Всё про цифровой мультиметр: принцип работы, как измерять

Мультиметр цифровой — это универсальный прибор для измерения электрических параметров, который сочетает действие амперметра, вольтметра и омметра в одном приборе, который выводит показания на небольшой дисплей. Существуют, как стендовые, так и переносные мультиметры.

Мультиметр цифровой

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Преимущество цифрового мультиметра над приборами с измерительным механизмом заключается в том, что показание прибора по шкале должны пересчитываться в том случае, если стрелка прибора остановилась между отдельными делениями на шкале. Цифровые измерительные приборы не нуждаются в перерасчете показаний, изображая их в виде чисел на дисплее. Также цифровые мультиметры более чувствительны к малым изменениям тока и поэтому более точны по сравнению с другими приборами, измеряющими электрические параметры.

На постсоветском пространстве такой прибор известен под сленговым названием «Цэшка», т. к. названия советских мультиметров начинались с буквы «Ц».

Принцип действия цифрового мультиметра

В основе цифрового мультиметра лежит АЦП двойного интегрирования — аналого-цифровой преобразователь, в котором входной сигнал сравнивается с опорным.

Для того, чтобы измеритель показывал величину электрического параметра, измеритель должен быть электрически подсоединен к схеме или ее компоненту. Эти подсоединения выполняются набором проводов. Черный провод обычно называется общим или отрицательным, красный — положительным.

На одном конце каждого из проводов находится вилка, которая подключается в гнездо измерителя. Другой конец каждого провода используется для создания контакта со схемой или ее компонентом, который должен быть промерен.

Чтобы измерить постоянный ток, измеритель должен быть включен последовательно со схемой, в которой производятся измерения. Если прибор, который настроен на измерение тока, случайно будет включен параллельно с источником напряжения, напряжение может послужить причиной того, что избыточный ток потечет через измеритель и повредит его.

Чтобы измерить напряжение, измеритель должен быть включен параллельно с источником напряжения. Поскольку напряжение одинаково во всех ветвях параллельной схемы, напряжение, которое должно быть измерено, будет и на измерителе, в результате чего измеритель покажет уровень напряжения.

Измерения сопротивлений должны проводиться на обесточенных цепях. При измерениях сопротивлений используется небольшая внутренняя батарея для питания схемы измерителя и сопротивления, которое должно быть измерено.

Порядок измерения цифровым мультиметром

1) Включите измеритель нажатием кнопки ON/OFF
2) Выберите нужный тип измерения нажатием соответствующей кнопки
3) Выберите нужный диапазон измерений нажатием соответствующей кнопки переключения диапазонов
4) Подсоедините измерительные провода в соответствующие гнезда на панели.
5) Прижмите концы измерительных проводов к испытуемым точкам (или прикрепите провода к компоненту). Для измерения сопротивления нет необходимости выставления нуля, как это нужно было делать в вольт омметре, ламповом вольтомметре и вольтомметре на полевых транзисторах.
6) Снимите показания с дисплея.

Гальванометр устройство для измерения электрических параметров

Осциллограф применяется для проверки электронного оборудования

Стабилизаторы напряжения прибор, который обеспечивает стабильный уровень напряжения

Суммирующий усилитель выходное напряжение равно сумме его входных напряжений

Полевой транзистор могут использоваться в качестве выключателей, регуляторов тока или усилителей

Статья «Устройство, назначение и принцип работы цифровых мультиметров (тестеров)»

Содержание

1. Варианты конструктивного исполнения мультиметров
2. Эксплуатация тестера
   1. Измерение постоянного напряжения
   2. Измерение переменных напряжений
   3. Измерение постоянного тока
   4. Измерение сопротивлений
   5. Контроль исправности диодов

Цифровой мультиметр — это простой в эксплуатации, универсальный наглядный прибор, измеряющий электрические параметры.

Сегодня на рынке представлены десятки типов этих устройств, но для использования на станциях техобслуживания при покупке следует убедиться, чтобы он внесен в реестр средств измерений для прохождения метрологической поверки.

