Как проверить мультиметр на точность

Особенности мультиметра

Хотя мультиметр появился на рынке достаточно давно, многие не знают, что это такое, и какие функции он выполняет. На деле же, это очень полезный прибор, позволяющий проверять многие показатели электричества, необходимые на бытовом уровне. Одновременно с этим, среди профессионалов данный аппарат получил широкое распространение. Это объясняется удобством использования, эффективностью и актуальностью.

Что это такое

На рынке есть широкий спектр приборов. Есть те, которые отличаются простотой, компактностью и дешевизной. Они ориентированы на бытовых пользователей. Есть и сложные многофункциональные приборы с повышенной точностью.

Мультиметр представляет собой аппарат, применяющийся с целью измерения нескольких показателей в области электричества. В базовой версии он совмещает в себе вольтметр, амперметр и омметр.

• измерять сопротивление, напряжение;
• прозвонка;
• узнавать освещенность, шум;
• можно узнать частоту, температуру, дефекты на соединениях.

Мультиметр состоит из корпуса, сделанного из пластмассы. В каркас помещается:

• начинка («мозг» прибора);
• блок питания;
• дисплей или шкала;
• регулятор.

У мультиметра есть 2-4 гнезда.

К сведению. На старых советских приборах их количество может быть больше.

На приборе имеется два вывода. Один из них окрашен в черный цвет, другой — в красный. Общий вывод — черный. На сленге он называется «массой». Красный — это потенциальный вывод. Он используется с целью проведения измерений. Гнездо черного вывода может быть маркировано двумя способами:

• при помощи букв COM;
• при помощи знака «-» (минус).

В процессе проведения измерений он цепляется к массе электронной схемы.

Потенциальный вывод нужно вставить в гнездо, помеченное как «V» или «+», иными словами, сопротивление или вольт. При наличии большего количества гнезд, оставшиеся предназначаются для потенциального вывода с целью измерять ток. Они маркируются буквой «А» (ампер).

К сведению. Мультиметр может представлять собой легкое компактное устройство, которое используется для базовых целей. Однако есть модели, которые представляют собой крупные приборы, совмещающие в себе множество функций.

Принцип действия

Работа любого тестера построена на принципах измерения величин. К тому же, она строится в соответствии с законом «Ома».

Есть ряд принципов использования тестера при разных видах замеров:

• Прямые измерения. Производятся за счет непосредственного соединения щупов с объектом. На приборе отразится результат.
• Косвенные измерения. Происходят путем совершения нескольких последовательных действий. При этом искомый показатель — расчетная величина.
• Неэлектрические величины. Дополнительные показатели, расчет которых производится за счет особых датчиков, установленных в приборе.

У аналогового тестера присутствует измерительная головка, которая подключается к 2 точкам электрической схемы. Таким образом происходит измерение напряжения. Для измерения тока, в схему параллельно включается измерительное напряжение.

Чтобы измерить сопротивление, на него подается ток.

Работа цифрового тестера строится на АЦП. В нем происходит сравнение входного сигнала с опорным. Измерение напряжения происходит напрямую. Измерение тока производится в соответствии с падением напряжения на внутренних резисторах. Измерение сопротивления — по показателям резистора относительно фиксированного тока.

Принципами определяются и характеристики прибора:

• простым моделям присуща разрядность 2,5 и погрешность 10%;
• средним — 3,5 и 1% соответственно;
• хорошим — 4,5 и 0,1%;
• профессиональным — свыше 5 и не более 0,01% соответственно.

Для чего необходим мультиметр

Мультиметр применяется довольно широко. Он полезен при таких работах, как:

• починка электрических приборов;
• ремонт автотранспорта;
• починка сетей;
• прокладка электрической проводки.

Все мультиметры можно использовать с целью измерения:

К сведению! Некоторые модели могут измерить емкость конденсатора. Это относится только к цифровым.

Другими функциями тестера могут быть:

• проверка исправности диодов и транзисторов;
• измерение частоты;
• определение температуры.

Измерение сопротивления

Измерение сопротивления мультиметром строится на законе Ома. Формулировка этого закона следующая: сила тока, который протекает по цепи, прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Прибор работает именно на основе такой связи. Источником напряжения в случае тестера является его внутреннее питание. Таковой является батарейка. Напряжение этого элемента 9 Вольт. Измеряемое сопротивление прилагается к щупам мультиметра. Ток, который протекает по цепи в этот момент, зависит исключительно от этого сопротивления. Исходя из двух показаний (сила тока и напряжение), можно вычислить искомый параметр (сопротивление).

Перед измерением сопротивления, необходимо примерно оценить этот параметр. Следует выделить один из пределов замера тестера. Если номинальное сопротивление будет выше, то прибор моргнет, и надо будет перевести аппарат на один предел выше.

К сведению. Нельзя допускать прикосновения руками к частям, которые проводят ток. Иначе прибор измерит сопротивление резистора и человеческого тела.

Измерение напряжения

Первым этапом проведения измерения служит определения типа тока. Ток бывает постоянным или переменным. В зависимости от этого нужно выбрать соответствующий режим на приборе.

К сведению. Наиболее современные модели имеют функцию определения типа тока, и первый шаг при работе с ними производить не нужно.

Далее надо установить приблизительное значение напряжения. Это возможно, если такой показатель примерно известен. Если данная информация недоступна, устанавливается самое высокое значение, допустимое для конкретной модели. Потом провода (черный и красный) вставляются в соответствующие гнезда. На экране (шкале) мультиметра проявится значение напряжения.

Как проверить мультиметр на точность показателей

Обязательным условием эксплуатации прибора является проверка его работоспособности. Наиболее распространенный вариант: параллельно подключить аппарат к розетке. Затем сверяют показатели при помощи приборов или батарейки.

Аккумулятор может помочь очень значительно. Смысл состоит в том, чтобы в итоге смены полярности щупов, замеры напряжения дали одинаковый результат.

Механизм проверки в данном случае простой:

• выбирается режим, соответствующий замеру постоянного напряжения;
• устанавливаются измерительные пределы на уровне 20 В.

Корректно работающая батарейка дает результат измерения, равный 1,35В. В некоторых случаях допускается показатель до 1,2В.

Затем производится повторный тест:

• щупы мультиметра подсоединяются к контактам батарейки;
• производится параллельное подключение нагрузочного элемента;
• выдерживается пауза (примерно 35 секунд);
• проверяется полученный результат.

К сведению. Если остаточный показатель батарейки оказался на уровне 1,1 В, она может использоваться только в бытовом приборе, который потребляет небольшое количество энергии. Однако качество работы при этом значительно снизится.

Максимальная точность достигается в том случае, если на приборе установлен наименьший предел напряжения. Это позволяет с легкостью определить и погрешность измерений прибора.

Показатель прибора до 1,6В не говорит о неточности прибора. Зачастую производители батареек делают это специально с целью обеспечить более долгий срок работы.

Хороший способ определения точности прибора — замкнуть контакты прибора в режиме замера сопротивления.

Если попробовать замкнуть контакты прибора в другом режиме, он может выйти из строя.

После проведения контактного замыкания, индикатор должен показать «0». Любое другое значение — свидетель неисправности и неточности прибора.

Типы мультиметров

Сейчас на рынке представлено два основных вида данного прибора. Это аналоговый мультиметр и цифровой.

Аналоговые

Аналоговые тестеры появились на рынке раньше.

В случае использования аналогового мультиметра, результат измерения считывается со стрелки. Она движется по шкале. На ней есть значение таких показателей, как:

В их конструкции есть элементы, чья работа основывается на магнетизме.

На точность показателей этих устройств влияют такие факторы, как:

• магнитные поля (есть ли таковые в зоне измерения);
• влажность воздуха;
• температура.

К сведению. Именно со шкалой связан основной недостаток аналогового мультиметра. Если она изображена недостаточно качественно, показатели прибора может быть трудно считать. Тогда возникнет погрешность измерения.

Преимуществами являются их доступность и простота. К тому же аналоговые мультиметры отличаются невысокой ценой.

Наибольшая точность измерений аналоговым мультиметром достигается при помощи особого построечного резистора. Он встроен в прибор.

В большинстве стран производства мультиметров данного типа прекращено.

Цифровые

Основным отличием цифрового мультиметра от аналогового является формат отображения результата. Показатели отражаются цифрами. Они высвечиваются на экране. Он может быть либо жидкокристаллическим, либо светодиодным. Цифровой мультиметр отличает значительно большая точность измерения. Они просты в использовании. Пользуясь аналоговым мультиметром, не нужно учиться читать показания шкалы. Зачастую цифровые мультиметры обладают еще встроенным сигналом.

Дополнительная информация! Особо продвинутые модели «умеют» работать от компьютера. Они собирают результаты своих измерений, а затем передают их машине, который в свою очередь обрабатывает полученные данные.

Мультиметр — очень полезный прибор как на бытовом, так и на профессиональном уровне. Он измеряет основные показатели электричества. Таким образом, даже базовая модель может заменить собой три отдельных инструмента. К тому же современные мультиметры цифровые характеризуются простотой использования. Им присуща и достаточно высокая точность измерений. Вместе с тем, чрезвычайно важно, чтобы они работали правильно. Малейшая неполадка в приборе может привести к нереалистичным измерениям. Нужно знать не только, как пользоваться прибором, но и как проверить тестер на работоспособность.

Проверка мультиметра в домашних условиях

Некоторое время назад заинтересовал вопрос, как проверить свои мультиметры. В частности, вольтметры. Если есть доступ к точному прибору, то проблема решается просто — подсоединить оба вольтметра к одному источнику напряжений (например, к батарейке или лабораторному источнику питания) одновременно и сравнить результаты. У меня такой возможности не обнаружилось, поэтому родилось следующее решение:

Это источник опорного напряжения на основе MAX6350CSA+. Данная микросхема имеет на выходе 5 В с погрешностью ±1 мВ (±0.02%). Подобных микросхем много, на разные напряжения, с разной точностью и ценой. В связи с уже упоминавшейся недоступностью точного вольтметра, выбор именно этого чипа был обусловлен его начальной точностью. Ну и ценой, разумеется. Тепловой коэффициент особо не волновал — все равно использоваться будет при комнатной температуре, но разница в цене невелика, поэтому взял с минимальным. Я покупал на DigiKey, но они есть и на AliExpress — около $10.

Схема в точности срисована с даташита. Кроме того добавлен светодиод — чтобы не забыть выключить прибор и не посадить батарейку. Все элементы, кроме, собственно, MAX6350CSA+ — опциональны. Если точный вольтметр недоступен, то R2 лучше вообще не впаивать.

Все части на семейном снимке:

Плата такая фигурная, чтобы «крона» поместилась в корпус и прижалась платой к стенке. Фоторезист, однокомпонентная маска (держится так себе — облупилась местами). Внешний размер коробочки: 83 x 57 x 24 мм, куплено на AliExpress.

Обратная сторона крупным планом:

Собрал пару лет назад, а недавно обнаружил на работе в соседнем отделе поверенный Keithley 2000 ±(0.003% + 5). Поэтому быстренько подкрутил R2 до показаний 5,00008-5,00011 (последняя цифра прыгает). Добиваться всех нулей смысла не имеет — это все равно за рамками точности прибора. Оставил чуть выше пяти вольт — просто потому, что 5,00011 смотрится красивее, чем 4,99987 🙂 Итого получил источник точного напряжения 5.0001 В ±0.2 мВ (±0.005%).

И вот результат:

Это глубоко в пределах допустимого для моего мультиметра ±(0.05% + 5), поэтому разбирать и подстраивать его пока не буду.

Разумеется, это только проверка вольтметра постоянного тока, только на одном диапазоне и только для одного значения. Для большинства простеньких мультиметров больше и не имеет смысла — у них только один подстроечный резистор. Но, в принципе, можно проверить и измерение тока — достаточно взять точный резистор порядка килоома и подключить его к клеммам данного устройства.

Как пользоваться мультиметром правильно

Им можно измерить постоянное и переменное напряжение, сопротивление, силу тока и проверить цепь.

