Co należy wziąć pod uwagę przy wyborze multimetru?
Aby wybrać multimetr cyfrowy najlepiej dopasowany do naszych potrzeb, trzeba zwrócić uwagę na następujące aspekty:
- Bezpieczeństwo
- Rozdzielczość
- Liczba cyfr wyświetlacza
- Dokładność
- Funkcje pomiarowe
- Zastosowanie
- Całkowite koszty utrzymania CKP (TCO)
Niebezpieczeństwa związane z elektrycznością
Elektryczność jest obecnie elementem niemal każdej czynności wykonywanej w życiu większości ludzi zarówno w domu jak i w pracy. Budzik, piekarnik, ogrzewacz wody - każdego dnia mamy do czynienia z wieloma urządzeniami zasilanymi energią elektryczną. Paradoksalnie elektryczność otacza nas na każdym kroku i jesteśmy do niej przyzwyczajeni ale wciąż wiele osób zapomina, że może ona nieść za sobą także poważne niebezpieczeństwo. Inżynierowie, elektrycy, elektronicy, którzy na co dzień pracują w bardzo bliskim otoczeniu obiektów będących pod napięciem elektrycznym, są narażeni na wyższe ryzyko porażenia, niż przykładowo pracownicy biurowi - używający bezpiecznych urządzeń wyposażonych w podwójną izolację. Z tego też powodu urządzenia pomiarowe muszą posiadać stopień ochrony odpowiednio dobrany do badanego obiektu.
Przepięcia w instalacji elektrycznej
Przepięcia mogą pojawić się z dwóch powodów. Pierwsza grupa to przepięcia naturalne takie jak uderzenie pioruna na zewnątrz budynku. Drugą grupę stanowią przepięcia spowodowane operacjami przełączania obciążeń w sieci zasilającej. Przełączanie takie obejmuje operacje na transformatorach, silnikach, dużych induktancjach czy rezystancjach. Dodatkowo przepięcia mogą być powodowane poprzez zadziałanie zabezpieczeń a więc awaryjne odłączenie dużych obciążeń.
Amplitudy przepięć mogą sięgać od kilku set woltów do nawet kilku kilowoltów. Te pojawiające się raz na jakiś czas przepięcia mogą trwać od 50 do 200 mikrosekund. Jeśli multimetr nie posiada odpowiedniej ochrony przed tego typu przepięciami, może dojść do sekwencji zdarzeń, których efekt może być bardzo niebezpieczny dla użytkownika (może spowodować uszczerbek na zdrowiu lub w szczególnych przypadkach nawet śmierć). Oprócz odporności na przepięcia - kolejnym ważnym czynnikiem charakteryzującym bezpieczeństwo obsługi multimetru, który należy wziąć pod uwagę jest moc znamionowa badanego obwodu. W obwodach z większą mocą znamionową, w przypadku zwarcia popłynie większy prąd zwarciowy niż w przypadku obwodu o niższej mocy. Dlatego też wykonywanie pomiarów na obwodach dużych mocy jest bardziej niebezpieczne. Wartość prądu zwarciowego, który może popłynąć w danym miejscu obwodu zależy od trzech rzeczy: napięcia znamionowego, impedancji linii zasilającej oraz charakterystyk bezpiecznika lub wyłącznika nadprądowego zainstalowanego w tym obwodzie. Im bliżej źródła zasilania tym niższa jest impedancja linii zasilającej czyli prąd zwarciowy może być wyższy co wymusza zastosowanie dodatkowych środków ochrony. Kategorie pomiarowe Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) rozróżniła trzy kategorie pomiarowe dla obwodów zasilających. Im wyższy numer kategorii tym większe niebezpieczeństwo związane z możliwością wystąpienia przepięć w obwodzie. Są to kategorie: Kategoria II, Kategoria III oraz Kategoria IV ( odpowiednio - Category II, Category III, oraz Category IV).
| Kategoria pomiarowa | Opis |
| Kategoria pomiarowa II (Measurement Category II - CAT II) |
Ta kategoria dotyczy wszystkich urządzeń podłączonych do sieci zasilającej poprzez gniazdo w ścianie - do pierwszego poziomu transformacji. Pomiary w gniazdach ściennych nie muszą natomiast ograniczać się do kategorii II. Multimetr do wykonywania tych pomiarów powinien mieć oznaczenie co najmniej CAT III. |
| Kategoria pomiarowa III (Measurement Category III - CAT III) |
Ta kategoria dotyczy obwodów instalacji w budynku, które na całej długości znajdują się wewnątrz jego murów (wliczając elementy rozdzielnicy oraz obwodów odgałęźnych). Dotyczy to również większości urządzeń na stałe podłączonych do sieci elektrycznej (bez wtyczki). |
| Kategoria pomiarowa IV (Measurement Category IV - CAT IV) |
Ta kategoria dotyczy źródła instalacji elektrycznej budynku: rozdzielnica główna, główny licznik energii, lub strona wtórna transformatora zasilającego jeśli transformator jest umiejscowiony w budynku. |
W obecnej edycji normy IEC 61010, kategorie pomiarowe określają maksymalną amplitudę przepięć, które mogą pojawiać się w napięciu zasilającym. Wartości tych przepięć są pokazane w tabeli poniżej.
