Перейти к содержанию

Измерения мультиметром

Мультиметр измеряет всё, о чём шла речь в треке: напряжение, ток, сопротивление и прямое падение диода. Ошибки при измерении тока — самые частые и самые опасные, поэтому порядок действий здесь важнее, чем модель прибора.

Обновлено Редакция GAW

Электроника с нуляурок 8 из 825 мин

Цель урока: Правильно подключать мультиметр для измерения напряжения, тока и сопротивления, оценивать, как прибор влияет на цепь, и соблюдать правила безопасности.

Содержание

Мультиметр совмещает три прибора: вольтметр, амперметр и омметр. Подключают их по-разному, и именно здесь пригодится всё из уроков 3 и 4: параллельное и последовательное соединение.

Гнёзда и щупы

Чёрный щуп всегда в гнезде COM. Красный — в гнезде V/Ω для напряжения, сопротивления и проверки диодов или в гнезде A (mA) для тока. Переключатель ставят на нужную величину и род тока: постоянный (DC, прямая черта) или переменный (AC, волна).

Вольтметр подключают параллельно элементу, амперметр — в разрыв цепиСлева: вольтметр V подключён к двум выводам резистора R, цепь не разрывается. Справа: цепь разорвана, и амперметр A включён последовательно с резистором, так что весь ток цепи проходит через прибор.+ERVа) напряжение: параллельно+EARб) ток: в разрыв цепи
Вольтметр подключают параллельно элементу, не разрывая цепь; амперметр — в разрыв, чтобы через него прошёл весь ток

Напряжение: параллельно

Напряжение — между двумя точками, поэтому щупы прикладывают к двум выводам элемента, цепь не трогают. Идеальный вольтметр не забирает из цепи ток, то есть его сопротивление бесконечно. У реальных приборов оно большое, но конечное: у Fluke 87V в режиме напряжения 10 МОм. В низкоомных цепях это незаметно, а в высокоомных прибор уже меняет то, что измеряет, — это задание урока.

Ток: в разрыв цепи

Чтобы измерить ток, его нужно пропустить через прибор: цепь разрывают и включают мультиметр последовательно. Порядок по руководству Fluke: выключить питание, разорвать цепь, включить прибор в разрыв, включить питание. Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление; у реального на внутреннем шунте падает небольшое напряжение — у Fluke 87V на миллиамперных пределах 1,8 мВ на каждый миллиампер.

Сопротивление и проверка диодов

Сопротивление измеряют только без питания: омметр сам пропускает через элемент маленький ток, и чужое напряжение исказит показания или повредит прибор. Перед измерением выключите питание и разрядите конденсаторы. Показание OL значит, что цепи нет — сопротивление больше предела. Режим прозвонки пищит при почти нулевом сопротивлении — у Fluke 114–117 меньше 20 Ом.

Режим проверки диодов показывает прямое падение p-n перехода в вольтах. Из-за маленького тока прибора оно обычно меньше номинальных 0,7 В у кремниевого диода. Так же проверяют светодиоды и переходы транзистора из уроков 6 и 7.

Безопасность

  • Держите пальцы за упорами щупов, не касайтесь металлических наконечников.
  • Не допускайте, чтобы щупы коснулись друг друга на источнике: это короткое замыкание.
  • Щупы должны быть рассчитаны на то же напряжение, ток и категорию измерений, что и прибор. Категория CAT — защита от импульсных перенапряжений сети, а не предел измерения.
  • Перед работой проверьте прибор на заведомо известном напряжении.

Пример: ток светодиода из урока 6

В схеме урока 6 — 5 В, резистор 330 Ом, светодиод WP7113ID — мы рассчитали ток около 9,4 мА. Проверим (расчёт наш):

  1. Выключаем питание, красный щуп — в гнездо mA, переключатель — на постоянный ток.
  2. Разрываем цепь между резистором и анодом светодиода, щупы — к концам разрыва: красный к резистору, чёрный к аноду.
  3. Включаем питание. Прибор покажет около 9 мА — точнее, ток вашего экземпляра светодиода.

Сколько исказил прибор? На пределе миллиампер у Fluke 87V падение 9,4 мА · 1,8 мВ/мА ≈ 17 мВ. Резистору достаётся 3,1 В, так что ток изменится примерно на полпроцента — меньше разброса самих деталей.

Задание

Делитель из двух резисторов по 1 МОм подключён к 10 В. Что покажет вольтметр с входным сопротивлением 10 МОм на нижнем резисторе? Насколько это отличается от расчётных 5 В?

Ответ и решение

Вольтметр стоит параллельно нижнему резистору: 1 · 10 / (1 + 10) ≈ 0,909 МОм. Делитель стал 1 МОм и 0,909 МОм: 10 · 0,909 / 1,909 ≈ 4,76 В.

Прибор покажет около 4,76 В вместо 5 В — ошибка почти 5 %, хотя сам вольтметр точный. Это не неисправность, а нагрузка цепи прибором: в высокоомных цепях учитывайте входное сопротивление вольтметра (как и нагрузку делителя в уроке 3).

Что дальше

Это последний урок первой части трека: вы умеете считать простые цепи и проверять расчёт прибором. Подробные инструкции — в ответах «Как измерить ток мультиметром» и «Как измерить напряжение мультиметром»; падение на амперметре разбирает термин «Burden voltage», влияние вольтметра — «Входное сопротивление», а что значит число отсчётов дисплея — «Счёт дисплея мультиметра». Вернуться к списку уроков можно на странице трека.

Урок основан на учебнике T. R. Kuphaldt «Lessons In Electric Circuits», Vol. I — DC и Vol. III — Semiconductors, лицензия CC BY 4.0. Материал переработан: пересказан по-русски, сокращён и дополнен нашими примерами и данными из даташитов.

Частые вопросы

Почему мультиметр сгорел при измерении напряжения?

Скорее всего, красный щуп остался в гнезде A после измерения тока. В этом режиме между щупами почти нулевое сопротивление, и прибор, подключённый к источнику, замыкает его накоротко. В лучшем случае сгорает предохранитель прибора, в худшем — возникает дуга. Перед каждым измерением напряжения проверяйте, в каком гнезде красный щуп.

Можно ли измерять сопротивление в работающей схеме?

Нет. Омметр сам пропускает через элемент маленький ток и считает сопротивление по напряжению; чужое напряжение в цепи исказит показания, а может и повредить прибор. Отключите питание, разрядите конденсаторы, а для точного результата отпаяйте один вывод элемента — параллельные цепи схемы тоже влияют на показания.

Что значит CAT III на мультиметре и нужно ли это для электроники?

Это категория измерений — класс защиты прибора от импульсных перенапряжений в сети, а не предел измерения. Для низковольтных схем на столе она не важна, но если прибор когда-нибудь окажется в розетке или щитке, его категория и категория щупов должны соответствовать месту измерения.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 3 «Electrical Safety», section «Safe meter usage» — чёрный щуп в гнездо COM, красный — в гнездо V/Ω или A; в режиме напряжения сопротивление между щупами — мегаомы, в режиме тока — почти ноль; ток измеряют, разорвав цепь; щуп в гнезде A при измерении напряжения даёт короткое замыкание через прибор, многие приборы предупреждают звуком; сопротивление — только на обесточенных элементах; OL — нет цепи; проверка предохранителя режимом сопротивления между красными гнёздами; при проверке на опасное напряжение — и переменное, и постоянное. CC BY 4.0
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 8 «DC Metering Circuits» — идеальный вольтметр — бесконечное сопротивление, идеальный амперметр — нулевое; любой прибор влияет на измеряемую цепь, вольтметр с малым сопротивлением искажает делитель. CC BY 4.0
  3. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. III — Semiconductors, ch. 3, section «Meter check of a diode» — режим проверки диодов показывает прямое падение, обычно меньше номинальных 0,7 В из-за малого тока прибора. CC BY 4.0
  4. Fluke. 114, 115 and 117 True-rms Multimeters, Users Manual (PN 2572573, July 2006, Rev. 1, 2/07) — осторожность с напряжениями выше 30 В переменного действующего, 42 В пикового переменного или 60 В постоянного — опасность поражения током; перед измерением сопротивления, прозвонкой и проверкой диодов отключить питание и разрядить конденсаторы; щупы того же напряжения, категории и тока, что прибор; пальцы за упорами щупов; ток: выключить питание, разорвать цепь, включить прибор последовательно, включить питание; не подключать щупы параллельно элементу, когда провод в гнезде A; прозвонка звучит при сопротивлении меньше 20 Ом
  5. Fluke. Fluke 83V and 87V Digital Multimeters, Detailed Specifications (2161164 D-US-N Rev B, 4/2005) — входное сопротивление в режиме напряжения 10 МОм (меньше 100 пФ); падение напряжения на пределах 60,00 и 400,0 мА — 1,8 мВ/мА

Нашли ошибку?

Смотрите также