Multimeter - Multimeter

Et multimeter er et måleinstrument, der kan måle flere elektriske egenskaber. Et typisk multimeter kan måle spænding , modstand og strøm , i så fald er det også kendt som en volt-ohm-milliammeter ( VOM ), da enheden er udstyret med voltmeter , ammeter og ohmmeter- funktionalitet. Nogle har måling af yderligere egenskaber som temperatur og volumen.

Analoge multimetre bruger et mikroammeter med en bevægelig markør til at vise aflæsninger. Digitale multimetre ( DMM , DVOM ) har numeriske displays og har gjort analoge multimetre forældede, da de er billigere, mere præcise og mere fysisk robuste end analoge multimetre.

Multimetre varierer i størrelse, funktioner og pris. De kan være bærbare håndholdte enheder eller meget præcise bænkeinstrumenter. Billige multimetre kan koste under US $ 10, mens modeller i laboratoriekvalitet med certificeret kalibrering kan koste over $ 5.000.

Historie

Den første bevægelsespeger strømdetekterende enhed var galvanometeret i 1820. Disse blev brugt til at måle modstand og spænding ved hjælp af en Wheatstone-bro og sammenligne den ukendte mængde med en referencespænding eller modstand. Selvom de var nyttige i laboratoriet, var enhederne meget langsomme og upraktiske i marken. Disse galvanometre var omfangsrige og sarte.

The D'Arsonval-Weston meter bevægelse benytter en bevægelig spole, som bærer en markør og roterer på drejetappe eller en spændt bånd ledbånd. Spolen roterer i et permanent magnetfelt og fastholdes af fine spiralfjedre, som også tjener til at føre strøm ind i den bevægelige spole. Det giver proportionalmåling frem for bare detektion, og afbøjning er uafhængig af målerens retning. I stedet for at balancere en bro kunne værdier læses direkte af instrumentets skala, hvilket gjorde måling hurtig og let.

Den grundlæggende bevægelige spolemåler er kun egnet til målinger af jævnstrøm, normalt i området 10 μA til 100 mA. Det er let at tilpasse til at aflæse tungere strømme ved at bruge shunts (modstande parallelt med grundbevægelsen) eller til at aflæse spænding ved hjælp af seriemodstande kendt som multiplikatorer. For at aflæse vekselstrømme eller spændinger er der brug for en ensretter. En af de tidligste egnede ensrettere var kobberoxid -ensretteren udviklet og fremstillet af Union Switch & Signal Company, Swissvale, Pennsylvania, senere en del af Westinghouse Brake and Signal Company, fra 1927.

Den første bekræftede brug af ordet "multimeter" opført af Oxford English Dictionary er fra 1907.

Den Opfindelsen af den første multimeter tilskrives britiske postvæsen ingeniør, Donald Macadie, som blev utilfredse med behovet for at bære mange særskilte instrumenter, der er nødvendige for vedligeholdelse af tele- kredsløb. Macadie opfandt et instrument, der kunne måle ampere (ampere), volt og ohm , så den multifunktionelle måler blev derefter kaldt Avometer . Måleren omfattede en bevægelig spolemåler, spændings- og præcisionsmodstande og kontakter og stik til valg af område.

The Automatic Coil Winder and Electrical Equipment Company (ACWEECO), der blev grundlagt i 1923, blev oprettet for at fremstille Avometer og en spoleviklingsmaskine, der også blev designet og patenteret af MacAdie. Selvom MacAdie var aktionær i ACWEECO, fortsatte han med at arbejde for posthuset indtil han gik på pension i 1933. Hans søn, Hugh S. MacAdie, sluttede sig til ACWEECO i 1927 og blev teknisk direktør. Den første AVO blev sat til salg i 1923, og mange af dens funktioner forblev næsten uændrede til den sidste Model 8.

Generelle egenskaber ved multimetre

Enhver måler vil i nogen grad indlæse kredsløbet, der testes. For eksempel skal et multimeter ved hjælp af en bevægelig spolebevægelse med fuldskala afbøjningsstrøm på 50 mikroampe (μA), den højeste følsomhed, der er almindeligt tilgængelig, trække mindst 50 μA fra det testede kredsløb, for at måleren når den øverste ende af dens vægt. Dette kan indlæse et kredsløb med høj impedans så meget, at det påvirker kredsløbet og derved give en lav aflæsning. Bøjningsstrømmen i fuld skala kan også udtrykkes i "ohm pr volt" (Ω/V). Ohm pr. Volt -tal kaldes ofte instrumentets "følsomhed". Således vil en måler med en 50 μA bevægelse have en "følsomhed" på 20.000 Ω/V. "Per volt" refererer til det faktum, at impedansen, som måleren præsenterer for det testede kredsløb, vil være 20.000 Ω ganget med den fuldskala spænding, som måleren er indstillet til. For eksempel, hvis måleren er indstillet til et område på 300 V fuld skala, vil målerens impedans være 6 MΩ. 20.000 Ω/V er den bedste (højeste) følsomhed til rådighed for typiske analoge multimetre, der mangler interne forstærkere. For målere, der har interne forstærkere (VTVM'er, FETVM'er osv.), Er inputimpedansen fastlagt af forstærkerkredsløbet.

Avometer

Det første Avometer havde en følsomhed på 60 Ω/V, tre jævnstrømsområder (12 mA, 1,2 A og 12 A), tre jævnspændingsområder (12, 120 og 600 V eller eventuelt 1.200 V) og en 10.000 Ω modstandsområde. En forbedret version af 1927 øgede dette til 13 intervaller og 166,6 Ω/V (6 mA) bevægelse. En "Universal" -version med yderligere vekselstrøm og vekselstrømsintervaller blev tilbudt fra 1933, og i 1936 tilbød den dobbeltsensitive Avometer Model 7 500 og 100 Ω/V. Mellem midten af ​​1930'erne og frem til 1950'erne blev 1.000 Ω/V en de facto standard for følsomhed for radioarbejde, og dette tal blev ofte citeret på serviceblade. Nogle producenter som Simpson, Triplett og Weston, alle i USA, producerede imidlertid 20.000 Ω/V VOM'er før anden verdenskrig, og nogle af disse blev eksporteret. Efter 1945–46 blev 20.000 Ω/V den forventede standard for elektronik, men nogle producenter tilbød endnu mere følsomme instrumenter. Til industrielle og andre "tunge strøm" brug blev der fortsat fremstillet multimeter med lav følsomhed, og disse blev betragtet som mere robuste end de mere følsomme typer.

Analoge (analoge) multimetre af høj kvalitet fremstilles fortsat af flere producenter, herunder Chauvin Arnoux (Frankrig), Gossen Metrawatt (Tyskland) og Simpson og Triplett (USA).

Lommeurmålere

Lommeur-stil målere var i udbredt brug i 1920'erne. Metalkassen var typisk forbundet med den negative forbindelse, et arrangement, der forårsagede mange elektriske stød. De tekniske specifikationer for disse enheder var ofte rå, f.eks. Den viste har en modstand på kun 33 Ω/V, en ikke-lineær skala og ingen nuljustering.

Vakuumrør voltmetre

Vakuumrør voltmetre eller ventil voltmetere (VTVM, VVM) blev brugt til spændingsmålinger i elektroniske kredsløb, hvor høj inputimpedans var nødvendig. Den VTVM havde en fast indgangsimpedans typisk 1 MQ eller mere, sædvanligvis ved anvendelse af en katode follower indgangskredsløb, og således ikke signifikant indlæse kredsløb, der afprøves. VTVM'er blev brugt før introduktionen af ​​elektroniske højimpedans analoge transistorer og felteffekttransistor voltmetre (FETVOM'er). Moderne digitale målere (DVM'er) og nogle moderne analoge målere bruger også elektroniske indgangskredsløb til at opnå høj inputimpedans - deres spændingsområder svarer funktionelt til VTVM'er. Inputimpedansen for nogle dårligt designede DVM'er (især nogle tidlige designs) ville variere i løbet af en prøve-og-hold intern målecyklus og forårsage forstyrrelser i nogle følsomme kredsløb under test.

Yderligere skalaer

Yderligere skalaer som decibel og målefunktioner som kapacitans , transistorforstærkning , frekvens , driftscyklus , displayhold og kontinuitet, der lyder en summer, når den målte modstand er lille, er inkluderet på mange multimeter. Mens multimetre kan suppleres med mere specialiseret udstyr i en teknikers værktøjskasse, indeholder nogle multimetre ekstra funktioner til specialiserede applikationer (temperatur med en termoelementprobe , induktans , forbindelse til en computer , talende måleværdi osv.).

Operation

Et multimeter er kombinationen af ​​et DC voltmeter, AC voltmeter, ammeter og ohmmeter . Et ikke-forstærket analogt multimeter kombinerer en målerbevægelse, afstandsmodstande og kontakter; VTVM'er er forstærkede analoge målere og indeholder aktive kredsløb.

For en analog målerbevægelse måles DC -spænding med en seriemodstand, der er forbundet mellem målerens bevægelse og kredsløbet, der testes. En afbryder (normalt roterende) gør det muligt at indsætte større modstand i serie med målerens bevægelse for at aflæse højere spændinger. Produktet af bevægelsens grundlæggende fuldskala afbøjningsstrøm og summen af ​​seriemodstanden og bevægelsens egen modstand giver spændingen i fuld skala i området. Som et eksempel ville en meterbevægelse, der krævede 1 mA for fuldskala afbøjning, med en intern modstand på 500 Ω, på et 10 V område af multimeteret have 9.500 Ω seriemodstand.

For analoge strømområder er matchede lavmodstandshunter forbundet parallelt med målerens bevægelse for at aflede det meste af strømmen rundt om spolen. Igen for tilfælde af en hypotetisk 1 mA, 500 Ω bevægelse på et 1 A -område, ville shuntmodstanden være lidt over 0,5 Ω.

Bevægelige spoleinstrumenter kan kun reagere på den gennemsnitlige værdi af strømmen gennem dem. For at måle vekselstrøm, som ændres op og ned gentagne gange, indsættes en ensretter i kredsløbet, så hver negative halve cyklus inverteres; resultatet er en varierende og nul -netspænding, hvis maksimale værdi vil være halvdelen af ​​vekselstrømstoppen til spidsen under forudsætning af en symmetrisk bølgeform. Da den rektificerede gennemsnitsværdi og roden middelværdi (RMS) værdi for en bølgeform kun er den samme for en firkantbølge, kan simple ensretterkredsløb kun kalibreres for sinusformede bølgeformer. Andre bølgeformer kræver en anden kalibreringsfaktor for at relatere RMS og gennemsnitsværdi. Denne type kredsløb har normalt et ret begrænset frekvensområde. Da praktiske ensrettere har et spændingsfald uden nul, er nøjagtigheden og følsomheden dårlig ved lave AC-spændingsværdier.