Первый мультиметр был изобретен в 1920 г. Дональдом Макади. К разработке универсального прибора его подтолкнула необходимость носить большое количество разнообразных инструментов для выполнения измерений. Мультиметр тогда назывался авометр и делал измерения в вольтах, амперах и омах. Продажи изобретения начались в 1923 г.

Варианты конструктивного исполнения мультиметров

Принцип работы тестера основан на сопоставлении входного сигнала с опорным. Основой цифрового мультиметра является АЦП двойного интегрирования. Изменение предела измерений выполняется на резисторных делителях. Если мультиметр имеет милливольтовое деление, оборудование может быть построено на встроенном усилителе с возможностью корректирования коэффициента усиления. Напряжение измеряется прямым подключением к цепи. Измерение тока основывается на падении напряжения на встроенных резисторах (разные резисторы для разного предела измерения). Сопротивление замеряется при подаче тока на резистор, с которого считываются значения (включение резистора основано на обратной связи инвертирующего усилителя).

Эксплуатация тестера

Примечание. Покупать самый дорогой прибор не обязательно. Так, автоэлектрику достаточно иметь доступ к нескольким функциональным возможностям: измерению постоянного напряжения и тока, измерению сопротивления, переменного напряжения, параметров диода. В начале работы к клемме 1 нужно подсоединить провод измерительного щупа черного цвета, к клемме 3 — красного.

Измерение постоянного напряжения

Переключатель переводится на деление 1000 V в положение 4, черный щуп подсоединяется к неизолированному участку корпуса, красный – к точке измерения, к примеру, плюсу аккумулятора. При измерении напряжения аккумулятора показания тестера должны находиться в пределах 12,0 — 14,6 V, иначе батарея будет разряжена. Для увеличения точности измерений необходимо перевести переключатель на значение 20 V. Аналогично проводятся и другие измерения. Измерение напряжений может проводиться на каждом узле или элементе с подключением прибора параллельно элементу.

Измерение переменных напряжений

Данный вид измерений необходим для контроля напряжения сети переменного тока 220 В, например, в гараже. Переключатель переводится в предел 750 V, положение 5. Щупы подключаются в гнезда розетки. Напряжение должно находиться в пределах 210–230 В.

Измерение постоянного тока

Необходимо перевести переключатель в положение 6, предел 200 миллиампер. Щупы мультиметра подсоединяются в разрыв электрической цепи. Производятся измерения. В автомобиле протекают большие токи, по этой причине измерения производятся в положении переключателя 2 с подключением красного провода к разъему 2.

Измерение сопротивлений

Измерение сопротивлений нужно производить на отключенной от схемы детали. Переключатель переводится в положение 7 на предел 200 килоом. Далее детали параллельно подключаются к щупу. Измерение производится с увеличением точности путем перехода к нижнему пределу. Сопротивление ламп накаливания колеблется от 10 до 500 Ом, двигателей постоянного тока (стеклоподъемники, система вентиляции, дворники) — 5–50 Ом, реле — 10–5000 Ом, стартера — 0,1–0,5 Ом.

Контроль исправности диодов

Часто этот вид измерений нужно выполнять при проверке работы индикаторов на приборной панели, генераторов и современного светодиодного осветительного оборудования. Контроль производится только на выключенном элементе. Переключатель должен находиться в положении 8. Щупы подсоединяются сначала в одном, потом в другом направлении. Таким образом, в одном направлении показания тестера должны быть от 300 до 600 Ом, а в другом — отсутствовать.

Что такое цифровой мультиметр?

Что такое цифровой мультиметр? Основная информация и объяснение того, чем цифровые мультиметры отличаются от аналоговых тестеров

Обзор

Измерительные приборы необходимы для проверки состояния электронных устройств. Цифровые мультиметры рекомендуются, когда вам нужно проверить состояние электронного устройства, потому что такая информация не видна. На этой странице даны ответы на вопросы о цифровых мультиметрах, которые вам может быть стыдно задавать (например, что такое цифровые мультиметры и чем они отличаются от аналоговых тестеров), предлагается вводная информация о доступных типах и объясняется, как выбрать подходящую модель. для тебя.

Цифровой мультиметр, которым легко пользоваться даже новичкам.

Цифровые мультиметры — это измерительные приборы, которые могут измерять такие величины, как напряжение, ток и сопротивление. Измеряемые значения отображаются на цифровом дисплее, что позволяет легко и быстро их считывать даже новичкам.

Некоторые цифровые мультиметры выбирают диапазон измерения автоматически, избавляя от необходимости выбирать его вручную. Следовательно, эти инструменты сравнительно просты в использовании даже для новичков. Естественно, аналоговые тестеры также имеют преимущества, например, с точки зрения простоты считывания изменений измеренного значения во время измерения и интуитивной простоты, с которой можно увидеть иглу в местах, где цифровое показание может быть трудно увидеть.
Поскольку как цифровые мультиметры, так и аналоговые тестеры имеют свои преимущества, вы можете выбрать прибор, который лучше всего подходит для вашего приложения, уточнив, что вы хотите измерить.

Высокоточные цифровые мультиметры

Цифровые мультиметры часто характеризуют как высокоточные, однако точность самих результатов измерений существенно не отличается от аналоговых тестеров. Однако в этом контексте «высокая точность» относится к способности приборов работать с более высоким разрешением, поскольку их цифровые дисплеи могут отображать больше цифр. Поскольку аналоговые тестеры показывают значения с помощью иглы, существует вероятность того, что человек, использующий прибор, сделает ошибку при считывании значения. Такие ошибки известны как ошибки чтения.

Преимущество цифровых мультиметров в том, что они менее подвержены ошибкам считывания, поскольку в них используется цифровой дисплей. Многие пользователи считают, что легко читаемый цифровой дисплей предпочтительнее, так как человеческая ошибка может произойти, независимо от того, насколько тщательно.

В отличие от аналоговых тестеров, измеренные значения с цифровых мультиметров можно считывать напрямую, без необходимости интерпретировать мелкие деления, а показания приборов легко считываются в темных местах. Таким образом, цифровые мультиметры отличаются простотой считывания их значений*. Некоторые цифровые мультиметры могут отправлять данные на компьютер, что еще больше снижает вероятность ошибки.

• *При измерении явления, характеризующегося высоким уровнем изменчивости, значение минимальной цифры на цифровых приборах может быстро меняться, что затрудняет чтение результата. В таких ситуациях может быть проще прочитать результат как среднее значение на аналоговом тестере, поскольку стрелка не способна механически отслеживать колебания.

Типы цифровых мультиметров

Цифровые мультиметры можно разделить на два основных типа.

Ручной тип

Настольный тип

Портативные модели имеют компактную конструкцию, поэтому их можно держать во время использования. Поскольку их легко носить с собой, их можно использовать в самых разных областях, от лабораторий до работы на месте. То, что они компактны, не означает, что им не хватает функциональности. Доступны модели высокого класса, поэтому вы можете выбрать прибор, который подходит для вашего приложения. Портативные модели доступны в различных форм-факторах, включая компактные, в форме карты и в форме ручки.

Напротив, настольные модели предназначены для размещения на горизонтальной поверхности во время использования. Они часто встраиваются в рабочие места, системы и производственные линии, и многие из них имеют большое количество отображаемых цифр. Существует тенденция к высокой добавленной стоимости в виде возможностей, предоставляемых прибором отдельно или в сочетании с компьютером, включая передачу данных, усреднение и расширенные вычисления.
При выборе цифрового мультиметра полезно задаться вопросом, должна ли выбранная вами модель быть портативной или необходимые вам возможности доступны только в настольных моделях.

Как выбрать цифровой мультиметр

Многие покупатели, впервые покупающие мультиметр, могут испугаться широкого спектра функций, предлагаемых цифровыми мультиметрами. Как можно выбрать лучший инструмент для данного приложения? Первый шаг — определить, обладает ли модель-кандидат необходимой функциональностью, и проверить такие характеристики, как диапазон и разрешение. Если вы планируете использовать инструмент на открытом воздухе, например, на рабочем месте, рекомендуется выбрать модель, рассчитанную на такое использование.

Если вам нужно часто брать инструмент с собой, большую модель, вероятно, будет сложно использовать. Компактные продукты включают в себя широкий спектр вариантов, от простых моделей в форме карты до функциональных портативных устройств, поэтому тщательное рассмотрение среды, в которой вы будете использовать инструмент, — это хороший способ обрести душевное спокойствие. Также важно выбрать цифровой мультиметр с правильным уровнем точности для приложения.

Преимущество многофункциональных цифровых мультиметров заключается в том, что их можно использовать в различных ситуациях. Конечно, если вы в основном будете использовать инструмент в условиях, не требующих большой точности, нет необходимости выбирать дорогую модель. Постарайтесь выбрать модель с той точностью и функциональностью, которая вам нужна.
Наконец, также важно выбрать цифровой мультиметр, который обеспечит безопасность на рабочем месте.

Выбор цифрового мультиметра, который подходит именно вам

Цифровые мультиметры отображают значения в легко читаемом формате, и наблюдается тенденция к созданию многофункциональных моделей с высокой точностью и разрешением. Поскольку доступно так много типов, покупатели нередко путаются в том, какая модель лучше всего соответствует их потребностям. При выборе цифрового мультиметра первым делом нужно спросить, какие функции вы хотите использовать.
Затем примите во внимание такие факторы, как безопасность и условия эксплуатации, и вы сможете выбрать цифровой мультиметр, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Как использовать

Связанные продукты

• HISTESTER CARD 3244-60
• Цифровой мультиметр DT4282
• Зажима AC/DC HISTESTER 3287
• PRECIONG DC VOLTMETER DM7275
925625. a Цифровой мультиметр Как пользоваться цифровым мультиметром. Обзор преимуществ и недостатков

• Как измерить напряжение Как измеряется напряжение? Напряжение легко измерить с помощью тестера.

• Как измерить ток Зачем нужно измерять ток? Причины, методы и меры предосторожности

• Как измерить частоту Как измеряется частота? Приборы для измерения частоты и меры предосторожности, касающиеся методов измерения

Принцип работы цифрового мультиметра DMM » Примечания по электронике

Понимание того, как работает цифровой мультиметр, поможет вам максимально использовать его преимущества и свести к минимуму влияние его недостатков.

---

Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерительным прибором Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр цифровой мультиметр Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Проверка диодов и транзисторов Поиск неисправностей транзисторных цепей

---

При использовании цифрового мультиметра полезно иметь представление о том, как работает измерительный прибор. Таким образом, можно извлечь из него наилучшую пользу — понимание того, как работает цифровой мультиметр, возможность выбора наилучших настроек и т. д.

Ввиду того, что вместо аналоговых циферблатов используется цифровая технология, цифровой мультиметр работает совершенно иначе, чем старые аналоговые мультиметры. В цифровых мультиметрах используется технология аналого-цифрового преобразователя, а также они могут обеспечить гораздо больше возможностей измерения, поскольку добавление дополнительных измерений в базовую ИС не приводит к значительному увеличению стоимости.

Основными измерениями, выполняемыми любым мультиметром, являются амперы, вольты и омы (сопротивление), и многие цифровые мультиметры обеспечивают множество других измерений, включая емкость, коэффициент полезного действия транзистора, зуммер непрерывности, температуру и т. д., в зависимости от конкретного измерительного прибора.

Типовой недорогой цифровой мультиметр

Принцип работы цифрового мультиметра — основы

При рассмотрении работы цифрового мультиметра необходимо понимать основные технологии, которые обычно используются.

Для цифрового мультиметра одним из ключевых процессов, связанных с этим, является аналого-цифровое преобразование.

Существует много форм аналого-цифрового преобразователя, АЦП. Однако тот, который наиболее широко используется в цифровых мультиметрах, DMM известен как регистр последовательного приближения или SAR.

Некоторые АЦП последовательного приближения могут иметь уровень разрешения только 12 бит, но те, которые используются в тестовом оборудовании, включая цифровые мультиметры, обычно имеют 16 бит или, возможно, больше, в зависимости от приложения.

Как правило, для цифровых мультиметров обычно используются уровни разрешения 16 бит со скоростью 100 000 отсчетов в секунду. Эти уровни скорости более чем достаточны для большинства приложений цифрового мультиметра, где обычно не требуются высокие уровни скорости. Как правило, для большинства стендовых или общих контрольно-измерительных приборов измерения необходимо проводить с максимальной скоростью несколько секунд в секунду, возможно десять в секунду.

АЦП регистра последовательного приближения, используемый в большинстве цифровых мультиметров

Как следует из названия, АЦП регистра последовательного приближения работает путем последовательного определения значения входного напряжения.

Первый этап процесса заключается в том, что схема выборки и удержания производит выборку напряжения на входе цифрового мультиметра, а затем удерживает его постоянным.

При стабильном входном напряжении регистр начинается с половины значения полной шкалы. Обычно для этого требуется самый старший бит, MSB установлен в «1», а все остальные установлены в «0». Предполагая, что входное напряжение может находиться где угодно в диапазоне, средний диапазон означает, что АЦП устанавливается в середине диапазона, что обеспечивает меньшее время установления. Поскольку он должен перемещать только максимум полной шкалы, а не 100%.

Чтобы увидеть, как это работает, возьмем простой пример 4-битного SAR. Его выход будет начинаться с 1000. Если напряжение меньше половины максимальной емкости, выходной сигнал компаратора будет низким, и это заставит регистр установить уровень 0100. Если напряжение выше этого, регистр переместится на 0110, и так далее, пока не будет найдено ближайшее значение.

Видно, что преобразователям SAR требуется один аппроксимирующий цикл для каждого выходного бита, т. е. n-разрядный АЦП потребует n циклов.

Работа цифрового мультиметра

Хотя аналого-цифровой преобразователь является ключевым элементом измерительного прибора, чтобы полностью понять, как работает цифровой мультиметр, необходимо рассмотреть некоторые другие функции аналого-цифрового преобразователя, АЦП.

Хотя АЦП берет очень много выборок, общий цифровой мультиметр не будет отображать или возвращать каждую взятую выборку. Вместо этого образцы буферизируются и «усредняются» для достижения высокой точности и разрешения.

Буферизация и «усреднение» устраняют влияние небольших изменений, таких как шум и т. д. Шум, создаваемый аналоговыми первыми каскадами цифрового мультиметра, является важным фактором, который необходимо устранить для достижения максимальной точности.

Блок-схема работы цифрового мультиметра

Основным измерением является измерение напряжения: аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговое напряжение в цифровой формат, чтобы его можно было обработать схемой обработки.

Для измерения больших напряжений на входе АЦП могут быть выполнены делители напряжения. Это может привести к тому, что входное напряжение попадет в диапазон АЦП.

Аналогичным образом можно измерить ток, отслеживая напряжение на известном резисторе.

Таким образом, в цифровом мультиметре используются методы измерения, очень похожие на методы измерения аналогового измерителя, в которых используются последовательные резисторы и параллельные шунты.

Для измерения сопротивления требуется несколько иной подход, часто измеряя напряжение на резисторе через известное сопротивление из стабилизированного напряжения в измерителе.

Еще одним элементом цифрового мультиметра является дисплей. Вместо аналогового панельного измерителя в цифровых мультиметрах используется цифровой дисплей. Обычно это жидкокристаллический дисплей, поэтому будьте осторожны при использовании его на улице, если становится холодно, так как жидкокристаллические дисплеи не работают при температуре ниже 0°C.

Обычно дисплеи относительно большие, и все цифры можно легко увидеть. В темноте цифры могут быть труднее увидеть, но некоторые цифровые мультиметры имеют подсветку, обеспечивающую дополнительный свет в этих обстоятельствах.

Время измерения

Одна из ключевых областей понимания работы цифрового мультиметра связана со временем измерения. Помимо основного измерения, есть ряд других необходимых функций, и все они требуют немного времени. Соответственно, время измерения цифрового мультиметра, DMM, не всегда может показаться простым.

Всегда лучше дать цифровому мультиметру время для стабилизации, хотя в большинстве случаев скорость, с которой выполняются измерения, очень высока и не будет беспокоить ручного пользователя. Если используются цифровые мультиметры с компьютерным управлением, для этого может потребоваться добавить в программу немного дополнительного времени. Эти автоматические цифровые мультиметры, как правило, представляют собой настольные коробки, а не ручные ручные.

Общее время измерения для цифрового мультиметра состоит из нескольких фаз, на которых выполняются различные действия:

• Время переключения:   Время переключения — это время, необходимое прибору для стабилизации после переключения входа. Сюда входит время установления после изменения типа измерения, т.е. от напряжения до сопротивления и т. д. Он также включает время установления после изменения диапазона. Если автоматическое определение диапазона включено, измеритель должен будет выполнить настройку, если требуется изменение диапазона.

• Время установления:   После того как измеряемое значение будет применено к входу, для его установления потребуется определенное время. Это позволит преодолеть любые уровни входной емкости при проведении испытаний с высоким импедансом или, как правило, для стабилизации схемы и прибора.

  Часто можно увидеть, что счетчик показывает окончательные показания. Это не является чем-то необычным, и необходимо дать время, чтобы счетчик установился и были получены устойчивые показания.

• Время измерения сигнала:   Это базовое время, необходимое для проведения самого измерения. Для измерений переменного тока необходимо учитывать рабочую частоту, поскольку минимальное время измерения сигнала основано на минимальной частоте, необходимой для измерения. Например, для минимальной частоты 50 Гц требуется апертура в четыре раза больше периода, т. е. 80 мс для сигнала 50 Гц или 67 мс для сигнала 60 Гц и т. д.

• Время автоматического обнуления:   Некоторые цифровые счетчики, как правило, цифровые мультиметры более высокого уровня, имеют функцию, известную как автоматическое определение диапазона. При использовании в этом режиме необходимо только выбрать тип проводимого измерения: ампер постоянного тока, ампер переменного тока; напряжение постоянного тока; Напряжение переменного тока и т. д. Помимо этого, измеритель самостоятельно установит диапазон в соответствии с входным напряжением.

  При выборе автоматического выбора диапазона или изменении диапазона необходимо обнулить счетчик для обеспечения точности. Как только выбран правильный диапазон, автообнуление выполняется для этого диапазона. Хотя обычно он довольно короткий, в некоторых случаях его можно заметить.

• Время калибровки АЦП:   В некоторых цифровых мультиметрах периодически выполняется калибровка. Это необходимо учитывать, особенно если измерения проводятся под автоматическим или компьютерным управлением.

Принцип работы цифрового мультиметра относительно прост, но можно понять, что измерение переменных сигналов или прерывистых напряжений может давать необычные результаты. Также важно правильно выбрать время, в течение которого можно проводить измерение. Понимание того, как работает цифровой мультиметр, позволяет принимать более обоснованные решения, подобные этим и другим, при использовании цифрового мультиметра.

Другие тестовые темы:
Анализатор сетей передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR-метр Измеритель наклона, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиочастотных сигналов Логический пробник PAT-тестирование и тестеры Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI ГПИБ Граничное сканирование / JTAG Получение данных
    Вернуться в меню «Тест».