Что нужно для измерения больших токов?

Большинство цифрсьых мулыиметрсг- нс предусматривает измерение гглщ превышающих 1 А. (На самом деле практически все цифровые тестеры позволяют измерять ток вплоть до 10 А. Другое дело, что при этом используется отдельное гнездо прибора, к которому не подключен предохранитель. Таким образом, при измерении токов до 200 мА следует использовать одно гнездо, с плавкой вставкой, а при измерении больших токов — другое, и только на короткое время. Гнезда соответствующим образом маркируются. — Примеч. ред.) Типичный же мультиметр имеет максимальный предел измерения постоянного тока всего 200 миллиампер. Попытка измерить больший ток приведет к выгоранию предохранителя внутри прибора. Однако аналоговые мультиметры (особенно это касается старых моделей) позволяет мерять токи от 5 до 10 А.

Таким образом, аналоговые тестеры могут пригодиться, если необходимо измерить ток от электродвигателя или при тестировании схемы с большим потреблением. Если же под рукой имеется только цифровой прибор с ограничением на величину тока, то можно с успехом измерять практически любые токи используя низкоомный резистор с большой допустимой мощностью. Подробнее об этом способе измерения было рассказано в главе 7.

Независимо от типа мультиметра — аналоговый ли он или цифровой — прибор всегда показывает превышение максимального предела измерения. У цифровых тестеров на дисплее высвечивается 1 в крайнем левом разряде (иногда мигающая) или символ OL. На аналоговых тестерах превышение максимума видно по тому, что стрелка зашкаливает. Если же превышение отображается на приборе с автоматической подстройкой диапазона, то это свидетельствует о том, что такая величина слишком велика для измерения данным прибором. Впрочем, такое превышение максимального предела можно встретить и при измерении электропроводности цепи, в которой присутствует разрыв — в данном случае это просто-напросто значит, что сопротивление настолько велико, что даже на максимальном пределе отобразить его не представляется возможным (бесконечность).

Избегайте превышения верхнего предела измерений для аналоговых мультиметров, поскольку значительные перегрузки могут повредить столь прецизионный прибор. По этой причине имеет смысл всегда заранее устанавливать наибольшее ожидаемое значение предела измерений, а уже потом понижать его при необходимости. Такой подход предохраняет стрелку от ударов об ограничитель шкалы при перегрузке.

Дополнительные полезные функции

Как уже упоминалось в разделе "Основы измерений мультиметром", все стандартные измерительные приборы данного типа позволяют измерять постоянное и переменное напряжения и токи, а также сопротивления. Однако существующие на рынке цифровые мультиметры часто предлагают и дополнительные функции. Некоторые из них могут заметно облегчить измерения или улучшить их точность. Перечислим их.

> Тест работоспособности и номинала конденсаторов. Вследствие значительной длины стандартных выводов мультиметра (Провода обладают собственной, иногда довольно значительной (100-400 пкФ), емкостью. — Примеч. ред.) большинство тестеров имеет специальные гнезда для максимально точного измерения емкости. В них вставляются выводы конденсатора, а на дисплее при этом отображается номинал.

> Тест работоспособности диодов. Во многих цифровых мультиметрах присутствует специальная функция проверки диодов. В принципе, аналоговые тестеры также способны выявить неисправность диода при использовании шкалы для измерения малых напряжений. Более детально о тестировании диодов будет написано в соответствующем разделе ниже по тексту главы.

> Тест работоспособности транзисторов. Простую проверку функционирования транзисторов позволяют выполнять как цифровые, так и аналоговые тестеры. Для аналоговых мультиметров тест производится так же, как и при проверке диодов. (Транзистор можно условно и очень упрощенно представить как пару последовательно соединенных диодов. — Примеч. ред.) В цифровых же приборах присутствуют специальные гнезда, в которые вставляются выводы транзистора.

> Подстройка нуля. Цифровые мультиметры самостоятельно устанавливают нуль перед началом измерений, но для аналоговых и некоторых более старых цифровых моделей необходимо выставлять нуль самостоятельно. Необходимость установки нуля и правильный ее способ описаны в руководстве по эксплуатации прибора.

Настройка мультиметра

Перед использованием мультиметра логично будет убедиться, что он работает правильно. Малейшая неисправность может привести к получению абсолютно неправильных результатов, и вы можете даже не заметить этого.

