Digitálne multimetre
(404)Digitálne multimetre patria k základnému vybaveniu technikov špecializujúcich sa na elektroniku, energetiku, elektrinu, automatizáciu a príbuzné oblasti. Umožňujú vykonávať rôzne merania, čím urýchľujú diagnostiku, montážne práce, údržbu atď. Na trhu sa objavili pred desiatkami rokov, keď nahradili analógové multimetre, ktoré na svoju konštrukciu používali elektromagnetické indikátory.
Multimetre sú základným vybavením prerôznych profesionálov aj domácich majstrov. Každá oblasť použitia má však svoje špecifické potreby. Pri výbere správneho multimetra treba zvážiť niekoľko aspektov, medzi ktoré patria:
- možnosti merania (merané veličiny),
- pracovný rozsah (stupnica, minimálne a maximálne hodnoty),
- citlivosť,
- spôsob napájania,
- a tiež, najmä v prípade prístrojov používaných na prácu so sieťou, súlad príslušného výrobku s medzinárodnými a miestnymi normami.
Nižšie sa pozrieme na niektoré kľúčové parametre, ktoré má každý multimeter – a tiež poskytneme základné informácie o tom, ako si vybrať prístroj podľa svojich potrieb.
Základné funkcie digitálnych multimetrov
Najprv sa budeme zaoberať základnými funkciami multimetrov, t. j. meraním elektrických veličín.
Meranie napätia AC/DC
Multimetre sú primárne spájané s tromi typmi meraní, t. j. napätie, prúd a odpor. Ide samozrejme o veličiny, ktoré sú obsiahnuté v Ohmovom a Kirchhoffovom zákone, ktoré umožňujú základnú analýzu obvodov. Napätie je prvým parametrom, ktorý treba skontrolovať pri diagnostike elektronických problémov, a umožňuje tiež odhadnúť správne zapojenie napájacích komponentov, meničov, atď. Ďalším meraním vykonávaným pomocou tejto funkcie je pokles napätia, napr. na dióde. Keďže s najväčšou pravdepodobnosťou sa multimeter bude používať v obvodoch striedavého aj jednosmerného prúdu, takmer každý model má samostatné nastavenia pre striedavý a jednosmerný prúd. V závislosti od hlavného účelu prístroja je potrebné dbať na to, aby jeho rozsah umožňoval meranie v rádoch desiatok mV DC (pre presnú elektroniku) alebo až do 1 kV AC (sieťové inštalácie).
Meranie prúdu
Ďalšou kľúčovou veličinou, ktorá si vyžaduje meranie pri elektronických a elektrotechnických prácach, je prúd - umožňuje odhadnúť výkon zariadenia alebo súčiastky, energiu, ktorú spotrebúva, umožňuje porovnať výkon súčiastky s nominálnymi parametrami atď. Väčšina multimetrov má dve nezávislé zdierky na meranie prúdu. Jednu na testovanie v nižších rozsahoch a druhú, chránenú poistkou s vyššou hodnotou, pomocou ktorej možno merať v maximálnom rozsahu, pre ktorý je zariadenie určené (obvykle do 10 A alebo 20 A). Pred testovaním takýchto vysokých prúdov je nevyhnutné zabezpečiť, aby neprekročili špecifikácie sond a vodičov. Multimeter zakúpený na prácu s elektronikou by mal byť schopný pracovať nielen s prúdmi mA, ale aj µA.
Multimetre vyššej triedy ponúkajú meranie True RMS (Root Mean Square). Bežné testovanie AC prúdu poskytuje správne výsledky len pri dokonale sínusových priebehoch. V praxi majú priebehy často iný tvar (signály PWM, štvorcové signály atď.) alebo sú skreslené, napr. pri napájaní nelineárnych záťaží, polovodičových obvodov, spínaných zdrojov, meničov, motorov (vrátane klimatizácií, domácich spotrebičov atď.). Funkcia True RMS znamená, že multimeter vykoná výpočty vzorkovaných údajov, ktorých výsledkom je ekvivalentná hodnota jednosmerného prúdu, nazývaná efektívna hodnota. Pritom pri nepravidelných priebehoch môže byť chybovosť "normálneho" ampérmetra, t. j. takého, ktorý meria priemernú hodnotu, až 40 %.
Meranie odporu
Meranie odporu umožňuje skúmať parametre obvodov, vodičov, konektorov, ako aj identifikovať SMD súčiastky a lokalizovať poškodené ("spálené") elektronické súčiastky. Aj tu je vhodné venovať pozornosť čo najširšiemu meraciemu rozsahu, predovšetkým zohľadňujúc nízke hodnoty pod 1Ω. Je to preto, že aj zdanlivo malý odpor pri dostatočne veľkom prúde spôsobí uvoľnenie značného (niekedy nebezpečného) množstva tepla. To sa môže stať v prípade zlých zapojení v rozvádzačoch a iných miestach sieťovej inštalácie. Meranie s presnosťou mΩ umožní odhaliť miesta so zvýšeným odporom. Bude to potrebné aj v prípade presnej elektroniky, kde malé odchýlky od menovitých parametrov môžu viesť k rozladeniu generátorov, stabilizátorov, zosilňovačov a pod. Ak bude účelom multimetra práca s takýmito obvodmi, oplatí sa pozrieť na prístroje, ktoré ponúkajú možnosť štvorbodového merania, tzv. kelvinovskú metódu. Tradične sa odpor testuje meraním poklesu napätia na súčiastke, ktorou preteká známy prúd. Nanešťastie, odpor samotných vodičov vnáša chybu, ktorá pri meraní malých hodnôt odporu (napr. stotín Ω) môže byť až niekoľko desiatok percent. V takýchto prípadoch sa používajú dva nezávislé páry vodičov – jeden pre napájanie a druhý pre meranie. To umožňuje eliminovať poklesy napätia spôsobené nedokonalým vedením vodičov a veľmi presne odhadnúť hodnotu odporu medzi bodmi, ku ktorým sú priložené sondy.
Skúška diód a spojitosti obvodov
Tieto funkcie sa zvyčajne umiestňujú pod jedno nastavenie z dôvodu ich podobného fungovania. Skúška spojitosti je jednou zo základných funkcií multimetra a funguje veľmi jednoducho: ak je medzi sondami vodič, ktorý uzatvára obvod, merač vydá jasný, vysokofrekvenčný zvukový signál. Zvukový alarm sa používa preto, lebo testy spojitosti sa často vykonávajú na pomerne veľké vzdialenosti (kontrola sieťových rozvodov, rozvodov vozidiel atď.), takže obsluha nie je vždy v blízkosti multimetra, keď je priložená sonda.
Skúška diód, ako už názov napovedá, slúži na overovanie fungovania polovodičových diód. Takéto testy slúžia predovšetkým na diagnostické účely a umožňujú lokalizovať chybné komponenty. V prípade diód, ktoré sú vypálené a skratované v oboch smeroch (úbytok napätia blízky 0 V bez ohľadu na polaritu), sa po priložení sondy ozve akustický signál; dióda s prerušeným prechodom bude mať za následok indikáciu otvoreného obvodu.
Meranie kapacity
Táto funkcia bude dôležitá predovšetkým pre prácu s elektronickými súčiastkami a diagnostiku obvodov. Meranie kapacity umožňuje kontrolovať, či sú kondenzátory poškodené alebo znehodnotené. Bude tiež veľmi užitočné pri práci s povrchovo montovanými súčiastkami (SMD), pretože menšie formáty týchto súčiastok nie sú označené potlačou, takže ich identifikácia bez merania je prakticky nemožná. Je potrebné mať na pamäti, že testovanie kapacity kondenzátora začleneného do obvodu bude podliehať chybe..
Meranie kmitočtu
Niekedy si práca s elektrinou a elektronikou vyžaduje testovanie frekvencie signálu s pravidelným priebehom (napr. sínusoida). Presné testovanie periodických zmien napätia si vyžaduje použitie osciloskopu, ale pomerne často postačuje prvotný test multimetrom na zistenie príčiny poruchy alebo overenie činnosti generátora, meniča atď. Meranie frekvencie nie je základnou funkciou multimetrov a je k dispozícii na vybraných modeloch zariadení (zvyčajne vyššej triedy).
Meranie teploty
Užitočnou funkciou mnohých viacúčelových meračov je meranie teploty. To sa zvyčajne vykonáva pomocou termočlánku dodávaného so zariadením. Takéto testovanie sa vyznačuje veľmi širokým rozsahom (stovky °C) v závislosti od použitej sondy, čo umožňuje monitorovanie prevádzky ohrievačov, kotlov, motorov, akumulátorov, chladičov mnohých ďalších komponentov, pre ktorých prevádzku sú dôležité tepelné parametre.
Ako si vybrať digitálny multimeter?
Možno predpokladať, že používatelia multimetrov sa delia na tri skupiny:
- špecialisti zaoberajúci sa projektovaním, výrobou a servisom elektronických obvodov;
- profesionálni elektrotechnici pracujúci s elektrickými sieťovými obvodmi a elektrickými vedeniami;
- a používatelia, ktorí potrebujú základné funkcie multimetra, či už na profesionálne účely (napr. autodielňa) alebo na súkromné účely (hobby, drobné opravy v domácnosti).
Stojí za zmienku, že parametrovo sú aj veľmi základné multimetre dostatočne vybavené na to, aby úspešne splnili požiadavky tretej skupiny. Tu bude výber prístroja diktovaný osobnými preferenciami (veľkosť, typ displeja atď.) a prípadne životnosťou prístroja. Ak sa má merač používať v náročných podmienkach prostredia (vysoká prašnosť alebo vlhkosť), bude lepšie zvoliť zariadenie, ktoré ponúka vysoký stupeň ochrany krytom, minimálne IP54, t. j. dobrú odolnosť proti prachu a striekajúcej vode.
Pri výbere multimetra na prácu s elektronikou, najmä v dobe citlivých polovodičových obvodov, je najlepšie zamerať sa na nižšie meracie rozsahy: mali by zohľadňovať veličiny rádovo µA, mV, mΩ. Pokiaľ ide o ďalšie možnosti, ktoré multimetre ponúkajú: v praxi sa kapacitné, teplotné a frekvenčné merania nevykonávajú často – ale keď sú potrebné, adekvátna funkčnosť multimetra sa ukazuje ako ťažko prekonateľná.
Pre elektrikárov by mala byť najdôležitejšou vlastnosťou multimetra vždy a predovšetkým jeho kategorizácia podľa noriem stanovených Medzinárodnou elektrotechnickou komisiou (IEC). Kategória udáva, na akú prácu je prístroj určený. Súvisí s viacerými konštrukčnými vlastnosťami meracieho prístroja: jeho zapojenie, parametre konektorov, materiál konštrukcie, úroveň izolácie. V prípade multimetrov sa najčastejšie používajú tieto klasifikácie:
- CAT II (jednofázové spotrebiče);
- CAT III (zariadenia a komponenty vnútorných trojfázových inštalácií);
- CAT IV (jednofázové a trojfázové sieťové prípojky).
Výrobca je povinný za poradovým číslom kategórie uviesť maximálne pracovné napätie, ktoré sa môže vyskytovať v obvodoch testovaných multimetrom (zvyčajne je to hodnota 300 V, 600 V alebo 1000 V).
Pri výbere prístroja by mal budúci používateľ zvážiť, či podsvietený displej a klávesnica môžu užívateľský komfort zlepšiť – mnohí výrobcovia multimetrov túto možnosť ponúkajú.
Ďalšie funkcie
Pri profesionálnom použití sa osvedčili ďalšie funkcie multimetra. Tie sa pohybujú od jednoduchých vymožeností, ako je funkcia "hold" (zobrazenie merania po odpojení sond) alebo pamäť priemerných, minimálnych a maximálnych hodnôt, až po zložitejšie funkcie. Tie uľahčujú kontrolu rozsiahlych systémov, napr. tým, že umožňujú uloženie série meraní ako záznamov. Navyše: multimetre vyššej triedy sú čoraz častejšie vybavené komunikačnými modulmi Bluetooth a WiFi, ktoré umožňujú ovládanie prístrojov prostredníctvom telefónu alebo tabletu, ako aj prenos zozbieraných údajov cez internet a ich umiestnenie do cloudu alebo na špecializovaný server.
Stacionárne (stolové) multimetre
Podkategóriou multimetrov sú stolové, t. j. laboratórne prístroje. Tieto výrobky sa vyznačujú vysokým rozlíšením meracieho displeja (často desaťtisíciny základnej jednotky), prítomnosťou veľkých displejov, možnosťou napájania zo siete a zvýšenou frekvenciou vzorkovania. Okrem toho ponúkajú širšie funkcie z hľadiska digitálnej analýzy merania. Výrobcovia ich často vybavujú ďalšími možnosťami, napríklad integrovaným generátorom signálu. Je potrebné poznamenať, že tieto typy multimetrov sa vyrábajú s ohľadom na profesionálne aplikácie, napríklad v autorizovaných servisných dielňach alebo prototypových laboratóriách, a preto sa vyznačujú pomerne vysokou cenou.
Zostavy
Používatelia, ktorí hľadajú multimeter na modernizáciu svojej dielne alebo na doplnenie novej sady náradia, by si mali vyhľadať súpravy multimetrov, ktoré ponúkajú mnohí značkoví výrobcovia. Takéto súpravy môžu pozostávať napr. z multimetra, kliešťového merača a niekoľkých kusov príslušenstva. Často sú ponúkané spolu s vlastným puzdrom, ktoré pomáha chrániť sklo displeja pred poškriabaním. V niektorých prípadoch súpravy okrem základného vybavenia (vodiče, sondy) obsahujú aj ďalšie príslušenstvo, kvalitné krokosvorky, krytky, termočlánky, svorkové nástavce atď.
Sklad:
