Как пользоваться цифровым мультиметром? (Руководство для начинающих)

Если вы относительно новичок в электронике и хотите самостоятельно устранять неполадки в электронных устройствах, важно иметь надлежащие знания о мультиметрах.

Раньше мы были ограничены аналоговыми устройствами, которыми было довольно сложно управлять. Но сейчас вы можете найти множество цифровых мультиметров, которые позволяют выбирать широкий диапазон измерений (вручную или автоматически). Кроме того, он может отображать измеренные значения в цифровом виде на экране, что упрощает работу с прибором даже новичкам.

Все цифровые мультиметры могут измерять напряжения переменного / постоянного тока, токи и сопротивление. Более того, некоторые из них даже позволяют проверять непрерывность, hFE, емкость, температуру, прямоугольную волну и частоту! В этой статье я расскажу вам все, что вам следует знать о цифровом мультиметре и о том, как измерять различные значения.

Советы по технике безопасности перед использованием цифрового мультиметра

Если вы уже приобрели цифровой мультиметр, я настоятельно рекомендую ознакомиться с руководством пользователя перед началом работы с ним. Важно знать основы и предупреждения.

Прежде всего, обратите внимание на категорию прибора. МЭК (Международная электротехническая комиссия) определила четыре категории в зависимости от типа нагрузки, которую вы собираетесь измерять. Вы можете найти эти сведения в руководстве по эксплуатации или в самом приборе.

Помимо категории, я также рекомендую ознакомиться с инструкциями по электрике, охране окружающей среды, механике и технике безопасности.

Что можно и чего нельзя использовать мультиметр

Различные части цифрового мультиметра

Теперь, когда вы знаете меры безопасности, пришло время изучить основы. Не понимая всех частей цифрового мультиметра и его функций, вы не сможете правильно им управлять.

Глядя на приведенное выше изображение, вы уже должны иметь общее представление об инструменте. Ну, большинство цифровых мультиметров имеют цифровой дисплей, поворотный переключатель и входные разъемы. Однако некоторые высококачественные устройства также оснащены дополнительными кнопками для расширения функциональных возможностей. Давайте подробно рассмотрим каждую из частей.

Цифровой дисплей

Это самый основной компонент прибора. Большинство мультиметров оснащены ЖК-экранами с подсветкой - некоторые даже имеют подсветку для лучшего обзора.

В отличие от традиционных аналоговых счетчиков, они отображаются цифрами, что облегчает пользователям считывание измеренных значений. Он может отображать четыре значения / цифры и даже отрицательный знак при изменении полярности (неправильное расположение красного и черного проводов).

Поворотный переключатель

Это просто переключатель или диск, расположенный в центре, который позволяет вам выбирать из диапазона напряжений переменного / постоянного тока, токов и сопротивлений. Все, что вам нужно сделать, это вращать переключатель в разных направлениях.

Если у вас есть устройство, подобное изображенному выше (мультиметр с ручным измерением), вам потребуется установить значения измерений вручную. Однако, если у вас есть автоматический измеритель дальности, вам не нужно возиться с диапазонами, поскольку они могут автоматически настраивать их.

Во время измерений важно знать соответствующие символы. Переменное напряжение и ток обозначаются буквой "∿", которая отличается от постоянного напряжения и тока, которые обозначаются буквой "⎓".

Также обратите внимание, что некоторые дешевые измерители не обеспечивают измерение переменного тока, как на рисунке выше.

Тестовые провода /щупы

Каждый цифровой мультиметр поставляется с двумя измерительными проводами (красным и черным), также известными как щупы. Это просто провода, которые позволяют подключить электрическую цепь к счетчику.

Один конец провода представляет собой заостренный щуп, предназначенный для касания устройства-источника. Хотя заостренный зонд является самым популярным, существуют и другие варианты — в том числе зажимы "крокодил", крючки или даже щупы-пинцеты!

Другой конец провода обычно представляет собой разъем типа "банан", который необходимо подключить к входным портам цифрового мультиметра, о которых я расскажу впереди.

В некоторых старых моделях использовались разъемы BNC, но в наши дни большинство производителей используют в счетчиках закрытые разъемы типа "банан" в соответствии с рекомендациями по безопасности IEC.

Входные порты

Все цифровые мультиметры имеют как минимум три входных порта — положительный, отрицательный и высокоамперный (обычно для измерения тока в диапазоне от 200 мА до 10 А). Однако более новые приборы также имеют четвертый порт для измерения температуры, напряжения, сопротивления и диода.

Отрицательный, или также называемый общим входным портом, обычно обозначается как COM. Здесь подсоединяется черный щуп, который подсоединяется к заземлению электрической цепи. Независимо от того, что вы пытаетесь измерить, он всегда должен быть подключен к сети.

С другой стороны, положительный, или также известный как текущий порт, - это место, куда вы подключаете красный зонд. Он используется для измерения тока до 200 мА и в основном обозначается как mAVΩ, VΩmA или В / Ом / Гц.

Аналогичным образом, третий порт (обозначенный просто A, 10A⎓MAX или 20A) используется, когда вы пытаетесь измерить большие токи (более 200 мА). Здесь требуется подключить красный щуп.

Тестер транзисторов

В большинство цифровых мультиметров встроен тестер транзисторов. Существуют два отдельных поля для тестирования обоих типов транзисторов (NPN или PNP). При этом вам необходимо соответствующим образом настроить эмиттер-базу-коллектор, убедившись, что они находятся на правильных клеммах.

Более того, при тестировании транзисторов важно направлять поворотный переключатель в поле hFE. В случае, если вы не получаете показаний, возможно, вам захочется изменить их положение, чтобы получить точные результаты.

Кнопки ввода

Если у вас более новая модель цифрового мультиметра, она, скорее всего, оснащена несколькими кнопками. В некоторых моделях имеется кнопка диапазона, позволяющая вручную установить диапазон или просто установить его в положение Auto.

Кроме того, есть другие кнопки со специальными функциями, такими как удержание данных, минимальный / максимальный режим, подсветка, включение / выключение, счетчик частоты, относительное измерение, сдвиг и многие другие.

Поскольку количество кнопок зависит от типа цифрового мультиметра, я не собираюсь вдаваться в подробности. Вместо этого вы можете ознакомиться с руководством по эксплуатации, чтобы узнать, как они работают и когда их следует использовать.

Как работает цифровой мультиметр?

Несмотря на то, что может существовать широкий ассортимент цифровых мультиметров, принцип работы остается тем же. Как только вы познакомитесь с устройством, пользоваться им станет совсем не утомительно.

Согласно приведенной выше блок-схеме, чтобы определить напряжение переменного тока в цепи, необходимо сначала установить поворотный переключатель в соответствующий диапазон. Затем откалиброванный аттенюатор преобразует более высокое напряжение в более низкое. Затем схема выпрямителя (также известная как прецизионный преобразователь переменного / постоянного тока) преобразует переменное напряжение в постоянное. Наконец, сгенерированные аналоговые значения преобразуются в цифровые с помощью аналого-цифрового преобразователя, который затем отображается на ЖК-экране.

Аналогично, если вы пытаетесь измерить напряжение постоянного тока, сначала необходимо установить поворотный переключатель. Затем более высокие напряжения калибруются в более низкие, как обсуждалось ранее. Поскольку это напряжение постоянного тока, оно не требует подключения к цепи выпрямителя, а преобразователь переменного / постоянного тока преобразует аналоговый сигнал постоянного тока в цифровой, который теперь отображается на экране.

В то время как для измерения напряжений требуется калиброванный аттенюатор, для измерения токов требуются шунты, которые в основном преобразуют высокий ток в более низкий. Теперь, если вы пытаетесь измерить переменный ток, сначала он проходит через схему выпрямителя (для преобразования переменного тока в постоянный) перед преобразованием в цифровой сигнал. С другой стороны, при измерении постоянного тока это делается напрямую. После завершения окончательного преобразования окончательное значение отображается на цифровом экране.

Чтобы определить сопротивление, мы должны сначала установить поворотный переключатель в соответствующий диапазон сопротивления. В отличие от других измерений, здесь нам требуется источник постоянного тока, обеспечивающий необходимое количество ампер.

Теперь цифровой мультиметр определяет падение напряжения в цепи, и с помощью закона Ома (Resistance = Voltage / Current) рассчитывается сопротивление. Наконец, буферный усилитель обеспечит преобразование электрического сопротивления (т.е. обеспечит наилучшие условия загрузки), и аналоговые сигналы преобразуются в цифровые перед окончательным выводом на экран.

Как пользоваться цифровым мультиметром?

Как упоминалось ранее, цифровой мультиметр помогает измерять напряжение, ток и сопротивление. Кроме того, он позволяет проверять непрерывность, hFE транзистора, частоту и многое другое. Что касается того же, я расскажу о пошаговом руководстве по измерению каждого из них.

Измерение напряжения

1. Прежде всего, подключите черный щуп / тестовый провод к COM-порту цифрового преобразователя.
    
2. Затем подключите красный зонд к порту mAVΩ, VΩmA или V/ Ω /Hz (ток).
    
3. Затем включите мультиметр (если на вашем есть специальная кнопка для этого).
4. Теперь поверните диск / поворотный переключатель в направлении поля напряжения переменного / постоянного тока в зависимости от типа напряжения, сохраняемого устройством. Затем с помощью датчиков рассчитайте напряжение переменного / постоянного тока.

Например, чтобы проверить напряжение сети переменного тока в вашем доме, вот что вы можете сделать:

1. Сначала найдите напряжение питания в вашей стране. Обычно напряжение составляет около 120-250 В.
2. Установите на циферблате переменное напряжение (В с символом ~), и значение должно быть больше напряжения питания. Допустим, напряжение питания составляет 230 В. Это означает, что вам придется установить его как минимум на 250 или выше. В нашем устройстве значение выше 230 В равно 750 В. Итак, я установил циферблат на 750 В. Обратите внимание, что если вы установите на циферблате более низкое напряжение, устройство может отключиться!
    
3. Теперь держите измерительные провода внизу, следя за тем, чтобы вы не касались кончиков проводов и чтобы два наконечника не касались друг друга. Как всегда, будьте особенно осторожны, приближаясь к сетевой розетке.
4. Затем подключите один из проводов к левому, а другой к правому проводам. Вы даже можете вернуть их, чтобы проверить самостоятельно.
    
5. Затем вы даже можете попробовать проверить напряжение заземляющего отверстия. Вставьте черный щуп в единственное отверстие сверху / снизу. Затем вставьте красный провод в любое из левых / правых отверстий и обратите внимание на показания. Если вы не получаете показаний или их значение ниже стандартного напряжения питания, обратите внимание, что ваш дом неправильно заземлен.
    

Хотя это было для измерения напряжения переменного тока, вот простой пример того, как проверить постоянное напряжение батареи постоянного тока 1,5 В типа АА:

1. Сначала вам нужно перевести диск в положение постоянного напряжения (DC) и установить значение на 2 В или выше. В нашем случае я собираюсь установить его на 20 В.
    
2. Затем прикоснитесь кончиком черного щупа к отрицательной стороне аккумулятора.
3. Затем прикоснитесь кончиком красного щупа к положительной стороне аккумулятора.
4. Теперь обратите внимание на показания напряжения на цифровом экране. Если вы получаете фактическое напряжение, это означает, что он полностью заряжен.
    
5. Если вы получаете отрицательное значение, это означает, что вы прикоснулись наконечниками к неправильным сторонам батареи. Вам не нужно беспокоиться, так как это не приведет к повреждению вашего прибора. Вместо этого он просто предоставляет вам показания отрицательной клеммы цепи.
6. Однако, если вы выполняете это на разряженной батарее, вы, скорее всего, получите значение меньше 1. Вот что мы получили, когда я протестировал на батарее 9 В постоянного тока:
    

5. После того, как вы отметили показания напряжения, вы можете установить диск в положение Выкл.
6. Наконец, отсоедините сначала красный щуп, а затем черный.

Измерение сопротивления

В целях тестирования я собираюсь проверить сопротивление резистора 220 Ом. Если вы не знаете о его значении, вы можете сравнить цветовой код с онлайн-таблицей.

1. Начните с подключения черного датчика к COM-порту, а красного - к порту VΩmA.
2. Теперь поверните диск в поле Ω и установите его на соответствующее значение (всегда устанавливайте его на значение, превышающее сопротивление). Как вы можете видеть, для резистора 220 Ом я установил его на 2000.
    
3. Затем нажмите и удерживайте черный щуп на одном конце резистора.
4. Затем прикоснитесь красным щупом к другому концу.
5. Обратите внимание на сопротивление на цифровом экране.
    
6. Наконец, отсоедините черный датчик, а затем красный.

Проверка непрерывности

В этом разделе я проверю целостность отрезка провода—соединительного кабеля. Вы можете использовать любое другое оборудование, чтобы убедиться, что оно не повреждено и находится в надлежащем рабочем состоянии.

1. Прежде всего, подключите черный и красный датчики к соответствующим портам, как описано выше.
2. Затем установите шкалу в поле непрерывности (с символом диода и символом звуковой волны).
    
3. Теперь прикоснитесь черным измерительным проводом к одному концу провода, а красным - к другому. Цифровой измеритель должен издавать звуковой сигнал, а значение должно измениться с "1", если есть непрерывность.
    
4. Используя аналогичную технику, вот как проверить целостность соединительного кабеля. Если вы получаете 0 или минимальное значение, это означает, что существует идеальная непрерывность. Однако, если вы получаете более высокие показания или просто 1 или OL, это означает, что цепь разомкнута, и нет непрерывности, то есть ток не течет).
    
5. Когда закончите, установите диск в положение Выкл. и отсоедините оба датчика.

Измерение тока

В целях тестирования я сначала создал простую схему, состоящую из батареи постоянного тока напряжением 2,68 В, зеленого светодиода (требуемое напряжение 1,9-4 В) и соединительного кабеля. и матричная плата для измерения постоянного тока.

Поскольку это всего лишь руководство по использованию мультиметра для начинающих, я не включил необходимые шаги для измерения переменного тока. Это может быть рискованный процесс, который может привести к летальному исходу. Если вы уже являетесь экспертом, вы можете выполнить аналогичную процедуру с особыми предосторожностями или использовать измерительный зажим.

1. Подключите черный щуп к COM-порту.
2. Затем подключите красный щуп к порту 10A. Однако, если вы знаете, что создаваемая схема меньше 200 мА, вы также можете использовать порт VΩmA.
3. Затем переведите диск в положение постоянного тока.
    
4. Разомкните цепь, просто отсоединив положительный вывод цепи.
5. Затем последовательно подключите цифровой измеритель к цепи. Это означает, что я прикасаюсь красным щупом к положительной стороне аккумулятора, а черным - к отрицательной стороне светодиода.
    
6. Теперь должен загореться светодиод, и вы увидите показания на цифровом дисплее.
7. После завершения измерения теперь вы можете отсоединить все устройства, а также установить диск в положение Выкл.

hFE-тест для транзисторов

Гибридный параметр Коэффициент усиления по прямому току, общий эмиттер (hFE) определяет коэффициент усиления по току транзистора. Каждый транзистор имеет свое собственное значение hFE, и оно варьируется от 10 до 500. Чтобы протестировать свой, выполните следующие краткие действия:

1. Установите шкалу в поле hFE.
    
2. В зависимости от типа транзистора (NPN или PNP) вставьте коллектор (C), базу (B) и эмиттер (E) в соответствующие отверстия соответствующего поля.
    
3. В случае отсутствия показаний, попробуйте перенастроить транзистор, пока не увидите значение hFE на цифровом экране.
    
4. После того, как вы отметили значения, вы можете не устанавливать поворотный переключатель в положение Выкл. и не отсоединять датчики.

Вычисление выходного сигнала прямоугольной формы, частоты и температуры

Наряду с напряжением, током, сопротивлением, непрерывностью и hFE, также можно вычислить прямоугольный выходной сигнал с помощью любого цифрового мультиметра. Чтобы проверить это, вы можете использовать осциллограф или собрать его с помощью Arduino. Затем используйте его программное обеспечение для измерения частоты.

В отличие от недорогих цифровых измерителей, некоторые высококачественные приборы позволяют измерять частоту напрямую, поскольку у них есть отдельное поле Гц.

Аналогичным образом, некоторые из них также позволяют измерять температуру. Вы можете ознакомиться с вашим руководством, чтобы узнать о них больше.