прилад, який виконує кілька типів вимірювань, включаючи напругу змінного (AC) і постійного (DC) струму, струм, опір, температуру, ємність та інші параметри.

Сучасний цифровий мультиметр (DMM) використовує цифрові технології та логічні схеми для мініатюризації і реалізації великої кількості функцій у компактному корпусі. Завдяки цифровій обробці сигналів такі прилади можуть відображати графіки, вести реєстрацію даних, підтримувати програмування та взаємодіяти із зовнішніми пристроями.

Малюнок 1. Ліворуч: аналоговий вольтметр HP 3406A, цифровий вольтметр HP 2401C та цифровий мультиметр Keysight 34470

Як користуватися цифровим мультиметром

Сучасні цифрові мультиметри мають високу універсальність і можуть виконувати різні типи вимірювань, відображати тренди та статистичні графіки. Багато моделей підтримують програмування та зв'язок із зовнішніми комп'ютерами для подальшого аналізу результатів.

Настільні цифрові мультиметри зазвичай мають компактні розміри, а портативні моделі ще менші, легші та працюють від батарей.

Рисунок 2. Спрощений принцип роботи цифрового мультиметра

Блок-схема показує типовий цифровий мультиметр, у якому вхідний сигнал напруги, струму, опору, температури або іншого параметра перетворюється на постійну напругу в межах робочого діапазону аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Після цього АЦП формує цифрові дані для відображення на дисплеї.

Блок цифрового контролера реалізується на основі мікроконтролера або мікропроцесора, який координує внутрішні процеси та забезпечує передачу інформації на зовнішні пристрої.

Для повного розуміння принципу роботи цифрового мультиметра необхідно розглянути процес збору та обробки даних аналого-цифровим перетворювачем.

Рисунок 3. Схема операцій навколо АЦП цифрового мультиметра

АЦП виконує багаторазове вибіркове вимірювання сигналу та використовує алгоритми усереднення для досягнення високої точності та роздільної здатності. Такий підхід дозволяє мінімізувати вплив мережевих і навколишніх шумів.

Ефективність цифрового мультиметра значною мірою залежить від його здатності відфільтровувати сторонні перешкоди та забезпечувати максимально точний результат.

Основні вимірювання цифровим мультиметром

1. Вимірювання напруги

Вимірювання напруги є однією з найпоширеніших функцій цифрового мультиметра. Для цього необхідно підключити щупи до двох точок схеми, між якими потрібно визначити різницю потенціалів.

Малюнок 4. Вимірювання напруги на резисторі

Більшість сучасних мультиметрів автоматично визначають полярність, але рекомендується підключати щуп COM до точки з нижчим потенціалом.

2. Вимірювання струму

На відміну від вимірювання напруги, для вимірювання струму мультиметр необхідно вмикати послідовно в електричний ланцюг.

Рисунок 5. Вимірювання струму послідовно з ланцюгом

Для великих струмів використовують зовнішні шунтові резистори, після чого струм обчислюють за законом Ома на основі виміряної напруги.

3. Вимірювання опору

Цифрові мультиметри підтримують двопровідний та чотирипровідний методи вимірювання опору.

Малюнок 6. Двопровідний метод вимірювання опору

У двопровідному методі опір вимірювальних проводів додається до результату, що може викликати похибку при вимірюванні малих опорів.

Для підвищення точності використовують функцію математичного нуля або чотирипровідний метод вимірювання.

Рисунок 7. Чотирипровідний метод вимірювання опору

Чотирипровідний метод забезпечує значно вищу точність, оскільки усуває вплив опору вимірювальних проводів.

4. Вимірювання ємності

Для вимірювання ємності цифровий мультиметр заряджає конденсатор відомим струмом і аналізує зміну напруги в процесі заряду та розряду.

Рисунок 8. Пряме вимірювання ємності зонда

5. Вимірювання температури

Багато сучасних мультиметрів підтримують роботу з датчиками температури RTD, терморезисторами та термопарами.

Рисунок 9. Типи датчиків температури

6. Перевірка діодів

Функція тестування діодів дозволяє перевіряти напівпровідникові компоненти шляхом вимірювання падіння напруги на переході.

Малюнок 10. Вимірювання прямого падіння напруги на діоді

Типове падіння напруги на справному напівпровідниковому переході становить від 0,3 до 0,8 В.

7. Перевірка цілісності кола

Функція перевірки цілісності дозволяє швидко знаходити короткі замикання або розриви провідників. При низькому опорі мультиметр подає звуковий сигнал.

8. Вимірювання частоти

Багато цифрових мультиметрів підтримують вимірювання частоти сигналів та періоду коливань. Ця функція широко використовується для аналізу змінних сигналів та визначення швидкості обертання двигунів.

Основні характеристики цифрового мультиметра

Точність

Точність характеризує максимально допустиме відхилення показань від реального значення. Зазвичай виробники вказують її у вигляді:

• ± (% від показання + % від діапазону);
• ± (ppm від показання + ppm від діапазону).

Чутливість

Чутливість визначає мінімальне значення параметра, яке мультиметр здатний виявити та відобразити.

Роздільна здатність

Роздільна здатність визначає найменшу зміну сигналу, яку може відобразити прилад. Вона може виражатися у бітах, розрядах дисплея або абсолютних одиницях вимірювання.

купити мультиметр в Україні