For at måle modstand sørger switches for, at et lille batteri i instrumentet kan føre en strøm gennem den testede enhed og målespolen. Da den tilgængelige strøm afhænger af batteriets ladetilstand, som ændrer sig over tid, har et multimeter normalt en justering for ohm -skalaen til at nulstille den. I de sædvanlige kredsløb, der findes i analoge multimetre, er målerudbøjningen omvendt proportional med modstanden, så fuld skala vil være 0 Ω, og højere modstand svarer til mindre afbøjninger. Ohms -skalaen er komprimeret, så opløsning er bedre ved lavere modstandsværdier.

Forstærkede instrumenter forenkler design af serien og shunt modstandsnetværk. Spolens indre modstand er afkoblet fra valget af serie- og shunt -afstandsmodstande; serienettet bliver dermed en spændingsdeler . Hvor AC -målinger er påkrævet, kan ensretteren placeres efter forstærkerstadiet, hvilket forbedrer præcisionen ved lavt område.

Digitale instrumenter, som nødvendigvis indeholder forstærkere, bruger de samme principper som analoge instrumenter til modstandsmålinger. Til modstandsmålinger føres normalt en lille konstant strøm gennem den testede enhed, og det digitale multimeter læser det resulterende spændingsfald; dette eliminerer skalaens komprimering, der findes i analoge målere, men kræver en kilde til præcis strøm. Et autoranging digitalt multimeter kan automatisk justere skaleringsnetværket, så målekredsløbene bruger A/D -konverterens fulde præcision.

I alle typer multimetre er kvaliteten af ​​koblingselementerne afgørende for stabile og præcise målinger. De bedste DMM'er bruger forgyldte kontakter i deres kontakter; billigere målere bruger nikkelbelægning eller slet ingen, afhængig af printkortloddespor til kontakterne. Nøjagtighed og stabilitet (f.eks. Temperaturvariation eller ældning eller spænding/strømhistorik) af en måles interne modstande (og andre komponenter) er en begrænsende faktor for instrumentets nøjagtighed og præcision på lang sigt.

Målte værdier

Moderne multimetre kan måle mange værdier. De mest almindelige er:

• Spænding , vekslende og direkte , i volt .
• Strøm , skiftevis og direkte, i ampere .

Den frekvens interval for hvilke AC-målinger er korrekte er vigtigt, afhænger af kredsløb design og konstruktion, og bør præciseres, så brugerne kan evaluere aflæsninger, de tager. Nogle målere måler strømme så lave som milliampere eller endda mikroampere. Alle målere har en belastningsspænding (forårsaget af kombinationen af ​​den anvendte shunt og målerens kredsløbskonstruktion), og nogle (endda dyre) har tilstrækkeligt høje belastningsspændinger til, at lave strømaflæsninger er alvorligt forringet. Målerspecifikationer bør omfatte målerens belastningsspænding.

• Modstand i ohm .

Derudover måler nogle multimetre også:

• Kapacitans i farads , men normalt er begrænsningerne i intervallet mellem et par hundrede eller tusinde mikrofarader og et par pico farads. Meget få multimeter til generelle formål kan måle andre vigtige aspekter af kondensatorstatus, såsom ESR , dissipationsfaktor eller lækage.
• Konduktans i siemens , som er omvendt af den målte modstand.
• Decibel i kredsløb, sjældent i lyd.
• Arbejdscyklus i procent .
• Frekvens i hertz .
• Induktans i henries . Ligesom kapacitansmåling håndteres dette normalt bedre af en specialdesignet induktans / kapacitansmåler.
• Temperatur i grader Celsius eller Fahrenheit , med en passende temperatur test sonde , ofte et termoelement .

Digitale multimetre kan også omfatte kredsløb til:

• Kontinuitetstester ; lyder en summer, når et kredsløbs modstand er lav nok (lige hvor lavt er nok varierer fra meter til meter), så testen skal behandles som upræcis.
• Dioder (måling af fald fremad af diodeforbindelser).
• Transistorer (måling af strømforstærkning og andre parametre i nogle former for transistorer)
• Batterikontrol for enkle 1,5 V og 9 V batterier. Dette er en strømbelastet måling, som simulerer batteriladninger i brug; normale spændingsområder trækker meget lidt strøm fra batteriet.

Forskellige sensorer kan tilsluttes (eller inkluderes i) multimetre for at foretage målinger såsom:

• lysniveau
• lydtryksniveau
• surhedsgrad/alkalinitet (pH)
• relativ luftfugtighed
• meget lille strømstrøm (ned til nanoampere med nogle adaptere)
• meget små modstande (ned til mikro ohm for nogle adaptere)
• store strømme - adaptere er tilgængelige, som anvender induktans (kun vekselstrøm) eller hall -effektfølere (både vekselstrøm og jævnstrøm), normalt gennem isolerede klemkæber for at undgå direkte kontakt med kredsløb med høj strømkapacitet, som kan være farlige, til måleren og til operatøren
• meget høje spændinger - adaptere er tilgængelige, som danner en spændingsdeler med målerens indre modstand, der tillader måling i tusindvis af volt. Imidlertid har meget høje spændinger ofte overraskende adfærd, bortset fra virkninger på operatøren (måske dødelig); høje spændinger, der rent faktisk når en meters interne kredsløb, kan beskadige dele indvendigt, måske ødelægge måleren eller ødelægge dens ydelse permanent.

Løsning

Opløsning og nøjagtighed

Opløsningen af ​​et multimeter er den mindste del af skalaen, som kan vises, som er skalaafhængig. På nogle digitale multimetre kan den konfigureres, hvor målinger med højere opløsning tager længere tid at gennemføre. For eksempel kan et multimeter, der har en 1 mV opløsning på en 10 V skala, vise ændringer i målinger i trin på 1 mV.

Absolut nøjagtighed er fejlen i målingen i forhold til en perfekt måling. Relativ nøjagtighed er fejlen i målingen i forhold til den enhed, der bruges til at kalibrere multimeteret. De fleste multimeter -datablade giver relativ nøjagtighed. For at beregne den absolutte nøjagtighed ud fra den relative nøjagtighed af et multimeter tilføjes den absolutte nøjagtighed for den enhed, der bruges til at kalibrere multimeteret, til den relative nøjagtighed af multimeteret.

Digital

Opløsningen af ​​et multimeter er ofte angivet i antallet af decimalcifre, der er opløst og vist. Hvis det mest betydningsfulde ciffer ikke kan tage alle værdier fra 0 til 9, betegnes det generelt og forvirrende nok et brøkciffer. For eksempel siges et multimeter, der kan læse op til 19999 (plus et integreret decimaltegn), at læse 4+1 ⁄ 2 cifre.

Efter konventionen betegnes det som et halvcifret, hvis det mest betydningsfulde ciffer enten kan være 0 eller 1. hvis det kan tage højere værdier uden at nå 9 (ofte 3 eller 5), kan det kaldes tre fjerdedele af et ciffer. A 5+1 / 2 cifret multimeter ville vise en "halv ciffer", der kun kunne vise 0 eller 1, efterfulgt af fem cifre tager alle værdier fra 0 til 9. En sådan en måler kunne vise positive eller negative værdier fra 0 til 199999. A 3+3 ⁄ 4 -cifret måler kan vise en mængde fra 0 til 3999 eller 5999, afhængigt af producenten.

Selvom et digitalt display let kan udvides i opløsning , er de ekstra cifre uden værdi, hvis de ikke ledsages af omhu i design og kalibrering af de analoge dele af multimeteret. Meningsfulde målinger (dvs. høj nøjagtighed) kræver en god forståelse af instrumentets specifikationer, god kontrol af målebetingelserne og sporbarhed af instrumentets kalibrering. Selvom dens opløsning overstiger nøjagtigheden , kan en måler imidlertid være nyttig til sammenligning af målinger. For eksempel en måleraflæsning 5+1 / 2 stabile cifre kan indikere, at en nominelt 100 kn modstand er omkring 7 Ω større end en anden, selv om fejl hver måling er 0,2% af aflæsning plus 0,05% af fuld skala værdi.

Angivelse af "displaytællinger" er en anden måde at specificere opløsningen på. Displaytællinger giver det største tal eller det største tal plus et (for at inkludere visning af alle nuller) multimeterets display kan vise, idet decimalseparatoren ignoreres . For eksempel en 5+1 / 2 cifret multimeter kan også angives som en 199999 displayoptælling eller 200000 displayoptælling multimeter. Ofte kaldes displaytællingen bare for 'count' i multimeter specifikationer.

Nøjagtigheden af ​​et digitalt multimeter kan angives i en to-termet form, f.eks. "± 1% af aflæsning +2 tæller", hvilket afspejler de forskellige fejlkilder i instrumentet.

Analog

Analoge målere er ældre designs, men på trods af at de teknisk set overgås af digitale målere med søjlediagrammer, kan de stadig foretrækkes af ingeniører og fejlfindere. En givet årsag er, at analoge målere er mere følsomme (eller lydhøre) over for ændringer i kredsløbet, der måles. Et digitalt multimeter prøver mængden, der måles over tid, og viser det derefter. Analoge multimetre aflæser løbende testværdien. Hvis der er små ændringer i aflæsninger, vil nålen på et analogt multimeter forsøge at spore det, i modsætning til at den digitale måler skal vente til den næste prøve, hvilket giver forsinkelser mellem hver diskontinuerlig aflæsning (plus den digitale måler kan yderligere kræve afregningstid at konvergere om værdien). Den digitale displayværdi i modsætning til en analog skærm er subjektivt vanskeligere at læse. Denne kontinuerlige sporingsfunktion bliver vigtig, når du f.eks. Tester kondensatorer eller spoler. En velfungerende kondensator bør tillade strøm at strømme, når der påføres spænding, derefter falder strømmen langsomt til nul, og denne "signatur" er let at se på et analogt multimeter, men ikke på et digitalt multimeter. Dette er ens, når man tester en spole, bortset fra at strømmen starter lavt og stiger.

Modstandsmålinger på en analog måler kan især have lav præcision på grund af det typiske modstandsmålingskredsløb, der komprimerer vægten kraftigt ved de højere modstandsværdier. Billige analoge målere har muligvis kun en enkelt modstandsskala, hvilket alvorligt begrænser rækkevidden af ​​præcise målinger. Typisk vil en analog måler have en paneljustering for at indstille nul-ohm-kalibreringen af ​​måleren, for at kompensere for målerbatteriets varierende spænding og målerens testledningers modstand.

Nøjagtighed

Digitale multimetre tager generelt målinger med en nøjagtighed, der er bedre end deres analoge modstykker. Standard analoge multimetre måler med typisk ± 3% nøjagtighed, selvom der fremstilles instrumenter med højere nøjagtighed. Standard bærbare digitale multimetre er specificeret til at have en nøjagtighed på typisk ± 0,5% på DC -spændingsområderne. Mainstream bænk-top-multimetre fås med en specificeret nøjagtighed på bedre end ± 0,01%. Laboratoriekvalitetsinstrumenter kan have nøjagtigheder på få dele pr. Million .

Nøjagtighedstal skal fortolkes med omhu. Nøjagtigheden af ​​et analogt instrument refererer normalt til afbøjning i fuld skala; en måling på 30 V på 100 V skalaen på en 3% meter udsættes for en fejl på 3 V, 10% af aflæsningen. Digitale målere angiver normalt nøjagtighed som en procentdel af aflæsning plus en procentdel af værdien i fuld skala, undertiden udtrykt i tællinger snarere end i procentbetingelser.

Den citerede nøjagtighed er angivet som den for det lavere millivolt (mV) DC -område og er kendt som figuren "grundlæggende DC -voltnøjagtighed". Højere DC spændingsområder, strøm, modstand, AC og andre områder vil normalt have en lavere nøjagtighed end det grundlæggende DC volt volt. AC -målinger opfylder kun specificeret nøjagtighed inden for et bestemt frekvensområde .

Producenter kan levere kalibreringstjenester , så der kan købes nye målere med et kalibreringscertifikat, der angiver, at måleren er blevet justeret til standarder, der kan spores til f.eks. US National Institute of Standards and Technology (NIST) eller anden national standardorganisation .

Testudstyr har en tendens til at glide ud af kalibreringen over tid, og den angivne nøjagtighed kan ikke påberåbes på ubestemt tid. For dyrere udstyr leverer producenter og tredjeparter kalibreringstjenester, så ældre udstyr kan kalibreres og certificeres igen. Omkostningerne ved sådanne tjenester er uforholdsmæssige for billigt udstyr; ekstrem nøjagtighed er imidlertid ikke påkrævet for de fleste rutinemæssige test. Multimetre, der bruges til kritiske målinger, kan være en del af et metrologiprogram for at sikre kalibrering.

Et multimeter kan antages at være "gennemsnitligt reagerende" på AC -bølgeformer, medmindre det er angivet som en "sand RMS" -type. Et gennemsnitligt reagerende multimeter vil kun opfylde sin specificerede nøjagtighed på AC volt og ampere for rent sinusformede bølgeformer. Et sandt RMS -reagerende multimeter vil på den anden side opfylde sin specificerede nøjagtighed på AC volt og strøm med enhver bølgeformstype op til en specificeret topfaktor ; RMS -ydelse hævdes undertiden for målere, der kun rapporterer nøjagtige RMS -aflæsninger ved bestemte frekvenser (normalt lave) og med visse bølgeformer (stort set altid sinusbølger).

En målers vekselstrøm og strømnøjagtighed kan have forskellige specifikationer ved forskellige frekvenser.

Følsomhed og inputimpedans

Når det bruges til måling af spænding, skal multimeterets indgangsimpedans være meget høj i forhold til impedansen i kredsløbet, der måles; ellers kan kredsløbets drift blive påvirket, og aflæsningen vil være unøjagtig.

Målere med elektroniske forstærkere (alle digitale multimetre og nogle analoge målere) har en fast indgangsimpedans, der er høj nok til ikke at forstyrre de fleste kredsløb. Dette er ofte enten en eller ti megohms ; den standardisering af input modstand muliggør anvendelsen af eksterne høj modstand prober , som danner en spændingsdeler med input modstand til at udvide spænding på op til titusinder af volt. High-end multimetre giver generelt en inputimpedans større end 10 GΩ for områder mindre end eller lig med 10 V. Nogle high-end multimetre giver> 10 Gigaohms impedans til områder større end 10 V.

De fleste analoge multimetre af typen bevægelig markør er ikke bufferet og trækker strøm fra det testede kredsløb for at aflede målepegeren. Den impedans af måleren varierer afhængigt af grundlæggende målerens følsomhed bevægelse og det område, som er valgt. For eksempel vil en måler med en typisk 20.000 Ω/V følsomhed have en inputmodstand på 2 MΩ på 100 V -området (100 V × 20.000 Ω/V = 2.000.000 Ω). På hvert område, ved fuld spænding i området, tages den fulde strøm, der kræves for at aflede målerens bevægelse, fra det testede kredsløb. Lavere følsomhedsmålerbevægelser er acceptable til test i kredsløb, hvor kildeimpedanserne er lave i forhold til målerimpedansen, f.eks. Effektkredsløb ; disse målere er mere robuste mekanisk. Nogle målinger i signalkredsløb kræver højere følsomhedsbevægelser for ikke at indlæse det testede kredsløb med målerens impedans.

Følsomhed bør ikke forveksles med en måles opløsning , som defineres som den laveste signalændring (spænding, strøm, modstand og så videre), der kan ændre den observerede aflæsning.

For digitale multimetre til almindelige formål er det laveste spændingsområde typisk flere hundrede millivolts AC eller DC, men det laveste strømområde kan være flere hundrede mikroampere, selvom der er instrumenter med større strømfølsomhed tilgængelige. Multimetre designet til (elnettet) "elektrisk" brug i stedet for generel elektronisk ingeniøranvendelse vil typisk give afkald på mikroampernes nuværende intervaller.

Måling af lav modstand kræver, at blymodstand (målt ved at røre testproberne sammen) trækkes fra for bedst mulig nøjagtighed. Dette kan gøres med funktionen "delta", "nul" eller "nul" i mange digitale multimetre. Kontakttryk til den testede enhed og overfladernes renlighed kan påvirke målinger af meget lave modstande. Nogle målere tilbyder en firetrådstest, hvor to sonder leverer kildespændingen, og de andre tager måling. Brug af en meget høj impedans muliggør meget lavt spændingsfald i proberne, og modstanden fra kildesonderne ignoreres, hvilket resulterer i meget nøjagtige resultater.

Den øvre ende af multimeter måleområder varierer betydeligt; målinger over måske 600 volt, 10 ampere eller 100  megohms kan kræve et specialiseret testinstrument.

Byrde spænding

Hvert inline serieforbundet ammeter, inklusive et multimeter i et strømområde, har en vis modstand. De fleste multimetre måler i sig selv spænding og sender en strøm, der skal måles gennem en shuntmodstand , og måler spændingen, der udvikles over den. Spændingsfaldet er kendt som belastningsspændingen, angivet i volt pr. Ampere. Værdien kan ændre sig afhængigt af det område, måleren sætter, da forskellige områder normalt bruger forskellige shuntmodstande.

Belastningsspændingen kan være betydelig i områder med meget lav spænding. For at kontrollere dens virkning på nøjagtighed og på drift af eksterne kredsløb kan måleren skiftes til forskellige områder; den aktuelle aflæsning skal være den samme, og kredsløbets drift bør ikke påvirkes, hvis belastningsspænding ikke er et problem. Hvis denne spænding er signifikant, kan den reduceres (også reducere målingens iboende nøjagtighed og præcision) ved hjælp af et højere strøminterval.

Vekselspænding

Da det grundlæggende indikatorsystem i enten en analog eller digital måler kun reagerer på DC, indeholder et multimeter et AC til DC -konverteringskredsløb til måling af vekselstrøm. Grundlæggende målere anvender et ensretterkredsløb til at måle spændingens gennemsnitlige eller maksimale absolutte værdi, men er kalibreret til at vise den beregnede root -middelværdi (RMS) værdi for en sinusformet bølgeform ; dette vil give korrekte aflæsninger for vekselstrøm som anvendt i effektfordeling. Brugervejledninger til nogle sådanne målere angiver korrektionsfaktorer for nogle simple ikke- sinusformede bølgeformer , så den korrekte root-middelværdi (RMS) ækvivalente værdi kan beregnes. Dyrere multimetre inkluderer en AC til DC -omformer, der måler den sande RMS -værdi af bølgeformen inden for visse grænser; brugervejledningen til måleren kan angive grænserne for den højeste faktor og frekvens, som målekalibreringen er gyldig for. RMS-sansning er nødvendig for målinger på ikke-sinusformede periodiske bølgeformer, som f.eks. Findes i lydsignaler og frekvensomformere .

Digitale multimetre (DMM eller DVOM)

Moderne multimetre er ofte digitale på grund af deres nøjagtighed, holdbarhed og ekstra funktioner. I et digitalt multimeter omdannes det testede signal til en spænding og en forstærker med elektronisk styret forstærkning forudsætter signalet. Et digitalt multimeter viser mængden målt som et tal, hvilket eliminerer parallaksfejl .

Moderne digitale multimetre kan have en integreret computer , som giver et væld af bekvemmelighedsfunktioner. Tilgængelige måleforbedringer omfatter:

• Auto-interval , der vælger det korrekte område for den testede mængde, så de mest markante cifre vises. For eksempel ville et firecifret multimeter automatisk vælge et passende område for at vise 12,34 mV i stedet for 0,012 V eller overbelastning. Autodistancemålere inkluderer normalt en mulighed for at holde måleren inden for et bestemt område, fordi en måling, der forårsager hyppige ændringer i rækkevidde, kan være distraherende for brugeren.
• Auto-polaritet til aflæsninger af jævnstrøm viser, om den påførte spænding er positiv (stemmer overens med målerledningsmærker) eller negativ (modsat polaritet til målerledninger).
• Prøve og hold , som låser den seneste aflæsning til undersøgelse, efter at instrumentet er fjernet fra kredsløbet, der testes.
• Strømbegrænsede test for spændingsfald på tværs af halvlederkryds . Selvom det ikke er en erstatning for en ordentlig transistortester og bestemt ikke for en fejet kurvetracertype , letter dette testdioder og en række forskellige transistortyper.
• En grafisk fremstilling af mængden, der testes, som et søjlediagram . Dette gør go/no-go-test let og muliggør også spotting af hurtigtgående tendenser.
• Et oscilloskop med lav båndbredde .
• Automotive kredsløbstestere, herunder tests for automotive timing og dvælssignaler (dvale og motoromdrejningstal er normalt tilgængelig som en mulighed og er ikke inkluderet i de grundlæggende DMM'er i biler).
• Enkel dataindsamlingsfunktioner til registrering af maksimale og minimale aflæsninger over en given periode eller til at tage et antal prøver med faste intervaller.
• Integration med pincet til overflademonteringsteknologi .
• En kombineret LCR-måler til små og mellemstore SMD-komponenter og gennemgående huller.

Moderne målere kan være forbundet med en personlig computer via IrDA- links, RS-232- forbindelser, USB eller en instrumentbus som f.eks. IEEE-488 . Interfacet gør det muligt for computeren at registrere målinger, når de foretages. Nogle DMM'er kan gemme målinger og uploade dem til en computer.

Det første digitale multimeter blev fremstillet i 1955 af Non Linear Systems. Det hævdes, at det første håndholdte digitale multimeter blev udviklet af Frank Bishop of Intron Electronics i 1977, som på det tidspunkt præsenterede et stort gennembrud for service og fejlfinding i feltet.

Analoge multimetre

Et multimeter kan implementeres med en galvanometer-målerbevægelse , eller sjældnere med et søjlediagram eller en simuleret markør, såsom et LCD-display eller et fluorescerende vakuumdisplay . Analoge multimetre var almindelige; et analogt kvalitetsinstrument ville koste omtrent det samme som en DMM. Analoge multimetre havde de ovenfor beskrevne præcisions- og læsningsnøjagtighedsbegrænsninger og blev derfor ikke bygget til at give den samme nøjagtighed som digitale instrumenter.

Analoge målere var intuitive, hvor tendensen med en måling var vigtigere end en nøjagtig værdi opnået på et bestemt tidspunkt. En ændring i vinkel eller i en andel var lettere at fortolke end en ændring i værdien af ​​en digital aflæsning. Af denne grund har nogle digitale multimetre desuden et søjlediagram som et andet display, typisk med en hurtigere samplingshastighed end den blev brugt til den primære aflæsning. Disse hurtige samplingshastighedsstregtegninger har en overlegen reaktion end den fysiske markør for analoge målere, hvilket forælder den ældre teknologi. Med hurtigt fluktuerende DC, AC eller en kombination af begge var avancerede digitale målere i stand til at spore og vise udsving bedre end analoge målere, samtidig med at de havde mulighed for at adskille og samtidig vise DC- og AC -komponenter.

Analoge målerbevægelser er i sagens natur mere skrøbelige fysisk og elektrisk end digitale målere. Mange analoge multimetre har en rækkeviddekontaktposition markeret "off" for at beskytte målerens bevægelse under transport, hvilket placerer en lav modstand på tværs af målerens bevægelse, hvilket resulterer i dynamisk bremsning . Målerbevægelser som separate komponenter kan beskyttes på samme måde ved at tilslutte en kortslutnings- eller jumperledning mellem terminalerne, når de ikke er i brug. Målere, der har en shunt hen over viklingen, såsom et ammeter, kræver muligvis ikke yderligere modstand for at standse ukontrollerede bevægelser af målernålen på grund af shuntens lave modstand.

Målerbevægelsen i et analogt multimeter i bevægelig markør er praktisk talt altid et galvanometer med bevægelig spole af d'Arsonval- typen, der bruger enten juvelerede omdrejninger eller stramme bånd til at understøtte den bevægelige spole. I et grundlæggende analogt multimeter trækkes strømmen til at aflede spolen og markøren fra kredsløbet, der måles; det er normalt en fordel at minimere strømmen trukket fra kredsløbet, hvilket indebærer sarte mekanismer. Følsomheden af ​​et analogt multimeter er angivet i enheder på ohm pr. Volt. For eksempel ville et meget billigt multimeter med en følsomhed på 1.000 Ω/V trække 1 mA fra et kredsløb ved fuld afbøjning. Dyrere (og mekanisk mere sarte) multimetre har typisk følsomheder på 20.000 ohm pr. Volt og nogle gange højere, idet 50.000 ohm pr. Volt (tegning 20 mikroampere i fuld skala) er omkring den øvre grænse for en bærbar, generel, ikke-forstærket analogt multimeter.

For at undgå belastning af det målte kredsløb med den strøm, der trækkes af målerens bevægelse, bruger nogle analoge multimetre en forstærker indsat mellem det målte kredsløb og målerens bevægelse. Selvom dette øger målerens omkostninger og kompleksitet, kan indgangsmodstanden gøres meget høj og uafhængig af den strøm, der kræves for at betjene målerens bevægelsesspole , ved hjælp af vakuumrør eller felteffekttransistorer . Sådanne forstærkede multimetre kaldes VTVM'er (vakuumrør voltmetre), TVM'er (transistor volt meter), FET-VOM'er og lignende navne.

På grund af fraværet af forstærkning er almindelige analoge multimeter typisk mindre modtagelige for radiofrekvensinterferens og har derfor fortsat en fremtrædende plads på nogle felter, selv i en verden med mere præcise og fleksible elektroniske multimetre.

Prober

Et multimeter kan bruge mange forskellige testprober til at oprette forbindelse til kredsløbet eller den testede enhed. Krokodilleklip , udtrækkelige krogklemmer og spidse sonder er de tre mest almindelige typer. Pincetprober bruges til testpunkter med tæt afstand, som f.eks. Overflademonterede enheder . Stikkene er fastgjort til fleksible, godt isolerede ledninger, der er afsluttet med stik, der er passende til måleren. Prober er forbundet til bærbare målere typisk med indhyllede eller forsænkede bananstik , mens bordmåler kan bruge bananstik eller BNC -stik . 2 mm stik og bindestænger har også været brugt til tider, men er mindre almindeligt anvendt i dag. Sikkerhedsvurderinger kræver faktisk nu indhyllede bananstik.

Bananbøsningerne placeres typisk med en standardiseret center-til-center afstand på 3 / 4  i (19 mm), for at tillade standardadaptere eller anordninger såsom spænding multiplikator eller termoelement prober skal sættes i.

Klemmemålere klemmer rundt om en leder, der bærer en strøm, der skal måles, uden at det er nødvendigt at forbinde måleren i serie med kredsløbet eller overhovedet få metallisk kontakt. Dem til AC -måling bruger transformatorprincippet; fastspændingsmålere til måling af lille strøm eller jævnstrøm kræver mere eksotiske sensorer som f.eks. hall-effektbaserede systemer, der måler det uforanderlige magnetfelt for at bestemme strømmen.

Sikkerhed

De fleste multimetre indeholder en sikring eller to sikringer, som undertiden forhindrer beskadigelse af multimeteret fra en strømoverbelastning på det højeste strømområde. (For yderligere sikkerhed er testledninger med indbyggede sikringer tilgængelige.) En almindelig fejl ved betjening af et multimeter er at indstille måleren til at måle modstand eller strøm og derefter tilslutte den direkte til en lavimpedans spændingskilde. Uforbundne målere ødelægges ofte hurtigt af sådanne fejl; smeltede målere overlever ofte. Sikringer, der bruges i målere, skal bære instrumentets maksimale målestrøm, men er beregnet til at afbryde, hvis operatørfejl udsætter måleren for en lavimpedansfejl. Målere med utilstrækkelig eller usikker fusion var ikke ualmindelige; denne situation har ført til oprettelsen af kategorierne IEC61010 for at vurdere målers sikkerhed og robusthed.

Digitale målere er klassificeret i fire kategorier baseret på deres påtænkte anvendelse, som angivet af IEC 61010-1 og gentaget af lande og regionale standardgrupper, såsom CEN EN61010 standarden.

• Kategori I : bruges, hvor udstyr ikke er direkte forbundet med lysnettet
• Kategori II : bruges på enfasede hovedledninger
• Kategori III : bruges på permanent installerede belastninger såsom fordelingspaneler, motorer og trefasede apparatudtag
• Kategori IV : bruges på steder, hvor fejlstrømniveauer kan være meget høje, f.eks. Forsyningsserviceindgange, hovedpaneler, forsyningsmålere og primært overspændingsbeskyttelsesudstyr

Hver kategoriklassificering angiver også maksimale sikre forbigående spændinger for udvalgte måleområder i måleren. Kategorimærkede målere har også beskyttelse mod overstrømsfejl. På målere, der tillader grænseflade med computere, kan optisk isolering bruges til at beskytte tilsluttet udstyr mod højspænding i det målte kredsløb.

Multimetre af god kvalitet, der er designet til at opfylde kategori II og højere standarder, omfatter keramiske sikringer med høj brudkapacitet (HRC), der typisk er klassificeret til mere end 20 kA kapacitet; disse er meget mindre tilbøjelige til at mislykkes eksplosivt end mere almindelige glassikringer. De vil også omfatte højenergi overspænding MOV (metaloxid Varistor ) beskyttelse, og kredsløb overstrømsbeskyttelse i form af en polyswitch .

DMM alternativer

En kvalitetsgeneral elektronisk DMM anses generelt for tilstrækkelig til målinger ved signalniveauer større end 1 mV eller 1 μA eller under ca. 100 MΩ; disse værdier er langt fra de teoretiske følsomhedsgrænser og har stor interesse i nogle kredsløbssituationer. Andre instrumenter - hovedsageligt ens, men med højere følsomhed - bruges til nøjagtige målinger af meget små eller meget store mængder. Disse omfatter nanovoltmetre, elektrometre (for meget lave strømme og spændinger med meget høj kildemodstand, såsom 1 TΩ) og picoammetre . Tilbehør til mere typiske multimetre tillader også nogle af disse målinger. Sådanne målinger er begrænset af tilgængelig teknologi og i sidste ende af iboende termisk støj .

Strømforsyning

Analoge målere kan måle spænding og strøm ved at bruge strøm fra testkredsløbet, men kræver en supplerende intern spændingskilde til modstandstest, mens elektroniske målere altid kræver en intern strømforsyning for at køre deres interne kredsløb. Håndholdte målere bruger batterier, mens bænkmålere normalt bruger strøm; begge arrangementer tillader måleren at teste enheder. Testning kræver ofte, at den testede komponent isoleres fra kredsløbet, hvori de er monteret, da ellers vildstrøms- eller lækstrømbaner kan forvride målinger. I nogle tilfælde kan spændingen fra multimeteret tænde aktive enheder, forvrænge en måling eller i ekstreme tilfælde endda beskadige et element i kredsløbet, der undersøges.

Sikkerhed

Det er sikrest (for både multimeter, kredsløb under test og operatøren) at afbryde en komponent fra dens kredsløb og næsten altid at fjerne strøm fra den enhed, der undersøges. Det er det sikreste valg at fjerne alle strømtilslutninger fra et stykke netdrevet udstyr før test (og sikre, at alle store kapacitansanordninger aflades sikkert). At forlade udstyr tilsluttet lysnettet under måling bør kun være et meget nøje overvejet alternativt valg. Blandt andre spørgsmål er der interaktioner mellem jordarrangementer for vægdrevet testudstyr og den testede enhed, som er usikre og kan beskadige testudstyr og den testede enhed. Dette er især tilfældet, når der er fejl, mistænkt eller ej, i nogen af ​​de sammenkoblede enheder. Batteridrevet testudstyr kan være det sikreste valg i sådanne situationer.

Målere beregnet til test på farlige steder eller til brug på sprængningskredsløb kan kræve brug af et producentspecificeret batteri for at opretholde deres sikkerhedsklassificering.

Se også

• Elektronisk testudstyr
• Elmåler

Referencer

eksterne links

• Sådan bruges et multimeter , sparkfun
• Sådan vælges et multimeter - Diskuterer de vigtigste overvejelser for at vælge det rigtige multimeter.
• Multimetervejledning - Masser af nyttig information om digital multimeterbrug.
• Nybegynderguide til 830B -multimeteret - Diskuterer de mange anvendelser af et billigt digitalt multimeter i hjemmet.
• Sådan bestemmes nøjagtighed for digitalt multimeter
• ABCs of Multimeter safety - (PDF)
• Digitalt multimeter - Fra teori til brug
• Pocket Multimeters - Hvilke faktorer skal overvejes, før du vælger Pocket Multimeters.
• Multimetre og hvordan man bruger dem
• DC -målekredsløbskapitel fra lektioner i elektriske kredsløb Vol 1 DC gratis e -bog og lektioner i elektriske kredsløbsserier .