Мультиметр. Назначение, виды, характеристики и выбор

Измерение различных параметров электрических цепей и их элементов выполняется специализированным прибором, из-за своей универсальности получившим название — мультиметр.

Простейшие модели по функционалу сравнимы с авометрами (сокращенно от ампервольтомметра), то есть способны измерять сопротивление, силу тока и напряжение.

Современные же продвинутые приборы в дополнение могут измерять параметры радиодеталей, вроде емкости конденсаторов, работоспособности транзисторов, применяться для определения температуры и многих других целей.

Учитывая, что это распространенное устройство среди домашних мастеров и специалистов, занимающихся ремонтом электрического и электронного оборудования, производители выпускают все более функциональные модели, совмещающие в одном корпусе более 10 различных измерительных приборов.

Назначение мультиметров

Мультиметр предназначен, в первую очередь, для измерения напряжения, силы тока и сопротивления в электрической цепи и на отдельных ее узлах.

То есть устройство в одном корпусе совмещает вольтметр, амперметр и омметр.

В зависимости от конструкции и количества дополнительных функций, его используют для проверки целостности цепи, контроля и определения параметров ее элементов.

Также мультиметром можно измерять величины постоянного и переменного тока.

Устройство и характеристики

В стандартном исполнении мультиметр представляет собой прямоугольный разборный корпус с панелью управления, защищающий всю начинку, включая источник питания (чаще всего батарейка типа “Крона”), от воздействий окружающей среды.

На его лицевой стороне расположена шкала или цифровой индикатор, предназначенные для отображения результатов измерений.

Обычно по центру находится переключатель режимов работы и диапазонов измерений.

Для удобства на корпусе имеются несколько отверстий гнезд (чаще 3 или 4), предназначенные для подключения двух щупов, которые идут в комплекте.

Одно из гнезд обозначается как “COM”, и к нему подключается минусовой щуп, как правило окрашенный в черный цвет.

Остальные гнезда предназначены для второго щупа, окрашенного в красный цвет.

В зависимости от конкретного диапазона измерений или типа, штекер последнего вставляется в соответствующее гнездо, каждое из которых подписано условным обозначением.

Важно!

Неверное подключение щупов приводит к поломке мультиметра прямо во время замеров.

Режимы и функции мультиметров

Мультиметр имеет следующие основные рабочие режимы:

• ACV – режим измерения напряжения переменного тока.
• DCV – режим измерения напряжения постоянного тока.
• DCA – режим измерения силы постоянного тока.
• Ω – режим измерения электрического сопротивления цепи и ее отдельных элементов.

Кроме стандартных функций, прибор может иметь один или несколько из следующих дополнительных режимов:

• Измерение: силы переменного тока, электрической емкости и частоты напряжения. Некоторые модели способны измерять большие значения силы тока (посредством специальных токовых клещей), сопротивления. В последнем случае мультиметр требует подключения внешнего источника питания и способен измерять сопротивления со значениями до нескольких сотен МОм. Если прибор поддерживает работу с внешней термопарой или другим подобным датчиком, у владельца появляется возможность замерять температуру. В редких случаях устройство способно определять индуктивность.
• Прозвонка – режим, предназначенный для измерения сопротивления, причем в случае его низкого значения (у большинства приборов порог составляет 50 Ом) срабатывает световая или чаще звуковая сигнализация. Прозвонкой проверяется целостность электрической цепи.
• Тест: транзисторов, диодов. При помощи первой функции можно определить статический коэффициент передачи тока, проверить полупроводниковый транзистор. Вторая функция позволяет определить полярность полупроводникового диода и проверить его целостность в общем.
• Генерация тестового сигнала – позволяет проверить функционирование линий передачи и усилительных трактов.

Что касается дополнительных возможностей, то конструкцией некоторых моделей мультиметров могут быть предусмотрены:

• Защита от перегрузок – обеспечивает автоматическое отключение прибора и клеммы щупа от цепи при измерении напряжения, значение которого превышает допустимое. Также мультиметры оснащаются индикатором перегрузки, оповещающим о превышении значений измеряемого напряжение в определенном диапазоне.
• Защита входных цепей в случае, когда мультиметр находится в режиме замера сопротивления, но на щупы было подано напряжение.
• Защита от тока короткого замыкания при попытке измерить напряжение мультиметром с активированным режимом измерения силы тока. Как правило, такая защита реализуется посредством автоматических выключателей или плавких предохранителей.
• Индикатор разряда батареи.
• Встроенная память для записи и хранения результатов измерений.
• Автовыключение – повышает продолжительность работы встроенного источника питания. Мультиметр самостоятельно отключается по истечении определенного времени в случае, если он не использовался.
• Регистрация данных – для обнаружения эпизодических и трудноуловимых неисправностей.
• Подсветка шкалы или дисплея – для работы в условиях с недостаточным уровнем внешнего освещения.
• Фиксирование результатов – для непрерывного отображения текущего или максимального значения.
• Автоматическая установка пределов измерений. В отличие от ручного выбора пределов, где мастеру необходимо самостоятельно контролировать положение переключателя диапазонов, прибор самостоятельно подбирает наиболее подходящий предел.
• Часы реального времени – предназначены для автоматического включения мультиметра, для снятия показаний в определенное время.

Некоторые современные профессиональные цифровые мультиметры, ко всему прочему, могут похвастаться многоязычностью интерфейса.

Материал и форма корпуса

Как правило, корпус портативного мультиметра изготавливается из прочного пластика, не поддерживающего горения, часто имеющего по бокам прорезиненные вставки.

Для защиты от ударов прибор может быть помещен в резиновый чехол.

В большинстве случаев корпус имеет ярко выраженную прямоугольную форму с четкими, либо скругленными гранями.

Корпус стационарных мультиметров изготавливается из металла и пластика, его форма и внешний вид напоминают автомобильную магнитолу, особенно лицевой панелью, где расположен дисплей со всеми регулировочными ручками и кнопками управления.

Размеры и вес мультиметров

Для удобства использования портативных мультиметров, их корпус имеет в среднем размеры:

• Высота: 100 – 200 мм
• Ширина: 60 – 100 мм
• Толщина: 20 – 40 мм

Вес подобных устройств составляет порядка 110 — 700 г.

Чем качественнее исполнен прибор, чем больше имеет функций, тем больше он весит.

Питание мультиметров

Стационарные мультиметры питаются от бытовой сети 220 В.

У портативных вариантов имеется встроенный аккумулятор или батарейки, например, типа АА или “Крона”.

Также существуют модели с подключением к внешнему блоку питания.

Длительность работы мультиметра на батарейках при интенсивной его эксплуатации оставляет желать лучшего (2 – 3 месяца), а потому радиолюбители не отказываются доработать прибор, собрав самостоятельно к нему сетевой источник питания.

Некоторые модели имеют возможность запитки от электросети или от батарей, в таких случаях блок питания идет в комплекте.

Корпус некоторых моделей, особенно китайского производства, для замены батареек требуется полностью разобрать, то есть снять заднюю крышку.

Не секрет, что после подобных действий на мультиметр более не распространяется гарантия, что стоит учесть при покупке и уточнить этот момент у продавца или производителя.

ГОСТ

Методы испытаний цифровых мультиметров, а также общие технические требования в полной мере описаны в ГОСТ 14014-91.

Каждый прибор в обязательном порядке должен иметь паспорт, который удостоверяет гарантированные изготовителем его технические характеристики и параметры.

Кроме того, зарегистрированные в Госреестре средства измерений (СИ) точно соответствуют всем стандартам, предъявляемым к ним на территории Российской Федерации, и официально допущены к применению.

Для подтверждения регистрации в реестре такие мультиметры получают соответствующий сертификат.

Метрическая система и погрешность

Цифровые мультиметры выводят результаты измерений на экран в метрической системе.

При этом для приборов существует такое понятие, как разрядность, указывающая, сколько полноценных и ограниченных разрядов может отображаться на экране.

Этот показатель тесно связан с погрешностью измерителя, а для большинства простейших моделей составляет 2,5 (погрешность около 10%).

Для разрядности 3,5 погрешность обычно – 1,0%, для 4,5 – 0,1%.

Последнее значение разрядности указывает, что дисплей отображает 4 полных разряда (цифры 0 — 9) и 1 в ограниченном диапазоне (0 — 1), а это показания в пределах 0,0000 – 1,9999.

Существуют модели с разрядностью выше 5.

Кроме простой записи, где до запятой указывается количество полных разрядов, а после – ограниченный диапазон в пределах 0 – 1, существует и другая, вида x^y/z, например, 4^5/6. Тут 4 (х) указывает на количество полных разрядов, 5 (y) – максимальное значение неполного разряда, 6 (z) количество значений, которое может принимать неполный разряд (0, 1, 2, 3, 4, 5 – это 6 цифр).

Встречаются прецизионные мультиметры, дисплей которых имеет 8,5 разрядов, однако их погрешность сильно зависима как от самого измеряемого параметра, так и от конкретного поддиапазона. В среднем же погрешность для 5 и более разрядов составляет 0,01% и ниже.

Поверка и калибровка

Мультиметры, занесенные в Госреестр, проходят обязательную первичную и периодическую поверку с интервалом в 1 год, которая включает в себя метрологический контроль каждого измерительного канала.

Первичная калибровка мультиметров выполняется еще на заводе, при этом в паспорте производитель указывает максимально допустимый диапазон отклонений.

Тем не менее, два одинаковых прибора могут быть откалиброваны с разной точностью.

Для мультиметров существует методика калибровки, которая требует установки исходного параметра образцового напряжения – VREF.

Максимально точные результаты замеров получаются при условии, что образцовое напряжение равно идеальному.

За источник образцового напряжения в домашних условиях можно взять микросхему REF5050 на 5 В, погрешность которой составляет всего 0,05%.

То есть калибровка показаний каждой величины осуществляется подключением прибора к источнику этой же величины с ее известными параметрами и небольшой погрешностью источника.

Виды мультиметров и их цена

По принципу работы и способу вывода результатов измерений мультиметр бывает:

Аналоговый

Ииспользуется преимущественно в условиях сильных радиопомех.

Это классический стрелочный авометр с градуированной шкалой.

В последнее время подобные приборы практически вытеснены с рынка из-за достаточно низкой точности измерений.

Однако такой мультиметр в работе крайне надежен и его продолжают применять для решения специфических задач, например, для отслеживания плавных изменений измеряемых величин.

Цифровой

Обладает высокой точностью измерений, оснащается компактными электронными компонентами и жидкокристаллическим экраном.

Основа прибора – аналогово-цифровой преобразователь в составе контроллера.

Микросхема имеет блок для проведения анализа напряжения.

Небольшие размеры, удобство использования и наименьшая погрешность – основные достоинства такого мультиметра, однако, его начинка крайне чувствительна к электромагнитному излучению, в частности, радиопомехам.

Комбинированный

В одном корпусе объединены оба описанных выше прибора.

Результат измерений выводится как на ЖК дисплее, так и посредством обыкновенной шкалы со стрелкой.

Электронный мультиметр для своей работы требует источник питания, а потому в свою очередь бывает:

Стационарный

С подключением к внешнему блоку питания или непосредственно к бытовой сети.

Сетевой мультиметр, предназначенный для профессиональной деятельности – это высокоточный мультифункциональный прибор, способный выполнять среднеквадратические измерения, имеет режим REL (относительные измерения).

Настольная компоновка устройства в большинстве случаев предполагает его использование также совместно с автономными источниками питания, делая такой мультиметр мобильным.

Стоимость примерно от 100 тыс. рублей.

Портативный

Эту нишу занимает абсолютное большинство мультиметров.

Компактные размеры, питание осуществляется посредством батареек или встроенного аккумулятора, что делает их мобильными.

Кстати говоря, низкий заряд источника питания приводит к возрастанию погрешности прибора.

Сюда относится и карманный мультиметр, отличающийся крайне компактными размерами (с ладошку).

Такой мини-мультиметр питается от батареек типа ААА, имеет точность в пределах 0,5% – 2,0%, в зависимости от измеряемой величины, и дисплей максимум 3^1/2 (1999).

Стоимость примерно 200 – 500 рублей.

Цена полноразмерной многофункциональной профессиональной модели может превышать 50 тыс. рублей, в зависимости от точности.

По конструктивным особенностям и возможностям портативный мультиметр бывает:

Искробезопасный

Предназначен для работы во взрывоопасных зонах, например, в фармацевтической, нефтеперерабатывающей, химической отраслях.

Это пылезащищенные и удароустойчивые модели.

Стоимость почти всегда превышает 50 тыс. рублей.

Промышленный

Высокоточный прибор для работы в тяжелых условиях, часто идет со съемным дисплеем, что повышает удобство его использования на производственных объектах.

Цена в среднем 15 – 25 тыс. рублей.

Мультиметр-детектор

Позволяет определить наличие напряжения дистанционно.

Например, мультиметр с бесконтактным обнаружением напряжения подходит для проверки наличия тока в каком-либо проводе, поиска места прокладки проводки в стене квартиры.

Цена – от 1900 рублей.

Тестер-мультиметр

Сочетает в себе функции обыкновенного мультиметра и кабельного тестера.

Последний подключается к прибору через специальный разъем, служит для дистанционной прозвонки без удаления изоляции кабельных жил и телефонных линий.

Цена составляет примерно 5 тыс. рублей.

Клещи-мультиметр

Другое название токоизмерительные клещи.

Предназначен для измерения величин электрического тока бесконтактным способом без разрыва и нарушения работоспособности цепи.

В верхней части прибора находятся клещи-магнитопровод, которые, замыкаясь вокруг кабеля, работают по принципу одновиткового трансформатора.

Цена – от 600 рублей.

C тепловизором

Предназначен для поиска неисправностей электрооборудования, в частности, для обнаружения нагретых зон и элементов, свидетельствующих о некорректной работе последних.

Стоимость мультиметра-тепловизора — около 30 тыс. рублей и выше.

О тепловизорах читайте тут

С функцией LCR-метра

Приборы, позволяющие измерять сопротивление, емкость, индуктивность, добротность, коэффициент затухания, эквивалентное параллельное и последовательное сопротивления, тангенс угла диэлектрических потерь.

Стоимость – от 8 тыс. рублей.

Автомобильный

Кроме стандартных функций, способен измерять угол замкнутого состояния контактов прерывателя трамблера и количество оборотов коленчатого вала.

Цена в среднем составляет 2,5 тыс. рублей.

С функцией измерения истинного СКЗ

Приборы с функцией среднеквадратического значения (СКЗ), позволяют определять независимо от импульсных искажений реальные эффективные значения переменного тока, и имеют маркировку «True RMS» .

Стоимость – от 1,5 тыс. рублей.

Автоматический

При работе самостоятельно определяет измеряемую величину и диапазон измерений.

Стоимость – 5 тыс. рублей и выше.

Мультиметр-мегаомметр

Способен измерять сопротивления с большими значениями, вплоть до ГОм.

Цена за качественные модели – от 50 тыс. рублей, зависит от верхнего предела измерений сопротивления изоляции.

Трехфазный

Как правило это прибор, предназначенный для установки в распределительные щиты, измеряет различные величины трехфазной сети переменного тока.

Цена — от 3 тыс. рублей.

Некоторые портативные и почти все стационарные мультиметры идут с USB интерфейсом.

Это приборы с подключением к ПК, которые вместе с программой, поставляющейся в комплекте, выводят на экран компьютера в режиме реального времени результаты измерений для регистрации, обработки, анализа и распечатки.

Какой мультиметр выбрать?

Выбирая мультиметр для дома, нет необходимости обращать внимание на модели, внесенные в Госреестр, так как это сказывается на их стоимости.

С бытовыми нуждами справится простой прибор с функциями авометра стоимостью 300 – 500 рублей.

Главное, чтобы его корпус был защищен от попадания пыли и влаги (IP67), а точность не была ниже 1%.

Некоторые модели не оснащаются звуковой прозвонкой, а именно эта функция используется домашними мастерами чаще всего, что следует учитывать.

Такой мультиметр подойдет и для ремонта автомобиля, а специалистам, занимающимся профессионально электросетями транспортных средств, лучше приобрести именно специальный автомобильный вариант.

Для профессиональной деятельности необходимо выбирать мультиметр с минимальными погрешностями измерений.

Обратить внимание важно на наличие именно требуемых функций и не переплачивать, например, за встроенный осцилограф.

Каждая дополнительная функция – значительное удорожание аппарата.

Что нужно знать о мультиметрах?

При работе мультиметром, до начала каждого измерения предварительно устанавливается измеряемая величина (вид измерения) и диапазон.

В случае, когда величина значения измерения неизвестна, прибор устанавливается на максимальный диапазон, который корректируется (понижается) после первого замера.

Корректировка выполняется таким образом, чтобы для полученного значения диапазон был минимальным.

Производители мультиметров

Среди производителей мультиметров внимание заслуживают:

• Зарубежные – Elitech, TESTBOY, Fluke, Testo, HAUPA, Top Tools, JTC, TOPEX, Mastech, TRISCO, NEO, Sturm, Ridgid, ProsKit, Extech.
• Отечественные – КВТ, ТЕК, МЕГЕОН, СЕМ, Актаком, РЕСАНТА, Фaza.

Заключение

Мультиметр — это универсальное устройство для работы с электрооборудованием, электропроводкой, электроприборами.

Научиться работать с этим полезным гаджетом может любой желающий.