Звуковой тест электропроводности

Во многих мультиметрах, как и в показанном ниже, присутствует функция звукового сигнала, оповещающего о непрерывности цепи, или о ее электропроводности. Для ее использования переключатель тестера проворачиваются до соотвествующего деления, обычно с обозначением аудиосигнала (подробнее о переключателях тестера см. в разделе "Входы мультиметра и их функции").

Функция звукового оповещения может показаться особенно полезной при проверке целостности проводников или дорожек на печатной плате. Если проводник или цепь не имеют разрывов (т.е. представляют собой короткое замыкание), то тестер выдает звуковой сигнал. Если же в проводнике есть разрыв (цепь разомкнута) или присутствует элемент со значительным сопротивлением, то тестер молчит. Звуковой сигнал особенно удобен тем, что его можно услышать, не поднимая глаз от схемы, чтобы взглянуть на дисплей. Сегодня данную функцию имеют большинство тестеров, и мы настоятельно рекомендуем приобрети один из них.

 

Сопротивление, или его отсутствие (высокая проводимость) позволяет однозначно ответить — есть ли в цепи замыкание или разрыв; мерой проводимости цепи служит так называемая электропроводность. При проведении теста электропроводности замкнутую цепь можно идентифицировать по звуку и по нулям на цифровом дисплее (или по цифрам, близким к нулям); при разрыве цепи сигнала нет, а на табло высвечивается бесконечно большое сопротивление. Тесты электропроводности — или сопротивления — целесообразно проводить при проверке целостности проводников.

Ниже приведено несколько примеров, когда может пригодиться тест сопротивления.

 

> Предохранители: сгоревший предохранитель показывает бесконечно большое сопротивление.

 

> Переключатели: изменение состояния ключа должно приводить к изменению показания мультиметра с 0 Ом (замкнут) до бесконечности (разомкнут) и наоборот.

 

> Дорожки на печатной плате: поврежденный проводник на поверхности печатной платы ведет себя как цепь с разрывом и, скорее всего, покажет бесконечно большое сопротивление (разомкнутую цепь).

 

> Паяные соединения: плохой паяный контакт также может показать разрыв цепи с бесконечным сопротивлением.

 

Входы мультиметра и их функции

Основные элементы управления и входы типичного мультиметра показаны на рис. 9.3. Рассмотрим, что же они означают.

 

> Измерительная шкала или цифровое табло. Шкалу можно встретить у аналоговых измерительных приборов; она представляет собой градуированную линейку отсчетов и прецизионный стрелочный индикатор. Цифровой же мультиметр имеет жидкокристаллический дисплей.

 

> Переключатель выбора функции. Круглый переключатель используется для выбора функции, которая будет использоваться в данный момент: измерение напряжения, тока, сопротивление и т.д. На тестерах без функции автоподстройки диапазона переключатель служит также для установки максимального предела измерений заданной физической величины. Этот предел следует выставлять на мультиметре таким образом, чтобы он представлял собой ближайшее значение, превышающее предполагаемое значение измеряемой величины; в этом случае точность считывания будет наилучшей. Если же в мультиметре имеется функция автоподстройки, то он сам автоматически выставит оптимальный диапазон измерений.

 

> Входы тестовых выводов (щупов). Как минимум, в мультиметре есть два входа для его выводов: + (положительный) и- (отрицательный, или общий). Входы представляют собой отверстия, в которые вставляются выводы тестера. В некоторых устройствах зачастую присутствуют дополнительные входы для измерения больших значений тока (обычно маркируются как А— амперы) и специальные гнезда для тестирования транзисторов или конденсаторов, как показано на рис. 9.4. Обратите внимание: во многих карманных мультиметрах выводы жестко закреплены в своих гнездах.

 

> Контроль установки нуля: в аналоговых мультиметрах отсутствует функция автоматической подстройки нуля, и потому производители предусматривают возможность ручной установки путем вращения штифта подстроенной головки. При этом стрелка прибора должна быть выставлена на значение 0 Ом. Однако и некоторые цифровые тестеры имеют кнопку, при нажатии которой прибор "сбрасывается на нуль". (Щупы тестера также обладают некоторым сопротивлением, и установка нуля помогает компенсировать его, что особенно важно для измерения малых значений сопротивления. — Примеч. ред.)

 

Точность, разрешающая способность и чувствительность

Точность мультиметра — параметр, представляющий собой максимальную ошибку, которая может иметь место при проведении измерения. Пусть, к примеру, имеется мультиметр, в документах к которому указано, что он предназначен для измерений напряжения до 2 000 В с точностью ±0,8%. Погрешность (Параметр, по смыслу противоположный точности, но равный ей по абсолютной величине. — Примеч. ред.) 0,8%, по отношению к величинам, с которыми обычно мы имеем дело в электронике (от 5 до 12 В постоянного тока), дает максимальную абсолютную величину ошибки всего 0,096 В. Для радиолюбительских изысканий большей точности, вообще-то, и не нужно. Если сравнить по этому параметру между собой различные мультиметры, то можно заключить, что подавляющее большинство моделей обеспечивает достаточную точность измерений.

Цифровые мультиметры имеют еще один параметр, характеризующий их точность; этот параметр носит название разрешающей способности прибора, или разрешения. Разрешение определяется количеством разрядов дисплея или, точнее, представляет собой наименьшее изменение физической величины, которое может отобразить данный измерительный прибор. Большинство цифровых тестеров, использующихся в радиолюбительстве, имеют дисплей не менее, чем на 3,5 разряда, т.е. могут отображать значения вплоть до 0,001 текущего предела измерения (полразряда отображается как 1 на крайней левой позиции дисплея) (Фактически свидетельствует о превышении физической величины значения выставленного предела измерения— "зашкале". Зашкал происходит, как только величина становится больше максимального отображаемого на данном пределе значения хотя бы на половину младшего разряда — отсюда и "полразряда". — Примеч. ред.). "Ширпотребные" мультиметры, как правило, не могут отображать величины, которые меньше 0,001 единицы измерения, однако такой разрешающей способности более чем достаточно для простых нужд.

Разрешение цифрового мультиметра является характеристикой встроенного в прибор аналого-цифрового преобразователя (АЦП). АЦП преобразовывает аналоговый сигнал на входах тестера в цифровую форму. В большинстве широко распространенных мультиметров устанавливаются 12-битовые преобразователи. Избегая подробных технических пояснений, скажем, что такой АЦП может преобразовать аналоговый сигнал в один из 40969 дискретных уровней. Эти дискретные уровни являются неотъемлемым свойством всех цифровых устройств, так как представляют собой физический принцип работы цифровой техники: любая оцифрованная величина может иметь только целое дискретное значение, и никогда — дробное. Производители выбирают разрядность АЦП таким образом, чтобы она наилучшим образом подходила для работы с определенным количеством отображаемых на дисплее цифр. Для отображения 3,5 разряда вполне достаточно 12-битового АЦП.

 

Кроме упомянутых выше точности и разрешающей способности, необходимо еще рассматривать такой параметр, как чувствительность измерительного прибора. Чувствительностью называется минимальное значение физической величины, которое прибор может фиксировать при использовании в нормальных условиях.

 

> Качественные цифровые мультиметры имеют наилучшую чувствительность в "районе" 1 микровольта (переменного или постоянного тока); это всего лишь 1 миллионная вольта. Чем ниже эта величина, тем, соответственно, лучше чувствительность.

 

> Чувствительность качественных аналоговых приборов достигает 20 000 Ом на вольт, или 20 кОм/В. Чем выше значение в омах, тем лучше чувствительность.

 

Мультиметр и аксессуары

В комплекте с типичным мультиметром идет не слишком много дополнительных принадлежностей, однако некоторые могут действительно понадобиться. В этом подразделе все они будут освещены.

 

Руководство по эксплуатации

Руководство пользователя для мультиметра вполне может состоять из одного-единственного листка бумаги с картинкой передней панели и парой лаконичных надписей; в лучшем случае это будет тоненькая книжица с поэтапной инструкцией настройки всех имеющихся режимов работы. В любом случае, ожидать чего-то большего вряд ли нужно, но пролистать руководство все же стоит. В нем могут содержаться меры безопасности при работе с устройством, а также другие полезные сведения и спецификации данного измерительного прибора.

 

Тестовые выводы (щупы)

Щупы, идущие в комплекте с наиболее дешевыми моделями мультиметров, вряд ли будут самого высокого качества, и лучшим решением будет поскорее сменить их. Возможно, кому-то понравятся выводы со скрученными в спираль проводами— их легко вытянуть на целый метр, а при хранении они почти не занимают места. Выводы данного типа показаны на рис. 9.5.

Стандартные тестовые выводы имеют острые металлические щупы, которыми удобно пользоваться при выполнении всех основных видов работ по проверке схем, однако иногда бывает не обойтись без зажима. (Самый распространенный зажим получил название "крокодил" и представляет собой подпружиненный металлический захват с зубчиками. — Примеч. ред.) В таком случае незаменимы выводы с зажимами вместо щупов; их можно прицепить в любой узел схемы и освободить руки для другой работы. Сами захваты почти полностью изолированы, чтобы исключить возможность замыкания щупом элементов схемы.

 

Если выводы мультиметра не оснащены "крокодилами", то можно купить такие зажимы, которые надеваются на обычные щупы.

 

Запасные предохранители

В большинстве мультиметров предусмотрено наличие предохранителей, защищающих прибор от перегрузки по току или напряжению. В комплекте с более дорогими мотелями часто идут запасные предохранители. Если вдруг такового не оказалось, то лучше сразу приобрести еще один предохранитель при покупке тестера, чтобы он был под рукой, когда понадобится.

 

Существуют предохранители, специально предназначенные под конкретные модели мультиметров; замена таких вставок может влететь в копеечку. Лучше уточнить стоимость замены предохранителей еще перед покупкой тестера!

 

Батарейки

Все современные модели мультиметров, в отличие от некоторых старых, которые могли измерять только ток или напряжение, комплектуются батареей того или иного типа Наиболее распространены квадратные батарейки на 9 В, хотя иногда встречаются и шальчиковые размера АА. Маленькие карманные тестеры могут оснащаться плоскими часовыми батарейками. Если в магазине не окажется батарей того типа, который присутствует в тестере, то всегда можно найти специализированную точку или радиобазар.

Обычно батарейки в мультиметрах служат очень и очень долго — до тех пор, пока кто-то не забудет выключить прибор. При средней интенсивности в использовании батарейка может протянуть до года, но нужно следить, чтобы, когда она все же сядет, под рукой сразу оказалась новая. (При "просадке" напряжения батареи тестер начинает показывать более высокие напряжения, шем есть на самом деле. О севшей батарее обычно свидетельствует специальный значок на дисплее тестера. — Примеч. ред.) Лучше использовать не стандартные цинковые батареи, а алкалайновые — они служат дольше.

 

Если в мультиметре используется специальная батарейка, которую трудно найти, то запасную батарейку можно держать в холодильнике — там она протянет дольше. (Чем ниже температура окружающей среды, тем меньше саморазряд батареи. — Примеч. ред.) А вытащить ее из холодильника лучше за день до использования — тогда она плавно нагреется до комнатной температуры.

 

Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы выдают немного меньшее напряжение, чем алкалайновые батареи того же типоразмера. В принципе, для большинства мультиметров эта разница не играет роли, однако некоторые тестеры при питании от таких элементов могут давать неверные показания или отказаться работать вообще. Для того чтобы удостовериться, будет ли данный измерительный прибор работать от аккумуляторов, следует обратиться к руководству пользователя.

 

Максимальный предел

У каждого мультиметра есть предел измерения физической величины, выше которого им измерять нельзя. Этот предел называется максимальным диапазоном. В наши дни практически все модели тестеров имеют примерно одинаковые пределы измерения токов, напряжений и сопротивлений. Для работы с радиолюбительскими поделками сгодится любой мультиметр, имеющий такой максимальный диапазон, как указано ниже (или шире):

 

> Напряжение постоянного тока: 1000 В

> Напряжение переменного тока: 500 В

> Постоянный ток: 200 мА

> Сопротивление: 2 МОм

 

Автоматическая подстройка диапазона

Большинство аналоговых мультиметров и немало цифровых требуют ручной установки диапазона измерения (рис. 9.6) перед самим измерением, иначе точность может заметно упасть. Максимальный предел измерения необходимо устанавливать большим и наиболее приближенным к измеряемой величине. При измерении, к примеру, напряжения на 9-вольтовой батарейке нужно, соответственно, установить с помощью переключателя предел, превышающий или равный 9 В; для большинства современных моделей тестеров этот предел будет равен 20 или 50 В. Измеренное значение напряжения будет, скорее всего, наиболее близким к реальному.

 

Для аналоговых мультиметров важно еще и верно считать показание с правильной шкалы прибора. Т.е., если был выбран предел измерения 20 В, то и считывать величину напряжения необходимо со шкалы 20 В, иначе результат будет кардинально отличаться от реального значения.

 

Ручная установка диапазона не представляет никакой сложности и не потребует от гператора никаких усилий, но в наши дни все более популярным становится автоматическая подстройка диапазона измерения, особенно у цифровых мультиметров. Тестеры, обладающие такой функцией, не требуют от радиолюбителя предварительной установки предела измерений, что облегчает работу с прибором и даже в какой-то степени уменьшает возможные ошибки измерений. Так, при изменении напряжения достаточно просто переключить мультиметр в соответствующий режим (вольты постоянного или переменного тока) и, собственно, провести само измерение — на панели мультиметра результат сам появится в нужном режиме. Тестеры с функцией автоматической подстройки диапазона измерения, как, например, прибор, показанный на рис. 9.7, не имеют возле переключателя на передней панели обозначений различных диапазонов.