Для проверки основных параметров электрической цепи, которыми являются ток (I), напряжение (U) и сопротивление (R), требуются амперметр, вольтметр и омметр. Однако, в большинстве случаев их можно заменить одним прибором — мультиметром, а какой лучше выбрать зависит от многих факторов, таких как назначение, условия работы и финансовые возможности.
Содержание
Что такое мультиметр и для чего предназначен
Мультиметром можно измерить параметры напряжения, тока и сопротивления
Он представляет собой комбинированный прибор, который обеспечивает измерение постоянного и переменного напряжения, тока, а также сопротивления электрической цепи. Кроме этого, некоторые виды прибора позволяют проверять работоспособность диодов и транзисторов, измерять частоту переменного тока, ёмкость конденсаторов, индуктивность элемента, температуру.
Первые мультиметры появились ещё в 50-е годы прошлого века. Тогда они назывались тестерами. Их функции строго ограничивались измерениями тока, напряжения и сопротивления. В качестве чувствительного элемента в таком тестере использовалась стрелочная измерительная головка магнитоэлектрического типа. При измерении тока с помощью галетного переключателя параллельно микроамперметру включались шунты, а при измерении напряжения последовательно головке подключались дополнительные сопротивления. При измерении сопротивления использовался дополнительный источник постоянного тока в виде батареек. При измерении переменного напряжения в схеме использовался выпрямительный диод.
Современные аналоговые (стрелочные) мультиметры в основном имеют тот же принцип действия, что и их предки.
С развитием цифровой техники мультиметры стали выполняться на другой технической основе. В них используются микросхемы, а результаты измерений отображаются на цифровых дисплеях.
Виды
В настоящее время используются как цифровые (ЦМ), так и аналоговые (АМ) мультиметры. Несмотря на то что аппараты первого типа являются более современными приборами, в некоторых случаях аналоговые мультиметры более удобны для оценки измеряемых величин и их динамики.
Цифровые
ЦМ представляют собой многофункциональные приборы, которые предназначены для измерения нескольких электрических (I, U, R) и неэлектрических, например, температуры, величин.
Схема
Схема цифрового мультимерта состоит из несколько узлов
В состав схемы входят:
- АЦП (обычно интегрирующего типа);
- микроконтроллер;
- клавиатура;
- цифровой индикатор.
Входные измеряемые величины в любом случае сначала преобразуются в пропорциональные этим величинам постоянные напряжения с помощью аналоговых преобразователей. Эти напряжения поступают на АЦП, который модифицирует аналоговый сигнал в цифровой.
Режим измерения определяется положением переключателей SW1-SW3.
При измерении напряжения или сопротивления переключатель SW3 разомкнут, а SW1 и SW2 устанавливаются в верхнее (для постоянного напряжения), среднее (для переменного) или нижнее (для сопротивления) положения.
При измерении тока замыкается SW3, по шунту Rш протекает ток, который создаёт на нём падение напряжения, пропорциональное измеряемому току. При измерении постоянного тока переключатели SW1 и SW2 устанавливаются в верхнее положение, а при измерении переменного тока — в среднее положение.
ЦМ может иметь также интерфейс для связи с внешними устройствами.
По сравнению с АМ цифровые приборы имеют следующие достоинства:
- большая точность;
- высокая скорость считывания показаний;
- не требуется установка нуля;
- цифровой выход измерений позволяет автоматизировать обработку этих показаний;
- автоматическая настройка помогает правильно выбрать диапазон измерения и предотвратить повреждение прибора;
- высокое входное сопротивление, благодаря чему подключение ЦМ мало влияет на режим работы схемы.
Недостатки ЦМ:
- зависимость яркости дисплея от напряжения источника питания;
- чувствительность к колебаниям корпуса и повышенной температуре;
- дискретность отсчёта, что не позволяет использовать ЦМ для настройки контуров;
- относительно высокая стоимость.
Аналоговые
АМ строятся на основе использования стрелочного прибора — микроамперметра постоянного тока с высокой чувствительностью.
Схема
Принципиальная схема простого мультиметра типа YX-1000A
Прибор предназначен для измерения постоянного тока (0–500мА), постоянного и переменного напряжения (0–1000В), сопротивления (3 диапазона), децибел.
Как видно из схемы, прибор включает:
- стрелочный микроамперметр;
- набор резисторов;
- переключатель режимов работы;
- батарейку на 1,5 В;
- два выпрямительных диода.
Электрическая цепь, в которой должно быть произведено измерение, подключается ко входным клеммам.
В зависимости от положения переключателя происходит измерение тока, напряжения или сопротивления:
На схеме переключатель стоит в положении измерения постоянного напряжения. Ток от плюсовой входной клеммы проходит через плавкий предохранитель в 500 мА, резисторы в 15 и 80 кОм, переключатель режима работы. Далее, к минусовому разъёму часть тока проходит через резисторный делитель, а часть — через последовательные дополнительные резисторы и микроамперметр. Под действием тока стрелка микроамперметра отклоняется на величину, соответствующую измеряемому напряжению.
При измерении переменного напряжения происходит его выпрямление с помощью диодов.
Изменение диапазона измерения постоянного тока происходит за счёт подключения шунтирующих микроамперметр резисторов 1,2 Ом, 12 Ом и 1,3 кОм.
Резистор, сопротивление которого надо измерить, также подключается к входным клеммам. Кроме того, в схему измерения включается источник постоянного тока в 1,5 В. В зависимости от положения переключателя к прибору последовательно подключаются 3 разных резистора, что позволяет производить измерения в трёх различных диапазонах (х1, х10, х100). Переменный резистор в 1 кОм предназначен для предварительной установки прибора на нуль при закороченных входных клеммах.
Достоинства АМ:
- при измерении тока и напряжения АМ не нужно питание от источника постоянного тока. Оно требуется только при измерении сопротивления;
- стрелочные приборы хорошо отражают динамику изменения измеряемой величины. Например, по отклонению стрелки можно оценить ёмкость конденсатора;
- в условиях помех АМ работает лучше чем ЦМ, поскольку сигнал помехи осредняется и становится малозаметным.
К недостаткам стрелочных приборов можно отнести:
- неравномерность шкалы;
- недостаточную устойчивость к механическим нагрузкам;
- необходимость установки нуля.
Разрядность и точность измерений
Точность измерения различных величин обычно характеризуется величиной допустимой погрешности, которая приводится в его паспорте. Погрешность — это максимальная ошибка, которая может возникнуть при проведении измерения. Эта величина для различных приборов может колебаться от 0,025% до 3%.
Для ЦМ погрешность обычно выражается в процентах от показания. Например, если погрешность измерения равна 1%, то это значит, что полученный результат в 100 В на самом деле может лежать в пределах от 99 до 101 В.
Для использования в быту обычно достаточно точности в 2- 3%, но рекомендуется иметь прибор с точностью в 1%. На производстве или при проведении ремонтных работ точность приборов должна быть гораздо выше.
Профессиональный ЦМ модели 8845A американской компании Fluke, предназначенный для стендовых или системных приложений, имеет базовую точность напряжения постоянного тока в 0,0024% и разрядность в 6,5. Стоит прибор 141 743 р.
Характеристики АМ задаются погрешностью относительно всей шкалы, а не измеренного значения. Обычно эти погрешности лежат в пределах от 2 до 3% от полной шкалы.
Разрядность показаний указывает на точность выведения данных на дисплей. Дисплей простейшего вида ЦМ имеет 2,5 разряда. Такой дисплей может показывать результат с точностью до сотых частей. Дисплей с разрядностью три с половиной может показывать результат измерений с точностью до тысячных после запятой. При этом дисплей с разрядностью 3 и ½ разряда отображает до 1 999 отсчётов разрешения, а дисплей с разрядностью в 4 и ½ разряда — 19 999 отсчётов.
При этом необходимо учитывать, что при малой точности иметь дисплей с большой разрядностью не имеет смысла.
Какой мультиметр выбрать
В настоящее время выпускается большое количество мультиметров различного типа. Для того чтобы решить, какой прибор лучше выбрать, необходимо рассмотреть все критерии.
От типа мультиметра, который вам необходим, зависит от того, где и зачем он будет применяться. При этом важно учитывать следующие обстоятельства:
- Для каких целей будет использоваться этот мультиметр.
- Какие измерения необходимо будет производить.
- В каких условиях будет происходить работа.
- Финансовые возможности пользователя.
Существующие мультиметры, по большому счету, можно разделить на две группы — бытовые и профессиональные.
Профессиональные мультиметры могут иметь повышенные характеристики (точность, разрядность, функционал) и высокую стоимость.
В этом случае больший интерес представляют бытовые приборы, которые могут быть использованы при электротехнических работах в доме, для проверки электропроводки в автомобиле или в радиолюбительстве.
Автомобилисту, который старается самостоятельно обслуживать свою машину, обязательно потребуется мультиметр. При этом, кроме обычных моделей приборов, существуют и специальные мультиметры, предназначенные для контроля различных узлов автомобиля. Такие приборы способны диагностировать неполадки в двигателе авто. Они могут подключаться к электронным системам автомобиля и помогать находить неисправности в катушках и свечах зажигания, контролировать число оборотов двигателя, определять работоспособность полупроводниковых приборов. При этом вся полученная ими информация может быть выведена на экран бортового компьютера. Но такой мультиметр больше нужен мастеру на станции техобслуживания, а при индивидуальном пользовании он вряд ли оправдает себя.
Бытовые мультиметры обладают худшими характеристиками, но и стоить они могут гораздо меньше профессиональных. В свою очередь, бытовые приборы могут быть очень простыми и дешёвыми или качественными и относительно дорогими.
При работах, связанных с домом или автомобилем, обычно достаточно, чтобы прибор измерял напряжение, ток и сопротивление. Желательно также, чтобы с его помощью можно было прозвонить проводку или катушку индуктивности.
Если прибор предполагается использовать в радиолюбительской практике, то желательно, чтобы он, кроме измерений основных параметров электрической цепи, мог измерять ёмкость конденсаторов, частоту переменного тока, индуктивность.
Что касается типа мультиметра, то в большинстве случаев правильным будет выбор более современного ЦМ. Для радиолюбителя, который собирается настраивать контура или наблюдать процесс заряда конденсатора, возможен выбор АМ.
На выбор мультиметра могут повлиять и условия работы. Например, для электрика, часто работающего в условиях отсутствия света, важным фактором будет наличие подсветки в ЦМ. А в условиях проведения измерений при наличии помех желательно использовать АМ, который менее подвержен их влиянию.
Бюджетные возможности пользователя могут повлиять на то, какой фирмы купить мультиметр. Естественно, что приборы известных компаний будут более надёжными, но и цена таких приборов будет выше.
Обзор приборов
В таблице приведены данные для нескольких ЦМ. При этом два первых относятся к сегменту малобюджетных приборов, №3 и 4 — к сегменту базовых приборов, а №5 — к приборам с улучшенными параметрами.
При этом все они обеспечивают возможность измерять основные параметры электроцепей, MAS-838 позволяет также измерять температуру с помощью дополнительного датчика, а MAS-8260E — индуктивность и ёмкость элементов схемы.
Таблица: цифровые мультиметры
| Тип | Производитель | Виды измерений | Разрядность | Дополнит. функции | Цена, р. |
| DT-830В | Ресанта, Россия | I, U, R Диод Транзистор | 3,5 | Индикатор перегрузки | 299 |
| MM-100 | Elitech, Россия | I, U, R Диод Транзистор | 3,5 | Индикатор перегрузки | 265 |
| DT-912 | CEM, Китай | I, U, R Диод Прозвон | 3,5 | Подсветка Hold | 1 050 |
| MAS-838 | MASTECH, Гонконг | I, U, R, t°C Диод Транзистор Прозвон | 3,5 | Hold | 659 |
| MAS-8260E | MASTECH, Гонконг | I, U, R,C,L Диод Транзистор Прозвон | 3,5 | Защита от перегрузки Индикация разряда Hold | 1 310 |
Приведённая в следующей таблице точность для разных приборов отличается довольно слабо и, в среднем, составляет:
- для постоянного напряжения ±(0,25–1)%;
- для переменного напряжения ±(0,8–2)%;
- для постоянного тока ±(1–3)%;
- для сопротивления ±(0,8–5)%.
Таблица: точность измерений
| Тип | Постоянное U,% | Переменное U,% | Ток пост., % | R, % | L, % | C, % |
| DT-830 | ±(0,25–0,5) | ±1,2 | ±(1–2) | ±(0,8–1) | ||
| MM-100 | ±(0,5–1) | ±2 | ±(1,8–2) | ±(1,8–2) | ||
| DT-912 | ±(0,5–0,8) | ±1,2 | ±(1–2) | ±(0,8–1) | ||
| MAS-838 | ±(0,5–0,8) | ±1,2 | ±(1–3) | ±(0,8–1) | ||
| MAS-8260E | ±(0,5–0,8) | ±(0,8–1,2) | ±(1,5–2) | ±(0,8–5) | ±3 | ±(4–5) |
Из таблиц видно, что малобюджетные ЦМ стоимостью от 300 до 1 050 р. имеют приблизительно одинаковые характеристики. Все они могут быть использованы при различных ремонтных работах в доме или для нахождения простейших неисправностей в проводке автомобиля. Для использования в радиолюбительской практике может подойти ЦМ типа MAS-8260E, с помощью которого можно измерять не только ток, напряжение и сопротивление, но и индуктивность и ёмкость элементов электрической схемы.
Таблица: основные характеристики аналоговых приборов
| Тип | Производитель | Виды измерений | Точность, % от шкалы | Цена, р. |
| YX-1000A | Китай | I, U, R, dB | Udc=±3 Uac=±5 I=±3 R=±3 | 165 |
| YX-360TRN | Ресанта, Россия | I, U, R Диод Транзистор | Uac=±5 I=±3 R=±3 | 365 |
| M-1015B | MASTECH, Гонконг | I, U, R | ±5 | 650 |
| VC-12 | Voltcraft, Германия | I, U, R, dB Оценка затухания Проверка батарей | Udc=±4 Uac=±5 I=±4 R=±4 | 2 210 |
| VC-5070 | Voltcraft, Германия | I, U, R, F Диод Транзистор Прозвон | Udc=±(3–4) Uac=±4 I=±(3–4) R=±3 F=±3 | 8 804 |
Из таблицы видно, что АМ позволяют проводить основные измерения в электрической цепи. При этом даже в некоторых недорогих приборах (YX-360TRN) имеются функции проверки диодов и транзисторов.
Указанные в паспортах точности приборов близки между собой и лежат в пределах ±(3–5%). Реальные значения этих величин, особенно для дешёвых приборов, могут быть получены только в процессе эксплуатации АМ.
Цены приборов солидной немецкой компании Voltcraft (VC-12 и VC-5070) значительно превышают цены китайских и отечественных приборов.
Таким образом, при выборе прибора для домашних работ или нахождения простых неисправностей в проводке автомобиля можно использовать АМ. Но необходимо учитывать, что показания дешёвых приборов не всегда соответствуют действительным значениям измеряемых величин. Кроме того, низкое входное сопротивление АМ может вносить дополнительную ошибку измерения.
В радиолюбительской практике можно использовать прибор №VC-5070, который позволяет также измерять низкую частоту. Однако у него отсутствуют функции измерения ёмкости и индуктивности, которые присутствуют в некоторых ЦМ.
Отзывы
Cem DT-912 Пользуюсь постоянно по работе и дома уже около года, поменял 1 батарейку за все это время. Подсветкой особо не пользуюсь. Но функция полезная. Щупы надежные, за гтд ничего не случилось, на них и прибор висел, и дергал бывало, в общем с китаем не сравнить. Купил такой и дяде в подарок. Корпус прорезинен, не трескается, не ломается. Экран тоже под хорошим пластиковым стеклом и ничего не продавливается, все сделано достойно.
Мультиметром MASTECH M838 пользуюсь на работе и дома. Конечно он уступает стрелочным приборам тем, что в некоторых случаях из-за сильных наводок прыгают показания. Но тем не менее в остальном со своими функциями он справляется. Меряет довольно точно как постоянное напряжение так и переменное. Будь то сопротивление или ток. Есть про звонка, без которой в электрике не обойтись.
Измерительные провода и щупы в YX-1000A очень тонкие и, учитывая максимально дешевую конструкцию прибора, я бы не рискнул лезть ими в источники высокого напряжения. Стрелка и шкала напоминают измеритель уровня громкости VU-метр, применяемый в магнитофонах. Кстати, в этом мультиметре тоже присутствует градуировка в децибелах db. Теоретически можно подключить в звуковой тракт какой-нибудь аппаратуры. Правда, не успел протестировать эту функцию.
Напряжение показывает очень приблизительно. Даже батарейку 2032 невозможно правильно измерить. Чем он может быть полезен, так это проверкой электрических цепей на обрыв.
DT 830В, который был куплен мною при случае, отлично измерять напряжение — как в домашней сети, так и в автомобильной. В принципе, довольно точно можно измерить ток утечки в автомобильной сети. А вот сопротивление мой мультиметр не измеряет! Хоть тресни. Чем только не проверяли.
Мультитестер Мастер MAS838 был приобретен лет 10 назад, когда надо было проверить проводку в машине. С тех пор является незаменимым помощником дома и в гараже. Не знаю почему, мне надо то напряжение, то сопротивление измерить чуть ли ни раз в месяц.
При работах в доме, ремонте автомобиля или при конструировании собственных электронных устройств необходимо измерять различные электрические величины. Эти работы удобней всего делать с помощью комбинированного прибора — мультиметра. Такой прибор может иметь аналоговый или цифровой принцип действия.
При выборе типа такого прибора необходимо учитывать характер измерений, условия в которых они будут проводиться, а также свои финансовые возможности.
