Мої вітання, шановні читачі!

Це друга частина допису "Мультиметр" (перша частина) і в ній ми будемо вчитися з ним працювати.

Для вас уже не новина те, що мультиметри бувають аналоговими та цифровими і те, що способи їхнього використання, практично, однакові. От лишень бентежить оте коротеньке слово – практично. Так, певні відмінності є, вони випливають із конструктивних особливостей тестерів. Ці відмінності розглянемо поступово. Їх небагато і, слід сказати, вони не надто ґрунтовні.

Перша відмінність полягає у підготовці мультиметрів до вимірів. З цифровим мультиметром усе просто: увіткнув щупи, обрав перемикачем потрібний діапазон і міряй. А от аналогові мультиметри до вимірів слід підготувати. Операція не складна і робити її вам доведеться не так уже й часто, втім…

Рамка магнітоелектричної системи мікроамперметра, яка реагує на струм, що протікає по ній, відхиляючи на певний кут стрілку, збалансована пружними елементами. Саме цей механізм балансування утримує стрілку на позначці "0" і змушує її туди повертатися після проведення виміру. Розгляд конструктивних особливостей такого балансування виходить за межі цього допису, але я вважаю, що елементарні речі слід знати хоча б для того, щоб розуміти що і для чого ви робите. Пружні елементи системи балансування, як і будь-який матеріал, здатні з часом змінювати свої фізичні характеристики (у техніці навіть існує такий термін – "втомленість матеріалу"), реагувати на зовнішні фактори (температуру, вологість, механічні чинники). У комплексі, система реагує навіть на електромагнітний фон оточення. Тому виробники аналогових мультиметрів обов'язково передбачають наявність можливості балансування рамки.

Тож її, періодично, слід контролювати. У вихідному положенні, без ніякого увімкнення стрілка повинна бути встановленою на "0". Це обов'язково слід зробити перед першим використанням, особливо якщо ви отримали прилад доставкою перевізниками (не виключене розбалансування від зовнішнього механічного впливу). Операція корекції нуля не складна.

Будь-який тестер має пластикову головку корекції нуля поблизу центру обертання механізму стрілки. Наведу декілька прикладів:

Усі зображені прилади мають головку корекції нуля. Це обов'язкова опція будь-якого аналогового мультиметра, від дешевого до дорогого. Останній, праворуч, прилад YX-360TRe із асортименту магазину.

Продовжуємо. Ця пластикова головка має шліц під пласку викрутку і схожа на гвинтик. Для того щоб виставити стрілку на "0", слід легенько покрутити цей гвинтик викруткою у потрібний бік. Оце і все. Дуже просто, втім, така операція позбавить вас від збільшення похибки при вимірах.

От тепер наш тестер готовий до вимірів.

Перейдемо до обговорення способів практичного використання мультиметрів.

Кожен прилад, як уже писано, має перемикач параметру виміру та його діапазонів. Тому, перш за все, перед початком виміру якогось параметру, ви повинні визначитися, що, і в межах якої величини, ви будете вимірювати.

Поставитесь до цього зауваження відповідально, також не полінуйтесь перевірити зайвий раз, який параметр для виміру ви обираєте перемикачем та до якого гнізда встромлені ваші дроти.

Виведений з ладу прилад – ваша провина,
ваша неуважність.

БУДЬТЕ УВАЖНИМИ!

Першим нашим виміром буде:

Вимірювання постійної напруги.

Спочатку слід приєднати дроти: чорний до гнізда «COM» («–» на аналоговому приладі), червоний до гнізда позначеного літерою «V» («+» на аналоговому приладі). Перемикачем вибору обира­ємо діапазон виміру напруги не меншої за 2 вольти (ми знаємо, що очікувана напруга буде близько 1,5 В), у секторі виміру постійної напруги (мультиметр 838 має у секторі DCV діапазон 2000 мВ, пригадайте, або зверніться до першої частини допису, це і буде 2,0 В).

Напруга на елементах живлення, акумуляторах, блоках живлення постійного струму, має чітко обумовлену полярність «+» та «–». Тобто вона постійна. Тож приєднуємо до негативного полюса елемента живлення чорний щуп, до позитивного – червоний і спостерігаємо результати виміру. Гадаю, ви запаслися батарейкою, про що я попереджав у минулому дописі. Негативний «–» та позитивний «+» полюси мають на ній відповідні позначки.

Напруга елемента живлення такого класу становить 1,5 В, вона і заявлена виробником, але не лякайтеся, якщо ваш прилад покаже більше значення. Реальне значення напруги свіжої батарейки може бути більшим – це норма.

Якщо, раптом, у вас перед значущими цифрами виміру з'явиться знак «–», як на Мал. 2, не лякайтесь. Це каже лише про те, що спрацював автомат визначення полярності джерела напруги і повідомляє про те, що дроти приєднані навпаки.

Стосовно виміру напруги тестером (аналоговим мультиметром), послідовність дій така ж самісінька.

Будьте уважні! Деякі тестери, можливо, доведеться додатково конфігурувати, тобто – додатковими перемика­чами обрати режим виміру для постійного струму.

Тестер YX-360TRe такого додаткового конфігурування не потребує, тож якщо у вас виникне потреба придбати недорогий прилад, я раджу вам звернути на нього увагу саме завдяки його спрощеній системі комутації. Слід лише обрати діапазон виміру напруги 2,5 вольта у секторі для вимірів постійної напруги DCV. Прикласти щупи до батарейки і прочитати на шкалі величину її напруги.

Для повноти експерименту, та для того, щоб отримати розуміння відмінностей між мультиметром та тестером, давайте батарейку перевернемо.

На відміну від цифрового приладу, аналоговий не визначає полярність напруги, він показує те, що є. Саме наслідком цього і буде відхилення стрілки у протилежний бік, як на Мал. 4, адже напруга зворотної полярності.

Отже, для вимірювання постійної напруги, тобто такої напруги, яка має чітко обумовлену полярність, слід до позитивного полюсу джерела живлення прикладати червоний дріт, а до негативного – чорний (за умови правильного приєднання дротів до гнізд приладу).

Для вимірювання напруги 12-ти вольтового (автомобільного та й не тільки) акумулятора, послідовність дій буде такою ж самою, за винятком того, що центральним перемикачем обирається діапазон виміру постійної напруги не меншої за 15 вольтів (у нашому випадку – 20 на мультиметрі, та – 50 на тестері)

Тобто, вимірюючи напругу будь-якого джерела живлення, завжди слід обирати діапазон з більшим значенням, щоб очікувана напруга не перевищувала його межі.

Якщо ви не знаєте що очікувати від величини, яку збираєтесь вимірювати – завжди обирайте максимальний діапазон!

Вже потім, зрозумівши, що величина менша ніж обраний діапазон виміру, ви завжди зможете перейти на більш менший. Комутації перемикачем завжди робіть при від'єднаних від об’єкту виміру дротах. 

Наступним виміром буде:

Вимірювання змінної напруги.

Найдоступнішим джерелом змінної напруги для експерименту є звичайна розетка побутової мережі електричного живлення із задекларованою напругою 220В. Саме в ній і будемо вимірювати напругу. Перевіримо її величину.

Перед початком наступного експерименту, хочу застерегти. Робота з напругою побутової мережі змінного струму – небезпечна! Тому будьте обережні. Дотримуйтесь простого правила: встромляйте щупи у розетку лише утримуючи їх за ізольовані корпуси подалі від металевих кінчиків.

Підготовка до такого виміру практично нічим не відрізняється від підготовки до виміру постійної напруги. Дроти у нас до приладу вже приєднані. Лишилося перемикачем обрати діапазон виміру у секторі для вимірів змінної напруги.

Для мультиметра це буде 750 (Мал. 5), а для тестера – 250 (Мал. 6). І там, і там – значення обираються у секторі ACV (секторі для вимірів змінної напруги).

Хочу ще раз наголосити! З аналоговим мультиметром будьте уважні. Його дроти, практично завжди, встромляються лише у два гнізда, а от комутація виду виміру (на відміну від YX-360TRe) може відбуватися не лише головним перемикачем вибору діапазонів, а ще й додатковим, чи, навіть, додатковими перемикачами вибору режимів виміру. Тому, перед використанням такого приладу – уважно його вивчіть! Адже помилка у комутації перемикачів, під час вимірів високої напруги, може вивести прилад з ладу.

Відкрию вам невеличкий "секрет". Позаяк змінна напруга не має чітко обумовленої полярності (її полярність постійно змінюється, саме тому і назва – змінна), то і не має значення до якого дроту, чи то виводу, який щуп прикладати.

Стосовно зміни полярності. У мережі побутового живлення така зміна відбувається 50 разів за секунду.

Отже ми готові до виміру. Встромляємо у розетку щупи, не забуваючи про те, що висока напруга, при необережному поводженні може завдати вам непоправної шкоди, читаємо значення напруги.

Я здивуюся, якщо ваш прилад покаже точно 220 вольтів. Як правило, на практиці, величина напруги побутової мережі "гуляє" навколо цієї цифри. Тож не дивуйтеся і не грішіть на недолік свого вимірювача. Саме з цієї причини я назвав 220 В задекларованою напругою.

Хочу зауважити, що при вимірюванні напруги (не має значення якої, постійної чи змінної) щупи приєднують паралельно до об'єкту виміру напруги. Більш детальніше ми про це поговоримо після експериментів щодо виміру струму.

Настав час розібратися стосовно:

Вимірювання струму.

Ті моделі приладів, які ми розглядаємо, не мають можливості вимірювати змінний струм, така опція зустрічається у більш дорожчих пристроях. Втім, мушу сказати, що для аматора-початківця відсутність такої можливості зовсім не страшна. Виміри сили змінного струму можуть зацікавити електриків, аматорів, які займаються конструюванням силової електроніки, та й то, практика доводить, що для цього більш зручніші кліщі DT266.

Тож ми будемо розглядати вимірювання постійного струму, з яким аматору доводиться мати справу постійно.

Струм, як фізична величина, є однією з основних характеристик споживання електричної енергії ланцюгом споживачів. Зверніть увагу! Ключове слово ланцюг споживачів. Немає споживачів – немає струму. Напруга на елементі живлення є, а струму немає, бо відсутні споживачі для роботи яких потрібен струм. Відсутній ланцюг, який би замкнув полюси джерела живлення для виникнення струму. Отже, для того, щоб навчитися вимірювати струм, нам слід створити коло, додавши до батарейки ланцюг зі споживачем по якому потече струм.

Саме для цього нам і потрібен резистор та шматочок дроту. Резистор буде виконувати роль споживача струму, а дріт збільшить довжину одного з відводів. Скрутіть один з відводів резистора з оголеним кінчиком дроту і приєднайте цю конструкцію до батарейки. Тільки-що ми створили просте коло споживача електричної енергії елементу живлення. Саме тепер, коли ми з'єднали полюси батарейки, по ланцюгу резистор+дріт потече струм. Робота резистора у такому елементарно простому колі полягає у виділенні тепла. Це схоже на роботу електроплитки увімкненої до побутової мережі живлення. У розетці є напруга, а роль резистора грає опір ніхромової спіралі. Наслідок роботи електричного струму – виділення тепла.

Наша задача навчитися міряти електричний струм, а заодне переконатися що він таки дійсно протікає у цьому простому колі.

Порівнюючи можливості виміру струму мультиметра та тестера побачимо, що мультиметр здатен вимірювати постійний струм величиною до 10 амперів. У той час, як тестер лише 0,25 ампера. Це суттєво для споживача, та абсолютно не має ніякого значення для аматора. Адже за допомогою зовнішнього шунта FL-2-50A, тестер можна змусити вимірювати і 10, і 20, і навіть більше амперів. До речі, саме такий шлях покладено в основу мультиметра. Для виміру великого струму до 10 амперів використовується додаткове гніздо, а це не що інше, як вимір за допомогою додаткового шунта, що розміщений всередині корпусу. Адже максимально дозволений струм з основного, універсального, гнізда складає лише 200 мА.

Давайте припустимо, що ми не пам'ятаємо шкільного курсу фізики, забули закон Ома, навіть не уявляємо, який струм нам очікувати, тож і діяти будемо відповідно до основного правила.

Переставимо кінець червоного дроту у гніздо для виміру струму до 10 амперів, перемикачем вибору діапазону виміру виберемо положення 10А у секторі для виміру постійного струму. Тепер від'єднаємо дріт від батарейки, розірвавши ланцюг, а замість цього у розрив включимо мультиметр. Не забувайте, що ви працюєте з постійним струмом, тобто струмом, який має чітко обумовлену полярність, тому слід дотримуватися правильного приєднання дротів. Червоний приєднуємо до позитивного полюсу батарейки, чорний до дротика, який через резистор буде приєднаний до негативного.

Ми відновили ланцюг споживача включивши у коло мультиметра. Читаємо результати вимірів – нулі, отже струм занадто малий для цього діапазону. Від'єднуємо мультиметр, переставляємо дріт з гнізда "10А" до спільного "VΩmA", вибираємо перемикачем наступний діапазон "200 мА", відновлюємо ланцюг, читаємо результат – 15,4 мА. Величина струму дозволяє перейти до наступного діапазону "20 мА", це дасть більш точніший результат. Остаточний вигляд з результатами виміру наведено на Мал. 10.

Ваші показники можуть відрізнятися, це залежить від опору резистора та від напруги елементу живлення.

Не намагайтеся повторити цей дослід із джерелом живлення 12 В. Струм буде, але на резисторі виділиться така кількість тепла, що він згорить. Адже у колі з опором 100 Ом при напрузі 12 В потече струм величиною 120 мА, а це потребує споживача зі здатністю розсіювати потужність близько 1,5 Вт. Тобто, дослід повторити можна, та потужність резистора мусить бути не меншою за 2 Вт.

Правда ж, не дуже зручно приєднувати дротики до щупів. Саме для таких випадків, для оперативного утримання щупів, аматори користуються затискачами типу "крокодил". З ними працювати набагато зручніше.

Також, для виконання тимчасових з'єднань, досить зручні затискачі "крокодил" для монтажу на дріт. Вони бувають з чохлами різного кольору. Виготовивши собі з’єднувач, як на Мал. 11, ви матимете зручний інструмент для експериментів під час роботи.

Продовжимо.

Послідовність дій під час виміру струму тестером така ж сама. Якщо результат виміру, навіть приблизно, невідомий – починаємо з найбільшого діапазону і послідовно рухаємося до можливого найменшого. Слід зауважити: найточніший результат виміру аналоговим мультиметром напруги та струму буде тоді, коли стрілка показує результати вимірів знаходячись в останній третині шкали!

Тож, гадаю, ви зрозуміли, як вимірювати напругу та струм. А тепер саме час повернутися до попереднього зауваження, стосовно того, що напруга вимірюється паралельно до об’єкту виміру,… А після того, як ми розглянули вимірювання струму, його слід продовжити, …а струм – у послідовному колі споживача!

Що це означає?

Напругу міряємо завжди НА: на батарейці, на акумуляторі, на виводах блока живлення, у розетці – визначаючи напругу джерела; на споживачі – визначаючи напругу на ньому (відносно протилежного полюсу), чи падіння напруги на об’єкті виміру у якомусь колі.

Струм міряємо завжди У: у колах живлення якихось споживачів – від батарейки, від акумулятора, від блока живлення, від розетки.

Мені зустрічалися люди, які намагалися поміряти струм у розетці. Це як? Який може бути струм від джерела живлення без споживача. Ні, струм з'явиться, коли ви встромите щупи приладу до розетки. І з'явиться він саме завдяки внутрішнім колам самого приладу, втім, такий мультиметр миттєво "згорить" (вийде з ладу), особливо якщо його вхідні кола не захищені запобіжниками. Майте на увазі, навіть звичайна, свіжа, алкалінова батарейка класу АА, здатна віддати миттєвий струм близько 6,0 амперів, то що казати про побутову мережу, здатність якої віддавати максимальний струм обмежена вхідним автоматом вашого помешкання. Який він, 25 чи 16 амперів? Трішечки повангую – автомат навіть не зрозуміє що сталося, а у ваших руках залишиться коробочка, яка колись була мультиметром.

Отже, перш ніж взятися за вимір якогось параметру, ви повинні чітко розуміти:

         що ви будете міряти, де ви будете міряти та як ви будете міряти.

Тож хочеш-не-хочеш, повторюся:

Виведений з ладу прилад – ваша провина,
ваша неуважність.

БУДЬТЕ УВАЖНИМИ!

Тепер саме час перейти до досить важливого питання:

Вимірювання опору.

Вимір опору будь-якого компоненту схеми має досить важливе практичне значення. До цього розділу входить не лише вимір опору резистора, тут ми розглянемо і перевірку надійності з'єднань, придатність комутаційних пристроїв, цілість різноманітних дротів, кабелів, доріжок друкованих плат. В основі усіх цих видів вимірів, лежить визначення опору.

Сектор для виміру опорів позначається, як ви уже знаєте, грецькою літерою Ω "омега". Поділ діапазонів виміру різноманітний, особливо у тестерів. При вимірах опорів мультиметром, якихось особливостей не існує. Обираєте потрібний діапазон і вимірюєте величину опору (якщо опір невідомий – починаєте з найбільшого).

А от щодо виміру опорів тестером (як ви вже, мабуть, зрозуміли, я по замовчуванню застосовую цей термін стосовно аналогових мультиметрів), слід затриматися.

Цифровий мультиметр має опірну напругу набагато меншу за напругу джерела живлення, та й самостійно контролює її рівень, повідомляючи споживача про критичне падіння спеціальним символом на індикаторі.

У тестерів, як ми вже знаємо, елементи живлення використовуються лише для виміру опорів (правда, ще й для виміру параметрів транзисторів, та цей огляд не на часі). А будь-які батарейки мають певний саморозряд (який залежить від якості елемента та часу, що минув після останнього виміру). Саме тому, перед виміром опору тестером, проводять додаткову операцію, встановлення стрілки приладу на нуль. Для цього всі тестери мають ручку спеціального регулятора. Ні, це не той гвинтик, за допомогою якого ми встановлювали системний 0. Це ручка потенціометра, який використовується для балансування потенціалу елемента живлення при вимірах опорів. Вона завжди помічена, підписана і досить добре помітна. Зверніть увагу на тестер YX-360TRe, праворуч у нижньому кутку шкали ви помітите напис 0Ω ADJ, нижче нього ручка регулятора, а ще, такий самий напис, продубльований на корпусі. Це і є ручка 0Ω (нуль омів) ADJ(adjustment – регулювання, встановлення).

Тож встановлюємо перемикач на потрібний діапазон виміру опору, замикаємо між собою щупи (стрілка приладу повинна відхилитися убік нуля) і крутячи ручку встановлення нуля, виводимо стрілку на позначку "0". Все, операція встановлення нуля відбулася. Правда ж не складно?

Якщо при обертанні за годинниковою стрілкою ручки, стрілка тестера наближається, втім, не дотягує до нуля – міняйте батарейки, вони вже не здатні забезпечувати прилад потрібним струмом. Це стосується будь-якого тестера.

Стосовно позначень діапазонів виміру опору. З мультиметром, гадаю непорозумінь бути не повинно. Є цифра без літери, отже це просто оми, якщо цифра з літерою, це кратний префікс (див. частину першу). А от зі своїм тестером мусите розібратися. Вони можуть мати різні позначки.

 Поясню на прикладі YX-360TRe. Сектор перемикача для виміру опору має діапазони з дивними позначками. Х1 – це діапазон для виміру одиниць омів, значення на верхній шкалі омів читаються так, як є. Х10 – це діапазон для виміру десятків омів, значення на верхній шкалі омів читаються помноженими на 10 Ом. Тож буква Х, не що інше, як знак множення. Отже далі Х100 – все множимо на 100 Ом, Х1К – все множимо на 1 кОм, Х10К – все множимо на 10 кОм.

Можете звернутися до першої частини огляду і подивитися, як позначають діапазони на інших приладах.

Вище, було зауважено, що результат виміру напруги та струму буде найточнішим, якщо стрілка показуватиме його знаходячись в останній третині шкали. А от щодо опору, то найточніший результат ми матимемо тоді, коли стрілка зупиниться поблизу середини шкали. Давайте розберемо це зауваження детальніше.

Візьмемо, для прикладу, резистор опором 200 Ом. Щоб отримати результат виміру опору такого резистора, можна обрати діапазон "Х10", або ж "Х100". І в тому, і в іншому випадку отримаємо на шкалі відповідний результат, просто у діапазоні "Х10" стрілка зупиниться близько середини шкали на цифрі 20, а у діапазоні "Х100" стрілка зупиниться на цифрі 2 у останній третині шкали.

Гадаю ви звернули увагу на певну нерівномірність верхньої шкали для виміру омів. Вона неначебто стиснута на початку та поступово розтягується, наближаючись до 0. Нажаль так воно і є. Нерівномірність шкали, це наслідок конструктивних особливостей тестерів. Тому найвищу точність виміру вони забезпечують саме у середній її частині.

Оце і все, стосовно розмірних вимірювань. Неначебто просто. Матеріал писаний для початківців, і його метою було дати розуміння того як це робиться, та деякі пояснення чому так робиться. Насправді ж, для точного визначення величини, особливо тестером, слід враховувати точність магнітоелектричної системи, внутрішній опір приладу, тому для встановлення істинного значення доводиться робити інколи по декілька вимірів, виконувати певні обчислення, враховуючи дельту похибки.

Тож я й рекомендую аматорам-початківцям – мультиметр, тобто цифровий прилад. А у побуті, та як для другого допоміжного приладу, точності, навіть такого простого тестера, цілком вистачить.

Ще одне суттєве зауваження. Будь-які вимірювальні дроти мають власний опір, який вносить похибку у виміри (якісні – менший, втім їхня вартість може дорівнювати вартості вашого дешевого мультиметра), тому перевірте опір ваших дротів і зважуйте на це, особливо при вимірюванні малих значень. Перевірити не складно, складніше не забувати! Для того щоб перевірити опір ваших дротів замкніть щупи встановивши перемикачем вибору діапазонів найменше значення для виміру омів. Система стабілізується і ви побачите якусь величину – це і буде опір ваших вимірювальних дротів (у мене, наприклад, є декілька пар дротів з опором від 1,3 Ом до 0,2 Ом).

Тестерів, у діапазоні виміру опорів, це не стосується, там нуль виставляємо вручну.

І на останок:

Мультиметр, як допоміжний прилад.

Ви уже помітили на своєму мультиметрі значок, як на Мал. 14, це значок (бузера) допоміжного діапазону перевірки цілості якоїсь ланки. Нею може бути запобіжник, лампочка накалювання, дріт живлення, якесь з'єднання, доріжка друкованої плати. За допомогою цієї функції можна перевірити роботу вимикача чи перемикача, справність реле, геркона і таке інше. Тобто обравши перемикачем цю функцію, та приклавши кінці щупів до кінців дроту, доріжки друкованої плати, чи кінців запобіжника або контактів лампочки, якщо дріт чи доріжка цілі, лампочка чи запобіжник справні ви почуєте писк. Якщо писку немає – проблема. Дріт, десь в ізоляції, має пошкодження, з'єднання на клемі ненадійне, скручування неякісне, доріжка друкованої плати має мікротріщину, запобіжник уже не придатний, лампочка згоріла. 

Тобто писк буде чутно лише тоді, якщо ланцюг цілий. Використовуючи такий ефект можна перевірити безліч комутаційних пристроїв – вимикачі, перемикачі, кнопки, реле, пускачі, геркони та інше. Будь-який пристрій, контакти якого мусять замикати якийсь ланцюг. Якщо контакти замикають надійно, коло ціле, струм проходить – є писк, немає писку – проблема, шукаємо причину.

Дещо інша ситуація з тестерами.

Подібне тестування елементів та кіл тестером трохи відрізняється. Для цього перемикачем вимірів тестера слід обрати діапазон виміру одиниць кілоомів. У нашому випадку він має позначення «Х1К». Торкаємося щупами кінців контрольованого елементу чи дроту. Якщо елемент цілий, дріт не пошкоджений, коло не перерване – стрілка різко хильнеться і покаже «0». Тобто опір контрольованого елементу, або нульовий, або мізерний. Якщо елемент непридатний, дріт пошкоджений, з'єднання має дефект, ланцюг перерваний – стрілка стоятиме на місці. Тобто опір – безкінечний «∞», або надзвичайно великий.

У деяких приладах серії YX-360TRe… існує опція BUZZ (дзижчання), це не що інше, як той самий інструмент для контролю ланцюга. Та, мені здається, він потребуватиме додаткового живлення, адже електронну схему бузера слід чимось живити.

Як ще багато потрібно сказати, втім, неможливо написати все за один раз.

Маю сподівання, що ми будемо зустрічатися.