| Napięcie zasilania (względem ziemi) Wartość Vrms |
Kategoria pomiarowa CAT II Wartość szczytowa V Peak |
Kategoria pomiarowa CAT III Wartość szczytowa V Peak |
Kategoria pomiarowa CAT IV Wartość szczytowa V Peak |
|
100
|
800 | 1500 | 2500 |
| 150 | 1500 | 2500 | 4000 |
| 300 | 2500 | 4000 | 6000 |
| 600 | 4000 | 6000 | 8000 |
| 1000 | 6000 | 8000 | 12000 |
Wszyscy producenci multimetrów cyfrowych są zobowiązani do umieszczania na swoich wyrobach informacji o kategorii pomiarowej, którą spełnia danych produkt (CAT II, CAT III, or CAT IV). Takie oznaczenie jest podstawą dla użytkownika do określenia wartości maksymalnego przepięcia, które miernik jest w stanie bezpiecznie wytrzymać. Większość multimetrów posiada odpowiednie oznaczenia tuż nad złączami pomiarowymi. Niektórzy producenci oznaczają dwie różne kategorie pomiarowe. Jak można zobaczyć w powyższej tabeli, oznaczenie CAT III dla 1000 V reprezentuje taką samą wytrzymałość przepięciową jak oznaczenie CAT IV dla 600 V. Dlatego też w praktyce oznacza się multimetr kombinacją dwóch kategorii.
Informacja o odporności na występowanie przepięć sama w sobie nie jest wystarczająca do zapewnienia bezpieczeństwa - należy z niej bezwzględnie skorzystać przy doborze odpowiedniego multimetru. W kolejnych wersjach norm dotyczących bezpieczeństwa multimetrów będą one musiały wytrzymywać także stabilne wzrosty napięcia.
Wyobraźmy sobie sytuację, gdy wraz z naszym asystentem wykonujemy pomiary w rozdzielnicy głównej budynku. Zakończyliśmy pomiar prądu i chcemy zmierzyć napięcie w wybranym obwodzie. Asystent trzyma multimetr oraz przełącza funkcję pomiarową z prądu na napięcie, lecz zapomina przełożyć w odpowiednie gniazda końcówek przewodów pomiarowych.
Po dotknięciu przewodami do źródła napięcia następuje zwarcie obwodu poprzez rezystor o niskiej rezystancji wewnątrz multimetru. Przez przewody pomiarowe oraz multimetr zaczyna płynąć prąd zwarciowy o bardzo dużej wartości. Jeśli prace te są wykonywane przy niskiej impedancji obwodu, prąd zwarciowy może osiągnąć wartość nawet kilku tysięcy amperów. Przewody pomiarowe oraz przyrząd nie są przystosowane do wytrzymywania prądu o tak dużym natężeniu. Prawdopodobnie przepalenie przewodu lub ścieżki w multimetrze spowoduje przerwę w obwodzie. Kiedy to się stanie w okolicy uszkodzonego fragmentu obwodu dojdzie do zapłonu łuku elektrycznego. Jeśli nie zostanie on odpowiednio szybko ugaszony dojdzie do gwałtownego wzrostu temperatury, co może spowodować poparzenie użytkownika, co w skrajnych przypadkach może skutkować nawet jego śmiercią!
Należy pamiętać, że warunki w których wykonuje się pomiary według kategorii CAT III oraz CAT IV mogą być na tyle niebezpieczne, że lokalne władze mogą wymagać noszenia podczas ich wykonywania odzieży ochronnej (kamizelek ognioodpornych, rękawic izolacyjnych, osłon twarzy, izolowanych narzędzi).
Producenci wysokiej jakości multimetrów wyposażają produkowane przez siebie przyrządy w specjalny bezpiecznik, który w razie występowania prądu zwarciowego zapewni bezpieczeństwo użytkownikowi. Ma on za zadanie przerwanie obwodu, w którym płynie bardzo duży prąd zwarciowy, na tyle szybko, aby zminimalizować skutki związane z wystąpieniem zwarcia.
Wiele multimetrów niższej klasy jest wyposażonych w zwykłe, małe bezpieczniki szklane, które nie zawsze są w stanie szybko, skutecznie i przede wszystkim bezpiecznie przerwać obwód, w którym wystąpiło zwarcie. W przypadku najtańszych mierników na rynku - często nie mają one żadnego zabezpieczenia przeciwzwarciowego. W takim przypadku pomyłka osoby wykonującej pomiary może nieść za sobą bardzo poważne skutki.
Dzisiejsze normy dotyczące wymagań bezpieczeństwa multimetrów nie obligują producentów do montażu specjalnych bezpieczników lecz statystyki dotyczące wypadków sugerują, że powinny być stosowane w każdym multimetrze. Dla własnego bezpieczeństwa zalecany jest wybór multimetrów z takim zabezpieczeniem badanego obwodu.
Charakterystyka bezpieczników o zdolności przerywania dużych prądów zwarciowych
| Charakterystyka | Opis |
| Napięcie znamionowe | 1000 VDC lub 750 VAC |
| Prąd znamionowy | 11A (może się różnić w zależności od modelu) |
| Czas zadziałania | Bezzwłoczny |
| Zdolność wyłączania | Ponad 10kA |
Certyfikaty bezpieczeństwa
Kwestia certyfikatów bezpieczeństwa, które posiada dany model miernika jest kluczowa dla oceny jego jakości. Oznaczenia certyfikatów znajdujące się na danym multimetrze pozwalają upewnić się użytkownikowi, że używa on sprzętu, który został przebadany pod kątem bezpieczeństwa przez niezależne ośrodki badawcze.
Odpowiedzialni producenci multimetrów przenośnych chcąc zapewnić swoich użytkowników o wysokiej jakości i bezpieczeństwie swoich wyrobów certyfikuje swoje przyrządy w niezależnych instytucjach eksperckich takich jak CSA (Canadian Standard Association). Nie mniej jednak te instytucje nie decydują o dopuszczeniu lub niedopuszczeniu produktów do obrotu. Proces certyfikacji ma na celu dopasowanie produktu do najostrzejszych wymagań odpowiednich norm bezpieczeństwa. Przed zakupem nowego multimetru wskazane jest zapoznanie się z oznaczeniami certyfikatów bezpieczeństwa. Multimetry mogą być oznaczane odpowiednimi symbolami wyłącznie kiedy spełniają wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa zgodnie z normami stosowanymi w danych instytucjach certyfikujących. Oznaczenie takie najczęściej znajduje się na tylnej obudowie multimetru oraz ewentualnie akcesoriach pomiarowych.
Oznaczenie CE
Oznaczenie CE oznacza zgodność produktu z wymaganiami Unii Europejskiej (z franc. “Conformité Européene”). Oznaczenie CE nie określa pochodzenia ani jakości oznaczonych nim produktów.
Znak CE na obudowie produktu symbolizuje zgodność produktu z wszystkimi wymaganiami Unii Europejskiej dot. bezpieczeństwa, zdrowa oraz ochrony środowiska i jego obecność jest wymagana na wszystkich urządzeniach dopuszczonych do obrotu na terenie Unii Europejskiej.
Producenci mają możliwość certyfikowania produktów we własnym zakresie - muszą spełnić wymagania norm, wystawić własną deklarację zgodności oraz oznaczyć produkt znacznikiem “CE.” Oznacza to, że znak CE nie jest gwarantem jakości produktu oraz nie świadczy o przebadaniu tego produktu przez niezależnych ekspertów.
W deklaracji zgodności, producent przedstawia listę norm w oparciu o które został wykonany dany przyrząd. Dla multimetrów podstawową normą odniesienia dotyczącą bezpieczeństwa jest norma PN-EN 61010-1.
Dla własnego bezpieczeństwa zaleca się kupno multimetrów, które oprócz znaku CE posiadają również certyfikat bezpieczeństwa wystawiony przez niezależny instytut badawczy.
Bezpieczeństwo multimetrów cyfrowych
Nie oszukujmy się, większość nabywców tego typu mierników głównie kieruje się ceną. Niestety z naszego wieloletniego doświadczenia, szczególnie z tanimi multimetrami produkcji chińskiej, których na rynku jest najwięcej wynika, że tak niska cena ma swoje uzasadnienie. Oszczędności będą widoczne na każdym kroku, wystarczy zdjąć pokrywę baterii (bezpieczniki), obudowę (elektronika) czy dokładniej przyjrzeć się przewodom pomiarowym. W jaki sposób wpływa to bezpośrednio na bezpieczeństwo? Producenci w takich miernikach używają tańszych i niezgodnych z normami bezpieczeństwa bezpieczników (obwody napięciowe i prądowe są niewystarczająco zabezpieczone jeżeli w ogóle). Ścieżki na płytkach elektronicznych nie posiadają odpowiednich odległości pomiędzy sobą czy też ścieżki nie są wystarczająco szerokie, co może przyczynić się do powstania łuku elektrycznego. A zdarzają się sytuacje, że same bezpieczniki do niektórych modeli multimetrów, które są zgodne z wymogami, kosztują od kilkadziesiąt złotych! Często też same przewody pomiarowe są kiepskiej jakości nie posiadają odpowiednich przekrojów do pomiaru prądów, które teoretycznie wg danych technicznych może zmierzyć taki multimetr.
Zagrożeniem nie jest jednak wyłącznie pomiar prądu, bo podobny efekt może wystąpić w przypadku pomiaru napięcia obwodu, w którym wystąpi bardzo szybki i nagły skok (tzw. pik) napięcia.
Przez nieodpowiednie bezpieczniki, takie zagrożenie możemy stworzyć również przez przyłożenie przewodów do pomiaru napięcia (przy błędnie włączonej funkcji, np. ciągłości) i wykonanie szybkiego przełączenia funkcji z jednej na drugą (po drodze włączając także inne...) bez odłączenia tych przewodów. Analogiczną sytuacją będzie dodatkowe, nieprawidłowe podłączenie przewodów pomiarowych do gniazd miernika. Tylko odpowiednie zabezpieczenie wszystkich obwodów jest w stanie uchronić zarówno miernik jak i użytkownika przed takim, zresztą bardzo częstym, błędem.
Rozdzielczość
Rozdzielczość jest zdefiniowana jako najmniejsza zmiana w sygnale wejściowym, która powoduje zmianę w sygnale wyjściowym. Rozdzielczość multimetru cyfrowego jest wyrażona w liczbie cyfr, które przyrząd może wyświetlić. Przykładowo 4½ cyfrowy multimetr posiada cztery pełne cyfry w przedziale od 0 do 9 i cyfrę niepełną, która jest najważniejszą wyświetlaną cyfrą. Ułamek reprezentuje najwyższy poziom najważniejszej cyfry, którą multimetr może wyświetlić. W tym wypadku jest to 0 bądź 1. Taki miernik może wskazać dodatnie lub ujemne wartości od 0 do 19999.Niekiedy rozdzielczość określona jako liczba cyfr wyświetlanych przez multimetr może zdezorientować użytkownika. Z tego powodu producenci zaczęli określać rozdzielczość jako maksymalną wartość liczbową, którą multimetr jest w stanie wyświetlić na ekranie (ang. count). Liczba ta w specyfikacji multimetru określa maksymalną wartość jaką multimetr może wyświetlić przed zmianą zakresów pomiarowych oraz jak dużo cyfr jest wyświetlanych ogólnie. Ma to wpływ na dokładność wyświetlanego pomiaru.
Przykładowo: Multimetr cyfrowy wyświetlający na wyświetlaczu 4½ cyfry może być określany jako wyświetlający wartość maksymalną 19,999 lub 20,000.
| Liczba cyfr multimetru | Zakres wyświetlania | Maksymalna wyświetlana wartość |
| 3½ | ±1,999 | 2000 |
| 4½ | ±19,999 | 20000 |
| 3¾ | ±3,999 | 4000 |
W przypadku multimetrów stołowych nazywanych też często multimetrami laboratoryjnymi czy multimetrami stacjonarnymi, spotykane są modele o jeszcze większej rozdzielczości, a co za tym idzie dokładności.
| Liczba cyfr multimetru | Zakres wyświetlania | Maksymalna wyświetlana wartość |
| 5½ | ±199,999 | 200000 |
| 6½ | ±1999,999 | 2000000 |
| 7½ | ±19999,999 | 20000000 |
Pomimo, że multimetry stacjonarne wykorzystywane są najczęściej do dokładnych i wymagających pomiarów w laboratoriach, na liniach produkcyjnych czy w profesjonalnych zastosowaniach, to spadek cen tego typu produktów z jednoczesnym zwiększeniem się siły nabywczej sprawił, że coraz częściej spotkać je można w warsztatach wielu hobbystów czy elektroników. Warto jednak pamiętać, że rozdzielczość podawana jak powyżej, dotyczy pomiarów DCV (napięcia stałego) i w przypadku innych funkcji pomiarowych takich jak pomiar rezystancji czy pomiar pojemności, rozdzielczość przyrządu dla tych funkcji będzie z pewnością niższa.
Jednak co do zasady: im większa ilość cyfr wyświetlacza multimetru, tym większa jest jego dokładność praktycznie dla wszystkich funkcji pomiarowych.
Dokładność
Kolejną ważną cechą multimetru cyfrowego jest jego dokładność. Dokładność jest maksymalną dopuszczalną granicą błędu wartości wskazanej. Wszyscy producenci multimetrów cyfrowych wyrażają dokładność jako ±(% wartości wskazanej + wartość najmniej znaczącej cyfry). Wartość wskazana jest prawdziwą wartością sygnału, który jest mierzony przez multimetr. Wartość najmniej znaczącej cyfry reprezentuje błąd związany z wewnętrzną tolerancją konwertera analogowo-cyfrowego (ADC), zakłóceniami oraz błędami związanymi z zaokrągleniami, które mogą się różnić pomiędzy funkcjami.Jeżeli multimetr cyfrowy wskazujący 4½ cyfry z dokładnością napięcia DC wynoszącą ±(1% + 2 cyfry) mierzy napięcie wyjściowe 10.500 VDC, miernik może wyświetlić odczyt 10.5 V ± 1% (10.5V ± 0,105V), czyli pomiędzy 10.395 V a 10.605 V. Gdy weźmiemy pod uwagę dodatkowo najmniej znaczącą cyfrę 2 (czyli tę na ostatnim miejscu wyświetlacza), wynik może dodatkowo różnić się o ±2 cyfry na tym ostatnim miejscu, czyli musi mieścić się pomiędzy 10.393 a 10,607.
Oznacza to, że dowolna wartość z tego przedziału wyświetlona przez multimetr przy rzeczywistym napięciu 10,500 VDC (zmierzonego z bardzo małym błędem) będzie zgodna z dokładnością określoną przez producenta. Jeżeli mierniki jest ustawiony na zakres 20 V, to dwie cyfry będą oznaczały wartość 0,002V. Całkowita dokładność będzie wynosić 10.5 ± 0.107 V, a więc wskazania mogą się mieścić w przedziale od 10.393 V do 10.607 V.
Prawdziwa wartość skuteczna TRMS (True RMS)
Multimetry mierzące rzeczywistą wartość skuteczną (True RMS) sygnału, a multimetry mierzące wartość średnią.Na rynku dostępne są dwa typy multimetrów dla wartości AC: mierniki wyświetlające wartość średnią mierzonego sygnału (ang. average-responding) mierniki wyświetlające rzeczywistą wartość skuteczną sygnału (ang. True RMS).
Pomiar True RMS jest pomiarem napięcia (mv/V) lub prądu (ma/A) przemiennego (AC), który odzwierciedla ilość mocy rozpraszanej na obciążeniu rezystancyjnym w odniesieniu do wartości prądu stałego (DC). Wartość tej mocy jest proporcjonalna do kwadratu zmierzonej wartości TRMS napięcia, niezależnie od kształtu przebiegu mierzonego sygnału.
Multimetr mierzący wartość średnią sygnału AC jest skalibrowany tak, aby odczyty były poprawne (zbliżone do TRMS) dla sygnałów czysto sinusoidalnych. Dla innych kształtów sygnałów multimetry mierzące wartość średnią (bez True RMS) będą wykazywały znaczące błędy pomiarowe. Multimetry bez TRMS zwykle sprawdzają się w przypadku pomiarów wykonywanych przy liniowych obciążeniach takich jak standardowe silniki indukcyjne, ogrzewanie rezystancyjne oraz oświetlenie z żarowymi źródłami światła. W przypadku, gdy obciążenie badanego obwodu ma charakter nieliniowy (czyli podłączone są, np. elementy elektroniczne odkształcające napięcie) mierniki mierzące wartość średnią będą pokazywały wartość różną od wartości oczekiwanej (poprawnej). Dlatego też należy zawsze pamiętać o prawidłowym doborze multimetru do konkretnego zadania pomiarowego.
Rezystancja wejściowa multimetru
Rezystancja wejściowa multimetru jest znacznie wyższa od impedancji badanego obwodu. Dzięki temu multimetr stanowi bardzo małe obciążenie badanego obwodu, a więc w jedynie w bardzo niewielkim stopniu wpływa na warunki pracy obwodu w czasie normalnej pracy. Skutkuje to dużą wiarygodnością i dokładnością pomiaru. Zwykle multimetry przenośne charakteryzują się impedancją wejściową na poziomie powyżej 1 MΩ, ale wartości te różnią się w zależności od ich architektury. Ważne jest, aby multimetr posiadał odpowiednio wysoką impedancję wejściową jeśli chcemy mierzyć z dużą dokładnością wrażliwe obwody sygnałowe lub sterujące urządzeń elektronicznych.Podstawowe funkcje multimetrów
Podstawowy przenośny multimetr mierzy wartości, takie jak:- Napięcie AC/DC
- Prąd AC/DC
- Rezystancja
- Ciągłość
- Parametry diody
- Pojemności
- Częstotliwości
- Temperatury
- Ciśnienia
Pomiar napięcia przemiennego AC / stałego DC
Instalacje czy urządzenia, które będziemy chcieli zbadać za pomocą multimetru mogą pracować w różnych zakresach napięć zasilających. Należy zastanowić się więc, do jakich celów będziemy używać multimetru i jakie poziomy napięć będą pojawiać w badanych obwodach. Zawsze należy wybrać multimetr o zakresie pomiaru napięcia wyższym niż najwyższe spodziewane napięcie badanego obwodu.Pomiar prądu przemiennego AC / stałego DC
Sytuacja jest tu podobna do opisanego wyżej pomiaru napięcia. Użytkownik powinien znać maksymalną spodziewaną wartość prądu, który może płynąć w badanym obwodzie. Na przykład, używanie cęgów o zakresie 100A do pomiaru obwodu, w którym prądy przekraczają 1000A może doprowadzić do powstania zagrożenia dla osoby wykonującej pomiary.Pomiar prądu miernikiem cęgowym
Mierniki cęgowe wykorzystują efekt Halla do pomiaru prądu przepływającego przez jeden przewód który obejmują. Jest to bardzo bezpieczna metoda pomiaru prądów nawet do 2000A i nie wymaga bezpośredniego stykania się odsłoniętymi przewodami w czasie pomiaru. Częściej spotykane są mierniki o niższym zakresie pomiarowym prądu cęgami - 1000A, 600A, 400A. Co warte odnotowania mierniki pozwalają także na pomiar prądu DC. W przypadku pomiarów prądu AC zalecane jest posiadanie funkcji True RMS. Na rynku dostępne są także specjalne modele przeznaczone, np. do pomiaru prądu 4-20mA występującego w automatyce czyli, np. mierniki prądu upływowego pozwalające na zdiagnozowanie odbiornika posiadającego upływ i wyzwalającego zabezpieczenie różnicowo-prądowe (RCD). Wyłącznie w tym wyjątkowym przypadku obejmuje się dwa przewody pomiarowe w celu zmierzenia upływu.W trakcie pomiaru należy starać się umieścić mierzony przewód w samym środku cęgów prądowych. Poza cęgami sztywnymi, dostępne są obecnie mierniki dedykowane do prądów AC z cęgami giętkimi, tzw. cewkami rogowskiego, które doskonale sprawdzają się w pomiarze szyn prądowych.
Pomiar rezystancji/sprawdzenie ciągłości
Inną ważną funkcją multimetrów jest możliwość pomiaru rezystancji. Aby zmierzyć rezystancję badany element musi być odłączony od obwodu. Pomiar rezystancji odbywa się poprzez wymuszanie przepływu prądu przez badany obiekt. Pomiar ten często jest używany również do pomiarów ciągłości obwodów. Otwarty obwód charakteryzuje się nieskończoną wartością rezystancji natomiast wartość rezystancji obwodu zwartego jest bardzo mała. Większość multimetrów oferowanych na rynku (oprócz wyświetlacza, na którym pokazywana jest aktualna wartość rezystancji) jest wyposażona w, tzw. brzęczyk, który akustycznie sygnalizuje występowanie małej rezystancji czyli zwarcie w badanym obwodzie. Dodatkowo niektóre multimetry mają także specjalny alert wizualny sygnalizujący małą rezystancję - rozwiązanie to przydatne jest przy wykonywaniu pomiarów w bardzo głośnym środowisku.Sprawdzenie/Test diody
Spotykane dziś multimetry wyposażone są w funkcję pozwalającą sprawdzić napięcie przewodzenia. Miernik wstrzykuje małą wartość prądu poprzez diodę oraz mierzy spadek napięcia pomiędzy dwoma końcami. Napięcie przewodzenia diody krzemowej wynosi ok. 0,7 V, a diody germanowej ok 0,3 V.Pomiar temperatury
Maksymalny zakres pomiaru temperatury za pomocą multimetru jest ograniczony poprzez typy termopar, które mogą być używane z danym miernikiem. Należy sprawdzić typy termopar obsługiwane przez dany miernik i upewnić się czy ich zakresy temperatur są odpowiednie do planowanego zastosowania. Przykładowo, do konserwacji kompresora klimatyzacji niekiedy konieczne jest wykonanie pomiaru różnicy temperatur na wejściu oraz wyjściu kompresora. Posiadając multimetr z możliwością pomiaru dwukanałowego można za jednym razem zmierzyć 2 temperatury, a multimetr obliczy różnicę temperatur i wyświetli ją na ekranie.Pomiar pojemności
Multimetry posiadają również funkcję pomiaru pojemności. Przed kupnem multimetru należy upewnić się, że jego zakres pomiarowy jest odpowiedni do planowanych przez nas zastosowań. Większość multimetrów może mierzyć wartość pojemności od kilku pikofaradów do co najmniej 1 mikrofarada. Należy wziąć pod uwagę, że wynik pomiaru pojemności tego samego kondensatora uzyskany przy pomocy multimetru, może różnić się znacząco od badania go przy pomocy miernika LCR. Jest to spowodowane faktem, że miernik LCR testuje pojemność kondensatora sygnałem AC o znanej częstotliwości.Taka technika pomiarowa pozwala, a uzyskanie bardzo dokładnych wyników, jak również dostarcza dodatkowych danych, takich jak współczynnik rozproszenia czy kąt przesunięcia fazowego. Multimetry przenośne używają precyzyjnego źródła prądowego do naładowania kondensatora - co jest opisane równaniem I = C dV/dt. Poprzez obserwację stopnia zmian napięcia w kondensatorze obliczana jest jego pojemność. Niemniej jednak przy takim pomiarze mamy do czynienia z wpływem niepożądanych czynników, takich jak: absorpcja dielektryka, prądy upływu, współczynnik rozproszenia oraz ekwiwalentne impedancje szeregowe (ESR), które mogą generować poważne błędy w czasie korzystania z tej metody pomiarowej. Jeśli wymagana jest duża precyzja i dokładność wykonania pomiarów pojemności - zamiast zwykłego multimetru należy użyć miernika LCR.
Pomiar częstotliwości
Utrzymywanie częstotliwości sygnału zasilającego na odpowiednim poziomie jest kluczowe dla urządzeń elektrycznych, które do swojej prawidłowej pracy potrzebują stabilnego napięcia i prądu przemiennego. Funkcja pomiaru częstotliwości stanowi idealne rozwiązanie dla jednoczesnego monitorowania wartości napięcia lub prądu oraz częstotliwości, współczynnika wypełnienia czy szerokości tętnień. Nie wszystkie multimetry obsługują jednak pomiar częstotliwości sygnału wejściowego.Zaawansowane funkcje multimetrów cyfrowych
Poza podstawowymi funkcjami pomiarowymi multimetry mogą posiadać szereg funkcji ułatwiających i udoskonalających pomiary w określonych zastosowaniach. Multimetr wyposażony w dodatkowe funkcje pozwala w szybki sposób zlokalizować usterki oraz dokładniej diagnozować nieprawidłowości w badanych obiektach. Poniżej opisane zostały niektóre dodatkowe funkcje będące bardzo pomocne w szeroko rozumianym ułatwianiu pracy użytkownikowi.
Zapisywanie danych pomiarowych
Funkcja zapisywania danych pomiarowych pomaga w tworzeniu dokumentacji z przeprowadzonych pomiarów. Dla przykładu: oprogramowanie dedykowane do multimetru może pobierać informacje z mierników, tworzyć statystyki i w czytelny obrazować zmiany mierzonych parametrów. Może to być przydatne, np. do monitorowania lub naprawy systemów ogrzewania, wentylacji czy klimatyzacji (HVAC).
Oprogramowanie pozwala w łatwy sposób sortować i interpretować dane, co przekłada się na szybszą i efektywniejszą analizę ewentualnych problemów. Uwaga: Nie wszystkie przenośne dostępne na rynku posiadają pamięć umożliwiającą zapis wyników. W niektórych przypadkach oprogramowanie do multimetrów może być dodatkowo płatne.
Funkcja niskiej impedancji (np. Funkcja ZLOW)
Funkcja pomiarów w trybie ZLOW ma na celu eliminację wpływu napięć zakłócających lub indukowanych na wyniki pomiarów. Niska impedancja pomiędzy przewodami pomiarowymi daje możliwość dokładniejszego pomiaru. Zastosowanie funkcji ZLOW redukuje możliwość wystąpienia błędnych odczytów podczas pomiaru obiektów, w których podejrzewamy obecność napięć zakłócających. Napięcia takie mogą występować w wyniku pojemnościowego sprzężenia pomiędzy przewodami pod napięciem a nieużywanymi przewodami sąsiednimi.
Funkcja kompensacji przy pomiarze rezystancji (np. Smart Ω)
Kompensacja przy pomiarze rezystancji to kolejna funkcja pozwalająca zwiększyć dokładność pomiaru poprzez eliminację wpływu niepożądanych napięć DC na wejściu przyrządu, które mogą spowodować wystąpienie błędów przy pomiarze rezystancji. Używając tej funkcji multimetr pokazuje różnicę pomiędzy dwoma pomiarami rezystancji. Każdy z nich wykonywany jest innym prądem pomiarowym. Na podstawie wyników tych dwóch pomiarów multimetr określa czy w badanym obwodzie występują napięcia mogące mieć wpływ na wynik końcowy. Następnie miernik stosuje dobrany na podstawie pomiarów współczynnik korekcyjny, w celu podania dokładniejszego wyniku. Wartości napięcia polaryzacji lub prądu upływu jest pokazywany w drugim wierszu ekranu.
Filtr dolnoprzepustowy - LPF (ang. Low Pass Filter)
Przy obecnym trendzie zastępowania mechanicznych układów sterowania napędów ich elektronicznymi odpowiednikami diagnoza nieprawidłowości w działaniu układu może przysporzyć wiele problemów. Szczególnie trudne może być zmierzenie napięcia, prądu oraz częstotliwości na wyjściu sterownika. Zwykły multimetr True RMS nie może mierzyć prawidłowo sygnałów wyjściowych ze sterownika napędu, ponieważ sterownik VFD (ang. Variable Frequency Drive - sterowanie zmienną częstotliwością sygnału) podaje na wejście silnika odkształcony (nie sinusoidalny) sygnał napięciowy o zmiennej szerokości impulsu.
Wiele multimetrów TRMS wyświetla odczyty do 20 - 30% wyższe od wartości wskazywanej przez sterownik jako, że większość multimetrów ma szerokie pasmo pomiarowe. Takie multimetry zmierzą częstotliwość przenoszenia/przełączania sygnału generowanego przez VFD. Filtr dolnoprzepustowy (LPF) został zaprojektowany aby wesprzeć blokowanie niepożądanych napięć powyżej 1kHz przy pomiarze napięć AC oraz częstotliwości AC. Filtr dolnoprzepustowy może polepszyć warunki pomiaru złożonych sygnałów, generowanych przez sterowniki czy inwertery.
Bezdotykowy wykrywacz napięcia (np. Vsense)
Czujnik napięcia lub bezdotykowy wykrywacz napięcia jest ważną funkcją wpływającą na bezpieczeństwo obsługi. Funkcja Vsense zwiększa poziom bezpieczeństwa każdej osoby, która potencjalnie mogłaby dotknąć będących pod napięciem elementów instalacji elektrycznej. Na przykład: funkcja Vsense pozwala wykryć obecność przewodów, zabezpieczeń, puszek, włączników będących pod napięciem bez wpinania się bezpośrednio do tych elementów.
Zawartość wyższych harmonicznych
Różnego rodzaju odkształcenia sygnałów stały się w dzisiejszych czasach bardzo częstym zjawiskiem. Jest to spowodowane coraz bardziej rozpowszechnionym używaniem elementów elektrycznych i elektronicznych, które takie odkształcenia powodują. Współczynnik zawartości harmonicznych pozwala użytkownikowi szybko sprawdzić obecność wyższych harmonicznych w sieci zasilającej. Współczynnik zawartości harmonicznych podawany jest w formie wartości od 0% do 100% i wskazuje odchylenia przebiegu sygnału od sinusoidy. Dla czystego przebiegu sinusoidalnego współczynnik zawartości harmonicznych przyjmuje wartość 0%. Wynik pomiaru wyższy od tego poziomu pokazuje, że badany sygnał zawiera również wyższe harmoniczne. Poniższy rysunek pokazuje sposób obliczania współczynnika wyższych harmonicznych.
Pomiar mocy miernikiem cęgowym
Mierniki cęgowe z funkcją pomiaru mocy pozwalają na sprawdzenie jaka moc przepływa przez dany układ pomiarowy. Przewody pomiarowe służą w tym przypadku do pomiaru napięcia na przewodach: Neutralnym i Fazowym, a cęgi prądowe założone na przewodzie Fazowym wykonują pomiar przepływającego prądu. Na tej podstawie miernik dokonuje wyliczenia mocy.
Sprawdzanie następstwa faz
Multimetry i mierniki cęgowe mogą być także wyposażone w funkcję weryfikacji następstwa faz w instalacjach trójfazowych. W zależności od modelu i typu miernika sprawdzenie wykonuje się podłączając trzy przewody lub dwa przewody w zmienionej kolejności - otrzymując następnie wynik.
Autor
Mirosław Piórek
www.merserwis.pl