Как проводить измерения электронным тестером (мультиметром)

Как измерить ток мультиметром

Недостатком простейшего мультиметра является отсутствие функции измерения переменного тока. Однако порядок и принцип измерения обеих родов тока аналогичен. Прежде всего, следует помнить, что ток образуется только в замкнутой цепи. Поэтому цепь в соответствующем месте необходимо разъединить и в разрыв ее нужно вставить измерительные щупы. Они должны быть подключены последовательно с нагрузкой или любым другим элементом.

Указатель рукоятки необходимо разместить в секторе, обозначенном буквой A, обозначающей амперы. Конкретно для данного мультиметра один из щупов, как правило, красного цвета, требуется установить в среднем разъеме. А второй, черного цвета, – в общий разъем COM. Рядом со средним разъемом помимо прочих надписей, указанной значение максимальной величины тока, равной 200 мА. Поэтому для измерения больших значений, вплоть до 10 А, вилку щупа необходимо переставить в самый верхний разъем, рядом с которым нанесено значение 10 А. Большее значение данным устройством измерить нельзя, поскольку оно выйдет из строя. Более мощный мультиметры позволяют измерять силу тока 20 А и больше.

Если так получилось, что прибор настроен на измерение максимум 200 мА, а реальное значение тока оказалось выше, то, скорее всего, перегорит предохранитель. Чтобы вернуть прибор к «жизни» необходимо его раскрутить и заменить перегоревший предохранитель.

При выполнении измерений тока и напряжения начинающие радиолюбители часто забываю переключаться из одно режима на другой. Давайте рассмотрим, какие за этим могут быть последствия.

Здесь очень важно понимать следующее. При выполнении измерений тока посредством щупов подключается шунт мультиметра. Данный шунт обладает точным и очень низким сопротивлением, что позволяет минимизировать погрешность показаний

Чем ниже сопротивление шунта, тем лучше – тем меньше оно влияет на значение реального тока в электрической цепи. В действительности прибор измеряет падение напряжения на шунте и переводит его в амперы

Данный шунт обладает точным и очень низким сопротивлением, что позволяет минимизировать погрешность показаний. Чем ниже сопротивление шунта, тем лучше – тем меньше оно влияет на значение реального тока в электрической цепи. В действительности прибор измеряет падение напряжения на шунте и переводит его в амперы.

При измерении напряжения подключается другой шунт мультиметра. Для внесения минимаьной погрешности этот шунт, в отличие от предыдущего, как можно более высоким сопротивлением. Из сказанного выше, можно сделать два важнейших вывода.

1. Если выполняется измерение тока, а мультиметр настроен на измерение напряжения, то последовательно в цепь подключается шунт с очень высоким сопротивлением. Это равнозначно разрыву цепи. Поэтому прибор не покажет практически никакое значение тока. Но при этом он останется в работоспособном состоянии.
2. Наихудшая ошибка, которую можно допустить при работе с мультиметром – это попытка измерить напряжение при настройках, соответствующим режиму измерения тока. В этом случае очень низкое сопротивление шунта посредством щупов подсоединяются к месту измерения напряжения. Это равносильно короткому замыканию участка цепи. В результате либо срабатывает защита устройства, либо перегорает предохранитель мультиметра. В последнем случае для восстановления работоспособности прибора достаточно заменить его предохранитель.

Внешнее строение и функции

В последнее время специалисты и радиолюбители в основном пользуются электронными моделями мультиметров. Это не значит, что стрелочные совсем не используются. Они незаменимы когда из-за сильных помех электронные просто не работают. Но в большинстве случаев дело имеем именно с цифровыми моделями.

Есть разные модификации этих измерительных приборов с разной точностью измерений, разным функционалом. Есть автоматические мультиметры, в которых переключатель имеет всего несколько положений — им выбирают характер измерения (напряжение, сопротивление, сила тока) а пределы измерения прибор выбирает сам. Есть модели, которые могут быть связаны с компьютером. Данные измерений они передают сразу на компьютер, где их можно сохранить.

Автоматические мультиметры на шкале имеют только виды измерений

Но большинство домашних мастеров пользуются недорогими моделями среднего класса точности (с разрядностью 3,5, которая обеспечивает точность показаний в 1%). Это распространенные мультиметры dt 830, 831, 832, 833. 834 и т.д. Последняя цифра показывает «свежесть» модификации. Более поздние модели имеют более широкий функционал, но для домашнего применения эти новые возможности некритичны. Работа со всеми этими моделями мало чем отличается, так что будем говорить в общем о приемах и порядке действий.

Строение электронного мультиметра

Перед тем как пользоваться мультиметром, изучим его строение. Электронные модели имеют небольшой жидкокристаллический экран, на котором отображаются результаты измерений. Ниже экрана имеется переключатель диапазонов. Он вращается вокруг своей оси. Той частью, на которой нанесена красная точка или стрелка, он указывает на текущий тип и диапазон измерений. Вокруг переключателя нанесены метки, по которым выставляется тип измерений и их диапазон.

Общее устройство мультиметра

Ниже на корпусе имеются гнезда для подключения щупов. В зависимости от модели гнезд бывает два или три, щупов всегда два. Один положительный (красного цвета), второй отрицательный — черного. Черный щуп всегда подключается к разъему, подписанному «COM» или COMMON или который имеет обозначение как «земля». Красный — в одно из свободных гнезд. Если разъемов всегда два, проблем не возникает, если гнезд три, надо в инструкции прочесть, при каких измерениях в какое гнездо вставлять «плюсовой» щуп. В большинстве случаев красный щуп подключают в среднее гнездо. Так проводится большая часть измерений. Верхний разъем необходим, если измерять собрались ток до 10 А (если больше, то тоже в среднее гнездо).

Куда подключать щупы мультиметра

Есть модели тестеров, в которых гнезда расположены не справа, а внизу (например, мультиметр Ресанта DT 181 или Hama 00081700 EM393 на фото). Разницы при подключении в этом случае нет: черный на гнездо с надписью «COM», а красный по ситуации — при измерении токов до от 200 мА до 10 А — в крайнее правое гнездо, во всех других ситуациях — в среднее.

Гнезда для подключения щупов на мультиметрах могут располагаться снизу

Есть модели с четырьмя разъемами. В этом случае два гнезда для измерения тока — одно для микротоков (менее 200 мА), второе для силы тока от 200 мА до 10 А. Уяснив что и для чего имеется в приборе, можно начинать разбираться как пользоваться мультиметром.

Положение переключателя

Режим измерений зависит от того, в каком положении находится переключатель. На одном из его концов есть точка, она обычно подкрашена белым или красным цветом. Вот этот конец и указывает на текущий режим работы. В некоторых моделях переключатель сделан в виде усеченного конуса или имеет один край заостренный. Этот острый край тоже является указателем. Чтобы работать было проще, можно на этот указывающий край нанести яркую краску. Это может быть лак для ногтей или какая-то стойкая к истиранию краска.

Положение переключателя диапазонов измерений на мультиметре

Поворотом этого переключателя вы изменяете режим работы прибора. Если он стоит вертикально вверх, прибор выключен. Кроме этого есть следующие положения:

• V с волнистой чертой или ACV (справа от положения «выключено»)- режим измерения переменного напряжения;
• A с прямой чертой — измерение постоянного тока;
• A с волнистой чертой — определение переменного тока (этот режим есть не на всех мультиметрах, на представленных выше фото его нет);
• V с прямой чертой или надпись DCV (слева от положения выключено) — для измерения постоянного напряжения;
• Ω — измерение сопротивлений.

Также есть положения для определения коэффициента усиления транзисторов и определения полярности диодов. Могут быть и другие, но их назначение надо искать в инструкции к конкретному прибору.

Что такое мультиметр

Мультиметром называют аппаратуру, которой измеряют параметры электрического тока. Причём тестер — другое имя устройства — сочетает функции измерительных приборов, которыми определяют силу тока, напряжение сети и сопротивление проводника. С помощью мультиметра выискивают наличие разрывов в электрических сетях, проверяют работоспособность электронных компонентов: диодов, конденсаторов, триодов и других элементов.

Мультиметры подразделяются на аналоговые (стрелочные) и цифровые; в аналоговых тестерах результат измерения показывается в виде отклонения стрелки на градуированной шкале, а цифровые мультиметры информацию отображают цифрами на дисплее

Лёгкий, компактный, простой в использовании тестер — незаменимый помощник домашнего умельца, которому поможет быстро и точно определить причину неполадок в электрических схемах бытовой техники, автомобилей, домашней электропроводки, электроинструмента.

Схема работы аналогового тестера и цифрового мультиметра

Вначале мультиметры были аналоговыми (стрелочными) и назывались тестерами. В их комплектацию обязательно входят два провода со щупами, которыми замыкаются участки электропроводки, электронных компонентов, контактов. Итог измерений определялся по положению стрелки на одной из шкал: отдельно для напряжения, своя для силы тока, индивидуально для сопротивления.

Принцип действия механизма магнитоэлектрической системы — взаимодействие электрического тока, проходящего по обмотке рамки, с магнитным полем постоянного магнита

Зачастую шкалы делают разного цвета, чтобы улучшить зрительное восприятие. Основные узлы аналогового мультиметра: постоянный магнит, подвижная индукционная катушка, соединённая с ней стрелка и пружина противодействия.

Главный механизм в аналоговом тестере — стрелочная головка, которая представляет собой довольно чувствительное электромеханическое устройство, выполненное в виде миниатюрной катушки, подвешенной на пружинках. Ток, проходя через витки катушки, помещённой в магнитном поле, поворачивает её на определённый угол, тем самым отклоняя стрелку — закреплённую на ней — и, преодолевая сопротивление пружины, устанавливает в конкретном положении. Эта позиция стрелки на размеченной шкале в форме дуги и является измеренным значением нужного параметра.

Понятно, что точность такого тестера зависит от нескольких факторов: положения в пространстве, механического воздействия (например, дрожания руки), температуры окружающей среды. В аналоговом мультиметре предусмотрено наличие специального регулирующего устройства, которое помогает выводить стрелку на ноль перед началом измерений.

На схеме представлена принципиальная схема простого аналового мультиметра, ведущего измерения с помощью шунтирующих резисторов

Стрелочный прибор в устройстве прост.

В качестве источника питания во всех видах мультиметров используется батарея типа КРОНА

Его конструкция состоит из набора тщательно подобранных высокоточных резисторных шунтов разного номинала, нескольких диодов, микроамперметра и собственного источника питания, используемого для измерения сопротивлений.

В настоящее время цифровые мультиметры базируются на достижениях микроэлектроники, для которой характерно органическое единство физических, конструкторско-технических и схемотехнических аспектов

По стоимости цифровой измеритель ненамного дороже стрелочного аналога, потому что уже давно налажено массовое производство чипов микроэлектроники, поэтому стоимость их невелика. Удобство использования цифрового мультиметра заключается в его достоинствах:

• точности;
• наглядности (цифры воспринимаются зрительно привычнее, чем положение стрелки на мелко градуированной шкале);
• автоматического выбора диапазона измерения (вольты, амперы или омы).

Как пользоваться мультиметром

Применение тестера не требует специальных навыков, для работы достаточно подсоединить щупы и установить требуемый алгоритм работы. Конструкция мультиметров унифицирована, информация об особенностях эксплуатации указывается производителем в инструкции. Количество измеряемых параметров зависит от производителя, переключение между режимами постоянного и переменного тока производится кнопкой или поворотной шайбой.

Потенциал (напряжение)

Для определения напряжения необходимо выбрать режим (постоянный или переменный ток) и установить максимальное значение измерения. Затем необходимо установить щупы в разъемы и приложить к контактам (например, штырям аккумулятора или выводам в бытовой розетке). На дисплее отобразится значение напряжения, знак минус указывает на ошибочную полярность при коммутации щупов. При наличии функции записи данных можно сохранить параметр в памяти, нажав на клавишу с пометкой Hold.

Для определения напряжения выбирают режим и максимальное значение измерений.

Сила тока (постоянная и переменная)

Замер предусматривает включение тестера по последовательной схеме в цепь, находящуюся под напряжением. Предел измерения бытовых приборов составляет 10 А, профессиональные модели могут определять силу тока до 50 А и выше.

Сопротивление

Для проверки номинала резистора следует выбрать режим замера сопротивления (доступно несколько положений с разной верхней границей), а затем приложить наконечники щупов к выводам. При отсутствии сопротивления на дисплее отобразится число 1. Для повышения точности рекомендуется провести 2–3 замера с определением среднего значения. Прибор позволяет узнать сопротивление обмоток или участка цепи.

Измерение транзисторов

Прибор позволяет проверить коэффициент усиления транзисторов, которые устанавливают в отдельную колодку с маркировкой NPN и PNP. Регулятор режима должен находиться в положении hFE. Для проверки диодов необходимо выбрать соответствующий алгоритм и подсоединить щупы к выводам. На дисплее мультиметра отобразится коэффициент передачи, являющийся косвенным признаком исправности.

Мультиметр измеряет коэффициент усиления транзисторов.

Емкость конденсатора

Для тестирования необходимо:

1. Разрядить конденсатор с помощью отрезка провода с оголенными наконечниками или приспособления, состоящего из автомобильной лампы накаливания, рассчитанной на напряжение 12 В, и припаянных кабелей. Устройство позволяет безопасно разрядить конденсаторы с любой емкостью.
2. Выбрать режим работы hFE (имеется на части приборов), а затем подключить конденсатор к разъемам с маркировкой Cx. На дисплее отобразится значение емкости в соответствии с выбранной шкалой (в микрофарадах мкФ или в пикофарадах пкФ).

Проверка емкости конденсатора не позволяет определить исправность элемента, поскольку мультиметр не показывает значение сопротивления ESR. Параметр позволяет оценить активные потери при включении конденсатора в цепь переменного тока. Значение ESR должно соответствовать табличному с учетом допуска.

Прозвонка

Для проверки целостности кабеля или части электрической цепи необходимо:

1. Установить щупы в разъемы на корпусе прибора.
2. Перевести переключатель в режим прозвона (индикатор в виде значка диода и звукового сигнализатора расположен в нижней части шкалы).
3. Обесточить тестируемую электропроводку и убедиться в отсутствии напряжения тестером или индикаторной отверткой.
4. Подсоединить наконечники щупов к концам проверяемой цепи, сигнал зуммера указывает на отсутствие разрывов. Для тестирования протяженной цепи могут понадобиться удлинительные кабели. Если сигнал отсутствует или прерывается, то требуется дополнительная проверка проводки.

Прозвонка проводится для проверки целостности кабеля.

Измерение температуры

Для определения температуры в комплект входит термопара с парой проводов, оснащенных штекерами для коммутации к тестеру. При нагреве зоны спая разных металлов формируется электрический потенциал. Микропроцессор пересчитывает силу тока и отображает температуру среды (с допустимой погрешностью). Для проверки работоспособности необходимо приложить термопару к руке, а затем выставить селектор мультиметра в положение Temp. На экране должно отобразиться значение в пределах +36°…+37°С. Стандартная термопара рассчитана на замер температуры от -40°С до +1370°С.

Измерения электрических величин

Напряжение измеряется тестером путём его подключения параллельно зоне, где и происходят замеры. Учитывая, что тестер устанавливается для определения напряжения. Показатели будут актуальны только для измеряемого участка, а не для всей цепи.

Свой режим есть и для того, чтобы узнать силу тока. И подключается тестер уже последовательно. Значения, полученные в результате, подойдут для всей цепи.

Сопротивление будет узнать сложнее всего. Цепь освобождается от тока и напряжения, а потом подключается мультиметр

Вдобавок к этому некоторые элементы цепи будут влиять на показатели, поэтому их тоже важно будет отключить

Классификация измерительных приборов

Мультиметры классифицируются на две основные группы — аналоговые и цифровые. Различаются они набором функций, точностью измерения, устойчивостью к помехам и удобством применения — все это мы рассмотрим далее. Мультиметры просто незаменимы при ремонте электронной или цифровой техники. Приборы помогают быстро обнаружить неисправность и отремонтировать технику (электрическую цепь).

Цифровой и аналоговый мультиметр — плюсы и минусы

Аналоговые мультиметры

Представляют собой стрелочные тестеры, состоящие из чувствительного магнитоэлектрического измерителя, добавочных резисторов и шунтов. Информация передается на градуированную шкалу при помощи стрелки. В некоторых случаях инженеры предпочитают аналоговый вариант, когда при испытаниях электрических цепей необходимо точно определить направление и тенденцию изменения величины.

Преимущества аналоговых тестеров:

1. чувствительность к изменениям в электрической цепи;
2. устойчивость к помехам;
3. доступная цена.

Недостатки аналоговых тестеров:

1. большая погрешность измерений;
2. нет автоматического определения полярности;
3. низкое внутреннее сопротивление;
4. невозможно измерить переменный ток или напряжение.

Цифровые мультиметры

Инструменты последнего поколения очень популярны, благодаря возможности быстро и точно измерить нужные параметры. Электронные тестеры более удобны при использовании в повседневной работе, поэтому их можно с уверенностью рекомендовать новичкам. Форма и размеры прибора могут быть различными, но алгоритмы измерения основных величин одинаковы практически у всех моделей.

Преимущества аналоговых тестеров:

1. информация выводится на дисплей в виде числа;
2. при замене полярности значения отображаются со знаком минус;
3. высокое внутреннее сопротивление, что сокращает погрешности до минимума;
4. продуманный интерфейс и простое управление.

Как проверить конденсатор мультиметром

Для того, чтобы проверить целостность конденсатора мультиметром, его емкость должна быть от 1 мкФ и выше. Этот трюк получается только с аналоговыми мультиметрами, а также с цифровыми мультиметрами выбора диапазонов, типа таких.

Как вы знаете, конденсаторы бывают полярными и неполярными. Более подробно читайте здесь. Полярные конденсаторы обладают большой емкостью, поэтому их проще проверять на работоспособность. Как же это сделать? Давайте рассмотрим на примере ниже.

У нас имеется электролитический конденсатор.

Мультиметр ставим на режим прозвонки и дотрагиваемся щупами до выводов конденсатора. Внимательно наблюдаем за цифрами на табло. Они должны увеличиваться по мере заряда конденсатора.

Как только я дотронулся до выводов, мультиметр сразу же показал это значение

через пол секунды

и потом значение вышло за предел диапазона, и мультиметр показала единичку.

То есть что можно сказать? В самый начальный момент времени полностью разряженный конденсатор ведет себя, как проводник. По мере того, как он заряжается током от мультиметра, его сопротивление растет, пока не станет очень большим. Раз конденсатор заряжается, значит он рабочий. Все логично.

Конденсаторы меньшей емкости и неполярные конденсаторы с помощью прозвонки можно прозвонить только на короткое замыкание между его обкладками. Поэтому, здесь используется другой железный способ. Просто замерить емкость конденсатора). Здесь я измерил емкость конденсатора, на котором было написано 47 мкФ. Мультиметр показал 48 мкФ. Или погрешность конденсатора, либо мультиметра. Так как мультиметры Mastech считаются довольно неплохими, то спишем на погрешность конденсатора).

Конструкция мультиметра и маркировка прибора

Внешне это прямоугольный пластиковый короб, где вверху с лицевой стороны находится дисплей. Под ним расположены органы управления и информация о режимах тестирования. Головным устройством для установки режима является круговой переключатель.

Вокруг находятся обозначения параметров, активируемых при повороте ручки. Отдельно вынесено гнездо для подключения транзисторов с целью тестирования. Также есть разъемы для щупов с изолированными рукоятками, которые также идут в комплекте вместе с проводами.

Есть тестеры, которые имеют англоязычные отметки. Например, когда нужно переключить напряжение с постоянного на переменное, необходимо переключить режим с V- на V~. Замеры силы тока также требует предустановки его типа: A- (постоянный) и A~ (переменный) ток. Отдельно вынесен переключатель для тестирования сопротивления. Положение переключателя – Ω.

Также используются специальные аббревиатуры:

• ACV (alternating current voltage) – переменное напряжение, оно же напряжение переменного тока;
• DCV (direct current voltage) – постоянное напряжение (напряжение постоянного тока);
• DCA (direct current amperage) – постоянный ток (измерение силы);
• Ω – сопротивление электрической сети или устройства;
• 10А – для измерения постоянного тока в пределах 10 А. Подключается плюсовый (красный) щуп;
• VΩmA или VΩ, V/Ω – для оценки сопротивления, напряжения, силы тока до 200 мА, прозвонки диодов и проводов. Подключается плюсовый щуп;
• COMMOM (COM) – общий, в него подключается минусовый (синий или черный) щуп.

20 А max – это режим, применяемый для цепей с силой тока более 10 Ампер. Этот разъем встречается не на всех моделях, а только на специализированных, которыми пользуются на производствах. А чтобы не запутаться, в литературе и информационных публикациях «для чайников» и профессионалов, установлена специальная классификация. Описывая, как правильно измерить тестером тот или иной параметр, авторы предполагают, что красный провод с наконечником подключается к «плюсу», тогда как синий или черный – соответственно «минус».

В качестве дополнительного оборудования в комплект поставки могут идти различные выносные датчики, например, для замера температуры. Также прикладываются различные шнуры для подключения к сетям с разными рабочими параметрами. Есть модификации с ударопрочным корпусом. Также несложно найти прибор с защитой от воды, влаги, пыли. Они стоят немного дороже, но приспособлены для работы вне дома.

Если же планируется использование исключительно в мастерской, где всегда чисто и сухо, переплата нецелесообразна. В любом случае при выборе учитывают и эти качества.

Теория. Что можно и что будем мерить

Итак, прежде чем рассказать, как правильно пользоваться мультиметром, остановимся на том, что можно измерить этим прибором.

Обычный, стандартный мультиметр позволяет измерить:

• Постоянное напряжение до 1000 В;
• Переменное напряжение до 750 В;
• Постоянный ток до 10 А;
• Сопротивление до 2 Мом;

Радиоэлектронные величины: частоту, емкость, коэффициент передачи тока базы биполярного транзистора, падение напряжения на p-n переходе и др.

Последний пункт мы рассматривать не будем, поскольку это область узкой специализации, да и уровень подготовки тех, кто этим пользуется, отличается от уровня домашнего мастера.

Итак, остановимся на вопросах измерения напряжения, тока и сопротивления – этого вполне достаточно в повседневных работах в домашних условиях.

Прежде всего, определим, как обозначаются в электротехники нужные нам величины и в чем они измеряются.

Напряжение, обозначают латинской буквой «U». Оно измеряется в вольтах. Различают переменное и постоянное напряжение. Разница здесь имеет ключевое значение.

Не вдаваясь в подробности, заметим: постоянное напряжение имеет полярность – плюс и минус, обычно это аккумуляторы, батарейки, источники питания некоторой аппаратуры.

Переменное напряжение – это напряжение сети 220 В. У переменного напряжения нет полярности, можно сказать только то, что один провод является ноль, а второй фаза.

Ток. Обозначают латинской буквой «I», измеряется в Амперах. Ток – это количественная характеристика. В электронике оперируют величинами в долях ампера-миллиамперы, микроамперы. Домашнему мастеру это вряд-ли пригодится, а потому не будем заострять на этом внимания.

Сопротивление. Обозначается латинской «R», измеряется в омах, киллоомах и мегаомах. Сопротивление показывает свойства электрического проводника.

Для обозначения постоянного и переменного тока и напряжения принято обозначать:

• Переменное волнистой линией;
• Постоянное – прямой.

С прибором всегда имеется инструкция использования мультиметра, а потому рекомендуем перед тем, как начинать его практически применять, внимательно изучить ее.

Ошибка №3 – Измерение без отключения из розетки

Прежде чем проводить какие-либо замеры мультиметром проверьте, отключили ли вы измеряемое оборудование от сети 220В (за исключением проверки схем в режиме вольтметра).

То же самое относится и к девайсам, питаемым от источника постоянного напряжения 12/24V. Казалось бы, вполне логичное правило и все его исполняют   

Однако здесь есть один подвох

Обратите внимание, что в этом случае всегда нужно именно вытаскивать вилку из розетки, а не просто щелкать встроенным переключателем на переноске или самом приборе

Дело в том, что такой выключатель зачастую разрывает не два провода (фаза и ноль), а всего один. Это касается удлинителей с двухполюсными (они более узкие), а не четырехполюсными выключателями.

И тут все будет зависеть, каким образом вы вставили вилку от переноски или сетевого фильтра в розетку. При одном положении будет разрываться фаза, а при другом – ноль!

Как вы понимаете, во втором случае фаза по-прежнему будет присутствовать на приборе, не зависимо от того, щелкнули вы выключателем на удлинителе или нет.