Как устроен мультиметр

Как понятно из названия, мультиметр служит для измерения нескольких электрических величин. Многофункциональный прибор объединяет в себе вольтметр, амперметр, омметр, прозвонку, а также может иметь дополнительные функции вроде термопары или низкочастотного генератора, проверки конденсаторов и транзисторов.

Аналоговые тестеры со шкалой и стрелкой почти не встречаются, так как давно вытеснены доступными цифровыми приборами. Последние же, помимо точности и количества режимов, отличаются по типу определения величин. Автоматические показывают результат сразу после выбора режима, в ручных нужно дополнительно выставить диапазон измерений.

Все мультиметры имеют схожую конструкцию. На передней панели располагается экран, под ним находится поворотный переключатель режимов, а чуть ниже — разъёмы для подключения щупов. В некоторых моделях есть кнопки для включения подсветки, запоминания показаний и для других дополнительных функций.

Провода с щупами, которыми нужно коснуться детали при измерении, подключаются к соответствующим разъёмам. Чёрный провод всегда к гнезду с обозначением COM, а красный — в зависимости от величины тока. Если он не превышает 200 мА, то к разъёму VΩmA, если превышает, то к 10ADC (10A MAX). В быту такие высокие токи не встречаются, поэтому в основном используется гнездо VΩmA.

Цифры на шкале указывают на максимальное значение, которое можно проверить в этом диапазоне. Например, в режиме DCV 20 измеряют постоянное напряжение от 0 до 20 В. Если оно составляет 21 В, то нужно переключиться на одну ступень выше, в положение 200. Важно выбирать диапазон в соответствии с измеряемым, иначе мультиметр испортится.

Как измерить постоянное напряжение мультиметром

Убедитесь в правильности подключения щупов.

YouTube‑канал electronoff

Переключитесь в режим постоянного напряжения. Обычно он обозначается символами V с прямой и пунктирной линией или DCV.

В мультиметрах с ручным выбором диапазонов дополнительно установите примерное значение измерений, а лучше на ступень выше. Если не уверены, начинайте с максимального и постепенно понижайте.

YouTube‑канал electronoff

Коснитесь щупами контактов и посмотрите на экран. Если вместе с цифрой отображается знак минус, значит, перепутана полярность: красный щуп касается минуса, а чёрный — плюса.

YouTube‑канал electronoff

В ручном мультиметре, возможно, придётся подкорректировать диапазон измерений.

YouTube‑канал electronoff

Если на дисплее единица, нужно повысить предел измерения, если ноль, символы OL или OVER — понизить .

Как измерить переменное напряжение мультиметром

Проверьте, что щупы подключены верно.

Включите режим переменного напряжения. Он маркируется символами V

В ручных мультиметрах также установите примерное значение измерений. Лучше на одну ступень выше или на самую максимальную.

Поднесите щупы к контактам и считайте показания с дисплея.

YouTube‑канал electronoff

Если мультиметр с ручным определением диапазонов и на экране единица, повысьте предел измерения, если ноль (OL, OVER) — понизьте.

Как измерить сопротивление мультиметром

Убедитесь в правильности подключения щупов.

Поставьте режим измерения сопротивления. Он обозначается символом Ω.

Если тестер ручной, выберите приблизительный диапазон измерений.

Прикоснитесь щупами к выводам резистора и посмотрите на экране его сопротивление.

YouTube‑канал electronoff

На ручном мультиметре при необходимости подстройте диапазон измерений в большую или меньшую сторону.

Как проверить диод или цепь мультиметром

Вставьте щупы в правильные разъёмы мультиметра.

Переключитесь в режим прозвонки диодов, отмеченный символом стрелки с вертикальной линией.

Приложите иглы щупов к выводам диода. Мультиметр покажет на экране падение напряжения. Если поменять щупы местами, то при рабочем диоде на экране будет единица, а на неисправном — любое другое число.

YouTube‑канал electronoff

В этом же режиме можно прозвонить цепь или провод, но надо предварительно обесточить их. Если целостность не нарушена, прозвучит звуковой сигнал, если есть обрыв — на экране просто отобразится единица, OL или OVER.

