Люди, так или иначе связанные с электроникой и электротехникой, часто пользуются измерительными приборами, которые способны показывать различные параметры электрической сети: силу тока, напряжение, сопротивление и другое. Современные приборы, как правило, электронные и практически полностью вытеснили собой аналоговые. Они объединяют в себе все эти и многие другие функции, а называются мультиметрами. В этой статье будет разобрано: что такое мультиметр, инструкция по применению этого прибора, технические характеристики, основные функции и немного истории.
История
Мультиметр — это универсальный комбинированный прибор, с помощью которого можно производить измерения основных показателей любой электрической сети. Он включает в свой состав амперметр, вольтметр и омметр, а также другой функционал. На данный момент существует два вида мильтиметров: аналоговые и цифровые. Хоть и аналоговые аппараты устарели, они продолжают использоваться многими людьми для решения бытовых задач, связанных с электроникой и проводкой.
Мультиметр в комплекте
Что касается истории, то перед изобретением комбинированных приборов были устройства для измерения отдельных величин. В прошлом веке в Германии производились вольтметры, предоставляющие собой круглые часы-луковицы. После этого начали производиться устройства с двумя шкалами, показывающими два диапазона измерений. Они обладали щупами, которые были маркированы различными цветами и держателями под цепочку или верёвку.
Схема подключения устройства в сеть
Важно! Через несколько лет появились вольтметры с несколькими режимами измерений. Например, нажатие кнопки переводило прибор в другой диапазон измерений. Один из щупов стал гибким и обрезиненным. Это позволило производить измерения еще быстрее и комфортнее.
Дальнейшее развитие предполагало совмещение измерительных устройств воедино для облегчения использования, уменьшения их размеров. Уже к 1920 году появился так называемый ампервольтметр. Более точные и высокофункциональные приборы стали появляться с развитием электроники и изобретением цифровых мультиметров.
Старинный аппарат
Какие бывают мультиметры
Разные поколения электриков могут каждый по своему объяснять что такое мультиметр, так как эти приборы все время совершенствуются. Одни думают, что это достаточно большой и тяжелый ящик, а другие привыкли к миниатюрным устройствам, которые легко помещаются в ладони.
В первую очередь все мультиметры делятся на приборы по принципу действия — они бывают аналоговые и цифровые. Их легко различить по внешнему виду — у аналоговых стрелочный циферблат, а у цифровых — жидкокристаллический экран. Сделать между ними выбор достаточно просто — цифровые являются следующей ступенью развития этих устройств и выигрывают у аналоговых по большинству показателей.
Когда только появились первые цифровые мультиметры, то у них, конечно, были определенные конструктивные недочеты, позволяющие говорить о том, что это игрушка для любителей, но уже тогда было понятно, что у цифровых устройств огромный потенциал и со временем они вытеснят аналоговые приборы.
Аналоговые мультиметры
В некоторых случаях использование аналоговых мультиметров оправдано и сейчас — у них все еще есть ряд преимуществ, которые обусловлены самой конструкцией измерительного прибора. Его главной частью является рамка с закрепленной на ней стрелкой. Рамка может поворачиваться от воздействия на нее электромагнитного поля — чем оно сильнее, тем больше угол поворота.
Исходя из этого выделяются главный плюс аналогового устройства — инерционность отображения результатов измерений.
Простыми словами это отображается в следующих свойствах:
- Если измерять надо не линейные, а переменные данные (V, A или Ω), то стрелка в реальном времени станет показывать их изменения, наглядно демонстрируя всю амплитуду колебаний сигнала. Н, «цифре» в этом случае результат будет показан ступенчато — его значение будет изменяться раз в 2-3 секунды (это зависит от чувствительности прибора и его скорости обработки данных).
- Стрелочный мультиметр способен выявить паразитные пульсации напряжения или силы тока. К примеру, если в цепи есть постоянный ток величиной значением в один ампер, но каждые несколько секунд он может кратковременно увеличиваться/уменьшаться на 1/10 или 1/5, а потом возвращается к номиналу. В таком случае цифровой тестер может и вовсе не показать каких-либо изменений сигнала, а у аналогового стрелка будет как минимум «подрагивать» в эти моменты. То же самое произойдет и при наличии стойких помех — если колебания напряжения будут уже ощутимыми — цифровой мультиметр будет постоянно показывать различные данные, а аналоговый просто некое усредненное – «проинтегрированное» значение.
- Для работы цифрового мультиметра обязательно нужен источник питания, а аналоговому батарейка понадобится только если включить режим омметра.
- Для разных устройств могут быть разные экстремальные условия. Если цифровые без должной защиты не могут работать, к примеру, в высокочастотном электрическом поле, то для аналоговых это не является серьезным испытанием — они даже могут служить индикаторами его наличия.
Все сказанное относится не только к мультиметрам, но и к каждому аналоговому измерительному прибору по отдельности — амперметру, вольтметру или омметру.
Цифровые мультиметры
Их главный козырь это простота и функциональность, которые отражаются в отличительных свойствах таких приборов:
- Для изготовления такого устройства не нужно проводить филигранную работу по изготовлению электромагнитных катушек и закреплению их в корпусе, отладке и последующей подстройке уже в процессе эксплуатации.
Цифровой мультиметр это просто электрическая плата, в которую впаяны контакты и управляющие элементы.
- Значения, которые отображаются на экране, не требуют «расшифровки» или интерпретации, что часто бывает с аналоговыми устройствами, показания которых могут быть непонятны неспециалисту.
- Устойчивость к вибрации. Если на цифровые устройства тряска просто оказывает такое же действие как на любую деталь, то на стрелку аналоговых она влияет очень заметно, а в некоторых случаях может привести и к порче устройства.
- В отличие от аналоговых устройств, цифровой мультиметр самостоятельно калибруется при каждом включении, поэтому нет необходимости постоянно выставлять ноль на циферблате, что является болезнью любого стрелочного прибора.
Это далеко не весь список возможных преимуществ цифрового мультиметра — только те, что явно отличают его от аналогового устройства.
Как итог — если заниматься электротехническими работами достаточно серьезно, то желательно в своем арсенале иметь приборы обеих разновидностей, так как некоторые возможности у них диаметрально противоположные.
Как проводятся измерения цифровым и аналоговым устройствами – на следующем видео:
Внешний вид
Внешний вид мультиметра практически ничем не отличается от портативных амерметров и вольтметров. Он представляет собой плоскую коробочку с цифровой или аналоговой панелью и настройками измерителя, к которой присоединены два щупа. Корпус такого девайса делается из негорючего пластика и прорезиненных боковых вставок. Дополнительную защиту ему могут придать резиновые противоударные чехлы. Чаще всего корпус выполнен в форме прямоугольника со скруглёнными краями.
Стационарные же устройства менее привлекательны на вид. Их корпуса изготавливают из металла или крепкой пластмассы. Сами по себе они напоминают небольшой ящик или магнитолу с автомобиля, в передней части которой расположены все датчики и дисплеи измерительных приборов, кнопки, переключатели.
Вид обычного мультиметра
Особенности конструкции
Конструкционные особенности мультиметров практически идентичны, так как везде дисплеи, кнопки управления и измерительные шкалы с обозначениями располагаются в одних и тех же местах. Центр прибора, как правило, содержит дисковой переключатель с ручкой, указывающей, какой режим выбран. Обозначения или надписи нанесены вокруг дискового переключателя и объединены в рамки по группам и режимам.
Вам это будет интересно Электронный преобразователь напряжения с 12 В на 220 В
Любой цифровой мультиметр оснащен жидкокристаллическим дисплеем, отображающим результаты измерений. Около него могут быть расположены дополнительные кнопки включения подсветки, которые также часто выводятся по бокам прибора.
Прибор со щупами
В самом низу панели или на задней стороне аппарата расположены гнезда для вставки щупов. Одно из них маркировано названием COM, означающим отрицательный контакт для черного щупа, а два остальных — пригодны для вставки красного щупа. Отличаются они тем, что одно пригодно для измерения простых параметров, а другое используется при большой силе тока.
Важно! Внутренняя же конструкция ничем не отличается от обычных вольтметров и амперметров и содержит все те же механизмы для аналоговых приборов и преобразователи для цифровых.
Позвонка кабеля розетки
Применение в мото- и автотехнике
При обслуживании авто- и мототехники (к мототехнике можно отнести и различные садовые машины с двигателями внутреннего сгорания и лодочные моторы и прочую подобную технику) с помощью мультиметра может проверяться исправность генераторов, стартеров, аккумуляторных батарей.
Во всех этих случаях мультиметр используется для получения данных о напряжении и силе тока. Измерения могут проводиться в различных режимах работы проверяемых агрегатов.
В двигателях внутреннего сгорания проверяется система зажигания. Для этого могут прозваниваться свечи, проверяется сопротивление изоляторов. Тестируются катушки зажигания.
При отказе в работе каких-либо систем, в автомобилях проверяется проводка на предмет обрыва или короткого замыкания, двигатели приводов.
При помощи мультиметра можно установить, например, цела ли спираль в лампе накаливания, не вытаскивая лампу из блока фары. Для этого достаточно разъединить разъем питания фары и можно измерить сопротивление лампы, а потом напряжение питания.
В результате можно установить, действительно ли нужно менять лампу или необходимо искать обрыв в цепи. В последних моделях автомобилей это очень актуально, так как для замены лампы порой приходиться разбирать едва ли не всю переднюю облицовку.
Технические характеристики
Аналоговые мультиметры состоят из стрелочного магнитно-электронного прибора, называемого микроамперметром, резисторов, позволяющих измерить напряжение и шунтов для измерения силы тока. Если происходит переключение в режим замера напряжения и токов, то амперметр с помощью диодов подключается к этим резисторам.
Очевидными недостатками этих устройств стали:
- Отсутствие большого входного сопротивления для измерения напряжения. Технические характеристики аналоговых приборов сильно зависят от магнитноэлектрических чувствительностей. Чем они выше, тем выше и входное сопротивление и меньше падение напряжение в режиме измерения. Это сильно уменьшит влияние мультиметра на сеть;
- Неудобные измерительные шкалы. Некоторые режимы обладают нелинейными и обратными шкалами, нуль по которым самому правому положению. Для них всегда выполняют установку нулевого значения перед измерениями;
- Зависимость от полярности. Аналоговый прибор не умеет определять полярность в автоматическом режиме. Это не удобно и такие устройства практически не подходят для измерения знакопеременного напряжения и тока.
При измерении силы тока, включать щупы нужно в гнезда с описаниями, включающими букву «А»
Наиболее простыми являются цифровые аппараты с разрядностью 3,5 и погрешностью не более 1%. Существуют и более дорогие приборы с погрешностью до одной десятой процента. Разрядность определяет то, сколько цифр сможет показать дисплей мультиметра. 3.5 означает, что дисплей покажет три полноценных разряда (каждый от 0 до 9) и один ограниченный разряд.
Характеристики мультиметров практически аналогичны для вольтметров. Прибор характеризуется:
- Внутренним сопротивлением, которое играет немаловажную роль при измерении напряжения. От него напрямую зависит точность показателей;
- Атмосферными факторами и факторами окружающей среды. Они определяют, как прибор поведет себя при повышенной или пониженной температуре, в агрессивных средах. Следуя данным о факторах среды в инструкции по применению устройства, можно добиться более точных измерений;
- Точностью, которая зависит от многих факторов: условия, сопротивление. Модель аппарата. Современные модели обладают сравнительно низкой точностью при небольших размерах;
- Диапазонами частот и измерений. Первый диапазон характеризует прибор сточки зрения способности улавливать те или иные сигналы, а второй указывает самый маленький и самый большой показатель, который способен измерить прибор в любых режимах;
- Внешним видом
Вам это будет интересно Обозначение и принцип действия симистора: объяснение для «чайников»
Измерение внутреннего сопротивления аккумулятора
Устройство и принцип работы
Каждый мультиметр работает на общих принципах измерения тех или иных значений, а также по законам Ома для электрических цепей. В рамках одной функции могут применяться те или иные правила. Например, клещи используются для оценки силы тока в кабеле по принципу работы одновиткового трансформатора. Аналогично, мультиметр измеряет напряжение методом параллельного подключения к целевому контуру.
Для отображения значения оцениваемого параметра прибор оснащается монитором. Это может быть простая и наглядная шкала с аналоговой стрелкой или многоразрядный регистр цифрового дисплея. Данные на монитор поступают с контуров преобразования, со значительным понижением определенного опорного параметра.
Важно! Знать общие законы работы электрических цепей не просто желательно, но и обязательно. В этом случае применение мультиметра будет эффективным, а данные анализа — достоверными.
Пользоваться прибором также нужно по правилам, применяемым для средств измерения. Они гласят, что все тесты нужно начинать с максимального диапазона оценки. То есть, например, при проверке напряжения в розетке 220В, прибор все равно нужно настроить так, чтобы учесть пик возможного изменения параметра, то есть 380В трехфазной сети при обрыве нуля. Рекомендуется устанавливать максимально возможный предел и постепенно его снижать. Хотя современный мультиметр работает при перегрузках достаточно хорошо, но при значительном превышении измеряемого параметра установленного предела — прибор выйдет из строя.
Основные функции
Технические характеристики современных устройств заметно расширили их сферы использования. Среди основных функций:
- Стандартное измерение величин (силы постоянного и переменного тока, напряжения, сопротивления);
- Измерение индуктивности и емкости аккумуляторов;
- Определение температуры с помощью датчиков и термопары, подключаемой отдельно;
- Определение частоты в Герцах и оборотах в минуту;
- Установление скважности, длительности импульсов и интервалов между ними;
Дисплей современного аппарата
Помимо этого, практически все модели могут осуществлять прозванивание сети и кабелей в различных режимах для определения их целостности. Самые последние модели обладают также функциями по проверке полупроводников, генерации сигналов для тестов и жидкокристаллическими дисплеями, на которых отображается график сигнала и его форма.
Мультиметры, производимые сейчас, имеют, хоть и не всегда, возможность по подсветке дисплея и фиксация показаний при нажатии определенных клавиш. Контроллеры и процессоры, установленные в мультиметра, позволяют производить вычисления и даже запоминать показания. Именно они способны показать настоящее среднеквадратичное значение сигнала с учетом многих других факторов. Обычные приборы такой функции лишены и не могут применяться в сетях с нелинейными нагрузками.
Прибор, позволяющий показать форму сигнала
Для людей, серьезно занимающимся инженерным делом или электроникой, важными характеристиками будут точность и разрешение. Они никак не зависят друг от друга. Разрешение определяется разрядностью аналого-цифрового, способного выводит определенное количество знаков на дисплей. Столько бы их не было, точность будет определяться не этим, а тем, какой алгоритм использует АЦП и какими характеристиками он обладает.
Важно! Редко, но некоторые модели имеют одновременно стрелочный и цифровой индикаторы или два цифровых. Это позволяет одновременно произвести измерения нескольких величин.
АЦП простого мультиметра
Как уже было сказано, некоторые мультиметры имеют возможность отображать форму сигнала в низком разрешении на ЖК-дисплее. Поэтому с натяжкой их можно отнести и к осциллографам.
Дальнейшее развитие техники предполагает добавление еще большего количества функций и приборов в одной небольшой коробочке.
Наиболее частыми способами применения мультиметра являются измерение силы тока, прозвонки, измерение сопротивления и напряжения. Их стоит разобрать подробнее.
Устройство, способное измерять скважность импульсов
Замер тока
Основная функция мультиметра — замера силы тока в сети. Главное правило при таких замерах — подключать прибор последовательно к цепи. На рисунке ниже показано правильное присоединения.
Замер потребляемого тока
Отрицательный (черный) контакт втыкается в гнездо COM. Красный, то есть положительный щуп втыкается в гнездо с подписью mA или xA. В данном случае икс — это максимальное значение тока, измеряемое прибором. Все зависит от того, какая предположительно сила тока в цепи. Если это неизвестно, то лучше мерить через xA.
Вам это будет интересно Как измерять напряжение
Замер силы тока в приборе
Прозвонка
Та функция, которую часто не имеют тестеры. Она позволяет определить место поломки в случая, когда определенный битовой прибор не работает из-за проблем с кабелем. Алгоритм действий при прозвонке следующий:
- Проверить электроприбор на целостность и определить нужный проводник;
- Настроить прибор на измерение сопротивление;
- Создать замкнутую цепь, которая включает мультиметр, измерительных концов и самого проводника;
- Поучастку пускается небольшой ток и определяется его сопротивление — простейший способ «прозвонки».
Прозвонка детали тестером
Важно! Прозвонкой называется процедура, позволяющая определить, есть ли контакт между проводами или нет. Ток, создаваемый мультиметром, проходит по цепи, фиксируется напряжение и издается сигнал, сообщающий о целостности или обрыве. Таким образом можно производить проверку проводки и многое другое.
Замер сопротивления
Принцип измерения сопротивления основан на самом главном законе электротехники — законе Ома. Его формула известна всем еще со школьной скамьи: сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. По этому соотношению и работает прибор. Источником напряжения стает встроенный источник — батарейка. Измерив силу тока и напряжение, прибор с легкостью покажет и сопротивление.
Замер сопротивления резистора
Последовательность действий следующая:
- Выставить необходимый режим;
- Воткнуть щупы аналогично измерению силы тока;
- Коснуться ими плюсового и минусового контактов проводника: резистора и других деталей.
Замер напряжения
Замер напряжение отличает тем, что для правильных результатов его необходимо производить, присоединяя контакты параллельно сети. Этим процесс похож на замер сопротивления.
Для измерения переменного напряжения нужно просто вставить щупы в розетку сети. Неважно как именно они будут вставлены. У такого вида напряжения нет положительных и отрицательных полюсов, а только фаза и нулевое значение. Если показывает нуль, то напряжение не представляет угрозы жизни, а любое другое может нарушить здоровье и убить.
Измерение напряжения домашней проводки
В розетке должно показывать 220 Вольт, но это нормально, так как оно «прыгает». Может показать и 215, и 210 Вольт. Тем же образом меряется и постоянное напряжение: параллельно
Измерение напряжения батарейки
Советы специалистов
- Для измерения напряжения в сети или клеммах автомобильного аккумулятора, прозвонки целостности цепи достаточно будет приобрести простейший мультиметр с базовым функционалом;
- Если планируется использовать прибор в мастерской, на производстве, в гараже и пр., обращайте внимание на устройства, выполненные в пыле- и влагозащищенном противоударном корпусе, учитывая индивидуальные требования к его габаритам;
- Радиолюбителю могут понадобиться не только цифровые значения, но и данные о форме сигналов. В таком случае, рекомендуем присмотреться к прибору с осциллографом.
Посмотрите видео о том, как выбрать мультиметр для дома
Инструкция по безопасному применению
Инструкция по эксплуатации мультиметров дублирует инструкции по использованию всех портативных измерительных инструментов по типу вольтметра и амперметра. Она предполагает следующие правила:
- Проводить измерения всетях, где наблюдаются высокие значения напряжения исилы тока только в средствах защиты;
- Проводить любые измерения только сухими руками;
- Неиспользовать мультиметры в агрессивных средах и при большой температуре;
- Соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, описывающего правила эксплуатации электроизмерительных приборов.
Схема типичного мультиметра на примере модели DT
Таким образом, мультиметр — это устройство, обладающее всеми функциями популярных приборов для измерения напряжения, силы тока и сопротивления. Помимо этого, оно обладает рядом уникальных функций, которых не содержат обычные тестеры и однофункциональные аппараты.
На какие характеристики обращать внимание при выборе
Мультиметр всегда выбирается в соответствии с будущими условиями его применения и критериями к точности, многообразию измерений. Для бытовых нужд подойдет прибор с минимальной функциональной заряженностью, недорогой, компактный и легкий. Такое устройство позволит быстро измерить один из базовых параметров электрической цепи, проверить ее целостность.
Для профессионального применения потребуется прибор, точно соответствующий будущим условиям работы. Например, искробезопасный, отвечающий требованиям электробезопасности. Людям, занимающимся ремонтом сложной электронной или компьютерной техники, понадобится мультиметр в формате осциллографа.
В любом случае, сегодня рынок готов предложить большой выбор моделей, среди которых отыщется экземпляр с оптимальным набором характеристик. Главное, не стараться экономить из последних сил. Рекомендуется покупать изделия известных производителей, предварительно внимательно изучив отзывы об их работе и общем удобстве использования.
