Как работает цифровой мультиметр?
Цифровые мультиметры (DMMS) - это удобные инструменты, используемые людьми, которые работают с электрическими системами, независимо от того, исправляют ли они вещи по всему дому или имеют дело с более крупными электрическими установками на фабриках.Эти устройства используются для измерения таких вещей, как напряжение (сила, проталкивающая электроэнергию через проволоку), ток (сколько электроэнергии течет) и сопротивление (насколько сложно течь электричество).По сравнению со старыми аналоговыми мультиметрами с иглой и циферблатом, DMMS более точны и предлагают больше функций благодаря их цифровым технологиям.Независимо от того, пытаетесь ли вы решить проблему в цепи или проверить, правильно ли подключен проволока, изучение того, как работает DMM, поможет вам использовать его правильно и безопасно.Каталог
Рисунок 1: Цифровой мультиметр
Введение в цифровые мультиметры
Цифровые мультиметры (DMM) широко используются в различных электрических и электронных задачах, от простых домашних цепей до более сложных промышленных систем.В отличие от более старых аналоговых моделей, которые имеют иглу и циферблат, DMM используют цифровые технологии, чтобы обеспечить лучшую точность и больше функций.Эти устройства измеряют три основных электрических свойства:
• Напряжение (вольт, v): Сила, которая проталкивает электрический ток через цепь.
• Ток (Amperes, A): Количество электрического заряда протекает через проволоку или проводник.
• Сопротивление (Ом, ω): Сколько материала или компонента противостоят потоку электричества.
В зависимости от модели DMMS также могут измерять другие вещи, такие как емкость (сколько заряда может сохранить что -то), температура, частота (как часто повторяется электрический сигнал) и непрерывность (независимо от того, является ли цепь завершена и электричество может протекать через нее).
Ключевые компоненты и функции цифрового мультиметра (DMM)
Цифровые мультиметры (DMMS) - это инструменты, которые помогают измерить электрические величины, такие как напряжение, ток и сопротивление.Различные части DMM работают вместе, чтобы убедиться, что он дает точные показания.Понимание этих деталей облегчает правильное использование устройства.Давайте разберем некоторые из самых основных частей и то, как они работают.
Аналог с цифровым преобразованием (ADC)
Рисунок 2: Цифровое мультиметровое измерение постоянного тока и напряжения переменного тока
В основе каждого DMM лежит компонент, называемый аналого-цифровым преобразователем (ADC).Эта часть изменяет непрерывные электрические сигналы (например, напряжение или ток) на числа, которые отображаются на экране.Один общий тип АЦП, используемый в DMMS, называется последовательным регистром приближения (SAR).
ADC SAR работает, постепенно сужая входное напряжение, пока не найдет правильное число для представления электрического сигнала.Это происходит сначала «выборка» или захват напряжения, а затем удерживая это значение устойчивым при преобразовании в цифровое число.Детали и точность этого процесса зависят от разрешения АЦП, которое обычно измеряется в битах.Типичный DMM имеет 16-битное разрешение, что дает хороший баланс между скоростью и точностью.Более высокие разрешения позволяют получить более подробные показания, но могут занять больше времени, в то время как более низкие разрешения дают более быстрые результаты, но могут пропустить меньшие изменения в сигнале.
Точность и разрешение измерения
Точность - насколько близко чтение DMM к фактическому значению сигнала.Например, если вы измеряете напряжение в 5,00 вольт, точный DMM будет показывать результат, который почти такой же, как 5,00 вольт.
Резолюция, с другой стороны, является наименьшим изменением, которое может заметить DMM.Если DMM имеет разрешение 0,01 вольт, это означает, что устройство может обнаружить изменения, столь же небольшие, как одна сотка вольта.Это полезно, когда вам нужно увидеть очень маленькие изменения в сигнале.
Некоторые продвинутые DMM включают такие функции, как буферизация и усреднение, чтобы улучшить их производительность.Буферизация помогает сохранить сигнал устойчивым, в то время как усреднение получает несколько показаний и сглаживает результат.Это уменьшает небольшие, нежелательные изменения в показаниях, вызванных электрическим шумом или помехи.Средняя данные, DMM обеспечивает более стабильный результат, облегчая доверие отображаемой стоимости.
Отображение и интерфейс
Дисплей является частью DMM, которая показывает показания.Большинство ДММ используют жидкокристаллический дисплей (ЖК -дисплей), чтобы показать числа для напряжения, тока или сопротивления.Четкий дисплей очень полезен, особенно при работе в тумбочном свете или в оживленной среде.Некоторые DMM поставляются с дисплеем с подсветкой, что облегчает чтение чисел в условиях низкого освещения.
Наряду с числами, многие дисплеи DMM также показывают символы, чтобы сообщить вам, в каком режиме находится устройство.Тестирование диодов (чтобы проверить, правильно ли работает диод).Эти символы облегчают использование DMM без необходимости смотреть вверх, что делает каждая настройка.Некоторые DMM также имеют дополнительные кнопки или циферблаты, которые позволяют переключаться между различными режимами и диапазонами, что делает инструмент более гибким и проще в использовании.
Возможности измерения DMM
Цифровой мультиметр (DMM) - это удобный инструмент, который может измерить различные электрические значения, такие как напряжение, ток и сопротивление.Знание того, как правильно его использовать, поможет вам получить точные показания и защитить как устройство, так и схему, над которой вы работаете.
Измерения напряжения
Рисунок 3: Правильное соединение тестовых потенциальных клиентов для измерения напряжения постоянного тока с помощью цифрового мультиметра
DMM может измерить как постоянный ток (DC), так и напряжения переменного тока (AC).Чтобы измерить напряжение постоянного тока, вставьте красный тест -свинец в порт Vω и черный тест -свинец в COM -порт.Для напряжения переменного тока процесс такой же, но измеритель автоматически регулируется для чтения сигналов переменного тока, которые изменяют направление.Многие современные DMM имеют функцию, которая автоматически обнаруживает полярность цепи постоянного тока.Это означает, что вам не нужно беспокоиться о подключении потенциальных клиентов к правильной положительной или отрицательной стороне - счетчик сделает это для вас.
При измерении более высоких напряжений DMM использует специальные внутренние цепи, чтобы снизить напряжение до уровня, который его датчик может безопасно измерить.Если вы используете DMM, который требует выбора диапазона вручную, обязательно выберите правильный диапазон для тестирования напряжения.Если вы выберете слишком низкий диапазон, он может перегрузить устройство, что приведет к неправильным показаниям или повреждениям.
Измерения тока
Рисунок 4: Правильное соединение цифрового мультиметра последовательно для измерения тока
Измерение тока с помощью DMM немного сложнее, чем измерение напряжения.Чтобы измерить ток, вы должны разбить цепь и подключить счетчик последовательно, что означает, что ток должен протекать через DMM.Затем счетчик проверяет ток, глядя на падение напряжения на встроенном резисторе.
Этот метод измерения тока является более рискованным, чем измерения напряжения, потому что неправильная установка может повредить счетчику или взорвать его предохранитель.У большинства DMM есть предохранители, чтобы защитить их от слишком большого тока, но все еще хорошая идея, чтобы дважды проверить, что все настроено правильно, прежде чем принимать измерение.Всегда убедитесь, что ожидаемый ток находится в пределах предела счетчика, и не оставляйте счетчик в текущем режиме при переключении на другие тесты.Забыть в режимах переключения может легко взорвать предохранитель, когда вы пытаетесь измерить что -то вроде напряжения или сопротивления после этого.
Измерения сопротивления
Измерения сопротивления с DMM довольно просты.Измеритель отправляет небольшое количество тока через резистор и проверяет полученное падение напряжения для расчета сопротивления.Убедитесь, что схема выключена и не имеет мощности перед измерением сопротивления.Если в схеме все еще есть мощность, вы можете повредить DMM или получить неточное чтение.
При измерении сопротивления температура резистора или присутствие других компонентов в схеме может повлиять на показания.Для точных результатов часто лучше измерить резисторы отдельно, вне схемы.
Тестирование непрерывности
Рисунок 5: Выполнение теста непрерывности с цифровым мультиметром
Тестирование непрерывности - это быстрый способ увидеть, есть ли схема или компонент непрерывный путь для прохождения тока.В этом режиме DMM издает звук, если путь завершен, что называется непрерывностью.Эта функция особенно полезна при проверке таких вещей, как предохранители, переключатели или провода, так как вы можете услышать результат, а не смотреть на дисплей.Звук говорит вам немедленно, если соединение хорошее, помогая вам быстрее найти сломанные или неисправные соединения.
Диодное тестирование
В режиме тестирования диода DMM применяет небольшое напряжение на диод и проверяет, сколько напряжения падает на него.Рабочий диод обычно показывает прямое напряжение между 0,5 В до 0,7 В, в зависимости от его типа.При тестировании диода в обратном направлении DMM должен отображать перегрузку (OL), что означает, что ток не протекает, что является нормальным для правильно работающего диода в обратном смещении.
Тестирование диода - лучший способ проверить, работает ли диод правильно, чем использование стандартной проверки сопротивления.Это дает вам более конкретную информацию о поведении диода, когда текущий течет в прямом направлении.
Усовершенствованные функции цифровых мультиметров
Цифровые мультиметры (DMMS) являются полезными инструментами как для профессионалов, так и для любителей, которые работают с электрическими системами.Некоторые DMM поставляются с расширенными функциями, которые делают их еще более полезными для поиска и исправления проблем в электрических цепях.Вот более внимательный взгляд на некоторые из этих функций, объясненных на более простом языке:
Автоматическое издержка против ручного взрыва
Рисунок 6: АВТОРИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ВСЕГДА ОТ РАССЛЕДОВАНИЯ ЦИФРОВОГО МИЛИТЕТРА
Одно отличие между цифровыми мультиметрами заключается в том, являются ли они автоматическим кругом или вручную.DMM автоматически выбирает правильный диапазон для измерения таких вещей, как напряжение, ток или сопротивление.Это облегчает использование, так как вам не нужно знать точное значение заранее.Это экономит время и снижает вероятность ошибок, особенно если вы не уверены в том, что вы измеряете.С другой стороны, DMM вручную требует, чтобы вы сами выбрали диапазон.Это дает вам больше контроля и полезно, если у вас уже есть представление о том, какого диапазона ожидать.Это также может дать вам лучшее представление о том, что происходит, когда значение, которое вы измеряете, выше или ниже, чем ожидалось.
Истинные среднеквадратичные измерения
Измерения истинного среднеквадратичных средств (среднее квадрат корня) полезны, когда вы работаете с сигналами переменного тока (переменного тока), особенно когда сигналы не гладкие.Истинный среднеквадратичный DMM может точно измерить напряжение или ток переменного тока, даже когда сигнал не является идеальной волной, такой как квадратная или нерегулярная волна.Регулярные DMM, у которых нет истинных среднеквадратичных средств, предполагают, что сигнал всегда является гладкой волной, которая может привести к ошибкам - иногда до 40%.Использование истинного RMS -метра помогает вам получить правильные показания, когда вы имеете дело с более сложными или неровными формами волны, которые распространены в современных электронных устройствах.
Пиковые функции и максимальные функции
Функция пикового удержания отражает самое высокое значение, которое сигнал достигает во время измерения.Это полезно для быстрых, временных всплесков тока, например, всплеск тока, который происходит, когда устройство впервые включено.Функция MIN/MAX отслеживает самые низкие и самые высокие значения во время вашего измерения, поэтому вы можете увидеть, сколько сигнал меняется с течением времени.Эти функции полезны, когда вы пытаетесь отслеживать изменения в схеме, например, капли напряжения или внезапное увеличение тока, без необходимости постоянно наблюдать за дисплеем.
Удержание данных и относительный режим
Функция удержания данных позволяет вам заморозить текущее чтение на дисплее, что полезно, когда вы находитесь в ситуации, когда трудно увидеть мультиметр или отслеживать то, что вы измеряете.Таким образом, вы не теряете чтение, когда трудно просмотреть дисплей.Относительный режим позволяет установить базовое значение, поэтому вы можете сравнить будущие показания с этой ориентиром.Эта особенность особенно полезна для определения небольших различий, таких как небольшие изменения напряжения или сопротивления, что может указывать на проблему или постепенное износ в части схемы.
Измерение частоты и емкости
Некоторые цифровые мультиметры также могут измерять частоту и емкость.Частота измеряется в Герце (Гц) и полезна при проверке цепей, которые работают на чередующемся токе, таких как двигатели или генераторы.Измерение частоты помогает вам выяснить, работает ли система с правильной скоростью или что -то не так.Емкость измеряется в Farads (F) и полезна при работе с конденсаторами, которые хранят электрическую энергию.Измерение емкости помогает вам проверить, работает ли конденсатор должным образом или его изношен, что может повлиять на то, как работает схема.Конденсаторы встречаются во многих схемах и играют важную роль в регуляции сигналов напряжения или фильтрации.
Практическое использование DMM
Многометраная безопасность
Безопасность очень важна при использовании цифрового мультиметра (DMM).Прежде чем использовать его, всегда проверяйте рейтинг категории (CAT) устройства.Международная электротехническая комиссия (МЭК) создала четыре категории, которые описывают количество электрической энергии и напряжения, с которым может обработать DMM, не рискуя повреждением или травмами:
• Кошка I: Используется для схем с низкой энергией, например, в электронике или небольших устройствах.
• Кошка II: Это для бытовых устройств или портативных инструментов, подключенных к стандартным электрическим розеткам, где риск более высокого напряжения ниже, но все еще существует.
• Cat III: Предназначен для электрических систем внутри зданий, таких как проводка в стенах, электрических панелях и промышленного оборудования.Эти системы напрямую подключены к сети электрического распределения и могут испытывать пики напряжения.
• Кошка IV: Охватывает области с более высокими уровнями энергии, такими как линии электропередачи или подземные услуги, где электроэнергию входит в здание.Эти системы могут иметь гораздо более сильные скачки мощности, чем более низкие категории.
Использование DMM за пределами своей номинальной категории небезопасно и может привести к повреждению травм или оборудования, поскольку счетчик может не иметь возможности обрабатывать более высокие уровни энергии, чем он был сделан.Кроме того, всегда проверяйте, что тестовые выводы должным образом подключены к правильным входным портам, прежде чем делать какие -либо измерения.Неправильные соединения могут привести к неточным показаниям или повреждению счетчика.
Безопасное измерение напряжения и тока
При измерении напряжения всегда подключайте черный (отрицательный) свинец к заземлению или нейтральному проволоку, а затем подключайте красный (положительный) свинец к живым проводам.Это снижает риск шока, потому что счетчик не подключен к живой части схемы сразу.Если вы работаете с более высоким напряжением, этот метод также помогает сохранить вам безопасность, уменьшая воздействие живой части схемы.
Для измерения тока зажимный счетчик часто является лучшим инструментом.Метр зажима измеряет ток, обнаружив магнитное поле, созданное потоком электричества в проводе.Чтобы получить точное чтение, убедитесь, что зажим только один проволоку - живой или нейтральный провод.Если вы одновременно прижимаете как живые, так и нейтральные провода, чтение будет нулевым, потому что магнитные поля из двух проводов отменяют друг друга.Чтобы получить правильное измерение, вам нужно измерить только один провод.
Заключение
Цифровые мультиметры являются полезными инструментами для тех, кто работает с электричеством, помогает вам измерить напряжение, ток, сопротивление и другие значения с точностью.Понимая основные части мультиметра, например, как он преобразует сигналы в числа и как читать дисплей, вы можете убедиться, что вы используете его правильно.Если вы тестируете, чтобы увидеть, работает ли схема, измеряя, сколько тока протекает или использует специальные функции, такие как True RMS (что дает более точные показания для сигналов переменного тока), обучение для использования DMM сделает вашу работу проще и безопаснееПолемС практикой вы сможете с уверенностью полагаться на свой цифровой мультиметр, чтобы выполнять как простые, так и более сложные электрические задачи.
Часто задаваемые вопросы [FAQ]
1. Как работает цифровой счетчик тока?
Счетчик цифрового тока измеряет поток электрического тока в цепи.Это происходит путем обнаружения небольшого падения напряжения на резисторе, подключенного в цепи.Счетчик принимает этот сигнал напряжения, преобразует его в число с использованием электронных компонентов, а затем показывает результат на экране в качестве текущего показания.
2. Каков принцип работы цифрового мультиметра?
Цифровой мультиметр работает путем измерения различных значений электричества, таких как напряжение, ток или сопротивление, в зависимости от настройки.Он использует цепи внутри, чтобы пройти эти измерения, а затем изменяет их на числа, которые могут быть показаны на экране.Пользователь выбирает настройку на основе того, что он хочет измерить.
3. Как используется цифровой мультиметр?
Чтобы использовать цифровой мультиметр, вы сначала выбираете то, что вы хотите измерить (напряжение, ток или сопротивление), повернув циферблат в правильную настройку.Затем вы подключаете тестовые провода к части схемы или устройства, которое вы хотите проверить.После подключения счетчик покажет значение того, что вы измеряете на экране.Обязательно выберите правильную настройку и диапазон, чтобы избежать ошибок или повреждения счетчика.
4. Насколько точным цифровой мультиметр?
Точность цифрового мультиметра зависит от модели и качества.Многие основные модели дают показания, которые составляют около 0,5% до 1%, близко к фактическому значению.Более продвинутые модели могут дать еще более точные показания, иногда около 0,01%.Всегда проверяйте руководство пользователя, чтобы узнать точную точность вашего устройства.
5. Как использовать цифровой мультиметр для проверки напряжения?
Чтобы проверить напряжение с помощью цифрового мультиметра, сначала поверните циферблат в настройку напряжения (обязательно выберите AC или DC, в зависимости от того, что вы измеряете).Подключите черный провод к порту «com» и красным проводом в порт, помеченный «V» для напряжения.Затем коснитесь черного провода до отрицательной точки и красной проволоки до положительной точки в цепи.Мультиметр покажет напряжение на экране.Убедитесь, что вы правильно обрабатываете провода, чтобы избежать ошибок или коротких замыканий.