Современные тестеры, особенно это касается цифровых, чаще всего работают на батарейках. Если на дисплее появился символ, предупреждающий о севшей батарее, то нужно сразу же заменить ее. Лучше всего использовать алкалайновые батареи и, естественно, исключительно новые. Большинство мультиметров не предназначено для работы от перезаряжаемых (никель-кадмиевых) элементов питания, в частности потому, что они дают немного меньшее напряжение по сравнению с одноразовыми батарейками. По этой причине использовать аккумуляторы можно только в том случае, если это явно разрешено в руководстве по эксплуатации прибора.

Для проверки работоспособности мультиметра выполните следующие простые операции.

1. Включите прибор и поставьте переключатель в положение для измерения сопротивления (омы). Если мультиметр не имеет функции автоподстройки диапазона, то необходимо выставить наиболее низкий предел измерений.

2. Установите оба вывода в соответствующие гнезда на мультиметре и соедините между собой щупы, как показано на рис. 9.8.

3. На дисплее мультиметра должен появиться 0 или число, максимально близкое к нему.

Если в мультиметре отсутствует функция автоподстройки диапазона измерения, то после замыкания выводов между собой необходимо нажать кнопку установки нуля. В аналоговых тестерах для той же цели нужно покрутить головку и установить нуль вручную. Для полностью автоматических же мультиметров достаточно просто замкнуть щупы, подождать пару секунд — прибор сам установит нуль.

Есть еще несколько полезных мелочей, о которых следует помнить при работе с мультиметром.

> Избегайте случайных касаний пальцами металлических концов щупов во время измерений. Сопротивление человеческого тела может негативно повлиять на результат измерений.

> Необходимо быть совершенно уверенным, что кончики щупов чисты. Грязь или ржавчина могут также привести к изменению результата. Очищать щупы от загрязнений можно тем же очистителем, который используется и для очистки электрических контактов. При необходимости можно прочистить и гнезда в самом приборе.

> Перепроверьте, чтобы переключатель мультиметра стоял именно в положении измерения сопротивления, и если тестер не имеет автоподстройки диапазона, то нужно самому установить наименьший предел измерений.

Мультиметр можно считать откалиброванным тогда, когда при замыкании щупов вместе на дисплее или шкале прибора отображается нулевое сопротивление. Этот простой тест лучше проделывать всякий раз перед использованием тестера.

Измерение сопротивления воды из-под крана

А теперь давайте попробуем использовать мультиметр для проведения простого научного эксперимента, который не только наглядно продемонстрирует сам процесс измерения, но и покажет, сколько разной грязи содержится в питьевой воде.

Итак, начнем.

1. Возьмите два чистых стеклянных стакана.

2. Промойте оба стакана дистиллированной водой. Дистиллированную воду можно приобрести в аптеке

3. Наполните один стакан дистиллированной водой, а другой обычной водой из-под крана.

4. Настройте мультиметр на режим измерения сопротивления.

Если мультиметр не имеет автоподстройки диапазона, то необходимо самостоятельно поставить максимальный предел - он должен быть не менее 200 кОм.

5. Приложите друг к другу щупы тестера таким образом, чтобы их металлические кончики НЕ соприкасались друг с другом, и скрепите их вместе, например, резинкой.

6. Погрузите получившийся импровизированный зонд в стакан с дистиллированной водой и запишите показания мультиметра. При необходимости уменьшите диапазон измерений.

7. А теперь погрузите свой двойной щуп в стакан с обычной сырой водой и запишите показания опять.

На уроках физики в старшей школе вы должны были учить материал об электропроводности воды. Однанко, собственно, утверждение о том, что вода проводит электричество, не верно на 100%, а требует оговорок. Так, сама вода является изолятором, ток же проводят примеси, присутствующие в ней. Дистилированная вода практически лишена всех минералов, и потому имеет очень высокое сопротивление току. Проводимость воды значительно зависит от места жительства: она может содержать те или иные соли и примеси в разных количествах, в результате чего может проводить ток лучше или хуже. Все посторонние примеси улучшают электропроводность воды, соответственно, ее сопротивление уменьшается.

Наши собственные тесты показали, что сопротивление между выводами мультиметра, погруженными в дистиллированную воду, равно 140 кОм, а сопротивление воды из-под крана — всего 40 кОм. Ваши тесты могут дать другие результаты вследствие различий в составе воды в разных местностях, но система останется.

