Multimetr » Jedno urządzenie do wielu zadań pomiarowych

Podczas instalacji, konserwacji i naprawy urządzeń lub systemów elektronicznych, należy koniecznie rejestrować wartości pomiarowe. W procesie tym często określane są różne mierzone zmienne, takie jak napięcia, prądy czy wartości rezystancji. 

Warunkiem prawidłowego odczytu i pomiaru jest spełnienie przez urządzenie określonych parametrów. Oczywiście istnieją specjalne woltomierze, amperomierze czy omomierze, które najlepiej nadają się do danego zadania. 

Natomiast serwisanci preferują w tym przypadku multimetry cyfrowe, który zapewniają wszystkie poszczególne zadania pomiarowe, a często oferują znacznie więcej funkcji. 

 



Do czego służy multimetr cyfrowy?

 

Multimetr cyfrowy przeznaczony jest do pomiaru wielkości elektrycznych. Poszczególne funkcje zazwyczaj podzielone są na kilka zakresów pomiarowych. Dzięki temu można osiągnąć zarówno wysoką rozdzielczość, jak i dokładność pomiaru.. W tym celu urządzenia te wyposażone zostały w przetwornik analogowo-cyfrowy. 

Podstawowe funkcje multimetru zawsze obejmują pomiar napięcia i prądu dla napięcia stałego i przemiennego. Bardzo często możliwość pomiaru rezystancji jest połączona z generatorem sygnału akustycznego do testowania ciągłości.

Nowoczesne serie urządzeń mają dodatkowe funkcje, np. do pomiaru częstotliwości, impulsów i cykli pracy, a także pojemności. Często elementem wyposażenia jest również testu diod. Ponadto dostępne są modele zapewniające pomiar temperatury, liczby obrotów, poziomu hałasu, natężenia oświetlenia i prądu przez zewnętrzne czujniki oraz specjalne adaptery pomiarowe.

Bezkontaktowy pomiar prądu za pomocą mierników cęgowych okazał się niezwykle praktyczny, ponieważ dzięki nim nie trzeba rozłączać obwodu. 



Jakie są rodzaje i konstrukcje multimetrów?

Multimetry dostępne są w wielu konstrukcjach i wersjach. Na rynku dominują jednak modele cyfrowe z wyświetlaczami LCD, które w dużej mierze zastąpiły multimetry analogowe z mechanizmami pomiarowymi ze wskazówkami. Przyczyn takiego stanu rzeczy można szukać w szerokiej dostępności i znacznie wyższej odporności urządzeń cyfrowych na wstrząsy. Ponadto, cyfrowo wyświetlana wartość pomiarowa jest szybsza do odczytania. Mimo to rozwiązania analogowe nadal mają swoją rację bytu. W przypadku zmieniających się i wahających wartości, pozwalają na prostszą i lepszą obserwację trendu, dzięki mechanizmowi pomiarowemu z płynnym wyświetlaniem.

Multimetry ręczne 

Multimetry ręczne są szeroko rozpowszechnione i chyba najbardziej znane. Dzięki swojej kompaktowej konstrukcji i zasilaniu za pomocą baterii lub akumulatorów to rozwiązanie wyjątkowo mobilne, a zatem bardzo elastyczne w użyciu.

Proste modele klasy podstawowej dostępne są w bardzo przystępnej cenie, dzięki czemu stanowią podstawowe wyposażenia każdego majsterkowicza. Profesjonalne multimetry ręczne z wyświetlaczem cyfrowym są używane przez specjalistów w dziedzinie elektroinstalacji i elektroniki, w elektronice samochodowej, a także przez pracowników serwisów technicznych w każdej dziedzinie. 

Do prawidłowego ustawienia końcówek pomiarowych często potrzebne są obie ręce, dlatego trzymanie urządzenia pomiarowego nie zawsze jest możliwe. Z tego względu istnieją cyfrowe multimetry ręczne, które mają kompaktową konstrukcję i  są bardzo podobne do dwubiegunowych testerów napięcia.

Multimetry stołowe 

 

Multimetry stołowe, jak sugeruje nazwa, znajdują swoje miejsce zwykle na stole roboczym w laboratoriach i warsztatach serwisowych. Z reguły charakteryzują się wysoką dokładnością pomiaru i rozdzielczością, wieloma funkcjami pomiarowymi oraz dużym, czytelnym wyświetlaczem. W niektórych przypadkach instalowane są dwa wyświetlacze lub wyświetlacze z obsługą grafiki. Pozwalają one nie tylko na wizualizację mierzonych wartości w postaci wykresów trendów i słupków. Możliwe jest również wyświetlanie ich w czasie w postaci krzywej lub wykresu. 

W niektórych przypadkach z tyłu urządzenia znajdują się dodatkowe wejścia pomiarowe, dzięki czemu multimetr może być zintegrowana z systemami gromadzenia danych testowych i pomiarowych bez plątaniny kabli z przodu. Dostępne mogą być również dodatkowe interfejsy lub opcje rozbudowy w postaci specjalnych gniazd do obsługi za pomocą oprogramowania PC. Urządzenia z wbudowaną pamięcią lub portem USB do podłączenia pamięci USB umożliwiają rejestrację danych nawet bez podłączenia do systemu rejestracji wyników pomiarowych lub komputera PC.

 


Mierniki cęgowe 

Mierniki cęgowe łączą funkcje multimetru z bezdotykowym pomiarem prądu za pomocą cęg. W tym celu należy objąć zaciskiem tylko pojedynczy przewód będący nośnikiem prądu. 

Podłączane przewody pomiarowe służą do mierzenia napięć i rezystancji oraz do testowania ciągłości. 

Podobnie jak multimetry ręczne, również mierniki cęgowe mogą mieć rozbudowane funkcje pomiarowe. Często umożliwiają  dokonanie testu diod lub pomiarów częstotliwości i pojemności. 

Z kolei cęgi prądowe nie mają ani gniazd pomiarowych, ani funkcji multimetru, mierzą tylko natężenie prądy.

 



Jak prawidłowo korzystać z multimetrów cyfrowych?

W zależności od tego, jaki pomiar ma być przeprowadzony, multimetr cyfrowy musi mieć określone "wartości wewnętrzne". 

W przypadku pomiaru napięcia, urządzenie jest podłączone równolegle do punktów pomiarowych. W takiej sytuacji multimetr nie może obciążać mierzonego obwodu. Dlatego w przypadku pomiaru napięcia, rezystancja wewnętrzna multimetru cyfrowego musi być bardzo wysoka. 

Natomiast rezystancja wewnętrzna musi być bardzo mała przy pomiarze prądu, gdzie multimetr jest wprowadzany do istniejącego obwodu. Dlatego mierniki mają zwykle różne gniazda do podłączenia przewodów pomiarowych. 

 



Kryteria zakupu multimetrów - co jest ważne?

Kategoria pomiaru

Oprócz podjęcia decyzji o wyborze multimetru ręcznego lub stołowego, czy też cęgowego do pomiaru prądu, należy wcześniej sprecyzować, w jakim środowisku będą prowadzone pomiary. Norma EN 61010-1 opisuje dopuszczalne obszary zastosowania urządzeń pomiarowych i testowych dla instalacji i sprzętu elektrycznego i dzieli je na tzw. kategorie pomiarowe. Rozróżnia się następujące kategorie:

CAT I: obwody bez bezpośredniego połączenia do sieci, urządzenia zasilane bateryjnie, technika motoryzacyjna (niskie napięcie), urządzenia klasy ochrony III (bezpieczne, bardzo niskie napięcie). 

CAT II: pomiary w urządzeniach podłączonych do sieci niskiego napięcia za pomocą wtyczki sieciowej. Przykłady: Urządzenia gospodarstwa domowego lub elektronarzędzia. 

CAT III: pomiary w instalacjach w budynkach, pod rozdzielniach. Przykłady: Tablice podrozdzielcze, gniazda lub lampy.

CAT IV: Messungen an der Quelle der Niederspann

CAT IV: pomiary w punkcie przyłączenia instalacji niskiego napięcia. Przykłady: Licznik energii elektrycznej, przyłącze główne, bezpieczniki główne.

Te cztery kategorie są ponownie podzielone według odpowiednich zakresów napięcia (300 V, 600 V i 1000 V). Możliwe jest więc, że producent klasyfikuje urządzenie pomiarowe np. w kategorii pomiarowej CAT III do napięcia 1000 V, a w kategorii CAT IV maksymalnie do 600 V.

Uwaga:

Ze względów bezpieczeństwa w żadnym wypadku nie wolno używać urządzenia pomiarowego, które nie jest dopuszczone co najmniej do obowiązującej kategorii pomiarowej! 


True RMS

W każdym przypadku, nie tylko w przemyśle, wskazane jest rozważenie multimetru, który wykorzystuje metodę pomiaru rzeczywistej wartości skutecznej (True RMS). 

Przetworniki częstotliwości w napędach silnikowych i wielu innych odbiornikach taktowanych zegarem pracują z prądami niesinusoidalnymi lub zniekształcają sygnał sinusoidalny. Ponadto często dochodzi do nałożenia się sygnałów o wysokiej częstotliwości, co również prowadzi do dalszych niedokładności pomiarów. Tradycyjne multimetry cyfrowe popełniają tu niekiedy znaczne błędy pomiarowe, ponieważ mogą one prawidłowo mierzyć tylko napięcia i prądy czysto sinusoidalne. 

Używanie takiego modelu nie jest już wskazane poza obszarem czysto hobbystycznym, ponieważ trudno już znaleźć wyłącznie sinusoidalne i nie zniekształcone formy sygnału.

Dokładność pomiaru

Dokładność pomiaru, rozdzielczość i wymagane funkcje muszą odpowiadać poszczególnym zadaniom. Sama rozdzielczość wyświetlacza nie musi mówić nic o rzeczywistej dokładności urządzenia. Kilka cyfr za punktem dziesiętnym może wyglądać imponująco na wyświetlaczu LCD, ale liczy się rzeczywista dokładność pomiaru i wyświetlania, którą znajdziemy w karcie katalogowej lub opisie produktu.


Interfejsy i opcje kalibracji

Jeżeli dane pomiarowe mają być rejestrowane i oceniane lub należy przeprowadzić półautomatyczne sekwencje testów, konieczne jest, aby multimetr posiadał odpowiednie interfejsy. Oprócz znanego portu USB w sektorze profesjonalnym spotyka się również interfejsy IEEE-488 (GPIB) i RS-232.

Profesjonalni użytkownicy będą musieli regularnie kalibrować swoje urządzenia pomiarowe. Dlatego warto wcześniej upewnić się, czy rozważany multimetr cyfrowy, może być w ogóle skalibrowany zgodnie z odpowiednim standardem kalibracyjnym - na przykład DAkkS.

Użyteczność i obsługa

Łatwość obsługi jest równie ważna, jak czytelny wyświetlacz, który można odczytać nawet pod kątem. Jeśli multimetr stołowy ma być montowany w szafie rack, to powinien być do tego przystosowany mechanicznie (dostępny 19-calowy zestaw montażowy), a także posiadać tylne wejścia pomiarowe. 

Zaletą jest szybki serwis: niewielu użytkowników będzie w stanie obejść się bez często używanego przyrządu pomiarowego przez dłuższy czas, gdy będzie on wymagał naprawy lub kalibracji. Znani producenci zazwyczaj prowadzą punkty serwisowe, które świadczą takie usługi szybko i rzetelnie.   



Najczęściej zadawane pytania dotyczące multimetrów

Jaka jest różnica między woltomierzem a multimetrem?

Woltomierz nadaje się tylko do pomiaru napięcia. Multimetr może również rejestrować lub mierzyć prądy, rezystancje i czasami inne zmienne.


Co oznacza AC/DC?

Skrót AC oznacza "prąd przemienny", a DC "prąd stały". W języku potocznym mówimy jednak o napięciu AC/DC i prądzie AC/DC.


Co to znaczy Auto-Range?

Przyrząd z funkcją Auto-Range automatycznie dostosowuje swój zakres pomiarowy do mierzonej wartości. Dzięki temu jest ona jak najdokładniej pokazywana na wyświetlaczu LCD. Zwykle ustawia się urządzenie pomiarowe na możliwie największy zakres pomiarowy, jeśli rzeczywisty poziom mierzonej wartości nie jest jasny.