Digitale multimeters
(348)Digitale multimeters behoren tot de basisuitrusting voor technici die gespecialiseerd zijn in elektronica, energie, elektriciteit, automatisering en aanverwante gebieden. Hiermee kunnen diverse metingen worden verricht, waardoor diagnoses, installatiewerkzaamheden, onderhoud etc. sneller kunnen worden uitgevoerd. Ze verschenen enkele decennia geleden op de markt en vervingen de analoge multimeters die gebruik maakten van elektromagnetische indicatoren.
De multimeter is een onmisbaar gereedschap voor zowel uiteenlopende professionals als hobbyisten. Elk toepassingsgebied heeft echter zijn eigen specifieke behoeften. Bij het kiezen van de juiste multimeter moet u op verschillende aspecten letten, waaronder:
- meetmogelijkheden (gemeten grootheden);
- werkingsbereik (schaal, minimum- en maximumwaarden);
- gevoeligheid;
- voedingsmethode;
- en ook – vooral in het geval van instrumenten die worden gebruikt voor werkzaamheden met energie uit het elektriciteitsnet – overeenstemming van het product met internationale en lokale normen.
Hieronder bekijken we enkele van de belangrijkste parameters die kenmerkend zijn voor elke multimeter en geven we wat basisinformatie over hoe u een apparaat kiest dat past bij uw behoeften.
Basisfuncties van digitale multimeters
We gaan als eerste in op de basisfuncties van multimeters, nl. metingen van elektrische grootheden.
Meting van AC/DC-spanning
Multimeters worden voornamelijk geassocieerd met drie soorten metingen, namelijk spanning, stroom en weerstand. Dit zijn natuurlijk de grootheden uit de wetten van Ohm en Kirchhoff die de basisanalyse van circuits mogelijk maken. Spanning is de eerste parameter die moet worden gecontroleerd bij de diagnose van elektronische problemen. Aan de hand daarvan kan ook de juiste aansluiting van voedingscomponenten, omvormers etc. worden ingeschat. Een andere meting die met deze functie wordt uitgevoerd is de spanningsval, bv. op een diode. Aangezien de multimeter waarschijnlijk voor zowel AC- als DC-circuits zal worden gebruikt, heeft bijna elk model aparte instellingen voor AC en DC. Afhankelijk van het hoofddoel van het instrument moet u ervoor zorgen dat zijn bereik metingen van enkele tientallen mV DC (voor precisie-elektronica) of tot 1 kV AC (netstroominstallaties) toelaat.
Stroommeting
Een andere sleutelwaarde die moet worden gemeten in elektronische en elektrotechnische werken is de stroom – hiermee kunt u het vermogen van een apparaat of onderdeel en de energie die het verbruikt inschatten en kunt u de werking van het element vergelijken met de nominale parameters etc. De meeste multimeters hebben twee onafhankelijke bussen voor het meten van de stroom. Eén voor het testen in de lagere bereiken en een andere, beschermd met een zekering met een hogere waarde, waarmee kan worden gemeten op de maximale schaal waarvoor het apparaat is ontworpen (meestal tot 10 A of 20 A). Voordat u dergelijke hoge stromen gaat testen, is het essentieel om ervoor te zorgen dat ze de specificaties van de sondes en kabels niet overschrijden. Een multimeter die is aangeschaft voor werk met elektronica moet niet alleen stromen van mA, maar ook van µA aankunnen.
Multimeters van hogere klassen bieden True RMS-meting (Root Mean Square). Gewone wisselstroomtests geven alleen correcte resultaten voor perfect sinusvormige golfvormen. In de praktijk heeft de golfvorm vaak een andere verloop (PWM-signalen, bloksignalen etc.) of is hij vervormd, bv. bij voeding van niet-lineaire belastingen, halfgeleiderschakelingen, geschakelde voedingen, inverters, motoren (inclusief airconditioners, huishoudelijke toestellen etc.). De functie True RMS houdt in dat de multimeter berekeningen uitvoert op de bemonsterde gegevens die resulteren in een equivalente DC-waarde, de effectieve waarde genoemd. De fout van een "gewone" ampèremeter, nl. een die de gemiddelde waarde meet, kan voor onregelmatige golfvormen oplopen tot maar liefst 40%.
