Базові критерії, якщо ви спромоглися на покупку лабораторного мультиметра

Посилання на сторінку Магазину Gtest® з номенклатурою мультиметрів, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти наведені наприкінці цього розділу.

10 речей, які варто знати про цифрові мультиметри

Вступ

Цифровий мультиметр (DMM) — один із найчастіше використовуваних інструментів на робочому місці інженера, електронщика або електротехніка. Ним користуються майже щодня: від швидкого вимірювання напруги до тривалої реєстрації температури чи аналізу параметрів електричного кола.

Мультиметр — справжня робоча «конячка» будь-якого інженерного стенда. Ми постійно розраховуємо на його точність, стабільність і готовність до роботи, але часто приділяємо недостатньо уваги тому, як саме він працює та які можливості має.

Від розробки концепції й налагодження прототипу до тестування готового електротехнічного виробу цифровий мультиметр супроводжує інженера майже на всіх етапах роботи.

У цій статті розглянемо поточні та потенційні можливості цифрового мультиметра, а також десять важливих речей, які варто знати про ці прилади. Матеріал буде корисний як тим, хто обирає новий мультиметр, так і тим, хто хоче краще використовувати прилад, який уже є на робочому столі.

Розділ 1. Типи мультиметрів: настільні та портативні

У цій статті основну увагу приділено настільним цифровим мультиметрам. Портативні мультиметри окремо не розглядатимуться, хоча багато понять, описаних нижче, також застосовні й до ручних приладів.

Загалом настільні цифрові мультиметри мають вищу точність, кращу роздільну здатність, ширші можливості програмування, підтримку автоматизованого тестування та функції 4-провідних вимірювань. Портативні мультиметри зазвичай простіші, компактніші та зручніші для виїзної роботи.

Багато техніків та електриків використовують саме портативні мультиметри через їх компактність. Натомість інженери, розробники та фахівці лабораторій частіше віддають перевагу настільним моделям завдяки їхній точності та ширшим вимірювальним можливостям.

Деякі портативні мультиметри підтримують Bluetooth® і мобільні застосунки. Настільні цифрові мультиметри зазвичай мають дротові інтерфейси: LAN, USB або GPIB. Це дозволяє виконувати автоматизоване тестування, інтегрувати кілька приладів в один випробувальний стенд і керувати мультиметром за допомогою програмного забезпечення.

Якщо для вас важливі автоматизовані вимірювання, віддалене програмування та стабільна робота в лабораторії, настільний цифровий мультиметр, найімовірніше, буде найкращим вибором.

Розділ 2. Розрядність, точність і роздільна здатність

Щоб зрозуміти характеристики цифрового мультиметра, варто почати з поширеного питання: що означає «половина розряду»? Це одна з перших характеристик, на яку звертають увагу під час вибору DMM.

У мультиметрі на 3½ розряду «половина розряду» є найстаршим розрядом, який може приймати лише значення 0 або 1. Тому такий прилад може показувати значення приблизно до 1999 відліків.

Розрядність	Максимальне показання	Кількість відліків
3½ розряду	±1999	2 000
4½ розряду	±19999	20 000
5½ розряду	±199999	200 000
6½ розряду	±1999999	2 000 000

Кількість розрядів безпосередньо пов’язана з кількістю відліків і роздільною здатністю мультиметра. Водночас розрядність не є прямим показником точності. Це поширена помилка: велика кількість відліків означає кращу деталізацію показань, але не гарантує високої точності без відповідної метрологічної якості приладу.

Розділ 3. Візуалізація даних

Один із важливих факторів під час вибору цифрового мультиметра — те, як він відображає дані. Більшість DMM мають звичайний цифровий дисплей, але сучасні моделі можуть також показувати графіки трендів, гістограми та інші форми візуалізації.

На завантаженому робочому столі або в лабораторії важливо, щоб показання мультиметра були чіткими, зручними для читання та зрозумілими без додаткових дій. Це особливо корисно під час тривалих вимірювань або контролю змін параметра в часі.

Розділ 4. Вторинні вимірювання

Традиційно цифрові мультиметри були приладами для вимірювання одного параметра за раз. Однак у деяких задачах інженеру потрібно одночасно контролювати кілька характеристик сигналу.

Сучасні настільні мультиметри можуть виконувати вторинні вимірювання. Наприклад, під час вимірювання температури за допомогою термістора може бути корисно одночасно контролювати опір датчика, щоб переконатися, що він перебуває в допустимому діапазоні.

Інший приклад — вимірювання зашумленого сигналу, коли інженеру потрібно одночасно бачити постійну та змінну складові одного й того самого сигналу.

Розділ 5. Прості вимірювання потужності постійного струму

Багато застосувань вимагають вимірювання потужності. Цифровий мультиметр традиційно є одним із найзручніших інструментів для таких задач, особливо якщо на робочому місці немає окремого вимірювача потужності.

Хоча мультиметр може вимірювати і напругу, і струм, його внутрішня схема не завжди дозволяє вимірювати обидва параметри одночасно. Проте існують практичні способи отримати корисні результати.

Один із методів — використання математичної функції. Якщо напруга в колі залишається достатньо стабільною, мультиметр можна запрограмувати на множення відомого значення напруги на виміряне значення струму. Оскільки потужність дорівнює добутку напруги та струму, прилад може показувати результат у ватах.

Інший метод — одночасне вимірювання напруги та струму за допомогою додаткових вимірювальних входів або схеми з послідовним резистором. Це має певні обмеження, але для базових вимірювань потужності така функція може бути дуже зручною.

Розділ 6. Вимірювання малих і динамічних струмів

Під час вибору цифрового мультиметра важливо враховувати діапазон струмів, які потрібно вимірювати. Вимірювання струму напівпровідникових пристроїв часто потребує значно вищої точності, ніж звичайні електротехнічні задачі.

Багато 6,5-розрядних мультиметрів мають нижній діапазон струму близько 1 мА. При вимірюванні малих струмів проблемою може стати напруга навантаження. Це напруга, що виникає на шунтуючому резисторі, увімкненому послідовно в коло.

Напруга навантаження особливо важлива під час роботи з чутливими компонентами. У деяких випадках її можна частково компенсувати, встановивши трохи вищу напругу джерела живлення. Сучасні високоточні мультиметри мають кращу архітектуру для вимірювання малих струмів і нижчу напругу навантаження.

Розділ 7. Вимірювання складних сигналів змінного струму

Коли йдеться про змінну напругу, часто уявляють ідеальну синусоїду. У реальному світі сигнали змінного струму рідко бувають ідеальними: вони мають різні форми, спотворення, імпульси та перехідні процеси.

Якщо потрібно визначити середньоквадратичне значення або частоту сигналу за певний проміжок часу, важливо розуміти характеристики вимірювання AC. Одним із ключових параметрів є пік-фактор.

Пік-фактор — це відношення пікового значення сигналу до його середньоквадратичного значення. Він показує, наскільки великими можуть бути піки сигналу порівняно з його ефективним значенням.

Якщо мультиметр має пік-фактор 10, він може коректно вимірювати сигнал, пікове значення якого вдесятеро перевищує номінальне середньоквадратичне значення діапазону. Це особливо важливо для імпульсних сигналів, де після активного періоду може бути тривала пауза.

Розділ 8. Температурні варіації та автокалібрування

У технічних характеристиках цифрового мультиметра зазвичай наведені показники точності на 90 днів і на 1 рік. Точність часто подається у вигляді ±(відсоток показання + відсоток діапазону) для конкретного типу вимірювання.

Якщо температура середовища, у якому працює мультиметр, відрізняється від температури калібрування, потрібно враховувати додаткову похибку температурного дрейфу. Наприклад, прилад може бути відкалібрований при 22 °C, але працювати всередині тестової стійки при 40 °C.

Деякі високопродуктивні цифрові мультиметри мають функцію автоматичного калібрування ACAL. Вона допомагає компенсувати температурний дрейф і внутрішні похибки приладу. Якщо мультиметр працює в середовищі з нестабільною температурою, наявність ACAL може бути суттєвою перевагою.

Розділ 9. Синхронізація та запуск за подією

Функція запуску за подією може значно підвищити продуктивність вимірювань. Вона дозволяє починати збір даних не після фіксованої затримки, а після виявлення певної події або тригерного сигналу.

Джерелами запуску можуть бути зовнішні тригери через BNC або шину, тригери за рівнем, перетин сигналом заданого порога, а також позитивний або негативний фронт сигналу.

Після виявлення тригера сучасні мультиметри можуть виконувати вимірювання із заданою затримкою та захоплювати кілька періодів вибірки. Результати можуть передаватися через інтерфейс або відображатися у вигляді тренду.

Ця функція особливо важлива для сучасних пристроїв із батарейним живленням, імпульсними режимами роботи, переходами між режимом очікування та активним режимом.

Розділ 10. Вимірювання за 4-провідною схемою

4-провідне вимірювання дозволяє підвищити точність під час роботи з малими опорами або чутливими пристроями. У звичайних вимірювальних проводах є власний опір, який викликає падіння напруги та створює похибку.

4-провідна схема усуває цю проблему: окремі дроти подають вимірювальний струм, а окремі сенсорні дроти вимірюють напругу безпосередньо на тестованому пристрої. Завдяки цьому падіння напруги на проводах практично не впливає на результат.

Більшість висококласних настільних цифрових мультиметрів підтримують точні 4-провідні вимірювання. Портативні мультиметри частіше працюють лише за двопровідною схемою. Якщо ваша задача потребує високої точності, варто обирати мультиметр із підтримкою 4-провідного режиму.

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