Электрический мультиметр: тестер для различных электротехнических измерений

Виды мультиметров

Приборы для измерения характеристик электрического сигнала являются универсальными, применяются в домашних мастерских, на станциях техобслуживания, при ремонте сложного электрооборудования. Условия эксплуатации и требования к точности разные. По этой причине производители электроприборов выпускают несколько видов устройств. По способу выводу информации и обработки данных мультиметры делятся на аналоговые и цифровые модели. По сложности выделяют два основных вида детекторов – любительские и профессиональные.

Аналоговый

Приборы выпускаются с классической стрелочной шкалой. Относятся к наиболее универсальному оборудованию. Могут использоваться в условиях сильных помех. Измерения выполняют при температурах до -30 градусов. Данные выводятся на экран моментально, но не отличаются высокой точностью. Рекомендуются при больших объёмах работ, где не требуется минимальная погрешность. Не нуждаются в дополнительном источнике питания. Среди недостатков – низкая точность при низковольтных измерениях, необходимость установки нуля перед началом работы, чувствительность к механическим вибрациям.

Цифровой

Изготавливается на базе контроллера с аналогово-цифровым преобразователем. Цифровой мультиметр комплектуется жидкокристаллическим дисплеем, на который выводятся данные измерений. Обладают расширенным функционалом. Среди преимуществ:

• Высокая точность измерений;
• Полярность определяется автоматически;
• Нет необходимости настраивать нуль перед началом работ;
• Устойчивость к вибрационному воздействию и механическим повреждениям.

Среди недостатков – сложность некоторых устройств и более высокая цена.

Любительский

Имеют низкую цену, ограниченный функционал. Отличаются небольшой точностью для своего класса. Отличаются удобным формфактором, что делает работу удобной. Некоторые модели – узкоспециализированные, например, автомобильные тестеры, предназначенные для сканирования бортовой электросети 12 В. Бюджетные авометры для дома, справляются с задачами, связанными с несложным ремонтом.

Профессиональный

Выпускаются стационарные и переносные модели. Оборудование отличается высокой точностью показаний, расширенным функционалом. Демонстрируют стабильность в работе при большом количестве измерений. Профессиональное оборудование применяется при ремонте сложной бытовой техники, компьютеров, автоматизированных производственных линий. Инструмент, имеющий этот статус, заносится в Государственный реестр.

Устройство мультиметра

Обозначение величин измерений мультиметром

Современный мультиметр (тестер) представляет собой сложное электронное устройство. Эти измерительные приборы отличаются принципом работы и способом отображения полученных результатов. При этом их устройство и внешний вид целиком и полностью зависят от производителя, имеющего возможность оснастить мультиметры дополнительными возможностями. Например, имеются тестеры, оборудованные встроенными токопроводящими клещами, которые позволяют измерять электрические параметры цепей не разрывая проводов.

Классификация и принцип действия

Мультиметр со стрелочным индикатором и цифровым экраном

По конструктивному исполнению мультиметры могут быть стационарными и малогабаритными. Кроме того, исходя из схемотехнического решения они могут быть:

• аналоговыми;
• цифровыми.

Стационарные мультиметры работают, как правило, от сети централизованного электропитания. Они представляют собой высокоточные электронные устройства и используются для прецизионных измерений в лабораторных или производственных условиях. Работают также в составе информационно-измерительных систем и специализированных промышленных комплексов. В малогабаритных (карманных) тестерах для измерения сопротивления используются встроенные аккумуляторы или сменные элементы электропитания.

Аналоговый мультиметр

В аналоговых мультиметрах результат измерения отображается отклонением стрелки на градуированной шкале, а в цифровых – на светодиодном табло или жидкокристаллическом экране. Могут встретиться и оригинальные модели, оснащенные одновременно стрелочным индикатором и цифровым экраном.

Электрическая схема стрелочных мультиметров аналогового типа отличается простотой и представляет собой набор шунтирующих прецизионных резисторов большого и малого номинала. Чтобы с помощью таких тестеров можно было измерять параметры электрических цепей переменного тока, в схему вводят выпрямительные диоды. Это связано с тем, что магнитоэлектрическая система стрелочного микроамперметра работает только на постоянном токе.

Электрические схемы цифровых мультиметров значительно сложнее и содержат в своем составе такие узлы:

• операционный усилитель;
• аттенюатор;
• аналогово-цифровой преобразователь;
• высокоточный выпрямитель;
• механический или электронный коммутатор.

Блок-схема является базовой для всех цифровых мультиметров и позволяет осуществлять измерение параметров электрических цепей постоянного и переменного тока с высокой точностью.

Выбор режима измерения

Наличие даже незначительных, но регулярных скачков напряжения, способно негативно отражаться на разных бытовых приборах. Значительно пострадать может техника, имеющая электрические моторы.

Недостаток напряжения способствует преждевременному износу моторных приборов, а избыток — выводит из строя микросхемы.

На любом мультиметре, помимо разъёмов для подключения щупов со шнурами, в обязательном порядке присутствует цифровой дисплей или измерительная шкала, а также многопозиционный переключатель, посредством которого требуется выбрать режим работы измерительного прибора.

Основные положения мультиметра:

• OFF —выключение измерительного прибора;
• АСV — замер напряжения переменного типа;
• DСV — замер напряжения постоянного типа;
• АСA — замер уровня переменного тока;
• DСА — замер уровня постоянного тока;
• Ω — замер показателей сопротивления;
• hFЕ — замер транзисторных параметров.

Для замера параметров напряжения переменного типа, мультиметр переключается в положение, обозначаемое «АСV» или «V~».

Как правило, такое положение предполагает значения 200V и 750V. Измерение уровня напряжения постоянного типа осуществляется при переключении тестера в положения, обозначаемые «DСV» или «V». При измерении уровня сопротивления показатели чувствительности могут колебаться от 200 Om до 2 тыс. килоОм, а замеряя постоянное напряжение нужно ориентироваться на параметры чувствительности в пределах 0,2-1,0 тыс Вольт.

Важно помнить, что процедура замера силы тока предполагает последовательное подключение тестера в цепь, а измерение параметров сопротивления и напряжения выполняется при параллельном подключении.

Как подключить провода к мультиметру

Рассмотрим подключения электропроводов к измерителю. Такие провода называются щупами. Щуп — это электрический провод с металлическим наконечником на конце в пластиковой токозащитной оболочке.

Основные разъемы для щупов:

1. Провод черного цвета считают нулевым, минусовым, заземлением. Подключается к разъему с обозначением «COM».
2. Для измерения силы тока менее 200 mA существует разъем с обозначением «VΩmA». Силу тока большего значения лучше не пробовать замерять — не выдержит или предохранитель или сам мультиметр.
3. Разъемы для замера больших токов обозначаются «10 ADC». Это значит, что тестер способен замерять ток от 200 mA до 10 A. Цифра может быть другая — она показывает предел измерения.

Выбор мультиметра для дома

Подавляющему большинству домашних мастеров и профессиональных электриков, занимающихся ремонтом и монтажом электросетей внутри квартир и домов будет достаточно описанных ниже характеристик.

Страна-производитель и цена. Большинство цифровых мультиметров снабжены всеми необходимыми опциями вне зависимости от цены и страны производителя. Не считая, конечно же, самых дешевых китайских подделок. Все, что начинается от 5$ – в большинстве случаев качественный товар. Например, латвийский Ресанта DT 838.

Разрядность. Т.е. сколько цифр после запятой будет выводить прибор при измерении. Например мультиметр fluke 106 будет показывать три цифры (до тысячной доли), а Ресанта DT890B только две (до сотой). Для большинства задач в доме двух знаков после запятой вполне достаточно.

Погрешность. Если вы планируете использовать мультиметр в домашних условиях и для измерений, связанных с подключением электричества, вам будет достаточно стандартной точности цифрового мультиметра.

Например, Ресанта DT9205A выдает от 0,5 до 2 % погрешности в зависимости от измеряемых параметров. Для более точных измерений следует пользоваться специализированным оборудованием, например аналоговым мультиметром.

Предел измерений. Эта цифра также указывается на самом приборе. Показывает граничные (верхние и нижние) значения, которые воспринимаются мультиметром.

1. Для выполнения большинства задач вам будет достаточно:
2. Постоянное напряжение от 200 мВ до 1000 В;
3. Переменное напряжение от 200 мВ до 700 В;
4. Сопротивление от 200 Ом до 200 МОм;
5. Сила тока от 2 мА до 20 А;

Точность работы мультиметра

Для любого мультиметра в инструкции описаны характеристики, где сказано, насколько результат замера может отличаться от действительной величины. Имеет значение разрядность индикатора. У самых простых устройств она равна 2,5. Для прецезионных эта характеристика выше, и равна 8,5. Под разрядностью стоит понимать способность отображать результат от 0 до 9 в полном объеме.

На примере это выглядит следующим образом. Если разряд равен 3,9, тестер способен позволяет выводить данные от 0,000 до 1,999 включительно без переключения режима. В противном случае требуется дополнительная несложная настройка.

Но это что касается удобства пользования. Точность работы мультиметра зависит от разряда лишь косвенно. Однако связь очевидна. Если взять прибор с разрядностью 2,5, отклонения возможны в пределах 10% в сторону увеличения или уменьшения.

Для профессиональной работы электронщики покупают тестеры с разрядом 4,5. Тогда максимальная погрешность всего 0,1%. Более дорогие приборы позволяют замерять параметры цепи и электродеталей с отклонением в 0,01% от показаний, выведенных на индикатор (экран, монитор). Портативные приспособления имеют меньший класс точности, чем стационарные, непереносные.

Основные критерии выбора

Как правильно выбрать цифровой мультиметр? Существует целый ряд параметров, на которые следует обращать первостепенное внимание при выборе мультиметра. Основных характеристик у мультиметра ровно две: точность измерения и разрядность индикатора

Погрешность

Точность прибора измеряется процентом погрешности показаний при измерениях различных значений. Самые простые и доступные модели отличаются невысокой точностью — погрешность показаний варьируется от 3 до 10%. Самые дорогие приборы, для профессионального использования имеют погрешность в пределах 0,01 — 0,02%.

Для дома подойдет прибор с погрешностью до 3%

Какой мультиметр лучше выбрать для дома и автомобиля? Если вы приобретаете устройство для отслеживания показаний электронных радиокомпонентов, то обращайте внимание на модели с минимальной погрешностью. Если вас интересует прибор для бытового использования, то смело приобретайте прибор с погрешностью измерений до 3%

Разрядность измерений

Разрядность дисплея показывает, насколько точно показания будут воспроизводиться на экране мультиметра:

• 2,5-разрядные дисплеи могут отображать значения, точность которых достигает двух знаков после запятой;
• 3,5-разрядные дисплеи воспроизводят значения тысячных после запятой.

Разрядность показывает точность воспроизведения показаний на экранеВажно понимать, что с ростом класса прибора возрастает разрядность и точность показаний, равно как и стоимость мультиметра. Для дома и машины достаточно тестера с разрядность 2,5

Диапазон показателей

Под диапазоном показателей подразумеваются минимальные и максимальные пределы измеряемых параметров. Для домашнего использования следует выбирать прибор со стандартным диапазоном значений

Если прибор приобретается для профессионального использования, то следует обращать внимание на устройства с расширенным диапазоном измерений для каждого параметра

Питание

Все модели бытовых мультиметров автономны. Источником питания для них служат:

1. Батарейки различного типоразмера;
2. Аккумуляторные батареи.

При выборе модели для дома и автомобиля обращайте внимание приборы с распространенными элементами питания: АА, ААА. В продаже встречаются устройства, которые требуют специализированных источников питания: 9 В или 12В

Стоимость их достаточно высока и продаются они далеко не везде.

Выбирайте модель с распространенными элементами питанияСовет! Если прибор планируется использовать в профессиональных целях, то выбирайте модели, укомплектованные аккумуляторной батареей и зарядным устройством.

Количество дисплеев

Существует отдельная категория мультиметров, оснащенных одновременно и цифровым дисплеем, и стрелочным индикатором. Особенно удобен в профессиональном использовании вариант с двумя ЖК-дисплеями, которые могут отображать сразу два измеряемых значения. Тем не менее, для бытового применения вполне достаточно хорошего цифрового прибора с одним информативным дисплеем.

Стрелочно-цифровой мультиметр

Класс энергобезопасности

Какой мультиметр лучше всего выбрать с позиции безопасности? Все измерительные приборы делятся на четыре класса:

1. CAT-I предназначены для проведения измерений в низковольтных сетях;
2. CAT-II могут работать в питающих электросетях;
3. CAT-III используются для замеров параметров во внутридомовых распределительных цепях;
4. CAT-IV применяются для работы во внешних электросетях.

В зависимости от класса прибора энергобезопасность может быть реализована посредством использования предохранителей или наличием блока электронной защиты. Электронная защита предпочтительней.

Наличие подсветки

Как показала практика, большинство измерений приходится делать в условиях плохой видимости. Если разница в цене несущественна, то выбирайте модель измерительного прибора с подсветкой дисплея.

Защита от влаги, пыли и ударов

Любой владелец измерительного инструмента хочет, чтобы выбранная модель прослужила как можно дольше. Надежность прибора обеспечивается защитой от проникновения пыли, влаги и механических повреждений. Тут все просто: чем степень защиты выше — тем дольше прослужит изделие.

Ошибка №9 – Замер сопротивления

Очень часто при помощи мультиметра нам нужно узнать какое сопротивление имеет тот или иной элемент схемы, участок цепи или какой-то прибор. Делается это в режиме замера сопротивления (Ом, милиОм, микроОм и т.д.).

При таком замере никогда не касайтесь кончиков щупов голыми руками!

Наше тело имеет собственное сопротивление (доходит до 10кОм), и оно в этом случае будет вносить погрешность в результаты замеров.

То же самое относится к замерам сопротивления внутри схем, без выпаивания элементов. Сопротивление соседних деталей может существенно исказить данные.

Также погрешность может давать сам дешевый прибор и его тонюсенькие провода с щупами. Это случается при замерах с маленькими сопротивлениями.

Вот например, результаты тестирования сопротивления малой величины (3 Ом) хорошим мультиметром.

А вот это результат того же сопротивления на дешевом DT830B.

Чтобы получить более точный результат на дешевых моделях, всегда перед замером соединяйте провода щупов между собой и смотрите показания на табло.

Именно эти цифры вам придется отнять при последующих измерениях с другими деталями и элементами цепи.

Параметры для подбора прибора

При использовании для домашних нужд или при выборе модели для работы в интенсивном режиме стоит изучить технические характеристики и возможности мультиметра.

Параметр энергобезопасности. В инструкции к каждому прибору указывается класс измерителя:

• САТ І — прибор предназначается для работы с низковольтными электролиниями;
• САТ ІІ — агрегат используется при работе с локальными электрическими линиями;
• САТ ІІІ — устройство применяется для работы с распределительными линиями в помещениях;
• САТ ІV — измеритель предназначен для работ с распределительными линиями вне помещений.

Разрядность, то есть диапазон и количество полноценных разрядов. Показатель «3,5» означает, что на монитор прибора будет выводиться один разряд из ограниченного диапазона и три из диапазона 0…9. Данная характеристика не влияет на точность измерений.

Погрешность мультиметра особенно важна в промышленных условиях. Она зависит от параметров тока, калибровки, защиты от внешних наводок, модели.

Наиболее распространенными и нужными функциями измерителя являются:

• прозвонка диодов (возможна со звуковым и/или световым сигналом);
• измерение напряжения, силы тока, частоты, сопротивления (при переменном и постоянном токе, в том числе и больших значений);
• измерение емкости;
• определение температуры;
• проверка биполярных транзисторов;
• определение индуктивности;
• генерация простого тестового сигнала (гармонического либо импульсного).

Также дополнительно возможны следующие функции: блокировка и подсветка дисплея, интегрированная память, индикация перегрузки или разряда аккумулятора, автоотключение питания для экономии ресурсов, автоматическое установление границ измерений, защита входных цепей и тестера, кнопка Hold. Некоторые модели снабжаются двумя экранами: первый цифровой с обновлением данных каждые 4 секунды, второй — стрелочный, способный зафиксировать до 20 изменений в секунду.

Выбирая измеритель, стоит обратить внимание на качество проводов щупов, материал корпуса (он должен быть стойким к воздействию влаги, пыли и ударов), наличие дополнительного футляра для переноски и хранения

Проверка работы

Значек прозвонки

Убедитесь, что вы правильно подключили щупы.

Проверяем надежность подключения. Для этого переводим мультиметр в режим диодной прозвонки. В этом режиме измеряется падение напряжения на щупах.

Если замкнуть щупы, то  прибор покажет ноль.

Замыкание щупов (ноль)

Единица обозначает бесконечность, то есть разрыв цепи или предел измерения.

Предел измерения (или обрыв)

Правила использования мультиметра

Сначала нужно ознакомиться с техническим паспортом устройства, изучить его возможности и пределы измерения.

При измерениях нельзя дотрагиваться до металлического основания щупов. Если вы проверяете детали — это может сказаться на показаниях, они будут ложными. А при проверке высоких напряжений, если дотронуться до металлического основания щупов — можно получить удар током.

Измерение линейного и фазного напряжения

В большинстве частных домов при подключении к электросети напряжением 220 В на счетчик либо электрощиток приходит только 2 или 3 провода.

В первом случае двумя проводами являются:

• фаза;
• ноль.

Во втором случае (с тремя проводами) имеются:

• фаза;
• ноль;
• заземление.

Наличие сразу 4 или 5 проводов говорит о том, что имеется подключение к сети 380 В. Чаще всего такое напряжение подключается к:

• офисным зданиям;
• производственным объектам;
• гаражным кооперативам;
• предприятиям торговли;
• реже — к частным домам.

Напряжение между любыми двумя из трех фаз электропитающей линии получило название линейного, а между любой из фаз и нулем называется фазным напряжением. Для нашей страны принят стандарт линейного напряжения 380 В, а фазного — 220 В.

Для проверки фазного или линейного напряжения электротока в сети можно использовать те же приборы, с помощью которых измеряется и переменное напряжение:

• вольтметр, не использующийся в повседневной жизни;
• мультиметр, применяющийся в жизни достаточно часто;
• тестер — аналог мультиметра, только механической конструкции;
• индикаторная отвертка, без которой не обойтись любому уважающему себя владельцу частного дома.

Определение наличия и величины напряжения в сети выполняется точно по той же схеме, как и для переменного тока.

Наиболее распространенной причиной поломок и выхода из строя электроприборов является заводской брак. Эксплуатация в неправильных условиях, в том числе и нестабильное напряжение в сети — чуть менее распространенная причина. Если при перепадах напряжения компрессор холодильника просто сгорит — еще не большая беда. Гораздо хуже, если это приведет к возникновению пожара. Для защиты от таких ситуаций и было разработано специальное устройство — реле напряжения.

Реле контроля напряжения позволяет максимально обезопасить условия работы домашних электроприборов

Основным предназначением реле является автоматическое подключение электроприборов к сети питания и автоматическое отключение в случае превышающих норму колебаний либо падения напряжения ниже определенного уровня. Современные реле напряжения состоят из электромагнитного выключателя и микропроцессорной платы. Также иногда еще можно встретить устройства более старого образца, работа которых основана на диодах, транзисторах и резисторах.

Лицевая часть корпуса обычно оснащена рычагами регулирования либо клавишами управления. В некоторых моделях дополнительно установлен и дисплей, отображающий величину напряжения в режиме реального времени. Перед вводом прибора в эксплуатацию следует произвести настройку лимитируемых значений срабатывания (как правило, от 100 до 400 В). Принцип действия устройства достаточно прост.

В режиме реального времени процессором определяется величина напряжения. Реле никак себя не проявляет, пока напряжение в сети стабильно или не выходит за определенные допуски. При превышении значением напряжения минимальной либо максимальной границы реле размыкает цепь, обесточивая всех потребителей электроэнергии. Реле срабатывает за доли секунды, что на 100% гарантирует надежность устройства и защиту от скачков напряжения.

Если даже за продолжительный период проживания в доме или квартире случаев перегорания бытовых приборов не наблюдалось, это вовсе не означает, что контролировать стабильность напряжения не нужно. В большинстве случаев напряжение постоянно отклоняется от нормы на минимальную величину, что также негативно влияет на работу и срок службы приборов.

Подключение домашних приборов к электросети через реле осуществляется в следующих целях:

• обеспечение защиты одно- и трехфазных сетей;
• предохранение дорогостоящей бытовой техники от поломок;
• исключение вероятности перекоса или обрыва фаз;
• безопасное функционирование установок, оснащенных электродвигателями;
• защита сети от перенапряжения в общественных зданиях, цехах промышленных предприятий, квартирах и домах.

Экран мультиметра

У бытовых моделей тестеров экраны монохромные ЖК (жидкокристаллические), чаще всего без подсветки, различаются они по количеству отображаемых символов, наиболее распространены модели с четырьмя разрядами. При этом обычно не все 4 символа могут быть в диапазоне от 0 до 9ки, чаще первая цифра может быть 0 или 1, а вот оставшиеся три могут быть от 0 до 9 каждая.

Чем больше диапазон отображения, тем более точные вы получите показания. Но не следует путать это с погрешностью или точностью измерения приборов, тестер с отображаемыми 5тью разрядами и 4мя, могут одинаково точно выполнять замеры, но вот у первого вы сможете увидеть больше цифр значения, например, после запятой, когда как устройство с четырьмя разрядами, крайнюю цифру не покажет, округлив её значение.

На дисплее так же может отображаться различная дополнительная информация, вроде заряда батареи, выбранного режима измерения и т.д. кроме этого обязательно показывается знак минус, если значение отрицательное.