آموزش کار با مولتیمتر دیجیتال
فهرست مطالب
مولتی مترها از زمان اختراع گالوانومترها، یک نمایشگر آنالوگ سوزنی جهت اندازه گیری ولتاژ و مقاومت در دهه 1820، راه زیادی را پیموده اند. مولتی مترهای دیجیتال (DMM) در دهه 1950 به دلیل دقت و ویژگی های اضافی مانند محدوده خودکار، ثبت داده ها و موارد دیگر جایگزین مولتی مترهای آنالوگ شدند.
مولتی متر دیجیتال چیست؟
مولتیمتر یک وسیله اندازه گیری است که چندین نوع اندازه گیری مانند ولتاژ جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم (DC)، مقاومت، دما، ظرفیت خازنی و سایر پارامترها را انجام می دهد. یک مولتی متر دیجیتال مدرن (DMM) از فناوری دیجیتال و منطقی برای کوچک سازی و فعال کردن بسیاری از ویژگی ها در سیستم داخلی خود استفاده می کند. با فناوری دیجیتال، مولتی مترها نمایشگرهای گرافیکی را ارائه می دهند، قابلیت ثبت داده ها و دیجیتالی کردن سیگنال را انجام می دهند، قابلیت برنامه ریزی را ارائه می دهند و با دستگاه های دیگر ارتباط برقرار می کنند.
مولتی مترهای دیجیتال مدرن بسیار متنوع هستند و می توانند انواع مختلفی از اندازه گیری ها را انجام دهند و نمایشگرهای خروجی گرافیکی مانند نمودارهای آماری را ارائه دهند. DMM ها قابل برنامه ریزی هستند و می توانند با کامپیوترها برای کارهای پس از آنالیز ارتباط برقرار کنند. قابل ذکر است، آنها عملکردهای زیادی را در یک جعبه رومیزی کوچک بسته بندی می کنند، که معمولاً بزرگتر از اندازه یک کتاب نیست. DMM های دستی قابل حمل حتی کوچکتر، سبک تر هستند و با باتری کار می کنند.
بلوک دیاگرام در شکل فوق یک مولتی متر دیجیتال معمولی را نشان می دهد که در آن سیگنال ورودی ولتاژ AC یا DC، جریان AC یا DC، مقاومت، دما یا هر پارامتر دیگر به ولتاژ DC در محدوده آنالوگ داخلی به دیجیتال تبدیل می شود. مبدل (ADC). سپس ADC ولتاژ DC از پیش مقیاس شده را به اعداد دیجیتالی معادل خود تبدیل می کند که روی واحد نمایشگر نمایش داده می شود.
بلوک کنترلر دیجیتال با یک میکروکنترلر یا یک ریزپردازنده اجرا می شود که جریان اطلاعات را در داخل ابزار مدیریت می کند. این بلوک تمام عملکردهای داخلی را هماهنگ می کند و اطلاعات را به دستگاه های خارجی مانند چاپگرها، رایانه های قابل حمل یا سایر ابزارهای آزمایشی منتقل می کند. در مورد برخی از مولتی مترهای دستی، برخی از این بلوک ها ممکن است در یک مدار VLSI پیاده سازی شوند که در آن ADC و درایور نمایشگر در یک مدار مجتمع ظاهر می شوند.
اگرچه ADC عنصر کلیدی در دستگاه را تشکیل می دهد، برای درک کامل نحوه عملکرد یک DMM، باید به برخی از عملکردهای دیگر در اطراف ADC نگاه کنید. شکل زیر یک شمایی از عملیات ساده شده از فرآیند نمونه برداری ADC را در یک DMM نشان می دهد.
اگرچه ADC نمونه های زیادی را می گیرد، مولتی متر دیجیتال هر نمونه ای را که می گیرد یا نمایش نمی دهد یا برمی گرداند. در عوض، ADC از یک استراتژی بافر و میانگین گیری در نمونه ها برای دستیابی به دقت و وضوح بالا استفاده می کند. این استراتژی به غلبه بر اثرات تغییرات جزئی مانند نویز خط برق و سایر نویزهای محیطی کمک می کند.
عملکرد مولتی متر دیجیتال شما بستگی به این دارد که چگونه با نویز ناشی از عوامل خارجی مقابله می کند و آنها را از اندازه گیری واقعی حذف می کند – یک عنصر ضروری برای دستیابی به بالاترین سطح دقت.
مولتی مترهای دیجیتال قادر به انجام انواع مختلف اندازه گیری هستند. در زیر چند نمونه رایج از نحوه کاوش و اندازه گیری موثر انواع مختلف سیگنال ها آورده شده است.
1. اندازه گیری ولتاژ
اندازه گیری ولتاژ یکی از ساده ترین اندازه گیری ها با استفاده از DMM است. پروب ها را در دو نقطه ای که می خواهید ولتاژ را اندازه گیری کنید قرار دهید.
تقریباً همه DMM ها دارای عملکرد قطبیت خودکار هستند، بنابراین معمولاً نیازی به نگرانی در مورد نحوه اتصال پروب ها نیست. با این حال، بهترین عمل این است که اتصال مشترک (COM)، معمولاً اتصال منفی، به ولتاژ پایین، شاسی یا خط صفر ولت است.
2. اندازه گیری جریان
اندازه گیری ولتاژ با یک مولتی متر دیجیتال آسان است، اما استفاده از آن برای اندازه گیری جریان کمی چالش برانگیزتر است. هنگام اندازه گیری جریان با DMM، آن را به صورت سری با مدار قرار دهید تا جریان از طریق DMM عبور کند.
مولتی مترهای دیجیتال دارای یک مقاومت شنت جریان داخلی برای اندازه گیری جریان هستند. با این حال، اگر جریان برای DMM خیلی زیاد باشد، به تنظیمات دیگری نیاز خواهید داشت. راه حل این است که DMM را به موازات یک مقاومت شنت خارجی دقیق قرار دهید که بتواند توان مورد نیاز را کنترل کند. میتوانید ولتاژی را در مقاومت شنت خارجی اندازه‌گیری کنید و سپس از قانون اهم برای محاسبه جریان استفاده کنید.
3. اندازه گیری مقاومت
مولتی مترهای دیجیتال قابلیت اندازه گیری مقاومت دو سیمه و چهار سیمه را ارائه می دهند. با این حال، این دو روش اندازه‌گیری مقاومت برای همه کاربردهای اندازه‌گیری مقاومت به یک طریق نیستند.
یک پیکربندی اندازه‌گیری مقاومت دو سیم در شکل زیر نشان داده شده است. مولتیمترهای دیجیتال معمولاً از روش جریان ثابت برای اندازه‌گیری مقاومت استفاده می‌کنند، که یک جریان ثابت (Itest) را به دستگاه تحت آزمایش (DUT) می‌رساند و ولتاژ (Vm) را اندازه‌گیری می‌کند. سپس می توانید مقاومت را با استفاده از جریان شناخته شده و ولتاژ اندازه گیری شده محاسبه کنید.
مقاومتی که می خواهید اندازه گیری کنید به عنوان یک مقاومت ناشناخته با برچسب R در شکل فوق ظاهر می شود. مزیت این روش کابل کشی ساده است – فقط از دو سیم استفاده می کند.
همه DMM ها مقاومت را با وارد کردن یک جریان DC از طریق مقاومت ناشناخته اندازه گیری می کنند. در اندازه گیری دو سیم، منبع جریان به صورت داخلی به سرنخ های منبع در DMM متصل می شود. هر گونه مقاومت در لیدهای تست به عنوان یک خطای خواندن نشان داده می شود. هنگامی که جریان اعمال می شود، ولتاژ تولید شده در سراسر نمونه اندازه گیری می شود و سپس برای محاسبه R با استفاده از قانون اهم، R = V/I استفاده می شود. اگر خطاهای مقاومت کابل کشی را حذف نکنید، اندازه گیری مقاومت ناشناخته R با خطا مواجه خواهد شد.
اگر از “جمع جبری” در نقطه اندازه گیری استفاده کنید، می توانید خطاهای مقاومت کابل کشی Rlead را در اندازه گیری کاهش دهید.
شکل فوق اتصالات چهار سیم را نشان می دهد که از دستگاه آزمایش خارج می شوند. سیم های چهار سیم از یک جفت سیم منبع جریان و یک جفت سیم حسگر ولتاژ به صورت موازی تشکیل شده اند – آنها به R یا DUT متصل می شوند. مشابه روش اندازه‌گیری دو سیمه، سیم‌های منبع جریان افت ولتاژی را در سراسر R در امتداد سیم‌ها HI و LO ایجاد می‌کنند. با این حال، جفت دوم جدا از منبع جریان یک حلقه ولتاژ مستقیم را تشکیل می دهد که افت ولتاژ در سراسر R را اندازه گیری می کند. جفت دوم حس ولتاژ HIsense و LOsense هستند. از آنجایی که مقاومت DMM بسیار بالا است، در حدود 10M اهم، مقاومت سیم تأثیر کمی بر اندازه گیری دارد. از آنجایی که Rlead ناچیز و مستقل از منبع فعلی، Itest است، پس:
که در آن VR ولتاژ مقاومت R یا DUT است و متر ولتاژ را به صورت Vm اندازه گیری می کند:
4. اندازه گیری ظرفیت خازن
مولتی مترهای دیجیتال با اعمال جریان شناخته شده برای شارژ خازن و استفاده از یک مقاومت برای تخلیه آن، ظرفیت اندازه گیری می کنند. ظرفیت خازن با اندازه‌گیری تغییر ولتاژ (DC) در نقاط مختلف منحنی پاسخ ولتاژ در طول چرخه شارژ/دشارژ و با استفاده از یک الگوریتم برای محاسبه ظرفیت اندازه‌گیری می‌شود.
برای بهبود دقت اندازه‌گیری خازن‌های با ارزش کوچک، دکمه «تهی» را با سیم‌های آزمایش باز فشار دهید تا ظرفیت باقی‌مانده مولتی متر و سیم‌ها کم شود.
5. اندازه گیری دما
در آموزش کار با مولتیمترهای دیجیتال مدرن می توانید آن را به عنوان ثبت کننده اطلاعات دما استفاده کنند. به عنوان مثال، بسیاری از DMM ها می توانند آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD)، ترمیستورها یا سنسورهای ترموکوپل را بپذیرند.
برای دقت بهتر، از سنسورهای RTD یا ترمیستور استفاده کنید. برای اندازه گیری دامنه شدیدتر دما، از سنسورهای ترموکوپل استفاده کنید زیرا دامنه دماهای بیشتری دارند.
6. اندازه گیری دیود
همانطور که در شکل زیرنشان داده شده است، یک DMM رومیزی معمولی یک اندازه گیری مستقیم بایاس رو به جلو از یک دیود انجام می دهد.
از این تابع تست برای بررسی دیودها، ترانزیستورها، یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون (SCR) و سایر دستگاه های نیمه هادی استفاده کنید. یک دیود سالم اجازه می دهد تا جریان فقط در یک جهت جریان یابد. این آزمایش جریانی را از طریق یک اتصال نیمه هادی ارسال می کند و سپس افت ولتاژ اتصال را اندازه گیری می کند. افت ولتاژ معمولا 0.3 ولت تا 0.8 ولت است.
7. تست بوق یا تست اتصال
آموزش کار با مولتیمتر و بررسی اتصال با استفاده از DMM به تشخیص اتصال برق در مدار یا تست قطعه کمک می کند. بررسی اتصال مقاومت در دو نقطه پروب ورودی را اندازه گیری می کند. به طور معمول، اگر مقدار مقاومت اندازه گیری شده کمتر یا برابر با 10 Ω باشد، یک اتصال کوتاه الکتریکی دارید. DMM یک بوق پیوسته و قابل شنیدن می دهد تا زمانی که مداری که اندازه می گیرید دیگر اتصال برق نداشته باشد. گاهی اوقات، DMM ممکن است در طول بررسی تداوم، بوق های صوتی متناوب ایجاد کند، که نشان دهنده یک اتصال برق متناوب است.
8. فرکانس یا دوره تناوب یک سیگنال نوسانی
مولتی مترهای دیجیتال مدرن دارای عملکرد اندازه گیری فرکانس یا دوره نیز هستند. این تابع معمولاً فرکانس سیگنال AC یا هر نوع سیگنال دوره ای را اندازه گیری می کند. معمولا سرعت چرخش موتور را اندازه گیری می کند، جایی که فرکانس اندازه گیری شده به دور در دقیقه تبدیل می شود (RPM).
مشخصات یک مولتی متر دیجیتال چیست؟
یک مولتی متر دیجیتال معمولی دارای انواع مختلفی از مشخصات است. اما مشخصات مهمی که باید در نظر بگیرید دقت، حساسیت و وضوح است.
دقت
دقت نشان دهنده عدم قطعیت یک اندازه گیری معین است زیرا قرائت از DMM می تواند با مقدار واقعی سیگنال متفاوت باشد. دقت معیاری است که نشان می دهد این اعداد چقدر خوب هستند یا چقدر می توانید به آنها اعتماد کنید. در زیر برخی از عبارات متداول است که می توانید از اکثر برگه های داده DMM دریافت کنید:
± (% از Reading + % محدوده)
± (ppm Reading + ppm محدوده)، که در آن ppm بخشی در میلیون است
حساسیت
حساسیت کوچکترین واحدی است که تحت یک پارامتر مشخص از تابع اندازه گیری می تواند تشخیص داده شود و برای کاربر نهایی معنادار باشد.
وضوح resolution
وضوح سطح جزئیات قابل اندازه گیری یا تعداد ارقام قابل توجه در یک مولتی متر دیجیتال است. وضوح را می توان بر حسب بیت، رقم یا واحد مطلق بیان کرد که می توانند به یکدیگر مرتبط باشند.
کارت های اسیلوسکوپ USB در چند سال گذشته محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند – تا حد زیادی به این دلیل که آنها به راحتی قابل حمل‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین مدل‌ها هستند.
آنها به جای اینکه با صفحه نمایش LED یا CRT خود همراه باشند، اندازه گیری ها را با استفاده از صفحه نمایش رایانه شخصی شما نمایش می دهند (و گاهی اوقات اندازه گیری ها را با استفاده از قدرت پردازش رایانه شخصی شما نیز پردازش می کنند). این به سازندگان اجازه می‌دهد تا مقدار زیادی در هزینه‌های تولید این مدل‌ها صرفه‌جویی کنند و به آنها اجازه می‌دهد تا اسکوپ های USB را با قیمت‌های بسیار پایین به بازار عرضه کنند.
میتوانید گزینه‌های بسیار مناسب (و مقرون به صرفه) را در دیجیکالا پیدا کنید.
توصیه های حرفه ای
آموزش کار با مولتیمتر به پایان رسید. شما میتوانید در خرید مولتیمتر خوب این گزینه ها رو هم در نظر بگیرید که قیمت مناسب، کیفیت عالی و پشتیبانی و گارانتی ما را همراه دارد.
شما می توانید در با کارشناسان ما در رابطه با خرید مولتیمتر مناسب مشورت کنید
پس در تصمیم گیری و انتخاب مدل مناسب زمان را از دست ندهید
