Digitální multimetry
(396)Digitální multimetry patří mezi základní vybavení servisních techniků specializujících se na elektroniku, energetiku, elektriku, automatizaci a příbuzné obory. Umožňují provádět různá měření, urychlit diagnostiku, instalační práce, údržbu atd. Na trhu se objevily před několika desetiletími a nahradily analogové multimetry, k jejichž konstrukci byly použity elektromagnetické indikátory.
Multimetr je nepostradatelným prvkem vybavení jak pro profesionály, tak i kutily. Každá oblast použití má však své specifické potřeby. Při výběru vhodného multimetru byste měli věnovat pozornost několika aspektům, mezi které patří:
- možnosti měření (měřené veličiny),
- provozní rozsah (stupnice, minimální a maximální hodnoty),
- citlivost,
- způsob napájení,
- a zejména u přístrojů používaných pro práci se síťovými zdroji energie – shoda daného výrobku s mezinárodními a místními normami.
Níže se seznámíme s několika klíčovými parametry, které charakterizují každý multimetr, a také uvedeme některé základní informace o výběru zařízení podle potřeby uživatele.
Základní funkce digitálních multimetrů
Nejprve se budeme zabývat základními funkcemi multimetrů, tedy měřením elektrických veličin.
Měření AC/DC napětí
Multimetry jsou primárně spojovány se třemi typy měření, tedy napětím, intenzitou a odporem. Jedná se samozřejmě o veličiny obsažené v Ohmových a Kirchhoffových zákonech, které umožňují základní analýzu obvodů. Napětí je první parametr, který se ověřuje při diagnostice problémů s elektronikou. Umožňuje také odhadnout správné připojení napájecích prvků, měničů, apod. Dalším měřením prováděným pomocí této funkce je pokles napětí, např. na diodě. Vzhledem k tomu, že multimetr bude s největší pravděpodobností používán v obvodech střídavého proudu, má téměř každý model samostatné nastavení pro AC a DC. V závislosti na hlavním účelu zařízení by mělo být zajištěno, aby jeho dosah umožňoval měření v řádu několika desítek mV DC (v případě přesné elektroniky) nebo až 1 kV AC (instalace síťového napájení).
Měření intenzity proudu
Další klíčovou hodnotou, která vyžaduje měření při elektronických a elektrotechnických pracích, je intenzita proudu. Tato hodnota umožňuje odhadnout výkon zařízení nebo součásti, energii, kterou spotřebovává, umožňuje porovnat provoz prvku se jmenovitými parametry atd. Multimetry mají nejčastěji dvě nezávislé zásuvky pro měření intenzity. Jednu pro testování v nižších rozsazích a druhá, chráněná pojistkou s vyšší hodnotou, s níž lze měřit v maximálním rozsahu, pro který je zařízení přizpůsobeno (nejčastěji do 10 A nebo 20 A). Před testováním takto vysokých intenzit je nutné se ujistit, že nepřekračují specifikace sond a vodičů. Multimetr zakoupený pro práci s elektronikou by měl umožňovat práci s proudy nejen řádu mA, ale i μA.
Multimetry vyšší třídy nabízejí True RMS měření (Root Mean Square). Běžná zkouška AC proudu poskytuje správné výsledky pouze v případě dokonalých sinusových průběhů. V praxi má průběh často jiný tvar (PWM, čtvercové signály apod.) nebo je zkreslený, např. při napájení nelineárních zátěží, polovodičových obvodů, spínaných napájecích zdrojů, střídačů, motorů (včetně klimatizací, domácích spotřebičů apod.). Funkčnost True RMS znamená, že multimetr provede na vzorkovaných datech výpočty, jejichž výsledkem bude ekvivalentní hodnota stejnosměrného proudu, nazývaná efektivní hodnotou. Naproti tomu u nepravidelných průběhů může chyba „obyčejného“ ampérmetru, tedy měřícího průměrné hodnoty, dosáhnout až 40 %.
Měření odporu
Měření odporu umožňuje zkoumat parametry obvodů, vodičů, konektorů, a také identifikovat SMD součástky a lokalizovat poškozené („spálené“) elektronické součástky. I zde se vyplatí věnovat pozornost co nejširšímu měřicímu rozsahu, především s přihlédnutím k nízkým hodnotám pod 1Ω. To je způsobeno skutečností, že i zdánlivě malý odpor pod vlivem dostatečně velkého proudu způsobí uvolnění značného (někdy nebezpečného) množství tepla. K tomu může dojít v případě špatných připojení v rozvaděčích a dalších bodech síťové instalace. Měření s přesností mΩ umožní detekci bodů se zvýšeným odporem. Bude vyžadován také u přesné elektroniky, kde mírné odchylky od jmenovitých parametrů mohou vést k rozladění generátorů stabilizátorů, zesilovačů apod. Pokud bude účelem multimetru pracovat s takovými obvody, stojí za to věnovat pozornost zařízením nabízejícím možnost čtyřbodového měření, tzv. Kelvinovu metodu. Tradičně se odpor testuje měřením poklesu napětí na prvku, kterým protéká proud známé intenzity. Bohužel odpor samotných vodičů zavádí chybu, která při měření malých hodnot odporu (např. setin částí Ω) může dosáhnout až několika desítek procent. V takových případech se používají dva nezávislé páry vodičů – jeden pro přivedení napájení a druhý pro měření. To umožňuje vyloučit napěťové poklesy způsobené nedokonalým vedením kabeláže a velmi přesně odhadnout hodnotu odporu mezi body, na které jsou aplikovány sondy.
Test diod a kontinuity obvodů
Tyto funkce jsou obvykle umístěny pod jedním nastavením kvůli jejich podobnému fungování. Test spojitosti je jednou ze základních funkcí multimetru a jeho fungování je velmi jednoduché: pokud je mezi sondami vodič uzavírající obvod, měřič vydá zřetelný a vysoký zvukový signál. Akustický alarm se používá z toho důvodu, že testy spojitosti se často provádějí na relativně velké vzdálenosti (kontrola vodičů síťové instalace, kabeláže ve vozidlech atd.), a tedy operátor v okamžiku přiložení sondy nebude vždy v blízkosti multimetru.
Diodový test, jak již samotný název napovídá, se používá k ověření funkčnosti polovodičových diod. Tyto testy se používají především pro diagnostické účely a umožňují lokalizovat poškozené součásti. V případě vyhořelých a zkratovaných diod v obou směrech (pokles napětí blízký 0V, bez ohledu na polaritu) se po přiložení sond spustí akustický alarm; dioda s přerušeným spojením zobrazí informace o přerušeném obvodu.
Měření kapacity
Tato funkce bude důležitá především při práci s elektronickými součástkami a diagnostikou obvodů. Měření kapacity umožňuje zkontrolovat, zda kondenzátory nebyly poškozeny nebo znehodnoceny. Velmi užitečné bude také při práci s povrchově montovanými prvky (SMD), protože menší formáty těchto součástek nejsou označeny potiskem, takže je prakticky nemožné je identifikovat bez měření. Je třeba mít na paměti, že testování kapacity kondenzátoru zapojeného do obvodu bude zatíženo chybou.
Měření frekvence
Někdy práce s elektřinou a elektronikou vyžaduje kontrolu frekvence signálu s pravidelným průběhem (např. sinusoida). Přesné testování periodických změn napětí vyžaduje použití osciloskopu, ale poměrně často stačí k identifikaci příčiny poruchy nebo ověření činnosti generátoru, střídačeatd. předběžný test multimetrem. Měření frekvence není základní funkcí multimetrů a je dostupné u vybraných modelů zařízení (obvykle vyšší třídy).
Měření teploty
Užitečnou funkcí mnoha univerzálních měřičů je měření teploty. Obvykle se provádí pomocí termočlánku, který je součástí sady dodávané spolu se zařízením. Takový test se vyznačuje velmi širokým rozsahem (stovky °C), v závislosti na použité sondě, což umožňuje monitorování provozu ohřívačů, kotlů, motorů, akumulátorů, chladičů a mnoha dalších prvků, pro jejichž provoz jsou důležité tepelné parametry.
Jak si vybrat digitální multimetr?
Lze předpokládat, že uživatelé multimetru jsou rozděleni do tří skupin:
- specialisté zabývající se projektováním, výrobou a servisem elektronických obvodů;
- profesionální elektrotechnici pracující se síťovými obvody a energetickým vedením;
- a uživatelé vyžadující základní funkce multimetru, bez ohledu na to, zda se jedná o profesionální účely (např. autoelektrická dílna) nebo soukromé použití (pracoviště kutila, drobné opravy v domácnosti).
Je třeba zdůraznit, že parametry i velmi základních multimetrů jsou dostatečně široké, aby úspěšně splňovaly požadavky třetí skupiny. Zde bude výběr zařízení ovlivněn osobními preferencemi (rozměr, druh displeje atd.), a případně trvanlivostí zařízení. Pokud má být měřič používán v náročných podmínkách prostředí (velká prašnost či vlhkost), bude lepší se rozhodnout pro zařízení, které nabízí vysoký stupeň krytí, nejméně IP54, tedy dobrou odolnost proti prachu a stříkající vodě.
Při výběru multimetru pro práci s elektronikou, zejména v době citlivých polovodičových systémů, je nejlepší zaměřit se na nižší měřicí rozsahy: měly by zohledňovat veličiny v řádu µA, mV, mΩ. Co se týče dalších možností, které nabízejí multimetry: v praxi se měření kapacity, teploty a frekvence neprovádí často, ale pokud ano, je obtížné dostatečnou funkčnost multimetru přecenit.
Pro elektrikáře by měla být nejdůležitější vlastností multimetru vždy a především jeho kategorizace podle norem stanovených Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC). Kategorie udává, pro jakou práci je zařízení určeno. Souvisí s řadou konstrukčních prvků měřidla: jeho kabeláže, parametry konektorů, materiálem provedení, úrovní izolace. V případě multimetrů se nejčastěji setkáváme s klasifikacemi:
- KAT. II. (jednofázové přijímače);
- KAT. III. (zařízení a součásti vnitřních třífázových instalací);
- KAT. IV. (jednofázové a třífázové přípojky energetické sítě).
Za pořadovým číslem kategorie je výrobce povinen uvést maximální provozní napětí, které se může vyskytnout v obvodech testovaných multimetrem (obvykle je tato hodnota 300 V, 600 V nebo 1000 V).
Při výběru zařízení by měl budoucí uživatel zvážit, zda by podsvícený displej a klávesnice mohly zvýšit pohodlí jeho práce – tuto možnost nabízí mnoho výrobců multimetrů.
Další funkce
Pro profesionální aplikace jsou užitečné další funkce multimetrů. Jedná se o jednoduché vymoženosti, jako je funkce „hold“ (zobrazení měření po odpojení sond) nebo zapamatování průměrných, minimálních a maximálních hodnot, ale i o složitější možnosti. Ty usnadňují inspekci velkých instalací, např. tím, že umožňují zaznamenat řadu měření ve formě záznamů. Multimetry vyšší třídy jsou navíc stále častěji vybaveny komunikačními moduly Bluetooth a Wi-Fi, které umožňují ovládat zařízení pomocí telefonu nebo tabletu, stejně jako odesílat shromážděná data přes internet a umístit je do cloudu nebo na určený server.
Stacionární (stolní) multimetry
Podkategorií multimetrů jsou stacionární zařízení, tedy laboratorní měřiče. Tyto produkty se vyznačují vysokým rozlišením zobrazení výsledků (často desetitisíciny základní jednotky), přítomností velkých displejů, možností napájení ze sítě a zvýšenou vzorkovací frekvencí. Kromě toho nabízejí širší funkce v oblasti digitální analýzy měření. Výrobci je často vybavují dalšími možnostmi, např. vestavěným generátorem signálu. Je třeba zdůraznit, že takové multimetry jsou vyráběny pro profesionální aplikace, mimo jiné v autorizovaných servisech nebo prototypových laboratořích, takže se vyznačují poměrně vysokou cenou.
Sady
Uživatelé, kteří hledají multimetr pro modernizaci své dílny či doplnění nové sady nářadí, by se měli zaměřit na měřicí sady nabízené mnoha značkovými výrobci. Tyto sady se mohou skládat například z multimetru, klešťového měřiče a několika doplňků. Často jsou nabízeny spolu se speciálním pouzdrem, které pomůže chránit sklo displeje před poškrábáním. V některých případech obsahují sady kromě základního vybavení (vodiče, sondy) další příslušenství, kvalitní krokosvorky, záslepky, termočlánky, klešťové sondy atd.
Sklad:
