Hoe werkt een digitale multimeter?
Digitale multimeters (DMM's) zijn handige hulpmiddelen die worden gebruikt door mensen die werken met elektrische systemen, of ze nu dingen in huis repareren of omgaan met grotere elektrische opstellingen in fabrieken.Deze apparaten worden gebruikt om dingen als spanning te meten (de kracht die elektriciteit door een draad duwt), stroom (hoeveel elektriciteit stroomt) en weerstand (hoe moeilijk het is om elektriciteit te laten stromen).In vergelijking met oudere, analoge multimeters met een naald en wijzerplaat zijn DMM's nauwkeuriger en bieden ze meer functies dankzij hun digitale technologie.Of u een probleem in een circuit probeert op te lossen of te controleren of een draad correct is aangesloten, het leren hoe een DMM werkt, helpt u deze correct en veilig te gebruiken.Catalogus
Figuur 1: Digitale multimeter
Inleiding tot digitale multimeters
Digitale multimeters (DMM's) worden veel gebruikt in verschillende elektrische en elektronische taken, variërend van eenvoudige thuiscircuits tot meer gecompliceerde industriële systemen.In tegenstelling tot oudere analoge modellen, die een naald en wijzerplaat hebben, gebruiken DMM's digitale technologie om een betere nauwkeurigheid en meer functies te bieden.Deze apparaten meten drie belangrijkste elektrische eigenschappen:
• spanning (volt, v): De kracht die elektrische stroom door een circuit duwt.
• Huidige (ampère, a): De hoeveelheid elektrische lading stroomt door een draad of geleider.
• Weerstand (ohm, ω): Hoeveel materiaal of component bestand is tegen de stroom van elektriciteit.
Afhankelijk van het model kunnen DMM's ook andere dingen meten zoals capaciteit (hoeveel lading iets kan opslaan), temperatuur, frequentie (hoe vaak een elektrisch signaal herhaalt) en continuïteit (of een circuit compleet is en elektriciteit erdoorheen kan stromen).
Belangrijkste componenten en functies van een digitale multimeter (DMM)
Digitale multimeters (DMM's) zijn hulpmiddelen die helpen met het meten van elektrische hoeveelheden zoals spanning, stroom en weerstand.Verschillende delen van een DMM werken samen om ervoor te zorgen dat het nauwkeurige metingen geeft.Het begrijpen van deze onderdelen maakt het gemakkelijker om het apparaat goed te gebruiken.Laten we enkele van de meest elementaire onderdelen afbreken en hoe ze werken.
Analog naar digitale conversie (ADC)
Figuur 2: Digitale multimeter meten van DC en AC -spanning
In de kern van elke DMM is een component genaamd een analoog-naar-digitale converter (ADC).Dit deel verandert de continue elektrische signalen (zoals spanning of stroom) in getallen die op het scherm verschijnen.Een veel voorkomend type ADC dat in DMM's wordt gebruikt, wordt een opeenvolgende benaderingsregister (SAR) genoemd.
De SAR ADC werkt door de ingangsspanning geleidelijk te verkleinen totdat het het juiste nummer vindt om het elektrische signaal weer te geven.Het doet dit door eerst "bemonsteren" of de spanning vast te leggen en die waarde vervolgens stabiel te houden terwijl hij deze omzet in een digitaal nummer.De details en de nauwkeurigheid van dit proces zijn afhankelijk van de resolutie van de ADC, die meestal in bits wordt gemeten.Een typische DMM heeft een 16-bit resolutie, die een goede balans geeft tussen snelheid en nauwkeurigheid.Hogere resoluties zorgen voor meer gedetailleerde metingen, maar kunnen langer duren, terwijl lagere resoluties snellere resultaten opleveren, maar kunnen kleinere veranderingen in het signaal missen.
Meetnauwkeurigheid en resolutie
Nauwkeurigheid is hoe dichtbij de lezing van de DMM is ten opzichte van de werkelijke waarde van het signaal.Als u bijvoorbeeld een spanning van 5,00 volt meet, vertoont een nauwkeurige DMM een resultaat dat bijna hetzelfde is als 5,00 volt.
Resolutie daarentegen is de kleinste verandering die de DMM kan opmerken.Als een DMM een resolutie van 0,01 volt heeft, betekent dit dat het apparaat veranderingen zo klein kan detecteren als honderdste van een volt.Dit is handig als u zeer kleine veranderingen in het signaal moet zien.
Sommige geavanceerde DMM's bevatten functies zoals buffering en gemiddelde om hun prestaties te verbeteren.Buffering helpt het signaal stabiel te houden, terwijl het gemiddelde meerdere metingen nodig heeft en het resultaat gladstrijkt.Dit vermindert kleine, ongewenste veranderingen in de metingen veroorzaakt door elektrische ruis of interferentie.Door de gegevens te middelen, biedt de DMM een stabieler resultaat, waardoor het gemakkelijker is om de weergegeven waarde te vertrouwen.
Display en interface
Het display is het deel van de DMM dat de metingen toont.De meeste DMM's gebruiken een vloeibare kristalweergave (LCD) om de nummers voor spanning, stroom of weerstand weer te geven.Een duidelijk display is erg nuttig, vooral wanneer je in zwak licht of drukke omgevingen werkt.Sommige DMM's worden geleverd met een verlicht display, waardoor het gemakkelijker wordt om de cijfers in omstandigheden met weinig licht te lezen.
Samen met de nummers tonen veel DMM -schermen ook symbolen om u te laten weten in welke modus het apparaat zich bevindt. Het display kan bijvoorbeeld een symbool weergeven voor het testen van continuïteit (om te controleren of er een compleet pad is voor elektriciteit om te stromen) of voorDioden testen (om te controleren of een diode correct werkt).Deze symbolen maken het gemakkelijker om de DMM te gebruiken zonder op te zoeken wat elke instelling doet.Sommige DMM's hebben ook extra knoppen of wijzerplaten waarmee u kunt schakelen tussen verschillende modi en bereiken, waardoor de tool flexibeler en gemakkelijker te gebruiken is.
Meetmogelijkheden van een DMM
Een digitale multimeter (DMM) is een handig hulpmiddel dat verschillende elektrische waarden kan meten, zoals spanning, stroom en weerstand.Als u weet hoe u het correct kunt gebruiken, kunt u nauwkeurige metingen krijgen en zowel het apparaat als het circuit waaraan u werkt beschermen.
Spanningsmetingen
Figuur 3: Juiste verbinding van testkabels voor het meten van DC -spanning met een digitale multimeter
Een DMM kan zowel directe stroom (DC) als wisselstroom (AC) spanningen meten.Om de DC -spanning te meten, plaatst u de rode testkabel in de Vω -poort en de Black Test -lead in de COM -poort.Voor AC -spanning is het proces hetzelfde, maar de meter zal zich automatisch aanpassen aan het lezen van AC -signalen, die van richting veranderen.Veel moderne DMM's hebben een functie die automatisch de polariteit van een DC -circuit detecteert.Dit betekent dat u zich geen zorgen hoeft te maken over het verbinden van de leads met de juiste positieve of negatieve kant - de meter zal het voor u doen.
Bij het meten van hogere spanningen maakt de DMM gebruik van speciale interne circuits om de spanning te verlagen tot een niveau dat zijn sensor veilig kan meten.Als u een DMM gebruikt waarvoor u het bereik handmatig moet selecteren, zorg er dan voor dat u het juiste bereik kiest voor de spanning die u test.Als u een te laag bereik kiest, kan dit het apparaat overbelasten, wat leidt tot verkeerde metingen of schade.
Huidige metingen
Figuur 4: Juiste verbinding van een digitale multimeter in serie om de stroom te meten
Het meten van stroom met een DMM is een beetje complexer dan het meten van spanning.Om de stroom te meten, moet u het circuit breken en de meter in serie aansluiten, wat betekent dat de stroom door de DMM moet stromen.De meter controleert vervolgens de stroom door te kijken naar de spanningsval over een ingebouwde weerstand.
Deze methode voor het meten van stroom is riskanter dan spanningsmetingen omdat onjuiste opstelling de meter kan beschadigen of zijn zekering kan opblazen.De meeste DMM's hebben zekeringen om ze te beschermen tegen te veel stroom, maar het is nog steeds een goed idee om te controleren dat alles correct is opgezet voordat een meting wordt gebruikt.Zorg er altijd voor dat de verwachte stroom zich binnen de limiet van de meter bevindt en de meter niet in de huidige modus verlaat bij het overschakelen naar andere tests.Het vergeten om van modi te wisselen kan eenvoudig een zekering blazen wanneer u probeert iets als spanning of weerstand daarna te meten.
Weerstandsmetingen
Weerstandsmetingen met een DMM zijn vrij eenvoudig.De meter stuurt een kleine hoeveelheid stroom door de weerstand en controleert de resulterende spanningsval om de weerstand te berekenen.Zorg ervoor dat het circuit is uitgeschakeld en geen vermogen heeft voordat ze weerstand meet.Als er nog steeds stroom in het circuit is, kunt u de DMM beschadigen of een onnauwkeurige lezing krijgen.
Bij het meten van weerstand kan de temperatuur van de weerstand of de aanwezigheid van andere componenten in het circuit de lezing beïnvloeden.Voor nauwkeurige resultaten is het vaak beter om weerstanden afzonderlijk, buiten het circuit te meten.
Continuïteitstest
Afbeelding 5: Een continuïteitstest uitvoeren met een digitale multimeter
Continuïteitstesten is een snelle manier om te zien of een circuit of een component een ononderbroken pad heeft om stroom door te stromen.In deze modus maakt de DMM een geluid als het pad is voltooid, dat continuïteit wordt genoemd.Deze functie is vooral handig bij het controleren van dingen zoals zekeringen, schakelaars of draden, omdat u het resultaat kunt horen in plaats van het display te bekijken.Het geluid vertelt u meteen als de verbinding goed is, waardoor u verbroken of defecte verbindingen sneller kunt vinden.
Diodetesten
In de diode -testmodus past de DMM een kleine spanning toe op de diode en controleert hoeveel spanningsspanning erover daalt.Een werkende diode vertoont meestal een voorwaartse spanning tussen 0,5 V en 0,7 V, afhankelijk van het type.Bij het testen van een omgekeerde diode moet de DMM een overbelasting (OL) weergeven, wat betekent dat er geen stroom doorloopt, wat normaal is voor een goed werkende diode in omgekeerde bias.
Diode -testen is een betere manier om te controleren of een diode correct werkt dan met behulp van een standaardweerstandscontrole.Het geeft u meer specifieke informatie over het gedrag van de diode wanneer de stroom in de voorwaartse richting stroomt.
Geavanceerde functies van digitale multimeters
Digitale multimeters (DMM's) zijn nuttige hulpmiddelen voor zowel professionals als hobbyisten die werken met elektrische systemen.Sommige DMM's worden geleverd met geavanceerde functies die ze nog nuttiger maken voor het vinden en oplossen van problemen in elektrische circuits.Hier is een nadere beschouwing van enkele van deze functies, uitgelegd in eenvoudiger taal:
Autominale versus handmatige rangorde
Afbeelding 6: Auto-regerende versus handmatige rangen digitale multimeter
Een verschil tussen digitale multimeters is of ze automatisch zijn of handmatig zijn.Een auto-inheemse DMM kiest automatisch het juiste bereik voor het meten van dingen zoals spanning, stroom of weerstand.Dit maakt het gemakkelijker om te gebruiken, omdat u de exacte waarde niet vooraf hoeft te weten.Het bespaart tijd en verlaagt de kans op fouten, vooral als u niet zeker weet wat u meet.Aan de andere kant vereist een handmatig-rangschikkende DMM dat u het bereik zelf kiest.Dit geeft u meer controle en is nuttig als u al een idee hebt van welk bereik u wilt verwachten.Het kan je ook een beter idee geven van wat er aan de hand is wanneer de waarde die je meet hoger of lager is dan verwacht.
Echte RMS -metingen
Echte RMS -metingen (rootgemiddelde vierkant) zijn nuttig wanneer u werkt met AC -signalen (wisselstroom), vooral wanneer de signalen niet soepel zijn.Een echte RMS DMM kan de AC-spanning of stroom nauwkeurig meten, zelfs wanneer het signaal geen perfecte golf is, zoals een vierkante of onregelmatige golf.Regelmatige DMM's die geen echte RM's hebben, gaan ervan uit dat het signaal altijd een soepele golf is, wat kan leiden tot fouten - soms tot 40% korting.Het gebruik van een echte RMS -meter helpt u om de juiste metingen te krijgen wanneer u te maken hebt met meer gecompliceerde of ongelijke golfvormen, die gebruikelijk zijn in moderne elektronische apparaten.
Peak Hold en Min/Max -functies
De Peak Hold -functie legt de hoogste waarde vast die een signaal bereikt terwijl u meet.Dit is handig voor het volgen van snelle, tijdelijke stroomstoten in de stroom, zoals de uitbarsting van de stroom die gebeurt wanneer een apparaat voor het eerst wordt ingeschakeld.De Min/Max -functie houdt de laagste en hoogste waarden bij tijdens uw meting, zodat u kunt zien hoeveel een signaal in de loop van de tijd verandert.Deze functies zijn nuttig wanneer u veranderingen in een circuit probeert te controleren, zoals druppels in spanning of plotselinge toename van de stroom, zonder constant het display te hoeven bekijken.
Gegevens vasthouden en relatieve modus
Met de gegevens van de gegevens kunt u de huidige lezing op het display bevriezen, wat handig is wanneer u zich in een situatie bevindt waarin het moeilijk is om de multimeter te zien of bij te houden wat u meet.Op deze manier verlies je geen lezing als het moeilijk is om het display te bekijken.Met relatieve modus kunt u een basiswaarde instellen, zodat u toekomstige metingen kunt vergelijken met dit referentiepunt.Deze functie is vooral nuttig voor het spotten van kleine verschillen, zoals kleine veranderingen in spanning of weerstand, die kunnen wijzen op een probleem of geleidelijke slijtage in een deel van het circuit.
Frequentie- en capaciteitsmeting
Sommige digitale multimeters kunnen ook frequentie en capaciteit meten.Frequentie wordt gemeten in Hertz (Hz) en is handig bij het controleren van circuits die op een wisselstroom worden uitgevoerd, zoals motoren of generatoren.Het meten van frequentie helpt u erachter te komen of het systeem op de juiste snelheid werkt of dat er iets mis is.Capaciteit wordt gemeten in Farads (F) en is nuttig bij het werken met condensatoren, die elektrische energie opslaan.Een capaciteitsmeting helpt u te controleren of een condensator nog steeds goed werkt of dat deze wordt versleten, wat kan beïnvloeden hoe een circuit presteert.Condensatoren worden in veel circuits gevonden en spelen een belangrijke rol bij het reguleren van spanning- of filtersignalen.
Praktisch gebruik van een DMM
Multimeterveiligheid
Veiligheid is erg belangrijk bij het gebruik van een digitale multimeter (DMM).Controleer voordat u het gebruikt altijd de categorie (CAT) -beoordeling van het apparaat.De International Electrotechnical Commission (IEC) heeft vier categorieën gecreëerd die de hoeveelheid elektrische energie en spanning beschrijven die een DMM kan aankunnen zonder schade of letsel te riskeren:
• Cat I: Gebruikt voor circuits met lage energie, zoals die gevonden in elektronica of kleine apparaten.
• Cat II: Dit is voor huishoudelijke apparaten of draagbare tools die zijn aangesloten op standaard elektrische uitgangen, waarbij het risico op hogere spanningen lager is, maar nog steeds bestaat.
• Cat III: Ontworpen voor elektrische systemen in gebouwen, zoals bedrading in muren, elektrische panelen en industriële apparatuur.Deze systemen zijn direct verbonden met het elektrische distributienetwerk en kunnen spanningspieken ervaren.
• Cat IV: Omvat gebieden met hogere energieniveaus, zoals overhead hoogspanningsleidingen of ondergrondse hulpprogramma's, waarbij elektriciteit een gebouw binnenkomt.Deze systemen kunnen veel sterkere stroomstoten hebben dan lagere categorieën.
Het gebruik van een DMM buiten de nominale categorie is onveilig en kan leiden tot schade aan letsel of apparatuur, omdat de meter mogelijk niet in staat is om hogere energieniveaus aan te kunnen dan waarvoor hij werd gemaakt.Controleer ook altijd dat de testkabels correct zijn aangesloten op de juiste invoerpoorten voordat u metingen uitvoert.Onjuiste verbindingen kunnen leiden tot onnauwkeurige metingen of de meter beschadigen.
Spanning en stroom veilig meten
Verbind bij het meten van de spanning altijd eerst de zwarte (negatieve) voorsprong op de grond of neutrale draad en sluit vervolgens de rode (positieve) voorsprong aan op de levende draad.Dit vermindert het risico op schok omdat de meter niet meteen is verbonden met het levende deel van het circuit.Als u met een hogere spanning werkt, helpt deze methode u ook veiliger te houden door de blootstelling aan het levende deel van het circuit te verminderen.
Voor het meten van de stroom is een klemmeter vaak het beste hulpmiddel.Een klemmeter meet stroom door het magnetische veld te detecteren dat wordt gecreëerd door de stroom van elektriciteit in een draad.Zorg ervoor dat je om een nauwkeurige lezing krijgt om slechts één draad te klemmen - de levende of neutrale draad.Als u tegelijkertijd rond zowel de levende als de neutrale draden klemt, is de lezing nul omdat de magnetische velden uit de twee draden elkaar annuleren.Om een juiste meting te krijgen, hoeft u slechts één draad te meten.
Conclusie
Digitale multimeters zijn nuttige hulpmiddelen voor iedereen die met elektriciteit werkt, waardoor u spanning, stroom, weerstand en andere waarden met nauwkeurigheid kan meten.Door de basisonderdelen van de multimeter te begrijpen, zoals hoe het signalen omzet in cijfers en hoe het display te lezen, kunt u ervoor zorgen dat u het op de juiste manier gebruikt.Of u nu test om te zien of een circuit werkt, meten hoeveel stroom stroomt of speciale functies gebruiken zoals echte RMS (die nauwkeurigere metingen voor AC -signalen geeft), het leren gebruiken van een DMM zal uw werk gemakkelijker en veiliger maken.Met de praktijk kunt u vol vertrouwen vertrouwen op uw digitale multimeter om zowel eenvoudige als meer uitdagende elektrische taken aan te kunnen.
Veelgestelde vragen [FAQ]
1. Hoe werkt een digitale huidige meter?
Een digitale stroommeter meet de stroom van elektrische stroom in een circuit.Het doet dit door de kleine spanningsval te detecteren over een weerstand die in het circuit is verbonden.De meter neemt dit spanningssignaal, converteert het in een nummer met behulp van elektronische componenten en toont vervolgens het resultaat op een scherm als de huidige lezing.
2. Wat is het werkingsprincipe van een digitale multimeter?
Een digitale multimeter werkt door verschillende elektrische waarden te meten, zoals spanning, stroom of weerstand, afhankelijk van de instelling.Het gebruikt circuits binnen om deze metingen uit te voeren en verandert ze vervolgens in getallen die op het scherm kunnen worden getoond.De gebruiker kiest de instelling op basis van wat ze willen meten.
3. Hoe wordt een digitale multimeter gebruikt?
Om een digitale multimeter te gebruiken, kiest u eerst wat u wilt meten (spanning, stroom of weerstand) door de wijzerplaat naar de juiste instelling te zetten.Vervolgens sluit u de testdraden aan op het deel van het circuit of het apparaat dat u wilt controleren.Eenmaal verbonden, toont de meter de waarde van wat u op het scherm meet.Zorg ervoor dat u de juiste instelling selecteert en bereik om fouten te voorkomen of de meter te beschadigen.
4. Hoe nauwkeurig is een digitale multimeter?
De nauwkeurigheid van een digitale multimeter is afhankelijk van het model en de kwaliteit.Veel basismodellen geven metingen die ongeveer 0,5% tot 1% dicht bij de werkelijke waarde liggen.Meer geavanceerde modellen kunnen nog preciezere metingen geven, soms zo dichtbij 0,01%.Controleer altijd de gebruikershandleiding om de exacte nauwkeurigheid van uw apparaat te kennen.
5. Hoe gebruik ik een digitale multimeter om de spanning te controleren?
Om de spanning te controleren met een digitale multimeter, draai je eerst de wijzerplaat naar de spanningsinstelling (zorg ervoor dat je AC of DC kiest, afhankelijk van wat je meet).Sluit de zwarte draad aan op de "COM" -poort en de rode draad in de poort gelabeld met een "V" voor spanning.Raak vervolgens de zwarte draad aan op het negatieve punt en de rode draad naar het positieve punt in het circuit.De multimeter toont de spanning op het scherm.Zorg ervoor dat u de draden goed behandelt om fouten of kortsluiting te voorkomen.