Как утверждалось в разделе "Мультиметр на ладони", многие цифровые мультиметры имеют функцию проверки электропроводности со звуковым сигнатом, который звучит каждый раз, когда сопротивление цепи приближается к 0 Ом. Однако не следует использовать этот режим для установки нуля прибора — сигнал начинает звучать тогда когда сопротивление цепи не равно нулю, а только близко к нему, поэтому калибровка мультиметра таким образом чревата большими погрешностями. Для правильной настройки тестера при калибровке используйте только режим измерения сопротивления.

Если при касании щупов друг друга на дисплее не отображается нуль или близкое ело, то первое, что нужно сделать — это проверить, правильно ли установлен переключатель мультиметра. Если был установлен режим измерения тока или напряжения, то будет вполне естественно, что показания дисплея будут далеки от ожидаемых. Если же переключатель стоит в правильном положении, то, скорее всего, где-то переломился провод вывода. Тогда следует заменить вывод новым.

После проверки и калибровки самого измерительного прибора можно смело выбирать требуемую функцию и диапазон измерений и переходить к работе со схемой.

Пять основных измерений, которые можно выполнить с помощью мультиметра

Итак, мультиметр включен и настроен, и все готово для начала работы. В этом разделе пришло время узнать о пяти основных типах измерений, которые можно выполнить с помощью мультиметра

Измерение напряжения

Получает ли схема достаточное напряжение? Чтобы ответить на этот животрепещущий вопрос, можно воспользоваться все тем же тестером. Проверки напряжения проводятся при подключенной к источнику питания схеме. Проверять напряжения можно практически во всех узлах схемы, не только уровень питания на источнике или батарейке. Эта процедура предельно проста и заключается в правильной установке щупов: черный вывод нужно поставить на точку с потенциалом земли, а красный — на точку, потенциал которой и нужно измерить.

Таким образом, для выполнения данного измерения сделайте следующее.

1. Настройте мультиметр, как описано в разделе "Настройка мультиметра".

2. Поставьте черный вывод мультиметра в точку с потенциалом земли.

3. Поставьте красный вывод мультиметра в точку, потенциал которой необходимо узнать.

Пару примеров тестирования напряжения показаны на рис. 9.9, оба для схемы на ИМС таймера 555. На верхнем рисунке показана процедура измерения напряжения питания схемы, на нижней — процедура измерения напряжения на выходе таймера. Вследствие того, что сигнал на выходе таймера относится к цифровым, выходное напряжение постоянно меняется от нуля до единицы и обратно.

Сигналы, которые генерируют различные электронные схемы, могут изменяться во времени столь быстро, что мультиметр просто не сможет адекватно реагировать на эти изменения. Дело в том, что сам мультиметр — довольно инерционный прибор, и для измерения быстро меняющихся сигналов следует использовать логический пробник или осциллограф. Подробнее об этих инструментах можно будет прочесть в главе 10.

Измерение тока

Как и для напряжения, проверка тока производится при включенном питании схемы. Отличием является лишь метод измерения: тестер необходимо включить в цепь последовательно с источником питания, так как для измерения тока нужно, чтобы ток протекал через регистрирующий прибор. Такое измерение ответит на вопрос, какой ток потребляет вся схема. Однако следует помнить, что многие цифровые мультиметры имеют ограничение по току до 200 миллиампер или даже менее. Будьте внимательны: если ваш прибор не предназначен для измерения больших токов, то не следует пытаться провести измерение.

Аналогично описанной выше процедуре можно измерять ток, протекающий в любом из узлов схемы или даже через один-единственный компонент. На рис. 9.10 показан пример измерения тока, протекающего через светоизлучающий диод. Не забудьте, что тест проводится при переключателе, установленном в положение "миллиамперы".

Любые измерения тока проводятся одинаково: тестер включается в цепь последовательно, как показано на рис. 9.10. Черный вывод нужно установить в точку с меньшим потенциалом, а если производится измерение общего тока потребления схемы — то в точку с потенциалом земли. (С мультиметром, включенным в режиме амперметра следует работать очень осторожно — его сопротивление равно нулю, и если поставить щупы между землей и источником сигнала (или питания), то можно накоротко замкнуть схему и даже спалить источник. — Примеч. ред.) Если во время измерения на приборе вообще нет показаний, необходимо поменять щупы местами. (Цифровые тестеры должны показать на дисплее минус (ток течет в обратном направлении относительно данного расположения щупов), а у аналоговых стрелка зашкалит в нуле. — Примеч. ред.)

После проверки теста тока лучше всегда выключать прибор — эта простая привычка поможет предотвратить повреждения мультиметра.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: