Kuinka digitaalinen yleismittari toimii?
Digitaaliset multimittarit (DMMS) ovat käteviä työkaluja, joita käyttävät sähköjärjestelmien kanssa työskentelevät ihmiset riippumatta siitä, kiinnitävätkö ne talon ympärille asioita vai käsittelevät tehtaiden suurempia sähköasetuksia.Näitä laitteita käytetään mittaamaan esimerkiksi jännitettä (voima, joka työntää sähköä langan läpi), virtaa (kuinka paljon sähkö virtaa) ja vastus (kuinka vaikeaa sähkön virtaa).Verrattuna vanhemmille, analogisille monimittareille, joilla on neula ja valinta, DMM: t ovat tarkempia ja tarjoavat enemmän ominaisuuksia digitaalitekniikansa ansiosta.Yritätkö korjata ongelman piirissä tai tarkistaa, onko lanka kytketty oikein, DMM: n toiminnan oppiminen auttaa sinua käyttämään sitä oikein ja turvallisesti.Luettelo
Kuva 1: Digitaalinen yleismittari
Johdanto digitaalisiin monimittariin
Digitaalisia monimittareita (DMMS) käytetään laajasti useissa sähkö- ja elektronisissa tehtävissä yksinkertaisista kotipiireistä monimutkaisempiin teollisuusjärjestelmiin.Toisin kuin vanhemmat analogiset mallit, joissa on neula ja valinta, DMMS käyttää digitaalitekniikkaa paremman tarkkuuden ja muiden ominaisuuksien tarjoamiseen.Nämä laitteet mittaavat kolme pääominaisuutta:
• Jännite (voltit, v): Voima, joka työntää sähkövirran piirin läpi.
• Nykyinen (ampeerit, a): Langan tai johtimen läpi virtaavan sähkövarauksen määrä.
• Kestävyys (ohmit, ω): Kuinka paljon materiaali tai komponentti vastustaa sähkön virtausta.
Mallista riippuen DMMS voi myös mitata muita asioita, kuten kapasitanssi (kuinka paljon varaus jotain voi tallentaa), lämpötilan, taajuuden (kuinka usein sähköinen signaali toistuu) ja jatkuvuuden (onko piiri valmis ja sähkö voi virtaa sen läpi).
Digitaalisen yleismittarin (DMM) avainkomponentit ja toiminnot
Digitaaliset multimittarit (DMMS) ovat työkaluja, jotka auttavat mittaamaan sähköisiä määriä, kuten jännite, virta ja vastus.DMM: n eri osat toimivat yhdessä varmistaaksesi, että se antaa tarkkoja lukemia.Näiden osien ymmärtäminen helpottaa laitteen käyttöä oikein.Hajotetaan joitain perusosat ja miten ne toimivat.
Analoginen digitaaliseen muuntamiseen (ADC)
Kuva 2: Digitaalinen yleismittari Mitat DC ja AC -jännite
Jokaisen DMM: n ytimessä on komponentti, jota kutsutaan analogia-digitaalimuuntimeksi (ADC).Tämä osa muuttaa jatkuvat sähkösignaalit (kuten jännite tai virta) numeroiksi, jotka näkyvät näytöllä.Yhtä yleistä DMMS: ssä käytetyn ADC -tyyppiä kutsutaan peräkkäiseksi lähentämisrekisteriksi (SAR).
SAR ADC toimii kaventamalla asteittain tulojännitettä, kunnes se löytää oikean numeron, joka edustaa sähköistä signaalia.Se tekee tämän ensin "näytteenotto" tai sieppaamalla jännitteen, pitämällä sitten arvoa tasaisena muuttamalla sen digitaaliseksi numeroksi.Tämän prosessin yksityiskohdat ja tarkkuus riippuvat ADC: n resoluutiosta, joka mitataan yleensä bitteinä.Tyypillisellä DMM: llä on 16-bittinen resoluutio, joka antaa hyvän tasapainon nopeuden ja tarkkuuden välillä.Korkeammat resoluutiot sallivat yksityiskohtaisemmat lukemat, mutta voivat viedä pidempään, kun taas alhaisemmat resoluutiot antavat nopeampia tuloksia, mutta voivat unohtaa pienempiä muutoksia signaalissa.
Mittaustarkkuus ja resoluutio
Tarkkuus on se, kuinka lähellä DMM: n lukemista on signaalin todellista arvoa.Esimerkiksi, jos mittaat 5,00 voltin jännitettä, tarkka DMM näyttää tuloksen, joka on melkein sama kuin 5,00 volttia.
Toisaalta tarkkuus on pienin muutos, jonka DMM voi huomata.Jos DMM: n resoluutio on 0,01 volttia, se tarkoittaa, että laite voi havaita niin pienet muutokset kuin sadasosa voltista.Tästä on hyötyä, kun sinun täytyy nähdä signaalin hyvin pienet muutokset.
Jotkut edistykselliset DMM: t sisältävät ominaisuuksia, kuten puskurointia ja keskiarvoa niiden suorituskyvyn parantamiseksi.Puskurointi auttaa pitämään signaalin tasaisena, kun taas keskiarvo on useita lukemia ja tasoittaa tuloksen.Tämä vähentää pieniä, ei -toivottuja muutoksia sähkömelun tai häiriöiden aiheuttamissa lukemissa.Keskimäärin datan mukaan DMM tarjoaa vakaamman tuloksen, mikä helpottaa luotettavan näytetyn arvon.
Näyttö- ja käyttöliittymä
Näyttö on osa DMM: tä, joka näyttää lukemat.Useimmat DMM: t käyttävät nestekidenäyttöä (LCD) jännitteen, virran tai resistanssin numerot.Selkeä näyttö on erittäin hyödyllinen, varsinkin kun työskentelet hämärässä tai kiireisessä ympäristössä.Joissakin DMM: issä on taustavalaistu näyttö, mikä helpottaa numeroiden lukemista hämärässä olosuhteissa.
Numeroiden ohella monet DMM -näytöt näyttävät myös symbolit, joiden avulla voit tietää, missä tilassa laite on. Esimerkiksi näyttö saattaa näyttää symbolin jatkuvuuden testaamiseksi (tarkistaaksesi, onko sähkövirtauspolku virtaamaan) vaiDiodien testaaminen (tarkistaa, toimiiko diodi oikein).Nämä symbolit helpottavat DMM: n käyttöä ilman, että sinun on etsittävä mitä jokainen asetus tekee.Joissakin DMM: issä on myös ylimääräisiä painikkeita tai valitsimia, joiden avulla voit vaihtaa eri tilojen ja alueiden välillä, mikä tekee työkalusta joustavamman ja helpomman käyttää.
DMM: n mittausominaisuudet
Digitaalinen yleismittari (DMM) on kätevä työkalu, joka voi mitata erilaisia sähköarvoja, kuten jännite, virta ja vastus.Tietäminen, kuinka käyttää sitä oikein, auttaa sinua saamaan tarkkoja lukemia ja suojaamaan sekä laitetta että piiriä, jota työskentelet.
Jännitemittaukset
Kuva 3: Testijohtojen oikea yhteys tasavirtajännitteen mittaamiseen digitaalisella yleismittarilla
DMM voi mitata sekä suoravirta (DC) että vuorottelevia virran (AC) jännitteitä.DC -jännitteen mittaamiseksi aseta punainen testijohto VΩ -porttiin ja mustaan testijohtoon COM -porttiin.AC -jännitteen kohdalla prosessi on sama, mutta mittari säädetään automaattisesti luettuihin AC -signaaleihin, jotka muuttavat suuntaa.Monissa nykyaikaisissa DMM: issä on ominaisuus, joka havaitsee automaattisesti tasavirtapiirin napaisuuden.Tämä tarkoittaa, että sinun ei tarvitse huolehtia johtojen yhdistämisestä oikeaan positiiviseen tai negatiiviseen puoleen - mittari tekee sen puolestasi.
Kun mitataan korkeampia jännitteitä, DMM käyttää erityisiä sisäisiä piirejä alentaakseen jännitteen tasolle, jonka anturi voi turvallisesti mitata.Jos käytät DMM: ää, joka edellyttää, että valitset alueen manuaalisesti, muista valita oikea alue testaamasi jännitteeseen.Jos valitset liian alhaisen alueen, se voi ylikuormittaa laitetta, mikä johtaa vääriin lukemiin tai vaurioihin.
Nykyiset mittaukset
Kuva 4: Sarjan digitaalisen monimittarin oikea yhteys virran mittaamiseksi
Virran mittaus DMM: llä on hiukan monimutkaisempaa kuin jännitteen mittaus.Virran mittaamiseksi sinun on katkaistava piiri ja kytkettävä mittari sarjassa, mikä tarkoittaa, että virran on virtattava DMM: n läpi.Mittari tarkistaa sitten virran tarkastelemalla jännitteen pudotusta sisäänrakennetun vastuksen yli.
Tämä virran mittausmenetelmä on riskialttiimpaa kuin jännitimittaukset, koska virheellinen asennus voi vahingoittaa mittaria tai puhaltaa sen sulakkeen.Suurimmassa osassa DMM: ää on sulakkeita suojatakseen niitä liikaa nykyisiltä, mutta on silti hyvä idea kaksinkertaistaa, että kaikki on asetettu oikein ennen mittauksen suorittamista.Varmista aina, että odotettu virta on mittarin rajan sisällä, äläkä jätä mittaria nykyiseen tilaan vaihdettaessa muihin testeihin.Unohtaminen vaihtaa tiloja voi helposti puhaltaa sulake, kun yrität mitata jotain, kuten jännite tai vastus jälkeen.
Vastusmittaukset
Resistanssimittaukset DMM: llä ovat melko helppoja.Mittari lähettää pienen määrän virtaa vastuksen kautta ja tarkistaa tuloksena olevan jännitteen pudotuksen resistanssin laskemiseksi.Varmista, että piiri on kytketty pois päältä eikä sillä ole tehoa ennen vastusmittausta.Jos piirissä on edelleen voimaa, voit vahingoittaa DMM: ää tai saada epätarkkojen lukemisen.
Kestävyyden mittaamisessa vastuksen lämpötila tai muiden komponenttien läsnäolo piirissä voivat vaikuttaa lukemiseen.Tarkkojen tulosten saavuttamiseksi on usein parempi mitata vastukset erikseen, piirin ulkopuolella.
Jatkuvuustestaus
Kuva 5: Jatkuvuustestin suorittaminen digitaalisella yleismittarilla
Jatkuvuustestaus on nopea tapa nähdä, onko piirillä tai komponentilla katkaisematon polku virran virtaamiseksi.Tässä tilassa DMM antaa äänen, jos polku on valmis, jota kutsutaan jatkuvuudesta.Tämä ominaisuus on erityisen hyödyllinen tarkistettaessa, kuten sulakkeet, kytkimet tai johdot, koska kuulet tuloksen sen sijaan, että sinun on tarkkailtava näyttöä.Ääni kertoo heti, jos yhteys on hyvä, auttaen sinua löytämään rikki tai vialliset yhteydet nopeammin.
Dioditestaus
Dioditestaustilassa DMM soveltaa diodiin pienen jännitteen ja tarkistaa, kuinka paljon jännitettä putoaa sen yli.Toimiva diodi osoittaa yleensä eteenpäinjännitettä välillä 0,5 V - 0,7 V tyypistä riippuen.Kun testit diodia päinvastaisesti, DMM: n tulisi näyttää ylikuormitus (OL), mikä tarkoittaa, että virtaa ei virtaa läpi, mikä on normaalia oikein toimivan diodin kohdalla käänteisessä puolueellisuudessa.
