Мультиметры: от аналоговых к цифровым — полное руководство

Поскольку один измерительный механизм может быть настроен как вольтметр, амперметр или омметр простым подключением к разным внешним резистивным сетям, следует, что одно устройство — мультиметр — может выполнять все три функции в одном компактном блоке при оснащении соответствующими переключателями и резисторами.

Для большинства электронных работ мультиметр — квинтэссенциальный инструмент. Он предлагает широкий спектр измерений — напряжение, ток, сопротивление и многое другое — в одном доступном корпусе, простом в эксплуатации и высоконадежном. С появлением твердотельной техники современные мультиметры эволюционировали от базовых аналоговых устройств к сложным цифровым приборам, но базовый принцип остался неизменным.

Аналоговый мультиметр

Ручной аналоговый мультиметр, показанный выше, имеет отдельные диапазоны для напряжения, тока и сопротивления. У каждой функции своя шкала на измерительном механизме, а вращательный селекторный переключатель позволяет пользователю выбрать нужный диапазон. Щупы вставляются в две медные гнезда в нижней части лицевой панели, помеченные –TEST+ (черный) и +TEST (красный).

Модель Barnett использует немного другой подход. Ее вращательный переключатель имеет меньше позиций, но предлагает гораздо больше гнезд для щупов. Каждое гнездо подписано полношкальным диапазоном, упрощая идентификацию правильного подключения для желаемого измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых приборов, цифровые мультиметры заменяют стрелку серым ЖК-дисплеем, показывающим числовые значения. Приведенный пример имеет вращательный селекторный переключатель и четыре гнезда для щупов. Черный щуп общий для всех функций, а красный может быть вставлен в одно из трех гнезд, помеченных для напряжения, сопротивления или тока (А, мА, мкА).

Требование перемещать красный щуп между гнездами для переключения с измерения напряжения на ток — это функция безопасности, помогающая предотвратить случайное короткое замыкание, когда прибор настроен на измерение тока с низким входным сопротивлением.

В отличие от аналоговых приборов, этот цифровой блок автодиапазонный: он автоматически выбирает подходящий диапазон для измеряемой величины, устраняя необходимость ручной смены настроек. Однако не все цифровые приборы поддерживают автодиапазон, поэтому всегда консультируйтесь с руководством к вашей конкретной модели.

Поскольку никакие две модели мультиметра не идентичны — даже в пределах одного бренда — консультация с инструкцией пользователя необходима для понимания точной работы вашего инструмента.

Ниже приведена схема простой аналоговой конфигурации вольт/амперметра:

В трех позициях переключателя против часовой стрелки измерительный механизм подключен к Common и V гнездам через один из трех последовательных резисторов (Rmultiplier1–Rmultiplier3), функционируя как вольтметр. Четвертая позиция соединяет механизм параллельно с шунтирующим резистором, создавая амперметр. Последняя позиция по часовой стрелке замыкает механизм через переключатель, обеспечивая демпфирующий эффект, защищающий стрелку от механических ударов.

Для добавления функции омметра один из диапазонов напряжения можно заменить, как показано ниже:

С возможностями измерения напряжения, сопротивления и тока это устройство также известно как вольт-ом-миллиамперметр (VOM).

Чтение аналогового мультиметра с несколькими диапазонами может показаться пугающим, но измерительный механизм содержит несколько шкал, соответствующих каждому диапазону. Крупный план шкал мультиметра Barnett показан здесь:

Присутствуют три типа шкал: зеленая для сопротивления сверху, черная для постоянного напряжения и тока посередине, и синяя для переменного напряжения и тока внизу. Каждый раздел DC/AC имеет подшкалы 0–2,5, 0–5 и 0–10, и оператор должен сопоставить выбранный диапазон и положение гнезда с соответствующей шкалой для правильной интерпретации стрелки.

Типичные диапазоны напряжения на этом приборе: 2,5 В, 10 В, 50 В, 250 В, 500 В и 1 кВ. С удлинителем диапазона напряжения возможны измерения до 5 кВ. Например, выбор гнезда 10 В требует чтения шкалы 10, тогда как выбор гнезда 250 В означает чтение шкалы 2,5 и умножение на 100.

При измерении тока красный щуп вставляется в выделенное гнездо, а вращательный переключатель выбирает диапазон. На следующем изображении переключатель установлен на 2,5 мА:

Диапазоны тока всегда кратны трем шкалам прибора: 2,5, 5 и 10. Для установки 2,5 мА стрелка читается прямо на шкале 0–2,5. Для других диапазонов, таких как 250 мкА, 50 мА, 100 мА или 500 мА, показание на соответствующей шкале должно быть умножено на 10 или 100 для получения фактического значения.

Наивысший диапазон тока достигается при переключателе в позиции 2,5/10 А. Разница между 2,5 А и 10 А делается вставкой красного щупа в специальное гнездо 10 А рядом с обычным гнездом для тока.

Сопротивление отображается на нелинейной «обратной» шкале, идущей от нуля (правая сторона) до бесконечности (левая сторона). Для омметра предоставляется только одно гнездо, поэтому диапазон задается исключительно вращательным переключателем. Доступно пять множительных настроек: Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 и Rx10000. Показанное значение стрелки умножается на выбранный множитель для получения истинного сопротивления.

• Рабочий лист: Амперметр — Мультиметр
• Рабочий лист: Вольтметр — Мультиметр