Digiții de afișare

Multimetrele digitale (DMM) pot fi utile pentru o varietate de măsurători. Atunci când alegeți un DMM sau înțelegeți unul pe care îl utilizați, primele lucruri pe care trebuie să le cunoașteți sunt digiții de afișare ale instrumentului.

Este important ca un DMM să aibă suficienți digiți pentru a fi suficient de precis pentru aplicația dvs. Numărul de digiți de afișare pe un DMM nu este asociat cu rezoluția, dar poate ajuta la determinarea numărului de valori semnificative care pot fi afișate și citite. Se spune că DMM-urile au un anumit număr de digiți, cum ar fi 3 ½ digiți sau 3 ¾ digiți. Un digit complet reprezintă un digit care are 10 stări între 0 și 9. Un digit fracționat este raportul dintre valoarea maximă pe care o poate atinge digitul și numărul de stări posibile. De exemplu, un digit ½ are o valoare maximă de 1 și are două stări posibile (0 sau 1). O cifră ¾ are o valoare maximă de 3, cu patru stări posibile (0, 1, 2 sau 3).

Ecuația 1. DMM-urile au deseori digiți fracționari, care pot afișa doar un număr limitat de stări.

Digitul fracționat este primul digit afișat, cu digiții întregi afișați după. De exemplu, în gama de 2 V, afișajul maxim pentru un DMM de 3 ½ digiți este de 1,999 V.

În mod obișnuit, afișajele cu ½ digit au tensiuni la scară întreagă de 200 mV, 2 V, 20 V și 200 V, în timp ce afișajele cu ¾ digit au tensiuni la scară completă de 400 mV, 4 V, 40 V și 400 V.

Măsurători de tensiune

Practic, fiecare DMM are o funcție de măsurare DC și AC. Testarea tensiunii este frecvent utilizată pentru a testa și verifica ieșirile instrumentelor, componentelor sau circuitelor.

Tensiunea este întotdeauna măsurată între două puncte, deci sunt necesare două sonde. Unii conectori DMM și sonde sunt colorați; roșu este destinat pentru punctul pozitiv la care doriți să luați o măsurătoare și negru este destinat pentru punctul negativ care este de obicei o referință sau masa. Cu toate acestea, tensiunea este bidirecțională, deci dacă ați comuta punctele pozitiv și negativ, tensiunea măsurată ar fi pur și simplu inversată.

Există de obicei două moduri diferite de măsurare a tensiunii: AC și DC. De obicei, DC este notat cu un V cu o linie punctată și o linie solidă în timp ce AC este notat cu un V cu o undă. Asigurați-vă că selectați gama și modul corecte pentru aplicația dvs.

Figura 1. Măsurătorile de tensiune AC (stânga) și tensiune DC (dreapta) sunt utilizate în mod obișnuit
pentru a testa și verifica ieșirile instrumentelor, componentelor sau circuitelor.

Există mai mulți termeni și concepte pe care trebuie să le cunoașteți atunci când măsurați tensiunea AC sau DC.

a. Rezistența de intrare

Un voltmetru ideal are o rezistență de intrare infinită, astfel încât instrumentul să nu absoarbă nici un curent din circuitul de testare. Cu toate acestea, în realitate, există întotdeauna o anumită rezistență care afectează acuratețea măsurătorilor. Pentru a minimiza această problemă, subsistemele unui DMM de măsurare a tensiunii sunt deseori proiectate pentru a avea impedanțe în perioadele de la 1s la 10s de MΩ. Dacă măsurați tensiuni mici, chiar și această rezistență poate fi suficientă pentru a adăuga inadvertențe inacceptabile pentru măsurarea dvs.

Din acest motiv, gamele de tensiune mai joase au adesea o opțiune de impedanță mai mare, cum ar fi 10 GΩ.

Cu ajutorul unor DMM-uri, puteți selecta rezistența de intrare. Pentru majoritatea aplicațiilor, se poate spune că cu cât este mai mare impedanța, cu atât este mai precisă măsurarea. Cu toate acestea, există câteva cazuri în care puteți alege impedanța mai mică. De exemplu, un conductor care are multe fire diferite în interior ar putea să cupleze peste firele. Chiar dacă firele sunt deschise și flotante, DMM continuă să citească o tensiune. Impedanța mai mare nu este suficientă pentru a elimina aceste tensiuni fantomă, dar o impedanță redusă oferă o cale pentru această sarcină internă și permite DMM-ului să măsoare corect 0 V. Un exemplu de acest lucru la o gamă mai mică de tensiune este dacă ai avea trasee apropiate împreună pe un circuit.

b. Crest Factor

Când se măsoară semnale AC (tensiune sau curent), crest factor poate fi un parametru important atunci când se determină acuratețea pentru o anumită formă de undă. Crest factor este raportul dintre valoarea de vârf și valoarea rms și este o modalitate de a descrie formele de undă. De obicei, crest factor este folosit pentru tensiuni, dar poate fi folosit pentru alte măsurători, cum ar fi curentul. Este definit din punct de vedere tehnic ca un număr real pozitiv, dar cel mai adesea este specificat ca un raport.

Ecuația 2. Crest factor este o măsură a câte vârfuri extreme sunt într-o formă de undă.

O formă constantă de undă fără vârfuri are un crest factor de 1, deoarece valoarea de vârf și valoarea rms a formei de undă sunt aceleași. Pentru o formă de undă triunghiulară, are un crest factor de 1,732. Crest factori mai mari indică vârfuri mai ascuțite și îngreunează obținerea unei măsurări exacte de AC.

Figura 2. Crest factor al unui semnal AC poate afecta acuratețea.

Un multimetru AC care măsoară utilizând valoarea rms adevărată specifică acuratețea bazată pe o undă sinusoidală. El indică, prin intermediul crest factor, cât de multe distorsiuni poate avea o undă sinusoidală și poate măsura în continuare în precizia declarată. Acesta include, de asemenea, orice eroare de acuratețe suplimentară pentru alte forme de undă, în funcție de crest factorul acestora.

De exemplu, dacă un DMM dat are o acuratețe AC de 0,03% din citire. Măsurați o formă de undă triunghiulară, deci trebuie să căutați orice eroare suplimentară cu un crest factor de 1,732. DMM specifică faptul că pentru crest factorii între 1 și 2, există o eroare suplimentară de 0,05% din citire. Măsurătoarea dvs. are atunci o acuratețe de 0,03%+ 0,05% pentru un total de 0,08% din citire. După cum puteți vedea, crest factorul unei forme de undă poate avea un efect mare asupra acurateței măsurătorii.

c. Null Offset

Majoritatea DMM-urilor oferă posibilitatea de a face un offset de nul. Acest lucru este util pentru eliminarea erorilor cauzate de conexiuni și cabluri atunci când se efectuează o măsurare de tensiune DC sau de rezistență. Mai întâi, selectați tipul și gama de măsurare corecte. Apoi conectați sondele împreună și așteptați citirea unei măsurători. Apoi selectați butonul null offset. Indicațiile ulterioare scad măsurarea nulului pentru a oferi o citire mai precisă.

d. Auto Zero

În plus față de efectuarea unui null offset, un alt mod de a îmbunătăți acuratețea măsurătorilor de tensiune și rezistență este prin activarea unei caracteristici numite auto zero. Se utilizează auto zero pentru a compensa offseturile interne ale instrumentului. Când caracteristica este activată, DMM efectuează o măsurătoare suplimentară pentru fiecare măsurare efectuată. Această măsurătoare suplimentară este între intrarea DMM și masa acestuia. Această valoare este apoi scăzută din măsurarea măsurată, scăzând astfel orice offset-uri din calea de măsurare sau ADC. Deși poate fi foarte util în îmbunătățirea acurateței măsurătorii, auto zero poate crește timpul necesar pentru efectuarea unei măsurători.

Măsurători de curent

O altă funcție comună de măsurare este măsurarea curentului DC și AC. Dacă tensiunea este măsurată în paralel cu circuitul, curentul este măsurat în serie cu circuitul. Aceasta înseamnă că trebuie să întrerupeți circuitul - întrerupeți fizic fluxul de curent - pentru a introduce DMM în bucla de circuit pentru a efectua o măsurare exactă. Similar cu tensiunea, curentul este bidirecțional. Notația este similară, dar cu un simbol A în loc de V. A reprezintă amperi, unitatea de măsură pentru curent. Asigurați-vă că selectați gama și modul corecte pentru aplicația dvs.

Figura 3. Măsurătorile de curent AC (stânga) și DC (dreapta) sunt utile pentru depanare circuite sau componente.

DMM-urile au o rezistență mică la bornele de intrare și măsoară tensiunea. Atunci folosește legea lui Ohm pentru a calcula curentul. Curentul este egal cu tensiunea împărțită la rezistență. Pentru a vă proteja multimetrul, evitați întreruperea funcției de măsurare curent atunci când curenții circulă prin circuit. De asemenea, trebuie să aveți grijă să nu măsurați accidental tensiunea în modul de măsurare curent; acest lucru poate provoca arderea siguranței. Dacă ardeți accidental siguranța, puteți să o înlocuiți adesea. Consultați manualul de instrucțiuni al instrumentului pentru informații detaliate.

Măsurători de rezistență

Măsurătorile de rezistență sunt frecvent utilizate pentru măsurarea rezistorilor sau a altor componente, cum ar fi senzorii sau difuzoarele. Măsurarea rezistenței funcționează prin aplicarea unei tensiuni DC cunoscute pe o rezistență necunoscută în serie cu o rezistență internă mică. Măsoară tensiunea de testare, apoi calculează rezistența necunoscută. Din acest motiv, testați dispozitivul numai atunci când acesta nu este alimentat; în caz contrar, există deja tensiune în circuit și puteți obține citiri incorecte. De asemenea, rețineți că o componentă trebuie măsurată înainte de a fi introdusă în circuit; în caz contrar, măsurați rezistența a tot ceea ce este conectat la componentă (o rezistență echivalentă) în loc de doar componenta prin ea însăși.

Rezistența este nedirecțională, adică, dacă comutați sondele, citirea este aceeași. Simbolul pentru măsurarea rezistenței este un Ω, care reprezintă unitatea de măsură a rezistenței. Asigurați-vă că selectați gama și modul corecte pentru aplicația dvs. Dacă afișajul citește OL, aceasta înseamnă că citirea depășește limita sau este mai mare decât poate măsura aparatul în acea gamă. Așa cum am discutat mai devreme, folosirea unui null offset poate îmbunătăți citirile măsurătorilor.

Figura 4. Măsurătorile de rezistență sunt frecvent utilizate pentru măsurarea rezistențelor sau a altor componente.

Măsurători suplimentare

Multe DMM-uri oferă două funcții suplimentare de măsurare: testarea diodelor și testarea continuității.

a. Testarea continuității

Testarea continuității vă ajută să identificați când două puncte sunt conectate electric. Acest lucru poate fi foarte util atunci când se depistează întreruperi de fire, trasee de plăci de circuit imprimat (PCB) sau îmbinări sudate. Când se testează continuitatea, este esențial să se monitorizeze exact unde se ating sondele. Ca atare, majoritatea dispozitivelor DMM emit un sunet când detectează un circuit închis, deci nu trebuie să vă luați privirea de la sonde. Ca atare, simbolul continuității arată ca o undă de sunet.

Figura 5. Testarea continuității vă ajută să identificați când două puncte sunt conectate electric.

Testarea continuității funcționează la fel ca măsurarea rezistenței; ca atare, este esențial ca dispozitivul dvs. să nu fie alimentat când încercați. Poate fi de asemenea util să vă asigurați că totul este conectat, mai întâi apropiind sondele pentru a verifica semnalul sonor. Dacă nu auziți un sunet, verificați dacă sondele sunt conectate ferm, dispozitivul DMM are o durată de viață suficientă a bateriei și că vă aflați în modul corect. De asemenea, trebuie să vă uitați în manualul de utilizare pentru a determina nivelul de rezistență necesar pentru declanșarea sunetului, deoarece variază de la model la model.

Dacă testați un circuit care are un condensator mare, puteți auzi un bip rapid și apoi o tăcere. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea pe care DMM o aplică circuitului încarcă condensatorul și, în acest timp, DMM crede că este un circuit închis ceea ce nu este real.

b. Testarea diodelor

Verificarea diodelor afișează căderea de tensiune directă pe diodă în volți. Simbolul, fără să fie surprinzător, este simbolul diodei.

Figura 6. Testarea diodelor afișează căderea de tensiune directă pe diodă în volți.

DMM forțează un curent mic prin diodă și măsoară căderea de tensiune între cele două fire de testare. Când măsurați o diodă, puneți sonda pozitivă de pe partea anodică și cea negativul pe partea catodică. Citirea de tensiune este de obicei de circa 0,7 V pentru siliciu, dar poate varia de la 0,5 la 0,9 V și este totuși o diodă ce lucrează. Diodele cu germaniu sunt în mod obișnuit în jur de 0,3 V.

Figura 7. În mod tipic, testați o diodă cu sonda pozitivă pe partea anodică și cea negativă pe catod.
Dar, comutarea lor poate fi de asemenea luminoasă.

Apoi, comutați sondele astfel încât negativul să fie pe partea anodică, iar pozitivul este pe partea catodică. Dacă dioda funcționează corect, multimetrul ar trebui să arate că este un circuit deschis indicat prin OL.

Dacă o diodă este defectă, ea se poate defecta prin scurtcircuit sau întrerupere. Dacă dioda nu a reușit să se deschidă, DMM afișează OL atât în ​​polarizare directă cât și inversă, deoarece fluxul de curent este zero și echivalează cu un circuit deschis. Dacă dioda este scurtcircuitată, DMM indică 0 V deoarece nu există o cădere de tensiune pe diodă.

Parametrii de rejecție a zgomotului

Este întotdeauna important să luați în considerare zgomotul atunci când efectuați o măsurătoare. Există doi parametri suplimentari pe care trebuie să îi cunoașteți pentru a înțelege mai bine instrumentul și zgomotul asociat măsurătorilor.

Rata de rejecție de mod-normal (NMRR) descrie capacitatea DMM de a rejecta zgomotul care apare între cele două borne de intrare sau, cu alte cuvinte, zgomotul amestecat cu semnalul măsurat. Majoritatea acestui zgomot este o frecvență a liniei de alimentare și armonicele acesteia. NMRR, care este adesea folosit pentru a indica capacitatea instrumentului de a rejecta un zgomot al liniei electrice de 50 sau 60 Hz, este valabil numai la frecvența specificată și este utilă atunci când se efectuează măsurători DC. Zgomotul de mod-normal poate fi, de asemenea, redus prin utilizarea ecranării sau filtrării.

Rata de rejecție de mod-comun (CMRR) descrie capacitatea DMM de a rejecta zgomotul comun pentru ambele borne de intrare, cum ar fi de la un mediu zgomotos. Zgomotul de mod-comun este, de obicei, mai puțin sever decât zgomotul de mod-normal.

NMRR și CMRR sunt de obicei specificate la 50 Hz și 60 Hz, iar CMRR este adesea specificată la o valoare DC, de asemenea. Valorile tipice sunt mai mari de 80 dB și respectiv 120 dB.

Rezumat

■ Numărul de digiți afișați pe un DMM nu este legat de rezoluție, dar poate ajuta la determinarea numărului de valori semnificative care pot fi afișate și citite.

■ Pentru majoritatea aplicațiilor, se poate spune că cu cât este mai mare impedanța, cu atât este mai exactă măsurarea tensiunii.

■ Crest factori mai mari indică vârfuri mai ascuțite și fac mai dificilă obținerea unei măsurări exacte de AC.

■ Null offset poate fi utilizată pentru a elimina erorile cauzate de conexiuni și fire atunci când se efectuează o măsurare a tensiunii DC sau a rezistenței.

■ Auto zero este folosit pentru a compensa offseturile interne ale instrumentelor.

■ Măsurătorile de curent vă cer să întrerupeți circuitul pentru a introduce DMM în bucla circuitului.

■ Măsurarea accidentală a tensiunii în modul curent poate duce la arderea unei siguranțe .

■ Măsurătorile de rezistență și testarea continuității ar trebui să fie luate atunci când circuitul nu este alimentat.

■ Raportul de rejecție în mod-normal (NMRR) descrie capacitatea DMM de a rejecta zgomotul care apare între cele două borne de intrare.

■ Rata de rejecție în mod-comun (CMRR) descrie capacitatea DMM de a respinge zgomotul care este comun ambelor borne de intrare, cum ar fi de la un mediu zgomotos.