Weerstandsmeting
Met weerstandsmetingen kunt u de parameters van circuits, draden en connectoren onderzoeken, evenals SMD-componenten identificeren en beschadigde ("verbrande") elektronische componenten lokaliseren. Ook hier loont het de moeite om aandacht te besteden aan een zo groot mogelijk meetbereik, vooral inclusief lage waarden onder de 1 Ω. Dit is omdat zelfs een ogenschijnlijk kleine weerstand onder invloed van een voldoende grote stroom aanzienlijke (soms gevaarlijke) hoeveelheden warmte afgeeft. Dit kan gebeuren met slechte verbindingen bij schakelapparatuur en andere punten in de stroominstallatie. Door te meten met een nauwkeurigheid in mΩ kunt u punten met een verhoogde weerstand opsporen. Dit is ook nodig in het geval van precisie-elektronica, waar kleine afwijkingen van nominale parameters kunnen leiden tot ontstemming van generatoren, stabilisatoren, versterkers etc. Als de multimeter is bedoeld om met dergelijke circuits te werken, is het de moeite waard om eens te kijken naar apparaten die de mogelijkheid bieden van vierpuntsmeting, de zogenaamde Kelvin-methode. Traditioneel wordt weerstand gemeten door de spanningsval te meten over een component waar een bekende stroom doorheen vloeit. Helaas introduceert de weerstand van de draden zelf een fout die kan oplopen tot enkele tientallen procenten bij het meten van kleine weerstandswaarden (bv. honderdsten van Ω). In dergelijke gevallen worden twee onafhankelijke paren draden gebruikt: een voor voeding en de andere voor meting. Dit elimineert spanningsverliezen veroorzaakt door onvolkomen bekabeling en schat zeer nauwkeurig de weerstandswaarde tussen de punten waarop de sondes zijn aangebracht.
Diode- en continuïteitstest
Deze functies worden meestal onder één instelling geplaatst vanwege hun vergelijkbare werking. De continuïteitstest is een van de basisfuncties van een multimeter en de werking ervan is heel eenvoudig: als er een geleider tussen de sondes zit die het circuit sluit, laat de meter een duidelijke, hoge pieptoon horen. Er wordt een akoestisch alarm gebruikt omdat continuïteitstests vaak over relatief grote afstanden worden uitgevoerd (controle van elektriciteitsleidingen, bekabeling van voertuigen etc.), daarom is de operator niet altijd in de buurt van de multimeter bij het aanbrengen van de sonde.
De diodetest wordt, zoals de naam al doet vermoeden, gebruikt om de werking van halfgeleiderdiodes te verifiëren. Dergelijke tests zijn in de eerste plaats bedoeld voor diagnostische doeleinden, zodat u beschadigde onderdelen kunt lokaliseren. In het geval van diodes die zijn doorgebrand en in beide richtingen kortgesloten (spanningsval dicht bij 0 V, ongeacht de polariteit), klinkt een akoestisch alarm wanneer u de sondes aanbrengt; de diode met een onderbreking op de connector veroorzaakt het tonen van informatie over een open circuit.
Capaciteitsmeting
Deze functie is vooral van belang bij het werken met elektronische componenten en circuitdiagnostiek. Door het meten van de capaciteit kunt u nagaan of condensatoren beschadigd of gedegenereerd zijn. Hij is ook erg handig bij het werken met componenten voor oppervlaktemontage (SMD), omdat kleinere formaten van deze componenten niet zijn gemarkeerd en daarom identificatie zonder meting vrijwel onmogelijk is. Houd er verder rekening mee dat het testen van de capaciteit van een condensator die op een circuit is aangesloten, onderhevig is aan fouten.
Frequentiemeting
Soms moet bij elektrische en elektronische werkzaamheden de frequentie van een signaal met een regelmatige golfvorm (bv. sinus) worden gecontroleerd. Nauwkeurig testen van periodieke spanningsvariaties vereist het gebruik van een oscilloscoop, maar relatief vaak is een initiële test met een multimeter voldoende om de oorzaak van een storing vast te stellen of de werking van een generator, omvormer etc. te controleren. Frequentiemeting is geen kernfunctie van multimeters en is beschikbaar op geselecteerde modellen van deze apparaten (meestal van een hogere klasse).
Temperatuurmeting
Een nuttige functie van veel universele meters is temperatuurmeting. Dit wordt meestal gedaan met behulp van een thermokoppel dat is meegeleverd met het apparaat. Zo'n test heeft een zeer breed bereik (honderden °C), afhankelijk van de gebruikte sonde, waardoor u de werking van verwarmingsapparaten, ketels, motoren, accu's, koellichamen en vele andere elementen waarvoor thermische parameters belangrijk zijn, kunt controleren.
Hoe kies ik een digitale multimeter?
We nemen aan dat de gebruikers van multimeters globaal in drie groepen kunnen worden verdeeld:
- specialisten die zich bezighouden met ontwerp, implementatie en onderhoud van elektronische circuits;
- professionele elektriciens die werken met lichtnetcircuits en hoogspanningslijnen;
- en gebruikers die basisfuncties van een multimeter nodig hebben, al dan niet voor professionele doeleinden (bv. werkplaats voor autoelektriciteit) of privédoeleinden (hobbyistenwerkplaats, kleine huishoudelijke reparaties).
Het is vermeldenswaard dat de parameters van zelfs zeer eenvoudige multimeters breed genoeg zijn om met succes te voldoen aan de vereisten van de derde groep. Hier wordt de keuze van het apparaat vooral bepaald door persoonlijke voorkeuren (grootte, type beeldscherm etc.) en eventueel de duurzaamheid van het apparaat. Als de meter moet worden gebruikt in moeilijke omgevingsomstandigheden (veel stof of vochtigheid), is het beter om een apparaat te kiezen dat een hoge beschermingsgraad biedt, minimaal IP54, nl. goed stofdicht en bestand tegen spatwater.
Bij het kiezen van een multimeter om met elektronica te werken, vooral in het tijdperk van gevoelige halfgeleidersystemen, kunt u zich het beste laten leiden door de lagere meetbereiken: ze moeten waarden in de orde van µA, mV, mΩ aankunnen. Wat de andere mogelijkheden van multimeters betreft: in de praktijk worden capaciteits-, temperatuur- en frequentiemetingen niet vaak uitgevoerd. Als die wel nodig zijn, is de adequate functionaliteit van een multimeter moeilijk te overschatten.
Voor elektriciens moet het belangrijkste kenmerk van de multimeter altijd de indeling zijn volgens de normen van de International Electrotechnical Commission (IEC). De categorie geeft aan voor welke werkzaamheden het apparaat bedoeld is. Het is gerelateerd aan een aantal constructiekenmerken van de meter: bekabeling, connectorparameters, uitvoeringsmateriaal, isolatieniveau. Voor multimeters zijn de meest voorkomende classificaties:
- CAT II (enkelfasige ontvangers);
- CAT III (apparaten en elementen van driefasige binneninstallaties);
- CAT IV (enkel- en driefasige elektriciteitsnetaansluitingen).
Na het categorienummer is de fabrikant verplicht om de maximale bedrijfsspanning aan te geven die mag optreden in de met een multimeter geteste circuits (meestal is deze waarde 300 V, 600 V of 1000 V).
Bij het kiezen van een apparaat moet de toekomstige gebruiker ook overwegen of een verlicht display en een toetsenbord het comfort van zijn werk kunnen verbeteren – veel fabrikanten van multimeters bieden deze opties.
Extra functies
Voor professionele toepassingen komen de extra functies van multimeters goed van pas. Deze variëren van eenvoudige gemakken zoals de "hold"-functie (weergave van de meting na het loskoppelen van de sondes) of het opslaan van de gemiddelde, minimale en maximale waarden tot veel complexere mogelijkheden. Deze laatsten vergemakkelijken de inspectie van omvangrijke installaties, bv. doordat een reeks metingen in de vorm van records kan worden opgeslagen. Bovendien worden multimeters van hogere klassen steeds vaker uitgerust met Bluetooth- en wifi-communicatiemodules, zodat u de apparaten via een telefoon of tablet kunt bedienen en de verzamelde gegevens via internet kunt verzenden en in de cloud of op een speciale server plaatsen.
Tafelmodel multimeters
Een subcategorie van multimeters zijn de tafelapparaten, nl. laboratoriummeters. Deze producten kenmerken zich door weergave van de meetresultaten in een hoge resolutie (vaak tienduizendste van de basiseenheid), de aanwezigheid van grote displays, de mogelijkheid voor lichtnetvoeding en een verhoogde bemonsteringsfrequentie. Bovendien bieden ze meer functies op het gebied van digitale analyse van meetresultaten. Vaak rusten fabrikanten deze meters uit met extra mogelijkheden, zoals een geïntegreerde signaalgenerator. Het is wel zo dat dit soort multimeters worden gemaakt met het oog op professionele toepassingen, o.a. in geautoriseerde servicediensten of prototyping-laboratoria. Ze hebben daarom vaak een relatief hoge prijs.
Sets
Gebruikers die op zoek zijn naar een multimeter om hun werkplaats te moderniseren of compleet nieuwe gereedschappen willen aanschaffen, moeten eens kijken naar de meetsets die door veel merkfabrikanten worden aangeboden. Dergelijke sets kunnen bv. bestaan uit een multimeter, een stroomtang en diverse accessoires. Ze worden vaak aangeboden met een speciaal etui om het glas te beschermen tegen krassen. In sommige gevallen bevatten de sets naast de basisuitrusting (kabels, sondes) nog andere accessoires, hoogwaardige krokodillenklemmen, afdekdopjes, thermokoppels, tangadapters etc.
Magazijn:
