Мультиметр — это комбинированный прибор для измерения множества характеристик электричества. В первую очередь, этот прибор предназначен для измерения напряжения, силы тока и сопротивления в электрической цепи и на отдельных ее узлах. Мультиметры применяют в быту, во время электромонтажных работ, прокладки и ремонта линий электросвязи, в лабораториях и в других сферах, где нужно измерить параметры электрических сетей и приборов. Мультиметры подразделяются на аналоговые со стрелочкой для указания величин и цифровые. В этой статье мы рассмотрим, что из себя представляют данные виды мультиметров, и расскажем о преимуществах цифрового мультиметра к аналоговому, и наоборот.
Аналоговый (стрелочный) мультиметр
Аналоговый (стрелочный) мультиметр является идеальным интегратором, имеющим большой динамический диапазон и отличающийся наглядным представлением результата измерений.
Измерительные приборы стрелочного типа в своем устройстве имеют электромеханическую стрелочную головку, на которую подается электрический ток через набор резистивных делителей. Протекая по виткам рамки, помещенной в магнитном поле, и подвешенной на пружинках, ток отклоняет стрелку мультиметра на определенные деления, отражая значение измеренной величины на градуированной шкале в форме дуги. Стрелочный прибор содержит набор коммутируемых резисторов с шунтами и пару диодов.
Цифровой мультиметр
За отображение информации об измерениях в таких приборах отвечает цифровой дисплей, поэтому результат измерения виден сразу. Тем не менее, динамический диапазон цифрового мультиметра ограничен, так как имеется задержка при измерении и определенный порог срабатывания. Из-за этого цифровой прибор просто не в состоянии заметить некоторые из видов сигналов, а значит не заметит их и пользователь.
Каждый цифровой мультиметр содержит в себе АЦП и блок обработки результата, которые изначально имеют ограничения по разрядности оцифровки и времени обработки результата для конечного его отображения. Ограничение разрядности снижает динамический диапазон работы прибора, а задержка связанная с обработкой результата имеет совершенно определенную длительность, работа прибора замедляется. Тем не менее, цифровой мультиметр непрерывно совершенствуется, повышается разрядность, увеличивается быстродействие и сокращается время отклика.
Цифровой мультиметр, по сравнению с аналоговым, имеет более сложное устройство, вплоть до возможности обработки сигнала сразу или после измерений, на компьютере, но несмотря на сложность, современные цифровые мультиметры не очень дороги, поскольку выпускаются массово на основе специализированных интегральных микросхем.
Преимущества цифрового мультиметра перед аналоговым (стрелочным)
Рассмотрим какие достоинства отличают цифровые мультиметры от аналоговых, и почему цифровые приборы так популярны на сегодня.
Точность измерений
Результат измерения на дисплее цифрового тестера виден и понятен точно, ибо значение цифр известно каждому. В стрелочных же тестерах шкал несколько, нужно смотреть на ту шкалу, на которую нужно, в зависимости от выбранного диапазона, и высчитывать показания по делениям. Имеет значение направление взгляда, а также положение корпуса прибора относительно земли, связано это с балансировкой рамки.
Кроме того, постоянное внешнее магнитное поле влияет на рамку, даже магнитное поле Земли оказывает некоторое влияние на показания. Цифровые мультиметры лишены этих недостатков.
Полярность измеряемого сигнала
Цифровому мультиметру все равно, какова полярность измеряемого сигнала, будь то ток или напряжение, на дисплее просто появится знак минус, если полярность обратная. Стрелочный же тестер не покажет правильного значения, его стрелка просто отклонится назад в сторону ограничителя и упрется в него.
Авто настройка диапазона
Многие из современных мультиметров могут автоматически определить диапазон измерения, а стрелочные зачастую лишены такой возможности.
Функционал
Цифровой прибор может многое из того, чего стрелочные приборы не могут, например измерить емкость конденсатора, индуктивность катушки, частоту напряжения и тока, температуру и многие другие параметры. Некоторые цифровые приборы способны измерять соотношения между измерениями, дельту измеренных значений и т. д. Стрелочные приборы этого просто не умеют.
Чувствительность и взаимодействие с объектом измерений
Цифровой прибор оснащен электронными усилителями, поэтому он может измерять даже очень слабые сигналы, и практически без влияния на объект, к которому подключен. При измерении напряжения, цифровой прибор обладает колоссальным входным сопротивлением, а при измерении тока — минимальным. Точность измерений остается при этом очень высокой.
Линейность шкалы
При измерении постоянных напряжений и токов, шкала стрелочного прибора линейна. Если же речь заходит об измерениях сопротивлений, либо переменных напряжений и токов, то используется дополнительная нелинейная шкала, а это вызывает некоторые неудобства и порождает хоть и небольшие, но неточности. В цифровых приборах этой проблемы не возникает, поскольку стрелочная шкала отсутствует, и величины просто считываются наглядно с дисплея в виде готовых цифр.
Подстройка нуля у стрелочных приборов
Цифровым мультиметрам, как правило, не нужна настройка нуля — ни для амперметра, ни для вольтметра, ни для омметра. Стрелочным же приборам подстройка нуля необходима. Сначала осуществляется балансировка рамки, левое положение стрелки на шкале, которое выстраивается юстировочным шлицем, расположенным на передней панели прибора.
Еще у стрелочных приборов подстройка нуля необходима для измерения сопротивлений. По мере разряда питающей батареи и при переключении между пределами измерений, регулировочным резистором выставляется в ноль правое положение стрелки омметра.
Влияние состояния батареи на показания
Вне зависимости от того, насколько разряжена питающая батарея, цифровые мультиметры работают точно. Если же заряд батареи окажется критически низким, то на дисплее отобразится индикатор, который будет сигналом к тому, что батарею пора заменить новой, а до этого, пока индикатор низкого заряда на дисплее отображается, показания уже не будут точными, и пользователь будет об этом знать. Но пока на дисплее не появился индикатор, в точности показаний можно быть уверенным на 100%.
Со стрелочным мультиметром дело обстоит несколько иначе — точность показаний омметра связана с выставлением регулировочным резистором нуля при замкнутых щупах. По мере снижения заряда батареи ноль плывет, и об этом важно всегда помнить и делать регулярно настройку нуля.
С цифровым мультиметром проще — если высвечивается индикатор, то точность не гарантируется, пока же индикатора низкого заряда батареи на дисплее нет, можно быть уверенным в точности.
Вибростойкость, устойчивость к механическим повреждениям
Конструкция рамки стрелочного прибора не терпит сильных вибраций и ударов. Волоски, на которых подвешена рамка могут от удара порваться. Цифровой прибор не боится тряски, и гораздо более устойчив к ударам.
Преимущества аналоговых (стрелочных) мультиметров перед цифровыми
Теперь же рассмотрим какие преимущества есть у аналоговых (стрелочных) мультиметров перед цифровыми, и почему аналоговые приборы остаются незаменимыми на протяжении многих лет, несмотря на появление широко доступных функциональных цифровых мультиметров.
Энергопотребление
В режиме измерения тока и напряжения, аналоговые (стрелочные) мультиметры не потребляют обычно энергии от встроенной батареи. Можно даже оставить аналоговый тестер в этом режиме, и не опасаться за сохранность батарейки, разве что со временем она просто стареет, как и при обычном хранении. Цифровой же мультиметр во включенном состоянии всегда потребляет энергию, его электроника иначе не может.
По этой причине, если оставить цифровой прибор включенным, его батарея просто окончательно разрядится. Однако во множестве современных мультиметров реализована функция автоматического отключения, она то и сбережет батарейку. Таким образом, в этом аспекте преимущество стрелочных мультиметров не очень значимо.
Аналоговый (стрелочный) мультиметр инерционен
Стрелочный мультиметр не производит оцифровку сигнала, требующую времени, к тому же механизм его стрелки инерционен. Именно по этой причине стрелочные приборы являются отличными интеграторами, они наглядно отражают динамику сигнала, не тратя времени на его оцифровку.
Цифровой мультиметр не может похвастаться такой наглядностью, там на дисплее просто цифры — результат вычислений, в то время, как движение стрелки аналогового прибора дает мгновенное представление о том, что происходит с измеряемым сигналом. Однако есть и совмещенные измерительные приборы, оснащенные и стрелкой и цифровым дисплеем, но это лишь редкие исключения.
Главное достоинство стрелочных приборов, поддерживающее их популярность, — наглядная динамика стрелки.
Восприимчивость к помехам
Инерционность стрелочного прибора делает его устойчивым к помехам, которые могут содержаться в сигнале, приложенном к щупам. Цифровой прибор не сможет нормально отображать показания, ему будут мешать помехи, например при измерении постоянного напряжения с разного рода пульсациями. Стрелочный же прибор просто усреднит измерения, просто интегрируя их автоматически.
Динамика стрелки легко заметна
Даже не глядя прямо на шкалу стрелочного прибора, движение его стрелки легко заметно боковым зрением. Это удобно, если прибор стоит сбоку, а мастер занимается работой, он может не отводя взгляда от рук, заметить отклонение стрелки, не отвлекаясь.
Динамическое измерение емкости
Поскольку стрелочный прибор — отличный интегратор, то в процессе заряда конденсатора можно отслеживать динамику тока по движению стрелки, это очень удобно, а цифровой прибор так не сможет.
Измерение напряженности ВЧ колебаний поля
Стрелочный прибор является отличным индикатором напряженности высокочастотного поля, например электрическое поле от трансформатора Тесла не каждый цифровой мультиметр вынесет, в то время, как стрелочный прибор можно без опаски поместить даже в сильное поле, и измерить таким образом его напряженность.
Итак, из перечисленного выше легко понять, что как цифровые, так и стрелочные мультиметры отличаются как достоинствами, так и недостатками. Поэтому для каждого конкретного случая будет удобен тот или иной тип прибора. Но если вы не можете определиться с выбором, какой вам больше нужен мультиметр: стрелочный или цифровой, то самым лучшим вариантом будет приобрести приборы обоих этих типов.