YouTube‑канал electronoff

На некоторых мультиметрах звуковой режим прозвонки включается отдельно. Например, на чёрном тестере, как на фото выше. Этот режим обозначается символом увеличения громкости, нотой или динамиком.

Как измерить силу тока мультиметром

Присоедините щупы к нужным разъёмам мультиметра в зависимости от величины тока.

YouTube‑канал electronoff

Установите режим измерения силы тока (DCA, mA).

В мультиметре с ручным выбором диапазонов установите максимальный порог.

При последовательном подключении мультиметр является частью цепи.

Последовательно подключите щупы в цепь. В отличие от напряжения и сопротивления ток измеряется не параллельно. То есть нужно не просто коснуться двух точек схемы или выводов детали, а подключить мультиметр в разрыв цепи. При параллельном включении прибор может выйти из строя!

YouTube‑канал electronoff

На экране отобразится потребляемый ток. Если мультиметр ручной, то, возможно, придётся переключить диапазон для более точных результатов.

Калибровка мультиметра в домашних условиях

Калибровка мультиметра может потребоваться, если необходимо добиться более точных показаний. Каждый мультиметр нужно проверять хотя бы один раз в 2-3 года, потому что настройки сбиваются, и он начинает выдавать неверные данные. Учитывая, что общей методики для всех видов устройств не существует, владельцы прибегает к различным средствам.

Документация

Любой измерительный прибор имеет относительную погрешность. Обычно этот параметр фиксирован и индивидуален для каждого мультиметра. Он отражается в документации, прилагаемой к товару. Данные о погрешности обозначаются знаком процента или «плюса-минуса». Производитель указывает максимально допустимый диапазон отклонений, который получает после калибровки на заводе.

Однако перед использованием можно определить точность мультиметра самостоятельно. Часто два разных экземпляра, выпущенных одним и тем же производителем, могут иметь разные погрешности.

Для правильной оценки лучше использовать абсолютную цифру, которая приводится в конце шкалы погрешностей. Например, если нужно произвести измерения, где диапазон напряжения составляет 2 В, погрешность не должна составлять больше ±41 мВ.

Если паспортные данные мультиметра рассчитывают погрешность в процентном соотношении, например, ± 0,5% и ± 1D, то считаем. 0,5% от 2 В Получается значение 40 мВ, в этом случае единицей меньшего разряда выступает 1 мВ.

Если вы выявили, что на данном отрезке измерений мультиметр показывает отклонения, больше предусмотренных, ему требуется калибровка. Если правильно провести процедуры, показания будут точнее тех, которые указывает производитель в паспорте товара.

Варианты определения погрешности

Как откалибровать прибор – вопрос достаточно сложный, потому что единая методика, описывающая данные действия, не предусмотрена. Каждый пользователь подбирает удобный для себя метод, которых наиболее соответствует модели его мультиметра и является доступным.

Большинство мультиметров используется для измерения напряжения, прозвона электросетей, измерения сопротивления, ими проверяют транзисторы, конденсаторы, некоторые модели способны измерять температуру. Не столь важно, какой модели у вас прибор. Методика калибровки может быть единой для нескольких продуктов разных компаний.

В основном мультиметры имеют стандартную схему. Полученные показания они превращают в напряжение, которое сравнивается с образцовым значением, называемым VREF. Благодаря этому и удается получить измеряемые величины.

Для того чтобы они были максимально точными, необходимо, чтобы образцовое напряжение было приближено к идеальному. Так как величину ему в большинстве случаев задает обычный резистивный делитель, точность данных может зависеть от того, насколько свежая у прибора батарея. Если она разряжена, мультиметр будет выдавать неверные данные.

Неточность образцового напряжения сделает неверными и все остальные величины, получаемые при помощи мультиметра. Методика калибровки требует точной установки именно этого исходного параметра.

Совет. Перед тем как настраивать прибор, замените батарею или убедитесь в том, что она хорошо заряжена.

Многие мультиметры имеют подстроечные элементы для калибровки. Это переменные резисторы с дополнительным выводами. Искать их несложно, они имеют специальные обозначения на плате.

Если прибор старого образца, и плата таких обозначений не имеет, найдите примерное их месторасположение, а затем сравните со схемой мультиметра.

Калибратор или образцовое напряжение

Для калибровки может быть применен специальный прибор типа АКИП-2201. Он выдает показания с высокой точностью, и на них можно ориентироваться для подгонки своего мультиметра.

Однако стоимость такого калибратора высока, поэтому им пользуются только специализированные компании, которые занимаются калибровкой приборов и вопросами метрологии.

Более доступный вариант для калибровки в домашних условиях – применить источник образцового напряжения. С его помощью можно провести калибровку популярных мультиметров Mastech и других марок.

В качестве источника можно использовать микросхему REF5050 на 5 В или специальный контрольный источник AD584, или любой другой с высокой точностью, который удастся найти. У нее заявленная точность 0,05%. Подключив мультиметр к схеме, подстроечными элементами добиваются правильные показания прибора.

Этапы процедуры

Нужно в первую очередь сделать следующее:

• настроить делитель, который и определяет исходное VREF, для этого вам потребуется потенциометр VR1;
• переключите мультиметр на деление 200мВ для измерения постоянного тока;
• используйте вольтметр, точность которого известна, подайте на вход нужное напряжение. Чем ближе оно к указанной точке диапазона, тем лучше: например, подойдет напряжение 190мВ;
• после этого можно настраивать показания мультиметра. Если вы меняете полярность, прибор должен реагировать и выдавать соответствующий знак.

Кроме этого, проверяется работа устройства и в других диапазонах. Если он исправен, расхождений не появится. Для того чтобы проконтролировать показатели, можно произвести повторное измерение напряжения, используя 36 вывод АЦП.

В этом случае напряжение должно составить 100 мВ. Однако не стоит ожидать высокой точности прибора. Дело в том, что часто производители устанавливают однооборотные потенциометры с сопротивлением 20 кОм, в результате чего не удается получить высокоточных показаний устройства.

Резистор переменный VR2 применяется для калибровки мультиметра при работе с переменным напряжением тока. Потребуется установить мультиметр в тот же диапазон, что использовался ранее – 200 мВ, но напряжение уже следует давать переменное.

На выход подают 190 мВ, частота должна составлять 100 Гц. Оцените полученные данные и настройте показания мультиметра, стараясь приблизить их к максимально точным.

Измеритель емкости настраивается при помощи переменного резистора VR3, но для этого нужен эталонный конденсатор. Благодаря ему удается измерить коэффициент усилия. Выходное напряжение мультиметра в этом случае будет прямо пропорциональным величине емкости, подвергнутой измерению; измерять требуется, используя АЦП.

Настройка измерителя температуры

Если мультиметр имеет внутренний датчик температуры, чаще всего для этого применяют диодD13: падение напряжения будет зависеть от температуры.

Например, если ТКН р-n перехода имеет отрицательное значение, типовым параметром будет являться 2 мВ/°С. Если требуется измерить значение температуры внешней среды, применяется термопара К-типа, чаще всего она является стандартной, прилагаемой к прибору. Изготавливается она из биметаллического сплава, подключать ее требуется параллельно внутреннему датчику.

Для калибровки показателя температуры надо отталкиваться от двух точек: 0°С (для этого требуется резистор VR5) и любая температура, которая известна вам точно, используется резистор VR4.

Совет. Для того чтобы добиться от мультиметра максимальной точности, нужно выбирать максимально высокое значение температуры, которое доступно вам для измерения.

Например, проводя калибровку дома, можно использовать емкость со льдом, температуру собственного тела или кипящую воду. Однако с последней стоит проявлять осторожность, так как в зависимости от атмосферного давления температура кипения воды может меняться в значении, достаточном, чтобы прибор показывал неточные данные.

Используя температуру собственного тела, контроль вы сможете осуществить при помощи ртутного термометра.

Вывод можно сделать следующий. Методика проверки мультиметров таким способом не является универсальной, однако она наиболее удобна для настройки оборудования в домашних условиях.