Мультиметр

Введение

Существует два вида тестеров – электронный (цифровой) и аналоговый. В наши дни аналоговые практически не используются ввиду их большого веса и габаритов. Их давно вытеснили цифровые устройства – они маленькие, удобные и позволяют проводить замеры с высокой точностью измерений. Использовать их несложно, особенно если разобраться с инструкцией и запомнить правила подключения.

Основные обозначения на классическом мультиметре

Далее мы будем рассматривать цифровой прибор, поскольку у вас с вероятностью в 99.9% будет именно он. На передней стороне устройства есть переключатель, его основные режимы:

1. OFF. Означает, что тестер выключен и не расходует энергию.
2. ACV. Включен режим работы с переменным током.
3. DCV. Включен режим работы с постоянным током.
4. DCA. Измерение постоянного тока.
5. Ω. Режим измерения сопротивления проводника.

Переключение режимов происходит за счет поворота переключателя в нужную позицию. В нижней или правой части вы обнаружите три разъема, которые используются для подключения измерительных щупов. Чтобы правильно пользоваться цифровым мультиметром, вам нужно понимать режимы их работы.

При работе обязательно нужно учитывать это требование. Если вы подадите на гнездо VΩmA высокие токи, то прибор просто выйдет из строя. В лучшем случае у него сгорит предохранитель, в худшем – повредится системная плата.

Внешний вид

В середине прибора размещается переключатель. С его помощью выбирается режим работы мультиметра.

1. По кругу вокруг переключателя нанесены отделы, которые и определяют режимы измерения параметров:
2. напряжение: постоянное и переменное;
3. ток: постоянный и переменный;
4. сопротивление;
5. параметры радиодеталей.

Есть три отверстия для щупов, кнопка или тумблер включения и отключения прибора, монитор, на котором высвечиваются результаты.

Перед тем как разбираться с вопросом, как пользоваться цифровым мультиметром, необходимо узнать все о надписях на его панели. Постоянное напряжение обозначается как (V-). Переменное – (V~).

Уже по надписям можно осознать, что функции мультиметра обладают большим диапазоном. Что такое мультиметр, определено, по надписям все понятно, теперь основной вопрос – как пользоваться мультиметром для чайников.

Но, давайте, пока отвлечемся от процесса измерений и внимательно посмотрим на лицевую панель мультиметра. Здесь, кроме цифр, можно увидеть много различных символов, напоминающих друдлы (картинки – каракули, к которым надо придумать объяснение, подпись).

Все мультиметры комплектуются измерительными щупами, причем, у всех моделей приборов они одни и те же: на одном конце однополюсная вилка для подключения к мультиметру, на другом – измерительный щуп, не очень, правда, удобной конструкции.

Щупы, как правило, красного и черного цвета, что позволяет соблюдать полярность подключения. Лучше всего это сделать, как показано на рисунке.

Подключение измерительных щупов к мультиметру

Но, если разобраться, то соблюдение полярности не особо и нужно. При измерении переменного напряжения полярность подключения прибора роли вообще не играет, результат будет одним и тем же.

И все же, измерительные щупы лучше подключить так, как показано на рисунке 2: черный щуп в гнездо с надписью «COM» (общий), а красный в гнездо расположенное выше, что позволит проводить все измерения, кроме измерения токов на пределе 10 A, что приходится делать не слишком часто.

Особенно следует соблюдать полярность подключения щупов в режиме «прозвонки» полупроводников: на красном щупе будет присутствовать плюсовое напряжение омметра, что позволит правильно подключить исследуемую деталь. Подробнее о проверке полупроводников будет рассказано чуть ниже. Подключение щупов для проверки диода показано на рисунке.

На красном щупе «плюс» омметра

Провода в измерительных щупах крепятся только пайкой, а на выходе из пластмассовых наконечников свободно болтаются и мотаются, а со временем отматываются совсем и вылетают. Чтобы этого не произошло, следует укрепить провода в щупах с помощью термоусадочной трубки или изоленты.

Измерение с помощью мультиметра

Чтобы произвести замер постоянного напряжения, необходимо выбрать соответствующее значение на поворотном механизме — DCV. Проверяется подключение щупа и общего разъёма. Начинать следует с максимального значения на панели. Щуп фиксируется на компоненте, например, клемме батарейки. Экран в автоматическом режиме покажет значение, можно узнать точную величину.

Важно! Если на дисплее перед цифрами указываются нули, значит, следует понижать единицы измерения. Чтобы проверить переменное напряжение в цепи, стоит поставить переключатель на надпись ACV

Следуя инструкции, важно установить щупы на контактах элемента. К примеру, это может быть розетка 220 вольт. Как в случае с постоянным током, необходимо начинать с максимальной отметки рабочего диапазона

Чтобы проверить переменное напряжение в цепи, стоит поставить переключатель на надпись ACV

Следуя инструкции, важно установить щупы на контактах элемента. К примеру, это может быть розетка 220 вольт

Как в случае с постоянным током, необходимо начинать с максимальной отметки рабочего диапазона.

Как измерять напряжение

Для человека, который имеет определенные навыки и знания в электротехнике не составит особого труда производить измерения с помощью мультиметра. Для тех, кто никогда не работал с таким типом устройств, ниже представлено как пользоваться стандартным мультиметром.

Постоянное напряжение

С помощью этого режима измеряется напряжение элементов питания, батареек и аккумуляторов автомобилей. Большинство цепей управления в современных системах АСУТП имеют потенциал 24 В постоянного тока.

Для того, чтобы выполнить измерение в этом режиме необходимо перевести прибор в положение DCV, при этом замер (если не знаете примерное напряжение) лучше всего начинать с максимального значения переключателя, постепенно уменьшая диапазон, до получения нужной размерности. Если на экране прибора результат измерения отображается со знаком «минус», то значит была нарушена полярность подключения щупов (это значит «минус» был подключен к «плюсу» цепи, в которой производится измерение, а «плюс» к «минусу»).

Что касается размерности, то тут все просто: если, к примеру, на экране высвечивается цифра 003, то значит необходимо уменьшить диапазон измерения. Постепенно снижая величину напряжения с помощью переключателя, будет высвечиваться 03, 3.

Если на дисплее отображается цифра «1» или другое непонятное число, то скорее всего неправильно выбран режим работы или необходимо повысить верхний предел измеряемого напряжения. Другими словами измеряемое значение напряжение должно быть меньше, чем верхний предел, выбранный на мультиметре.

Стандартные значения для переключателя в зоне постоянного напряжения: до 200мВ, 2В, 20В, 200В, 1000В.

Переменное напряжение

Режим измерения напряжения переменного тока включается перемещением переключателя в положение V~ или ACV. Этот режим также имеет несколько диапазонов. Обычно на стандартных мультиметрах есть два варианта выбора переменного напряжения: до 200 В и до 750 В.

Например, для измерения напряжения в бытовой сети 220В, устанавливают переключатель на 750 В и в розетку вставляют два щупа (в разные отверстия). На дисплее отобразится действительное напряжение в текущий момент времени. Обычно это значение от 210 до 230 В, другие показания уже являются отклонениями от нормы.

Основные принципы замера силы тока

Главной особенностью работы с мультитестером в режиме амперметра является то, что он обязательно должен быть включен в разрыв цепи. Такое подключение называется последовательным. По сути, прибор становится частью этой цепи, то есть весь ток должен пройти именно через него. А как известно, сила тока на любом участке неразветвленной электрической цепи постоянна. Проще говоря, сколько «вошло» столько должной и «выйти». То есть место последовательного подключения амперметра особого значения не имеет.

Чтобы стало понятнее, ниже размещена схема, в которой показывается разница в подключении мультиметра в разных режимах работы.

Различия в принципах подключения мультитестера в разных режимах измерений

• Итак, при замере силы тока мультиметр включается в разрыв цепи, сам становясь одним из ее звеньев. То есть будет проблема, как этот разрыв цепи организовать практически. Решают по-разному – это будет показано ниже.
• При замере напряжения (в режиме вольтметра) цепь, наоборот, не разрывается, а прибор подключается параллельно нагрузке (участку цепи, где требуется узнать напряжение). При замере напряжения источника питания щупы подключаются напрямую к клеммам (контактам розетки), то есть мультиметр сам становится нагрузкой.
• Наконец, если меряется сопротивление, то внешний  источник питания вообще не фигурирует. Контакты прибора подключаются непосредственно к той или иной нагрузке (прозваниваемому участку цепи). Необходимый ток для проведения измерений поступает из автономного источника питания мультитестера.

Вернемся к теме статьи — к замерам силы тока.

Очень важно изначально правильно установить на мультиметре, помимо постоянного или переменного тока, диапазон измерений. Надо сказать, что у начинающих с этим часто возникают проблемы

Сила тока – величина крайне обманчивая. И «спалить» свой прибор, а то и наделать больших бед, неправильно установив верхний предел измерений – проще простого.

Начинать измерения силы тока, особенно если нет представления о возможной его величине в цепи, следует с максимального диапазона мультитестера. При необходимости можно, переставив провод и последовательно снижая верхний предел, выйти на оптимальный.

Поэтому настоятельная рекомендация – если вы не знаете, какая сила тока ожидается в цепи, начинайте измерения всегда с максимальных величин. То есть, например, на том же DT 830 красный щуп должен быть установлен в гнездо на 10 ампер (показано на иллюстрации красной стрелкой). И рукоятка переключатель режимов работы также должно показывать на 10 ампер (голубая стрелка). Если измерения покажут, что предел завышен (показания получаются менее 0,2 А), то можно, чтобы получить более точные значения, переставить сначала красный провод в среднее гнездо, а затем ручку переключателя – в положение 200 мА. Бывает, что и этого многовато, и приходится переключателем снижать еще на разряд и т.д. Не вполне удобно, не спорим, но зато безопасно и для пользователя, и для прибора.

Кстати, о безопасности

Никогда не следует пренебрегать мерами предосторожности. И особенно если речь идет об опасных напряжениях (а сетевое напряжение 220 В – чрезвычайно опасно) и высоких токах

Мы здесь спокойно ведём разговор об амперах, а между тем, безопасным для человека считается ток не выше 0.001 ампера. А ток всего в 0.01 ампера, прошедший через тело человека, чаще всего приводит к необратимыми последствиям.

Проведение замеров силы тока, особенно если работа ведется в самом высоком диапазоне, рекомендуется проводить максимально быстро. В противном случае мультитестер может просто перегореть.

Об этом, кстати, могут информировать и предупреждающие надписи около гнезда подключения измерительного провода.

Пример предупреждающей надписи у гнезда подключения провода для замеров на максимально допустимом диапазоне токов

Обратите внимание. Слово «unfused» в данном случае обозначает, что прибор в этом режиме не защищен плавким предохранителем

То есть при перегреве он просто выйдет полностью из строя. Указано и допустимое время замера – не более 10 секунд, да и то не чаще одного раза в 15 минут («each 15 m»). То есть после каждого такого замера придется еще и выдерживать немалую паузу.

Справедливости ради – далеко не все мультиметры настолько «привередливые». Но если такое предупреждение есть – пренебрегать им не стоит. И в любом случае замер силы тока проводить максимально быстро.

Методики измерений

Для выполнения рабочих операций переключатель переводится в нужное положение. Черный провод щупа подключают к общему гнезду («Com»). Красный – устанавливают с учетом максимальной силы тока.

Органы управления

Сначала можно рассмотреть, как измерить напряжение мультиметром в розетке. Эта операция выполняется по следующему алгоритму:

• Провода подсоединяют так, как указано на рисунке выше.
• Переключатель переводят из «Off»в режим измерения переменного напряжения«V~». В данном случае используют диапазон «750», так как предполагаемое значение – 220 Вольт.
• Прибор устанавливают поблизости от розетки
• Щупы вставляют в нее, держась руками за изолированные части щупов.

Демонтировать аккумулятор для измерений не обязательно. Но надо не забыть перевести регулятор в положение «Постоянное напряжение»

Как проверить мультиметром сопротивление

Такую процедуру выполняют со снятием напряжения в месте измерения. Невыполнение правила ухудшит точность данных, либо выведет технику из строя. Это же не следует делать, чтобы предотвратить потенциально опасные для человека ситуации. Если не известно, вначале устанавливают максимальное значение. Далее переключателем снижают диапазон вплоть до выбора оптимального варианта.

Для удобства работы применяют специальные зажимы («крокодилы»)

Если знать, как мультиметром замерить сопротивление, можно выяснить исправность нагревательного элемента чайника, другой бытовой техники

Статья по теме:

Как измерить силу тока мультиметром

Для этой операции необходимо создать разрыв цепи. К нему подключают прибор с учетом предполагаемой величины тока. Как и в предыдущем случае, выбирается диапазон с максимальным значением. Если необходимо, регулятор переводят постепенно в нужную позицию.

Для определения силы тока прибор устанавливают в электрическую цепь последовательно

Как проверить мультиметром полевой транзистор

Диагностика этих электронных приборов помогает выяснить исправность полупроводниковых переходов. В стандартном варианте применения ток течет по направлению от истока (И/ S) к стоку (С/ D). Этот процесс регулируется изменением электрического потенциала на затворе (З/ G).

Полевой n-канальный транзистор

Проверку выполняют по следующему алгоритму:

• Регулятор мультиметра переводится в режим работы с диодами.
• «Минусовой» черный щуп присоединяют к истоку (И/ S), красный – к стоковому (С/ D) контактному выводу. В нормальном состоянии на дисплее отобразится 0,6 V (допустимое отклонение в пределах ±0,1V).
• Далее щупы меняют местами. В этом положении на экране появляется горизонтальная восьмерка (знак «бесконечность»). Вместо нее в некоторых приборах выводится единица.
• Чтобы открыть p-n-p переход щуп «минус» присоединяют к истоку, «плюс» – к затвору (З/ G).
• Далее «плюс» перемещают на сток. В этом положении должно индицироваться напряжение в диапазоне0 – 0,8V.
• Результат измерений на исправном транзисторе не изменяется, если сменить полярность.

Проверка конденсаторов мультиметром

Приборы, установленные в печатных платах, предварительно осматривают. При обнаружении вытекшего электролита, трещин и вздутий на корпусе, проверка не нужна. Изделие меняют на новое.

Измерение выполняют с извлечением конденсатора из электрической схемы, чтобы обеспечить хорошую точность. После демонтажа любым проводником с изолированной рукояткой (отверткой) разряжают прибор, замкнув выводы. Также используют лампу накаливания, чтобы процесс был плавным.

Далее мультиметром проверяют отсутствие короткого замыкания. Для проверки зарядки устанавливают регулятор в режим измерения сопротивления и подсоединяют щупы. Показания на табло будут постепенно расти, пока не достигнут максимума.

В некоторых моделях мультиметров есть специальные контактные площадки и регулировки диапазонов для измерения емкости конденсаторов

Диагностика простых повреждений

Если досконально выяснить, как прозвонить транзистор мультиметром, то применять иные методики будет не трудно. Но в действительности, чаще всего требуется определять разрывы в электрических цепях. Для упрощения этих операций многие мультиметры оснащают специальной функцией. Она активизируется при переводе регулятора в положение «прозвонка». О наличии контакта сообщает сигнализация.

Синей линией выделено включение прибора в режим проверки со звуковым сопровождением

Вариации схем, плат, ремонт мультиметров DT-830B

Модель DT-830B выпускается чрезвычайно много производителей (около 2 десятков), начиная от узнаваемых брендов (например UNI-T, O-Mega, Technics) и заканчивая noname фирмами или даже частными предпринимателями. Есть много решений платы прибора

По этому параметру важно отличать более качественные и самые простые сборки

На надежных схемах распаяно больше деталей, конденсаторов, а также одним из главных признаков надежности является наличие плавкого предохранителя. Крышка прибора легко снимается, что дает возможность осмотреть плату на месте при покупке.

При поломке в большинстве случаев (кроме если требуется только заменить предохранитель) рассматриваемый мультиметр выбрасывают — его цена минимальная, в большинстве случаев целесообразно купить новый и не тратить времени на починку.

Ремонт целесообразен в таких случаях:

если перегорел предохранитель — нужно лишь вставить аналогичную новую колбочку в посадочное место (пайка при этом не потребуется, элемент вставляется в специальные зажимы-контакты);
если повреждено ЖК табло и в наличии есть аналогичная деталь, например, от старого сломанного тестера DT, такой элемент можно заменить, установив на то же место

При этом важно, чтобы гибкая резиновая прокладка с проводящей питание прослойкой касалась своей кромкой дисплея;
более сложный ремонт под силу будет только специалистам с навыками работы по электротехнике, потребуются также аналогичные новые элементы. Починка может быть достаточно сложной: если испорчен сравнительно большой конденсатор, то его можно легко перепаять, но SMD (микроразмер) детали сложно заменить, может потребоваться специальный фен для пайки

К тому же не факт, что усилия окажутся бесполезными, если испорчен сам микроконтроллер (на изобр. часть, залитая черной смолой), что не ремонтируется.

Принципиальные схемы могут быть разными. Как мы видим на изобр. выше на плате могут отсутствовать некоторые элементы, но принципиалка стандартной надежной модели отображена на изображениях ниже:

Схема внутрянки мультиметров DT (он же M) 830B в несколько другом варианте:

Расширенная информация о тестере из спецжурнала по электронике:

Комплекты для сборки

Для начинающих радиолюбителей продаются комплекты мультиметров в разобранном виде. Надо не только собрать механически все элементы, но и впаять на печатную плату конденсаторы, резисторы и прочее.

Структурная схема цифрового прибора

В настоящее время большинство мультиметров, выпускаемые промышленностью, являются цифровыми. Оно и понятно. Благодаря использованию современной элементной базы с большим входным сопротивлением, появилась возможность создавать многоразрядные точные аналогово-цифровые преобразователи электрического сигнала.

Это в свою очередь позволило уменьшить погрешность измерения, а применение цифровой индикации обеспечило легкое считывание информации.

В случае со стрелочными мультиметрами это затруднено, так как при погрешности 0,2% и выше прочитать точное показание будет практически невозможно из-за плотного расположения делений на шкале.

Принципиальная схема мультиметра, основанная на интегральных микросхемах сильно зависит от вида используемых микросхем, поэтому для разбора принципа работы прибора удобнее пользоваться структурной схемой, которая одинакова для всех цифровых тестеров.

На рисунке изображена структурная схема цифрового мультиметра. На ней видно, как происходят измерения постоянного и переменного токов, а также сопротивлений.

Аттенюатор и операционный усилитель

Аттенюатор – это устройство в схеме, уменьшающее входной сигнал в определенное количество раз для того, чтобы он находился в нормированном диапазоне, например, 0-1 мВ. В зависимости от конкретной реализации диапазон может быть другим.

Операционный усилитель очень чувствительный и имеет большой коэффициент усиления. Он реагирует на единицы микровольт на своем входе, а усиление позволяет выставлять от единицы до нескольких тысяч.

При этом у него огромное входное сопротивление, из-за чего он практически не вносит погрешностей. На его основе можно создать очень точные мультиметры и другие измерительные устройства.

Так вот, при поступлении на вход операционного усилителя напряжения с аттенюатора, он усилит его в конкретное число раз, и также не превысит допустимые пределы.

На вход аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) поступит сигнал, не превышающий диапазон преобразования.

Предварительное усиление требовалось, чтобы преобразователь мог произвести его оцифровку и вывести на цифровой индикатор.

Подготовка к использованию сварочного аппарата

Перед тем как пользоваться сварочным аппаратом, следует тщательно выполнить действия, предназначенные для подготовки к работе с данным оборудованием.

Обязательные действия по подготовке сварочного аппарата перед использованием:

Требуется поместить оборудование на рабочую поверхность

Важно, чтобы сварочный аппарат находился на расстоянии не менее двух метров от стен или других предметов, находящихся в помещении.
Стоит проверить подключение кабеля заземления, а также кабеля сварочного аппарата.
Требуется подобрать электроды. Обычно используются электроды размером 2-5 миллиметров. Размер индивидуален, и все зависит от толщины металла, который предстоит варить.
Далее следует вставить сварочный ток

Данный процесс определяется путем анализа толщины подобранного электрода, а также плотности деталей, которые подвергнутся сварке.
Если электричества недостаточно для образования дуги, то нужно увеличить подачу тока. Однако стоит делать это аккуратно, так как при перенасыщенности током может возникнуть залипание электродов.
Далее следует подготовить детали, которые будут участвовать в процессе сварки. Для этого требуется деталь зажать в тисках.

Размер индивидуален, и все зависит от толщины металла, который предстоит варить.
Далее следует вставить сварочный ток. Данный процесс определяется путем анализа толщины подобранного электрода, а также плотности деталей, которые подвергнутся сварке.
Если электричества недостаточно для образования дуги, то нужно увеличить подачу тока. Однако стоит делать это аккуратно, так как при перенасыщенности током может возникнуть залипание электродов.
Далее следует подготовить детали, которые будут участвовать в процессе сварки. Для этого требуется деталь зажать в тисках.

Стоит учитывать, что кратковременное соприкосновение с металлической деталью образует дугу. Возникшую дугу довольно непросто удержать

Важно знать, что если существует большой или же, наоборот, маленький зазор между электродом и поверхностью свариваемой детали, то она сразу гаснет. Поэтому перед тем, как пользоваться сварочным аппаратом, рекомендуется обязательно изучить основные моменты мероприятия. Для процесса варки также требуется правильно установить силу тока, опираясь на подобранный электрод

Такие параметры не идентичны и подбираются индивидуально для каждого вида металла

Для процесса варки также требуется правильно установить силу тока, опираясь на подобранный электрод. Такие параметры не идентичны и подбираются индивидуально для каждого вида металла.

На следующем этапе следует электрод поставить в спецдержак, а клемму массы установить в область поверхности свариваемой детали. Необходимо добиться образования дуги, после чего произойдет движение электродов, расплавляющих металл.

История изобретения

Итальянский учёный Алессандро Вольт, проведя ряд экспериментов с электричеством, приходит к выводу, что получить электрический ток можно используя соединение металлов с жидкостью. Поместив медные пластины, покрытые цинком, в кислоту, он в 1800 году создаёт первый электрохимический источник энергии, названный позже «вольтов столб».

Он также устанавливает, что при соединении двух разных металлов возникает сила, которая затрачивается на работу по перемещению электрического заряда из одной точки в другую. При этом перемещённый заряд изменяет свой потенциал (величину энергии), которым он обладает. Разность между начальным потенциалом и конечным получает название «напряжение».

Для измерения количества электричества Вольт использует металлический стержень, вставленный в каучуковую пробку и помещённый в бутылку. На нижний конец, находящийся в бутылке, он надевает соломинки, а на другой — шар. Учёный наблюдает, что при контакте шара с наэлектризованным веществом соломинки отталкиваются. Это позволяет ему судить о степени заряженности материала.

Существование напряжения Вольт доказал проведя следующий опыт. На электроскоп (прибор регистрирующий заряд) был надет медный и цинковый диск. Между ними проложен тонкий слой диэлектрика. На короткое время физик замыкал металлы между собой проволокой. Лепестки на электроскопе немного раздвигались. Далее диски раздвигались на большее расстояние, при этом лепестки регистратора расходились ещё больше.

Фактически это был первый эксперимент, позволяющий измерить, хотя и в грубой форме, напряжение. В 1830 году английский учёный Майкл Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, на котором впоследствии создаётся ряд электроизмерительных приборов.

В 1881 году французский физик Арсен Д’Арсонваль создаёт устройство, состоящее из катушки и стрелки, помещённых в постоянное магнитное поле. На катушку подавался электрический ток, в результате чего стрелка отклонялась от начального положения. В этом же году был проведён Международный электротехнический конгресс, на котором были приняты обозначения электрических величин. Прибор, предназначенный для измерения разности потенциалов, был назван вольтметром, а напряжение стало измеряться в вольтах.