Dioditestaus on parempi tapa tarkistaa, toimiiko diodi oikein kuin tavallisen vastustarkistuksen käyttäminen.Se antaa sinulle tarkempia tietoja diodin käyttäytymisestä, kun virta virtaa eteenpäin suuntautuvaan suuntaan.
Digitaalisten monimittarien edistyneet ominaisuudet
Digitaaliset monimittarit (DMMS) ovat hyödyllisiä työkaluja sekä ammattilaisten kanssa työskenteleville ammattilaisille että harrastajille.Joissakin DMM: issä on edistyneitä ominaisuuksia, jotka tekevät niistä vieläkin hyödyllisempiä sähköpiireissä ongelmien löytämisessä ja korjaamisessa.Tässä on tarkempi katsaus joihinkin näistä ominaisuuksista, jotka on selitetty yksinkertaisemmalla kielellä:
Automaattinen ja manuaalista
Kuva 6: Automaattisesti leviävä vs. manuaalista digitaalista yleismittaria
Yksi ero digitaalisten monimittarien välillä on, ovatko ne automaattisia vai manuaalisia.Automaattinen DMM valitsee automaattisesti oikean alueen esimerkiksi jännitteen, virran tai vastuskyvyn mittaamiseksi.Tämä helpottaa käyttöä, koska sinun ei tarvitse tietää tarkkaa arvoa etukäteen.Se säästää aikaa ja vähentää virheiden mahdollisuutta, varsinkin jos et ole varma mitatustasi.Toisaalta manuaalinen DMM vaatii, että valitset alueen itse.Tämä antaa sinulle enemmän hallintaa ja on hyödyllistä, jos sinulla on jo käsitys siitä, mitä aluetta odottaa.Se voi myös antaa sinulle paremman käsityksen siitä, mitä tapahtuu, kun mittaamasi arvo on odotettua korkeampi.
Todelliset RMS -mittaukset
Todelliset RMS (juuren keskimääräinen neliö) mittaukset ovat hyödyllisiä, kun työskentelet AC (vuorottelevien virran) signaalien kanssa, varsinkin kun signaalit eivät ole sileitä.Todellinen RMS DMM voi mitata tarkasti vaihtojännitettä tai virtaa, vaikka signaali ei olisi täydellinen aalto, kuten neliömäinen tai epäsäännöllinen muotoinen aalto.Säännölliset DMM: t, joilla ei ole todellista RMS: tä, olettaa, että signaali on aina sileä aalto, joka voi johtaa virheisiin - joskus jopa 40%.Todellisen RMS -mittarin käyttäminen auttaa sinua saamaan oikeat lukemat, kun käsittelet monimutkaisempia tai epätasaisempia aaltomuotoja, jotka ovat yleisiä nykyaikaisissa elektronisissa laitteissa.
Peak Hold ja Min/Max -toiminnot
Peak Hold -ominaisuus kaappaa suurimman arvon, jonka signaali saavuttaa mittauksen aikana.Tämä on hyödyllistä seurata nopeaa, väliaikaista nousua virtaan, kuten virran purske, joka tapahtuu, kun laite ensin kytketään päälle.Min/Max -ominaisuus seuraa pienimpiä ja korkeimpia arvoja mittauksen aikana, joten näet kuinka paljon signaali muuttuu ajan myötä.Nämä ominaisuudet ovat hyödyllisiä, kun yrität seurata piirin muutoksia, kuten jännitteen tippoja tai virran äkillisiä nousuja ilman, että tarvitset jatkuvasti katsella näyttöä.
Tietojen pitäminen ja suhteellinen tila
Datan pidätystoiminnon avulla voit jäädyttää näytön nykyisen lukemisen, mikä on hyödyllistä, kun olet tilanteessa, jossa on vaikea nähdä yleismittari tai seurata mittaamasi.Tällä tavalla et menetä lukemista, kun näyttöä on vaikea katsella.Suhteellisen tilan avulla voit asettaa lähtökohdan, joten voit verrata tulevia lukemia tähän vertailupisteeseen.Tämä ominaisuus on erityisen hyödyllinen pienten erojen havaitsemiseksi, kuten pienet jännitteen tai vastusmuutoksen muutokset, jotka voivat osoittaa ongelmaan tai asteittaiseen kulumiseen piirin osassa.
Taajuus- ja kapasitanssimittaus
Jotkut digitaaliset monimittarit voivat myös mitata taajuutta ja kapasitanssia.Taajuus mitataan Hertzissä (Hz) ja on hyödyllinen tarkistettaessa vuorottelevia virtaa toimivia piirejä, kuten moottoreita tai generaattoreita.Mittaustaajuus auttaa sinua selvittämään, toimiiko järjestelmä oikealla nopeudella vai onko jotain vialla.Kapasitanssi mitataan Farads (F): ssä ja on hyödyllinen työskennellessään kondensaattorien kanssa, jotka varastoivat sähköenergiaa.Kapasitanssimittaus auttaa sinua tarkistamaan, toimiiko kondensaattori edelleen oikein vai onko se kulunut, mikä voi vaikuttaa piirin toimintaan.Kondensaattoreita löytyy monista piireistä, ja niillä on tärkeä rooli jännite- tai suodatussignaalien säätelyssä.
DMM: n käytännöllinen käyttö
Yleismittarin turvallisuus
Turvallisuus on erittäin tärkeää, kun käytetään digitaalista yleismittaria (DMM).Ennen sitä käyttämistä tarkista aina laitteen luokka (CAT) -luokitus.Kansainvälinen sähkötekniikan komissio (IEC) on luonut neljä luokkaa, jotka kuvaavat sähköenergian ja jännitteen määrää, jonka DMM pystyy käsittelemään vaarassa vaurioita tai vammoja:
• Kissa I: Käytetään piireissä, joilla on vähän energiaa, kuten elektroniikassa tai pienissä laitteissa.
• Kissa II: Tämä on tarkoitettu kotitalouslaitteille tai kannettaville työkaluille, jotka on kytketty tavanomaisiin sähköpisteisiin, joissa korkeampien jännitteiden riski on alhaisempi, mutta on silti olemassa.
• Kissa III: Suunniteltu sähköjärjestelmiin rakennusten sisällä, kuten seinien johdotus, sähköpaneelit ja teollisuuslaitteet.Nämä järjestelmät on kytketty suoraan sähköjakeluverkkoon ja voivat kokea jännitepiikit.
• Kissa IV: Kattaa alueet, joilla on korkeampi energiataso, kuten yleiskustannukset tai maanalaiset hyödyllisyyspalvelut, missä sähkö tulee rakennukseen.Näillä järjestelmillä voi olla paljon voimakkaampia tehonsiirtoja kuin alemmilla luokalla.
DMM: n käyttäminen nimellisluokan ulkopuolella on vaarallista ja voi johtaa loukkaantumiseen tai laitteiden vaurioihin, koska mittari ei ehkä pysty käsittelemään korkeampaa energiatasoa kuin se tehtiin.Tarkista myös aina, että testijohdot on kytketty oikein oikeaan tuloporttiin ennen mittausten tekemistä.Virheelliset yhteydet voivat johtaa epätarkkoihin lukemiin tai vahingoittaa mittaria.
Jännitteen ja virran mittaus turvallisesti
Jännitteen mittaamisen yhteydessä kytke aina musta (negatiivinen) johtaa ensin maahan tai neutraaliin johtoon ja kytke sitten punainen (positiivinen) johtaminen elävään johtoon.Tämä vähentää sokin riskiä, koska mittari ei ole kytkettynä piirin elävään osaan heti.Jos työskentelet korkeamman jännitteen kanssa, tämä menetelmä auttaa myös pitämään sinut turvallisempana vähentämällä altistumista piirin elävälle osalle.
Virran mittaamiseksi kiinnitysmittari on usein paras työkalu.Kiinnitysmittari mittaa virtaa havaitsemalla langan sähkön virtauksen aiheuttama magneettikenttä.Jos haluat saada tarkan lukemisen, varmista, että kiinnität vain yhden johtimen ympärille - joko elävä tai neutraali johdin.Jos kiinnität sekä elävien että neutraalien johtojen ympärillä samanaikaisesti, lukeminen on nolla, koska kahden johdon magneettikentät peruuttavat toiset.Oikean mittauksen saamiseksi sinun on mitattava vain yksi lanka.
Johtopäätös
Digitaaliset monimittarit ovat hyödyllisiä työkaluja jokaiselle, joka työskentelee sähköllä, mikä auttaa mittaamaan jännitettä, virtaa, vastusta ja muita arvoja tarkkuudella.Ymmärtämällä yleismittarin perusosat, kuten kuinka se muuntaa signaalit numeroiksi ja kuinka lukea näytöt, voit varmistaa, että käytät sitä oikealla tavalla.Testaatko sitä, toimiiko piiri, mitataan kuinka paljon virtaa virtaa, vai käyttämällä erityisominaisuuksia, kuten tosi RMS (mikä antaa tarkempia lukemia vaihtovirtasignaaleista), DMM: n käyttämisen oppiminen tekee työstäsi helpompaa ja turvallisempaa.Harjoituksen avulla pystyt luottamaan varmasti digitaaliseen yleismittariisi käsitelläksesi sekä yksinkertaisia että haastavampia sähkötehtäviä.
Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]
1. Kuinka digitaalinen virtamittari toimii?
Digitaalinen virran mittari mittaa sähkövirran virtausta piirissä.Se tekee tämän havaitsemalla pieni jännitteen pudotus piiriin kytketyn vastuksen läpi.Mittari ottaa tämän jännitesignaalin, muuntaa sen numeroksi käyttämällä elektronisia komponentteja ja näyttää sitten näytön tuloksen nykyisenä lukemana.
2. Mikä on digitaalisen monimittarin toimintaperiaate?
Digitaalinen yleismittari toimii mittaamalla erilaisia sähköarvoja, kuten jännite, virta tai vastus, asetuksesta riippuen.Se käyttää piirejä näiden mittausten suorittamiseen, sitten muuttaa ne numeroiksi, jotka voidaan näyttää näytöllä.Käyttäjä valitsee asetuksen sen perusteella, mitä he haluavat mitata.
3. Kuinka digitaalista yleismittaria käytetään?
Jos haluat käyttää digitaalista yleismittaria, valitset ensin, mitä haluat mitata (jännite, virta tai vastus) kääntämällä valitsin oikeaan asetukseen.Kytke sitten testijohdot piirin tai laitteen osaan, jonka haluat tarkistaa.Kun mittari on kytketty, mittari näyttää mitatun arvon näytöllä.Varmista, että valitset oikea asetus ja etäisyys välttääksesi virheitä tai vahingoittaa mittaria.
4. Kuinka tarkka on digitaalinen yleismittari?
Digitaalisen yleismittarin tarkkuus riippuu mallista ja laadusta.Monet perusmallit antavat lukemia, jotka ovat noin 0,5–1% lähellä todellista arvoa.Edistyneemmat mallit voivat antaa vielä tarkempia lukemia, joskus jopa 0,01%.Tarkista aina käyttöohje, jotta tiedät laitteen tarkan tarkkuuden.
5. Kuinka käyttää digitaalista yleismittaria jännitteen tarkistamiseen?
Jos haluat tarkistaa jännitteen digitaalisella yleismittarilla, käännä valintameno ensin jänniteasetukseen (muista valita AC tai DC mittaamasi riippuen).Kytke musta lanka "COM" -porttiin ja punainen johdin porttiin, joka on merkitty "V" -jänniteellä.Kosketa sitten mustaa lankaa negatiiviseen pisteeseen ja punainen johdin piirin positiiviseen pisteeseen.Yleimetri näyttää näytön jännitteen.Varmista, että käsittelet johtoja oikein välttääksesi virheitä tai lyhyitä piirejä.