W ramach montażu, serwisu i napraw instalacji elektrycznych lub systemów elektronicznych, konieczne jest rejestrowanie wartości pomiarowych. Podczas pomiarów, często ustala się różne wielkości pomiarowe, takie jak napięcie, natężenie prądu czy opór. Aby prawidłowo rejestrować określone wartości pomiarowe, dany multimetr cyfrowy musi posiadać określone cechy związane z właściwościami użytkowymi. Oczywiście dostępne są również specjalne woltomierze, amperomierze czy omomierze, które doskonale nadają się do określonych zadań. Serwisanci techniczni preferują jednak w takiej sytuacji multimetr cyfrowy, który jest w stanie wykonywać różne zadania związane z pomiarami lub nawet jeszcze więcej różnych zadań. Chętnie uchylimy rąbka tajemnicy i opowiemy, jak działa takie urządzenie i na co zwracać uwagę przy wyborze multimetrów.
Multimetr cyfrowy służy do pomiaru wielkości elektrycznych. Poszczególne funkcje pomiarowe są z reguły podzielone na kilka zakresów pomiarowych. W ramach często względnie szerokich, ogólnych zakresów pomiarowych można uzyskiwać zarówno wysoką rozdzielczość jak i wysoki poziom dokładności pomiarowej. W tym celu multimetry cyfrowe są wyposażone w przetwornik wartości analogowych i cyfrowych. Umożliwia on wskazywanie analogowych wartości pomiarowych w formie cyfrowej. Do podstawowych funkcji pomiarowych multimetru należy pomiar napięcia i natężenia prądu dla napięcia stałego i przemiennego. Funkcja pomiaru oporu jest często połączona akustycznym czujnikiem sygnalizacyjnym, umożliwiającym badanie przewodzenia.
Lepiej wyposażony multimetr cyfrowy posiada dodatkowe funkcje, np. pomiar częstotliwości, zależności impulsu i wypełnienia impulsu oraz pojemności. Dodatkową funkcją jest niejednokrotnie również test kontrolek, umożliwiający stwierdzanie prawidłowego działania kontrolek. Dodatkowo dostępne są urządzenia do osobnych zakresów pomiarowych, umożliwiające przeprowadzanie pomiarów temperatury. Dzięki zewnętrznym czujnikom lub specjalnym adapterom pomiarowym można jednak rejestrować również prędkość obrotową, poziom hałasu, intensywność oświetlenia, a także wysokie wartości natężenia prądu. Pomiar natężenia prądu przy użyciu amperomierzy zaciskowych okazał się jednak w praktyce dużo lepszym rozwiązaniem. Bezstykowy pomiar nie wymaga odłączania obwodu elektrycznego.
Multimetr może występować w licznych wariantach budowy i funkcji. Na rynku dominują jednak multimetry cyfrowe z wyświetlaczem LCD, które wyparły multimetry analogowe z mechanizmem wskazówkowym. Powodem jest korzystniejsza cena zakupu i dużo większa odporność na uderzenia. Poza tym wartość pomiarową prezentowaną w formie cyfrowej można odczytać łatwiej i szybciej. Mimo tego, multimetry ze wskaźnikami analogowymi mają również swoją rację bytu. Pozwalają, w przypadku wahań i zmian wartości pomiarowych, na prostsze i sprawniejsze śledzenie zmienności parametrów dzięki mechanizmowi pomiarowemu wskazującemu w sposób płynny te wahania.
Multimetry ręczne
Najbardziej powszechne i chyba najbardziej znane są multimetry ręczne, które dzięki kompaktowej budowie i pracy na bateriach lub akumulatorze, są przenośne i wszechstronne. Proste modele podstawowe są dostępne w niskich cenach i należą do podstawowego wyposażenia niemal każdego fana techniki. Profesjonalne multimetry ręczne z wyświetlaczem cyfrowym są wykorzystywane przez fachowców w dziedzinie instalacji elektrycznych i elektroniki, w elektronice pojazdów mechanicznych oraz przez serwisantów wszelkich dziedzin. Tam, gdzie często potrzebne są dwie ręce w celu prawidłowego ustawienia końcówek pomiarowych, nie zawsze można przytrzymać miernik elektryczny. Dlatego dostępne są cyfrowe multimetry ręczne, przypominające bardzo mocno swoją kompaktową budową dwubiegunowe próbniki napięcia. Z uwagi na fakt, że końcówka pomiarowa jest bezpośrednio połączona z obudową, miernik elektryczny można wykorzystać w łatwy sposób, a wskazanie jest łatwe do odczytu.
Multimetry stołowe
Multimetry stołowe są wykorzystywane, jak pozwala przypuszczać już sama nazwa, najczęściej w wariancie stacjonarnym, na stołach roboczych, w laboratoriach i warsztatach serwisowych. Z reguły cechuje je duża dokładność pomiarowa i wysoka rozdzielczość. Posiadają wiele funkcji pomiarowych oraz duży i czytelny wyświetlacz. Częściowo dostępne są wyświetlacze podwójne lub wyświetlacze umożliwiające graficzną prezentację danych. Urządzenia z wyświetlaczami graficznymi pozwalają nie tylko na wyświetlanie wartości pomiarowych w formie wykresów liniowych i wykresów słupkowych. Możliwe jest również wyświetlanie wartości pomiarowych w czasie w postaci krzywych lub wykresów. Niekiedy z tyłu urządzenia znajdują się dodatkowe wejścia pomiarowe, które umożliwiają integrację urządzenia pomiarowego z systemami akwizycji danych testowych i pomiarowych bez konieczności stosowania kabli z przodu. Mogą być również dostępne dodatkowe złącza lub rozszerzenia w formie specjalnych gniazd wtykowych do współpracy z oprogramowaniem PC. Urządzenia ze zintegrowaną pamięcią lub gniazdem USB do podłączenia pendriva USB umożliwiają również rejestrowanie danych bez podłączania do systemu rejestracji danych lub do PC.
Mierniki cęgowe
Multimetr cęgowy łączy klasyczne funkcje miernika zaciskowego z funkcjami multimetru cyfrowego. Wartości prądu są rejestrowane bezstykowo za pomocą zacisku pomiarowego. Wystarczy jedynie objęcie zaciskiem pojedynczej żyły przewodzącej prąd elektryczny. Do pomiaru natężenia prądu i oporu oraz do badań przewodzenia [SS1] przewidziano podłączane przewody pomiarowe. Podobnie jak multimetr ręczny, również cyfrowy multimetr cęgowy może posiadać rozszerzone funkcje pomiarowe, na przykład do testowania kontrolek lub do pomiarów częstotliwości i pojemności. Typowe zaciski nie posiadają ani gniazd pomiarowych, ani funkcji multimetrów, służą one wyłącznie do pomiaru prądów.
W zależności od rodzaju przeprowadzanego pomiaru multimetr cyfrowy musi posiadać pewne „wewnętrzne parametry”. W przypadku pomiaru napięcia, multimetr cyfrowy musi być podłączany równolegle do punktów pomiarowych. W takiej sytuacji multimetr nie może obciążać obwodu elektrycznego, na którym prowadzone są pomiary. Dlatego opór wewnętrzny multimetru cyfrowego musi być podczas pomiaru napięcia bardzo duży. Z kolei podczas pomiaru natężenia prądu, gdy multimetr jest podłączany do istniejącego obwodu elektrycznego, opór wewnętrzny musi mieć bardzo niską wartość. Z tego względu multimetr cyfrowy jest z reguły wyposażony w różne gniazda do podłączania przewodów pomiarowych. Jakie parametry można mierzyć dokładnie za pomocą multimetrów i w jaki sposób należy postępować podczas pomiarów, opisaliśmy w naszym poradniku „Instrukcja obsługi multimetrów”.
Kategoria pomiarowa
Po podjęciu decyzji o wyborze multimetru ręcznego lub stołowego bądź multimetru cęgowego, należy już na wstępie określić, w jakim środowisku będą wykonywane pomiary. Norma EN 61010-1 opisuje dopuszczalne zakresy zastosowania wyposażenia pomiarowego i kontrolnego do instalacji elektrycznych i wyposażenia elektrycznego, dzieląc je na tzw. kategorie pomiarowe. Wyróżniamy tutaj następujące kategorie:
CAT I: Pomiary na obwodach elektrycznych, które nie są bezpośrednio połączone z siecią. Przykład: Baterie i akumulatory.
CAT II: Pomiary na obwodach elektrycznych, które są bezpośrednio połączone z siecią niskiego napięcia. Przykłady: Urządzenia gospodarstwa domowego lub narzędzia elektryczne z wtyczką sieciową.
CAT III: Do pomiaru w obrębie instalacji budynków, w których odbiornik jest połączony na stałe przewodami kablowymi z siecią elektryczną. Przykłady: Podrozdzielnie, gniazda lub lampy.
CAT IV: Pomiary na źródle instalacji niskiego napięcia. Przykłady: Liczniki elektryczne, główne przyłącze, główne bezpieczniki.
Cztery kategorie dzielą się dalej według określonych zakresów natężenia prądu (300 V, 600 V i 1000 V). I tak może być możliwość, że producent sklasyfikuje dany miernik elektryczny np. w kategorii pomiarowej CAT III dla napięcia do 1000 V oraz w kategorii CAT IV do wartości maks. 600 V.
Uwaga:
Ze względów bezpieczeństwa w żadnym wypadku nie można stosować miernika elektrycznego, który nie jest dopuszczony co najmniej do danej kategorii pomiarowej!
True RMS
Należy rozważyć multimetr cyfrowy, który wykonuje pomiary metodą „True RMS”. Multimetr to niezawodne urządzenie, które umożliwia precyzyjne pomiary efektywnych wartości rzeczywistych (True RMS) nie tylko w otoczeniu przemysłowym. Przetwornice częstotliwości na napędach silników i wiele innych odbiorników pracujących cyklicznie jest zasilanych prądem niesinusoidalnym lub zniekształca sygnał sinusoidalny. Poza tym dochodzą do tego jeszcze interferencje sygnałów o wysokiej częstotliwości, które mogą być przyczyną dodatkowych niedokładności pomiarowych. Typowe multimetry cyfrowe generują częściowo istotne błędy pomiarowe. Potrafią mierzyć w prawidłowy sposób jedynie napięcie i natężenie sinusoidalne. Stosowania tego typu multimetrów poza czysto hobbystycznymi zastosowaniami dzisiaj raczej powinno się odradzać. Coraz rzadziej można spotkać wyłącznie sinusoidalne i niezakrzywione formy sygnałów.
Dokładność pomiaru
Dokładność pomiarowa, rozdzielczość i wymagane funkcje pomiarowe muszą być zgodne w ramach określonych zadań pomiarowych. Sama rozdzielczość wyświetlacza nie musi koniecznie stanowić informacji na temat rzeczywistej dokładności pomiarowej. Kilka miejsc po przecinku na wyświetlaczu LCD robi wprawdzie wrażenie, liczy się jednak rzeczywista dokładność pomiaru i wskazania. Jest ona podana dla poszczególnych funkcji i zakresów pomiarowych w kartach danych lub w opisie produktu.
Złącza i możliwość kalibracji
Jeśli dane pomiarowe mają być rejestrowane i analizowane lub jeśli mają być przeprowadzane częściowo zautomatyzowane procesy testowe, wówczas multimetr powinien posiadać odpowiednie złącza. Poza znanymi złączami USB w ramach profesjonalnych zastosowań dostępne są również złącza IEEE-488 (GPIB) i RS-232. Użytkownicy komercyjni będą musieli generalnie w regularnych odstępach czasu poddawać swoje mierniki elektryczne kalibracji, dlatego zaleca się, aby już na wstępie zwracać uwagę, aby brany pod uwagę multimetr cyfrowy mógł być w ogóle poddawany kalibracji zgodnie z odpowiednią normą dotyczącą kalibracji – na przykład DAkkS.
Możliwość obsługi i serwisowania
Dobra ergonomia podczas obsługi ma istotne znaczenie, podobnie jak transparentny wyświetlacz, który nawet w przypadku ostrego kąta widzenia umożliwia dobry odczyt. Jeśli w przypadku multimetrów stołowych przewidziano montaż w stojaku, wówczas powinien on być mechanicznie przystosowany do takiego wariantu (możliwość dostawy zestawu montażowego 19-calowego) i również posiadać wejścia pomiarowe z tyłu. Dobry serwis to same korzyści: Niewielu użytkowników będzie musiało rezygnować na dłuższy czas z często potrzebnych mierników elektrycznych, gdy nadejdzie czas naprawy lub kalibracji. Znani producenci posiadają z reguły swoje centra serwisowe, w których tego typu usługi można zrealizować w szybki i niezawodny sposób.
Jaka jest różnica między woltomierzem a multimetrem?
Woltomierz jest przeznaczony wyłącznie do pomiarów natężenia prądu. Multimetr potrafi dodatkowo rejestrować wzgl. mierzyć wartości natężenia prądu, oporu i częściowo także inne wielkości pomiarowe.
Co oznacza AC/DC?
Skrót AC oznacza „Alternating Current”, czyli prąd przemienny, a DC „Direct Current”, czyli prąd stały. W języku niemieckim przyjęły się jednak pojęcia takie jak napięcie AC/DC i prąd AC/DC.
Co to znaczy Auto-Range?
Miernik elektryczny z funkcją Auto-Range dopasowuje automatycznie swój zakres pomiarowy do mierzonej wartości. Dzięki temu można zagwarantować dokładne wskazanie wartości pomiarowej na wyświetlaczu LCD. W urządzeniach pomiarowych częstą praktyką jest ustawianie mierników elektrycznych zawsze na możliwie największy zakres pomiarowy, jeśli rzeczywista wartość pomiarowa nie jest jasna.