Poznajemy przyrządy pomiarowe - ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
POZNAJEMY
PRZYRZąDY POMIAROWE
Wszechobecne do niedawne mulitmetry z
odczytem analogowym to już prawie historia.
Przyrządy tego typu zostały już całkowicie
wyparte przez mulitmetry cyfrowe. Stało
sie to w
nia sygnału tak, że napięcia lub prądy
zbyt duże czy nawet niebezpieczne
nie są w
CZĘŚĆ 2
stanie uszkodzić przy−
rządu. Takie przyrządy mierzą
już napięcie stałe do 1000V, a
zmienne do 750V, zaś prąd stały i
zmienny najczęściej do 10A.
Przełącznik obrotowy jest newral−
gicznym elementem taniego multimet−
ru. Sprężynki przełącznika dotykają bez−
pośrednio ścieżek na płytce drukowanej
multimetru. Takie rozwiązanie, choć tanie,
ma jednak tę wadę, że po pewnym czasie, w
wyniku częstego przełączania następuje wytar−
cie ścieżek, utrata sprężystości sprężynek i
Multimetry
cyfrowe
momencie gdy ceny mierników
cyfrowych i
analogowych stały się po−
równywalne. Mierniki cyfrowe umoż−
liwiają pomiar z
dokładnością i
roz−
dzielczością, o
której konstrukto−
rzy mierników analogowych
mogliby jedynie pomarzyć. To
samo można powiedzieć o
licz−
bie funkcji i
zakresów pomiarowych.
Również niezawodność mierników cyfro−
wych jest nieporównywalnie większa. Delikat−
ny, mechaniczny “ustrój” pomiarowy mierników
analogowych ulegał łatwo uszkodzeniu w
w
konsekwencji utrata styku. Przyrząd przestaje po−
prawnie mierzyć i
wyniku
np. zrzucenia ze stołu. Mimo to są dziedziny, w
których mierniki analogowe są nadal niezastąpio−
ne.
wymaga często kosztownej na−
prawy. Warto o
tym pamiętać użytkując tani mul−
timetr cyfrowy.
Konstruktorzy multimetrów od dawna głowią
się jak rozwiązać ten problem. Najprościej byłoby
zlikwidować mechaniczny przełącznik obrotowy,
a
Funkcje i
zakresy pomiarowe
to miejsce użyć np. kilka lub kilkanaście przy−
cisków. Rozwiązanie takie próbowano już stoso−
wać i
w
Cena współczesnego multimetru cyfrowego jest
wprost proporcjonalna do liczby funkcji, zakresów
pomiarowych oraz dokładności i
nowych modelach multi−
metrów. Jednak nie wiadomo dalczego użytkowni−
cy jak dotąd wybierają przede wszystkim multi−
metry z
próbuje się nadal w
rozdzielczości
mierzonych parametrów. Tani multimetr to przy−
rząd, który oprócz napięcia stałego (co najmniej do
600V) i
przełącznikiem obrotowym.
Pewnym rozwiązaniem problemu przełącznika
(choć tylko do pewnego stopnia) jest zastosowanie
automatycznej zmiany zakresów pomiarowych.
Przełącznik obrotowy w
prądu stałego, napięcia zmiennego (co naj−
mniej do 500V) i
rezystancji, mierzy jeszcze
wzmocnienie tranzystora oraz wykonuje test dio−
dy. Najtańsze mierniki nie mierzą prądu (nawet
stałego) i
takim multimetrze służy
jedynie do wybrania właściwej funkcji pomiaro−
wej. Specjalny układ nieustannie sprawdza poziom
mierzonego sygnału i
są wyposażone jedynie w
dwa gniazda
pomiarowe (COM i
V ). Niektóre nawet nie mają
gniazd, a
przewody pomiarowe są dołączone do
nich na stałe.
Co rozgranicza tanie mierniki od tych, które
moglibyśmy zaliczyć do klasy średniej. Można chy−
ba przyjąć, że taką granicą jest możliwość pomia−
ru prądu zmiennego. Przyrządy należące do tej
klasy mierzą także pojemność, rezystancję i
odpowiednio dobiera zakres
na wyświetlaczu. Jednak takie rozwiązanie, nie po−
wodując jednoczesnego obniżenia parametrów
multimetru, jest w
realizacji stosunkowo drogie.
Dlatego też do niedawna niektórzy producenci,
dbając o
konkurencyjną cenę swoich wyrobów,
stosowali w
nich jedynie ręczną zmianę zakresów.
częs−
totliwość.
Oczywiście, im cena miernika
W
miarę postępu rozwoju techniki, obniżeniu
kosztów produkcji (duże serie) coraz więcej multi−
metrów, choć są one jednak zawsze droższe, mo−
że pracować z
jest niższa
tym liczba zakresów po−
miaro−
wych odpowiadająca
danej
funkcji jest mniej−
automatyczną zmianą zakresów. Pi−
szę może, bo ten rodzaj pracy ma swoich prze−
ciwników. Narzekają oni, że dla ich potrzeb
zmiana zakresu następuje zbyt wolno. Dla ta−
kich wymagających użytkowników multi−
metr ma specjalny przycisk, oznaczony
zwykle symbolami Manual i
sza a
górny zakres
p o −
miaru niższy.
Przekroczenie
zakresu pomiaro−
wego jest sygnali−
zowane wyświetla−
niem odpowiedniego
symbolu lub cyfry 1.
Układ zabezpieczenia
przed zmianą zakresu po−
miarowego jest zwykle wbu−
dowany w
Range. Na−
ciśnięcie przycisku powoduje przejście
w
każde następ−
ne naciśnięcie zmienia zakres po−
miarowy.
Drogie multimetry cyfrowe to
zwykle przyrządy z
tryb pracy ręcznej, a
układ przetwarza−
automatyczną zmia−
28
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
ną zakresów, o
wielu funkcjach po−
miarowych, mierzących bardzo do−
kładnie i
nych pomiarowych, tj. tzw. funkcji matematycz−
nych. Multimetry wyposażone w
funkcje matema−
tyczne, oprócz dokonania pomiaru i
dużą rozdzielczością.
Konstruktorzy takich multimetrów
szczególną wagę przykładają do po−
miaru napięcia i
z
pokazania je−
go wyniku na wyświetlaczu, magazynują wyniki
pomiarów w
następnie, zależnie od wy−
branej funkcji, podają wartość minimalną, maksy−
malną, obliczają też wartość średnią z
pamięci a
prądu zmiennego.
Wykonując pomiar napięcia zmien−
nego za pomocą typowego multi−
metru otrzymujemy dokładne wyni−
ki do momentu, gdy mierzone napię−
cie zmienne ma kształt sinusoidalny.
Problemy zaczynają się dopiero
wtedy, gdy napięcie to ma np.
kształt prostokąta, piły, a
jednoczes−
nym podaniem liczby pomiarów użytych do obli−
czeń. Dalszym rozwinięciem tego typu funkcji jest
tzw. pomiar względny (ang. Relative Mode). Po−
zwala on na uzyskanie wyniku pomiaru w
stosun−
ku do np. wartości średniej i
wyrażenie go nie tylko
w
pro−
centach. Taka funkcja umożliwia np. łatwą segre−
gację mierzonych elementów, stąd jej symbol TOL.
Warto też wspomnieć o
wartościach bezwzględnych, lecz także w
więc
znacznie odbiegający od sinusoidy.
Jeszcze gorzej jest, gdy w
mierzo−
nym przebiegu jest zawarta składo−
wa stała. Parametrem, który świad−
czy o
bardzo przydatnej fun−
kcji określanej angielskojęzycznym terminem Da−
ta Hold. Polega ona na “zamrożeniu” na wyświet−
laczu wyniku pomiaru, wyświetlanego w
tym, jak daleko kształt prze−
biegu zmiennego odbiega od sinu−
soidalnego, jest współczynnik
kształtu (ang. Crest Factor). Współ−
czynnik kształtu jest stosunkiem
wartości szczytowej przebiegu
zmiennego do jego wartości sku−
tecznej (ang. RMS). Jeżeli współ−
czynnik ten mieści się w
momen−
cie naciśnięcia przycisku. Dzięki temu można, uni−
kając ew. pomyłki, odczytany wynik pomiaru zano−
tować, porównać z
innym uzyskanym wcześniej
itd. Podobnie rzecz ma się z
funkcją Peak Hold, po−
legającą na zmianie wyświetlanego wyniku tylko
wtedy, gdy aktualnie zmierzona wartość paramet−
ru jest większa od wyświetlanej.
Niektóre drogie multimetry oprócz rezystancji,
pojemności mierzą też indukcyjność. Zwykle za−
kres pomiaru w
zakresie
współczynników kształtów mierzo−
nych przez multimetr pomiar będzie
dokładny. Współczynnik kształtu
sygnału prostokątnego wynosi 1, si−
nusoidy − 1,414 a
tych przyrządach jest bardzo sze−
roki. Podczas gdy tanie przyrządy mierzą rezystan−
cję do kilkudziesięciu M
W
, to drogie multimetry już
sygnału trójkątnego − 1,732. Są
dostępne na rynku multimetry cyfrowe zapewnia−
jące prawidłowy pomiar przy współczynnikach
kształtu mieszczących się od 1
do dziesiątek G
tanich
multimetrach sięga wartości ok. 100µF. Jednocześ−
nie spotyka się drogie mierniki mierzące pojemnoś−
ci nawet rzędu 50mF.
O
W
. Pomiar pojemności w
do 7,
a
nawet wię−
cej. Multimetry o
najlepszych parametrach przy
pomiarze napięcia i
klasie multimetru świadczy nie tylko liczba
funkcji i
prądu zmiennego to przyrzą−
zakresów pomiarowych lecz także fakt
wyposażenia go w
dy wyposażone w
więc zapew−
niające prawidłowy pomiar odkształconego napię−
cia zmiennego.
Każde napięcie odkształcone, którego kształt
odbiega od sinusoidalnego, można rozłożyć na
wiele przebiegów składowych, o
funkcję True RMS, a
szereg zabezpieczeń, ale o
tym
później.
Na zakończenie omawiania funkcji jakie speł−
niają współczesne multimetry, warto wspomnieć o
poszukiwanej przez użytkowników funkcji
umożliwiającej połączenie multimetr z
częstotliwościach
różniących się od częstotliowości przebiegu pod−
stawowego (np. 50Hz). Im lepszy przyrząd tym le−
piej mierzy przebiegi także o
kompu−
terem klasy PC. W
obudowie przy−
rządu umieszcza się specjalne gniazdo (inter−
fejs RS 232C), a
tym celu w
wyższych częstotli−
wościach. Ten właśnie parametr stanowi miarę ja−
kości pomiaru typu True RMS sygnału zmiennego.
Jednak nie tylko funkcja True RMS, połączona z
wyposażeniem miernika do−
starcza się specjalny kabel połączeniowy oraz
program na dyskietce. Dzięki sprzężeniu mul−
timetru z
z
au−
tomatyczną zmianą zakresów pomiarowych,
świadczy o
komputerem (sprzężenie optyczne)
można przesyłać wyniki pomiarów do kompu−
tera w
wysokiej klasie przyrządu. Świadczy o
tym także wyposażenie przyrządu w
celu dalszej obróbki, sporządzania ra−
portu itp. Takie połączenie umożliwia też zdal−
ne monitorowanie pomiarów.
szereg funk−
cji dokonujących zbierania i
przetwarzania da−
Rys. 1.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
29
[ Pobierz całość w formacie PDF ]