Jak działa cyfrowy multimetr?
Cyfrowe multimetry (DMM) to przydatne narzędzia używane przez osoby pracujące z systemami elektrycznymi, niezależnie od tego, czy naprawiają rzeczy w domu, czy zajmują się większymi konfiguracjami elektrycznymi w fabrykach.Urządzenia te są używane do pomiaru takich rzeczy, jak napięcie (siła przepychająca energię elektryczną przez drut), prąd (ile płynie energia elektryczna) i opór (jak trudno jest przepływać energię elektryczną).W porównaniu do starszych, analogowych multimetrów z igłą i tarczy, DMM są dokładniejsze i oferują więcej funkcji dzięki technologii cyfrowej.Niezależnie od tego, czy próbujesz rozwiązać problem w obwodzie, czy sprawdzisz, czy drut jest prawidłowo podłączony, uczenie się, jak działa DMM, pomoże Ci go prawidłowo i bezpiecznie.Katalog
Rysunek 1: Multimetr cyfrowy
Wprowadzenie do cyfrowych multimetrów
Cyfrowe multimetry (DMM) są szeroko stosowane w różnych zadaniach elektrycznych i elektronicznych, od prostych obwodów domowych po bardziej skomplikowane systemy przemysłowe.W przeciwieństwie do starszych modeli analogowych, które mają igły i tarczy, DMM używają technologii cyfrowej, aby oferować lepszą dokładność i więcej funkcji.Urządzenia te mierzą trzy główne właściwości elektryczne:
• Napięcie (wolty, v): Siła, która przesuwa prąd elektryczny przez obwód.
• bieżący (amper, a): Ilość ładunku elektrycznego przepływającego przez przewód lub przewód.
• Rezystancja (om, ω): Ile materiał lub komponent opiera się przepływowi energii elektrycznej.
W zależności od modelu DMM mogą również mierzyć inne rzeczy, takie jak pojemność (ile ładowania może przechowywać), temperatura, częstotliwość (jak często powtarzają się sygnał elektryczny) i ciągłości (niezależnie od tego, czy obwód jest kompletny, a elektryczność może przepływać przez niego).
Kluczowe komponenty i funkcje cyfrowego multimetru (DMM)
Cyfrowe multimetry (DMM) to narzędzia, które pomagają mierzyć ilości elektryczne, takie jak napięcie, prąd i opór.Różne części DMM współpracują, aby upewnić się, że daje dokładne odczyty.Zrozumienie tych części ułatwia prawidłowe korzystanie z urządzenia.Rozbijmy niektóre z najbardziej podstawowych części i ich działania.
Konwersja analogowa do cyfrowej (ADC)
Rysunek 2: Cyfrowe multimetrowe napięcie prądu stałego i prądu przemiennego
U podstaw każdego DMM znajduje się komponent zwany konwerterem analogowo-cyfrowym (ADC).Ta część zmienia ciągłe sygnały elektryczne (takie jak napięcie lub prąd) na liczby, które pojawiają się na ekranie.Jeden powszechny rodzaj ADC stosowany w DMMS nazywa się kolejnym rejestrem aproksymacji (SAR).
SAR ADC działa, stopniowo zawężając napięcie wejściowe, aż znajdzie prawidłową liczbę reprezentującą sygnał elektryczny.Robi to, najpierw „pobieranie próbek” lub przechwytywanie napięcia, a następnie utrzymując tę wartość stabilną, jednocześnie przekształcając ją w numer cyfrowy.Szczegóły i dokładność tego procesu zależą od rozdzielczości ADC, która jest zwykle mierzona w bitach.Typowy DMM ma 16-bitową rozdzielczość, która zapewnia dobrą równowagę między szybkością a dokładnością.Wyższe rozdzielczości pozwalają na bardziej szczegółowe odczyty, ale mogą potrwać dłużej, podczas gdy niższe rozdzielczości dają szybsze wyniki, ale mogą pominąć mniejsze zmiany sygnału.
Dokładność pomiaru i rozdzielczość
Dokładność jest to, jak blisko jest odczyt DMM do rzeczywistej wartości sygnału.Na przykład, jeśli mierzysz napięcie 5,00 woltów, dokładny DMM pokaże wynik, który jest prawie taki sam jak 5,00 woltów.
Z drugiej strony rozdzielczość jest najmniejszą zmianą, którą DMM może zauważyć.Jeśli DMM ma rozdzielczość 0,01 wolta, oznacza to, że urządzenie może wykryć zmiany tak małe jak setna woltów.Jest to pomocne, gdy trzeba zobaczyć bardzo małe zmiany sygnału.
Niektóre zaawansowane DMM obejmują funkcje takie jak buforowanie i uśrednianie, aby poprawić ich wydajność.Buforowanie pomaga utrzymać sygnał stabilny, a uśrednienie wymaga wielu odczytów i wygładza wynik.Zmniejsza to małe, niechciane zmiany odczytów spowodowanych szumem elektrycznym lub zakłóceniami.Uśredniając dane, DMM zapewnia bardziej stabilny wynik, co ułatwia zaufanie wyświetlonej wartości.
Wyświetlacz i interfejs
Wyświetlacz jest częścią DMM, która pokazuje odczyty.Większość DMM wykorzystuje wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) do pokazania liczb napięcia, prądu lub rezystancji.Przezroczysty wyświetlacz jest bardzo pomocny, szczególnie podczas pracy w słabym świetle lub ruchliwym środowisku.Niektóre DMM są wyposażone w podświetlany wyświetlacz, co ułatwia odczyt liczb w warunkach o słabym świetle.
Wraz z liczbami wiele wyświetlaczy DMM pokazuje również symbole, aby poinformować Cię, w którym trybie jest urządzenie. Na przykład wyświetlacz może pokazać symbol ciągłości testowania (aby sprawdzić, czy istnieje kompletna ścieżka przepływu energii elektrycznej) lubTestowanie diod (aby sprawdzić, czy dioda działa poprawnie).Symbole te ułatwiają korzystanie z DMM bez konieczności patrzenia na to, co robi każde ustawienie.Niektóre DMM mają również dodatkowe przyciski lub tarcze, które umożliwiają przełączanie między różnymi trybami i zakresami, dzięki czemu narzędzie jest bardziej elastyczne i łatwiejsze w użyciu.
Możliwości pomiarowe DMM
Cyfrowy multimetr (DMM) to poręczne narzędzie, które może mierzyć różne wartości elektryczne, takie jak napięcie, prąd i opór.Wiedza o tym, jak go prawidłowo z niego korzystać, pomoże ci uzyskać dokładne odczyty i chronić zarówno urządzenie, jak i obwód, nad którym pracujesz.
Pomiary napięcia
Rysunek 3: Właściwe połączenie przewodów testowych do pomiaru napięcia DC za pomocą cyfrowego multimetru
DMM może mierzyć napięcia zarówno prądu stałego (DC), jak i prądu naprzemiennego (AC).Aby zmierzyć napięcie DC, włóż czerwony przewód testowy do portu Vω i czarny przewód testowy do portu COM.W przypadku napięcia prądu przemiennego proces jest taki sam, ale miernik automatycznie dostosuje do odczytu sygnałów prądu przemiennego, które zmieniają kierunek.Wiele nowoczesnych DMM ma funkcję, która automatycznie wykrywa polaryzację obwodu DC.Oznacza to, że nie musisz się martwić o podłączenie potencjalnych klientów do prawidłowej pozytywnej lub negatywnej strony - miernik zrobi to za Ciebie.
Podczas pomiaru wyższych napięć DMM wykorzystuje specjalne obwody wewnętrzne do obniżenia napięcia do poziomu, który jego czujnik może bezpiecznie zmierzyć.Jeśli używasz DMM, który wymaga ręcznego wyboru zasięgu, upewnij się, że wybierz odpowiedni zakres testowania napięcia.Jeśli wybierzesz zbyt niski zasięg, może on przeciążyć urządzenie, prowadząc do niewłaściwych odczytów lub uszkodzeń.
Obecne pomiary
Rysunek 4: Właściwe połączenie cyfrowego multimetru w szeregu do pomiaru prądu
Pomiar prądu z DMM jest nieco bardziej złożony niż pomiar napięcia.Aby zmierzyć prąd, musisz rozbić obwód i podłączyć miernik szeregowo, co oznacza, że prąd musi przepływać przez DMM.Następnie miernik sprawdza prąd, patrząc na spadek napięcia na wbudowanym rezystorze.
Ta metoda pomiaru prądu jest bardziej ryzykowna niż pomiary napięcia, ponieważ niewłaściwe konfiguracja może uszkodzić miernik lub wydmuchać jego bezpiecznik.Większość DMM ma bezpieczniki, aby chronić je przed zbyt dużym prądem, ale nadal dobrym pomysłem jest podwójnie sprawdzić, czy wszystko jest skonfigurowane prawidłowo przed wykonaniem pomiaru.Zawsze upewnij się, że oczekiwany prąd mieści się w granicach miernika i nie pozostawiaj miernika w trybie prądu podczas przejścia na inne testy.Zapominanie o trybach przełączania może łatwo wydmuchać bezpiecznik, gdy próbujesz później zmierzyć coś takiego jak napięcie lub opór.
Pomiary oporności
Pomiary oporności z DMM są dość łatwe.Miernik wysyła niewielką ilość prądu przez rezystor i sprawdza wynikowy spadek napięcia w celu obliczenia rezystancji.Upewnij się, że obwód jest wyłączony i nie ma mocy przed pomiarem oporu.Jeśli nadal istnieje moc w obwodzie, możesz uszkodzić DMM lub uzyskać niedokładny odczyt.
Podczas pomiaru rezystancji temperatura rezystora lub obecność innych składników w obwodzie może wpływać na odczyt.Aby uzyskać dokładne wyniki, często lepiej jest mierzyć rezystory osobno, poza obwodem.
Testowanie ciągłości
Rysunek 5: Wykonanie testu ciągłości z cyfrowym multimetrem
Testowanie ciągłości to szybki sposób sprawdzenia, czy obwód lub komponent ma nieprzerwaną ścieżkę przepływu prądu.W tym trybie DMM wydaje dźwięk, jeśli ścieżka jest zakończona, co nazywa się ciągłość.Ta funkcja jest szczególnie przydatna podczas sprawdzania takich rzeczy, jak bezpieczniki, przełączniki lub przewody, ponieważ można usłyszeć wynik zamiast oglądać wyświetlacz.Dźwięk mówi natychmiast, jeśli połączenie jest dobre, pomagając szybciej znaleźć uszkodzone lub wadliwe połączenia.
Testowanie diod
W trybie testowania diody DMM stosuje niewielkie napięcie do diody i sprawdza, ile napięcia spada na nią.Działająca dioda zwykle wykazuje napięcie do przodu między 0,5 V do 0,7 V, w zależności od jego rodzaju.Podczas testowania diody na odwrót DMM powinien wyświetlić przeciążenie (ol), co oznacza, że prąd nie przepływa, co jest normalne dla prawidłowo działającej diody w odwrotnym odchyleniu.
Testowanie diody to lepszy sposób sprawdzenia, czy dioda działa poprawnie niż przy użyciu standardowego kontroli rezystancji.Daje to bardziej szczegółowe informacje o zachowaniu diody, gdy prąd przepływa w kierunku do przodu.
Zaawansowane funkcje cyfrowych multimetrów
Cyfrowe multimetry (DMM) są przydatnymi narzędziami zarówno dla profesjonalistów, jak i hobbystów, którzy pracują z systemami elektrycznymi.Niektóre DMM są wyposażone w zaawansowane funkcje, które sprawiają, że są jeszcze bardziej pomocne w znalezieniu i naprawianiu problemów w obwodach elektrycznych.Oto bliższe spojrzenie na niektóre z tych funkcji, wyjaśnione w prostszym języku:
Auto-ranging vs ręczne
Rysunek 6: Automatyczne multimetr cyfrowy VS VS
Jedną różnicą między cyfrowymi multimeterami jest to, czy są one automatyczne, czy ręczne.Automatyczne DMM automatycznie wybiera prawidłowy zakres do pomiaru takich rzeczy, jak napięcie, prąd lub opór.Ułatwia to korzystanie, ponieważ nie musisz wcześniej znać dokładnej wartości.Oszczędza to czas i obniża szansę na błędy, zwłaszcza jeśli nie masz pewności, co mierzysz.Z drugiej strony DMM w rankingu ręcznym wymaga samodzielnego wybrania zasięgu.Daje to większą kontrolę i jest pomocne, jeśli masz już pojęcie o tym zakresie.Może również dać ci lepsze poczucie tego, co się dzieje, gdy mierzona wartość jest wyższa lub niższa niż oczekiwano.
Prawdziwe pomiary RMS
Prawdziwe pomiary RMS (średnia kwadrat) są przydatne, gdy pracujesz z sygnałami AC (prąd naprzemiennie), szczególnie gdy sygnały nie są gładkie.Prawdziwy RMS DMM może dokładnie zmierzyć napięcie prądu przemiennego lub prąd, nawet gdy sygnał nie jest idealną falą, jak fala kwadratowa lub nieregularna.Zwykłe DMM, które nie mają prawdziwych RMS zakładają, że sygnał jest zawsze gładką falą, co może prowadzić do błędów - czasem nawet 40% zniżki.Korzystanie z prawdziwego licznika RMS pomaga uzyskać prawidłowe odczyty, gdy masz do czynienia z bardziej skomplikowanymi lub nierównomiernymi przebiegami, które są powszechne w nowoczesnych urządzeniach elektronicznych.
Funkcje maksymalne i min/maks.
Funkcja szczytowego wstrzymania przechwytuje najwyższą wartość, jaką osiąga sygnał podczas pomiaru.Jest to przydatne do szybkiego śledzenia, tymczasowych fal prądu, takich jak wybuch prądu, który ma miejsce, gdy urządzenie jest po raz pierwszy włączone.Funkcja MIN/MAX śledzi najniższe i najwyższe wartości podczas pomiaru, dzięki czemu możesz zobaczyć, jak bardzo zmienia się sygnał.Te funkcje są pomocne, gdy próbujesz monitorować zmiany w obwodzie, takie jak krople napięcia lub nagłe wzrost prądu, bez konieczności ciągłego oglądania wyświetlacza.
Tryb wstrzymania danych i względny
Funkcja wstrzymania danych pozwala zamrozić bieżący odczyt na wyświetlaczu, co jest przydatne, gdy jesteś w sytuacji, w której trudno jest zobaczyć multimetr lub śledzić, co mierzysz.W ten sposób nie tracisz czytania, gdy trudno jest wyświetlić wyświetlacz.Tryb względny pozwala ustawić wartość podstawową, dzięki czemu możesz porównać przyszłe odczyty z tym punktem odniesienia.Ta funkcja jest szczególnie pomocna w wykryciu małych różnic, takich jak niewielkie zmiany napięcia lub oporu, które mogą wskazywać na problem lub stopniowe zużycie w części obwodu.
Pomiar częstotliwości i pojemności
Niektóre cyfrowe multimetry mogą również mierzyć częstotliwość i pojemność.Częstotliwość jest mierzona w Hertz (HZ) i jest przydatna podczas sprawdzania obwodów działających na naprzemiennie, takich jak silniki lub generatory.Częstotliwość pomiaru pomaga dowiedzieć się, czy system działa z odpowiednią prędkością, czy też coś jest nie tak.Pojemność mierzona jest w Farads (F) i jest przydatna podczas pracy z kondensatorami, które przechowują energię elektryczną.Pomiar pojemności pomaga sprawdzić, czy kondensator nadal działa poprawnie, czy też jest zużyty, co może wpłynąć na działanie obwodu.Kondensatory występują w wielu obwodach i odgrywają ważną rolę w regulacji sygnałów napięcia lub filtrowania.
Praktyczne zastosowanie DMM
Bezpieczeństwo multimetrów
Bezpieczeństwo jest bardzo ważne przy użyciu cyfrowego multimetru (DMM).Przed użyciem zawsze sprawdź ocenę kategorii (CAT) urządzenia.Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) stworzyła cztery kategorie, które opisują ilość energii elektrycznej i napięcia, które DMM może poradzić bez ryzyka uszkodzenia lub obrażeń:
• Cat I: Używany do obwodów o niskiej energii, podobnie jak w elektronice lub małych urządzeniach.
• Cat II: Dotyczy to urządzeń gospodarstwa domowego lub przenośnych podłączonych do standardowych gniazd elektrycznych, w których ryzyko wyższych napięć jest niższe, ale nadal istnieje.
• Cat III: Zaprojektowany do systemów elektrycznych wewnątrz budynków, takich jak okablowanie w ścianach, panelach elektrycznych i urządzeniach przemysłowych.Systemy te są bezpośrednio podłączone do sieci dystrybucji elektrycznej i mogą doświadczać skoków napięcia.
• Cat IV: Obejmuje obszary o wyższym poziomie energii, takie jak linie energetyczne lub podziemne usługi użyteczności publicznej, w których energia elektryczna wchodzi do budynku.Systemy te mogą mieć znacznie silniejsze przypływy mocy niż niższe kategorie.
Korzystanie z DMM poza jej znamionową kategorią jest niebezpieczne i może prowadzić do obrażeń lub uszkodzeń sprzętu, ponieważ miernik może nie być w stanie obsługiwać wyższych poziomów energii, niż został wykonany.Zawsze sprawdź, czy przewody testowe są odpowiednio podłączone do właściwych portów wejściowych przed dokonaniem jakichkolwiek pomiarów.Niepoprawne połączenia mogą prowadzić do niedokładnych odczytów lub uszkodzenia miernika.
Bezpieczne pomiar napięcia i prądu
Podczas pomiaru napięcia zawsze podłącz najpierw czarną (ujemną) przewód do uziemienia lub neutralnego przewodu, a następnie podłącz czerwony (dodatni) przewód do przewodu żywego.Zmniejsza to ryzyko wstrząsu, ponieważ miernik nie jest od razu podłączony do żywej części obwodu.Jeśli pracujesz z wyższym napięciem, ta metoda pomaga również zapewnić bezpieczeństwo, zmniejszając ekspozycję na żywą część obwodu.
W celu pomiaru prądu miernik zacisku jest często najlepszym narzędziem.Miernik zacisku mierzy prąd poprzez wykrywanie pola magnetycznego utworzonego przez przepływ energii elektrycznej w drucie.Aby uzyskać dokładny odczyt, upewnij się, że zaciskając tylko jeden drut - albo przewód żywy lub neutralny.Jeśli jednocześnie zacisasz się zarówno na żywych, jak i neutralnych przewodach, odczyt wyniesie zero, ponieważ pola magnetyczne z dwóch przewodów anulują się.Aby uzyskać prawidłowy pomiar, musisz zmierzyć tylko jeden drut.
Wniosek
Cyfrowe multimetry są przydatnymi narzędziami dla każdego, kto pracuje z energią elektryczną, pomagając mi mierzyć napięcie, prąd, opór i inne wartości z dokładnością.Rozumiejąc podstawowe części multimetru, takie jak przekształca sygnały w liczby i jak odczytać wyświetlacz, możesz upewnić się, że używasz go we właściwy sposób.Niezależnie od tego, czy testujesz, aby sprawdzić, czy obwód działa, pomiar tego, ile prądu płynie, czy używanie specjalnych funkcji, takich jak True RMS (co daje dokładniejsze odczyty sygnałów prądu przemiennego), nauka używania DMM ułatwi pracę i bezpieczniejszą.Dzięki praktyce będziesz mógł pewnie polegać na swoim cyfrowym multimetrze, aby obsługiwać zarówno proste, jak i trudniejsze zadania elektryczne.
Często zadawane pytania [FAQ]
1. Jak działa cyfrowy aktualny licznik?
Cyfrowy miernik prądu mierzy przepływ prądu elektrycznego w obwodzie.Robi to, wykrywając mały spadek napięcia na rezystor podłączony w obwodzie.Miernik przyjmuje ten sygnał napięcia, przekształca go w liczbę za pomocą komponentów elektronicznych, a następnie pokazuje wynik na ekranie jako bieżący odczyt.
2. Jaka jest zasada robocza cyfrowego multimetru?
Cyfrowy multimetr działa poprzez pomiar różnych wartości elektrycznych, takich jak napięcie, prąd lub opór, w zależności od ustawienia.Wykorzystuje obwody w środku do podjęcia tych pomiarów, a następnie zmienia je w liczby, które można wyświetlić na ekranie.Użytkownik wybiera ustawienie na podstawie tego, co chce zmierzyć.
3. W jaki sposób używany jest multimetr cyfrowy?
Aby użyć cyfrowego multimetru, najpierw wybierz to, co chcesz zmierzyć (napięcie, prąd lub opór), obracając pokrętło w właściwe ustawienie.Następnie podłącz przewody testowe do części obwodu lub urządzenia, który chcesz sprawdzić.Po połączeniu miernik pokaże wartość tego, co mierzy się na ekranie.Pamiętaj, aby wybrać poprawne ustawienie i zakres, aby uniknąć błędów lub uszkodzić miernik.
4. Jak dokładna jest multimetr cyfrowy?
Dokładność cyfrowego multimetru zależy od modelu i jakości.Wiele podstawowych modeli daje odczyty, które są około 0,5% do 1% zbliżone do rzeczywistej wartości.Bardziej zaawansowane modele mogą dawać jeszcze bardziej precyzyjne odczyty, czasem tak blisko 0,01%.Zawsze sprawdzaj instrukcję obsługi, aby poznać dokładną dokładność urządzenia.
5. Jak użyć cyfrowego multimetru do sprawdzenia napięcia?
Aby sprawdzić napięcie za pomocą cyfrowego multimetru, najpierw obróć pokrętło do ustawienia napięcia (upewnij się, że wybierz AC lub DC, w zależności od tego, co mierzysz).Podłącz czarny przewód do portu „COM” i czerwonego drutu do portu oznaczonego „V” dla napięcia.Następnie dotknij czarnego drutu do punktu ujemnego i czerwonego drutu do punktu dodatniego w obwodzie.Multimeter pokaże napięcie na ekranie.Upewnij się, że poprawnie obsługujesz przewody, aby uniknąć błędów lub zwarć.