Kupiłem multimetr C4342 w stanie jak by opuścił wczoraj fabrykę. Wyjątkowo piękny egzemplarz. Niestety, był niesprawny. Trafił więc na warsztat - aż, szkoda było go rozkręcać. Fabrycznie zamalowane śruby, zero śladów ingerencji. Myślę, że ktoś wykonał pomiar, czy dwa, i źle ustawił zakres, co spowodowało awarię.
Jak zwykle kilka zdjęć w większej rozdzielczości. Mogą być przydatne przy ewentualnej naprawie takiego miernika:
Widoczna osłona ustroju miernika:
Multimetr rozkłada się stosunkowo łatwo, ale gdybym musiał rozkręcać przełącznik to już tak fajnie by nie było.
Oto i przyczyna awarii. Spalona ścieżka - górna, zaczynająca sie czerwonym przewodem. Ledwo widoczne uszkodzenie. Uszkodzenie wyszło dopiero przy pomiarach. Kawałek przewodu wlutowany na tym odcinku przywrócił sprawność temu multimetrowi.
Udało mi się zdiagnozować i naprawić ten multimetr bez niszczenia oryginalnych wiązek kabli.
Miernik ma jednak pewne wady. Nie ma bezpieczników, oraz ma fatalnie dobraną skalę do zakresów. Możemy ustawić 1, 5, 10, 50 - a co widzimy na skali: od 0 do 25. Przykładowo dla zakresu 10 V musimy każdą podziałkę skali przemnożyć przez 0,4 by odczytać wynik. Oczywiście można się do tego przyzwyczaić i odczytywać wskazania szybko.
Weźmy przykładowe zakresy pomiarowe: 1) Od 0 do 0,1 V. 2)Od 0 do 1000 V.
Ad 1)
Rozdzielczość 3 1/2 cyfry (2000)
Dzielimy zakres pomiarowy 100 mV / 2000 = 0,05 mV. Tak otrzymaliśmy minimalną wartość, którą miernik może pokazać na wyświetlaczu wynoszącą 0,1 mV.
- Maksymalne wskazanie: 199,9 mV.
- Minimalne wskazanie: 0,1 mV (najmniejsze jest oczywiście 0,0 mV)
Rozdzielczość 4 1/2 cyfry (12000)
Dzielimy zakres pomiarowy 100 mV / 12000 = 0,0083 mV. Tak otrzymaliśmy minimalną wartość, a miernik posiadający możliwość wyświetlenia czterech i pół cyfry pokaże na wyświetlaczu:
- Maksymalne wskazanie: 199,99 mV
- Minimalne wskazanie: 0,01 mV.
Ad 2)
Rozdzielczość 3 1/2 cyfry (2000)
Dzielimy zakres pomiarowy 700 V / 2000 = 0,35 V. Otrzymaliśmy minimalną wartość, którą miernik może pokazać na wyświetlaczu wynoszącą 1 V.
Na wyświetlaczy zobaczymy:
- Maksymalne wskazanie: 700 V.
- Minimalne wskazanie: 1 V.
Rozdzielczość 4 1/2 cyfry (12000)
Dzielimy zakres pomiarowy 700 V / 12000 = 0,0583 V. Otrzymaliśmy minimalną wartość, którą miernik może pokazać na wyświetlaczu wynoszącą 0,1 V.
Na wyświetlaczy zobaczymy:
- Maksymalne wskazanie: 700,0 V.
- Minimalne wskazanie: 0,1 V.
***
Rozdzielczość multimetru stanowi o jego możliwościach wyświetlenia najmniejszych wartości. Należy pamiętać, że zdolność do wyświetlenia małej wartości, nie oznacza że miernik potrafi dokładnie zmierzyć te wartość. Należy sprawdzić dokładność miernika i policzyć rachunek błędów.
Generalna zasada stanowi, że jeżeli wskazania miernika przekraczają "pełne cyfry" to dodaje się oznaczenie ½. Miernikiem, który ma takie równe wskazanie jest np. Fluke 45, mogący wyświetlić pięć cyfr od 00000 do 99999. Większość mierników potrafi przekroczyć zakres pomiarowy zamykający się w "pełnych cyfrach" - zazwyczaj o 20%. Ponieważ niektórzy producenci stworzyli mierniki potrafiące przekraczać ten zakres o więcej niż 20% to postanowili je wyróżnić dodając inne przyrostki niż ½, stąd pojawiły się końcówki takie jak: ¾, ⅘, ⅞.
Należy pamiętać, że podawana rozdzielczość może odrobinę odbiegać od jej rzeczywistej wartości, czyli 2 000 może oznaczać 1999 (liczymy od zera) lub 300 000 może oznaczać maksymalnie 309 999 (duże liczby będę pisać ze spacjami, by poprawić ich czytelność).
*
Wyjaśniając bardziej technicznie: w przetwornikach a/c pracujących w kodzie BCD wyprowadza się bit, na pozycji bardziej znaczącej, niż najbardziej znaczący bit. Taki dodatkowy bit (zwany bitem przekroczenia) ma wagę odpowiadającą pełnemu zakresowi przetwarzania i zwiększa zakres przetwarzania o 100%. W opisie rozdzielczości przetwornika uzyskany w ten sposób zakres jest często oznaczany jako ½.
W ten sposób można jeszcze bardziej zwiększyć zakres przetwarzania wyprowadzając kolejne bity. Dwa bity przekroczenia zwiększają zakres o 300% (¾), a trzy bity o 700% (⅞)
***
Rozdzielczość to jednak nie wszystko! Należy wziąć pod uwagę błędy miernika (opisane w instrukcji obsługi) - należy liczyć rachunek błędów.
Ważne też są zakresy pomiarowe. Miernik o dużej rozdzielczości, ale i dużych zakresach pomiarowych, nie będzie dokładny. Proszę ponownie zobaczyć przykłady 1) i 2). Wraz ze zmianą zakresu pomiarowego na większy tracimy dokładność wyświetlanych wartości. Policzmy dla miernika 3 1/2 cyfry dokładność, gdyby zakresem pomiarowym było 0,01 V:
1 mV / 2000 = 0,005 mV
Miernik 3 1/2 cyfry w takim w takim przykładzie będzie mógł wyświetlić minimum 0,01 mV, czyli tyle samo co miernik o rozdzielczości 4 /12 z zakresem 0,2 V. Jednak miernik 3 1/2 (o trzykrotnie mniejszej rozdzielczości) będzie tu dokładniejszy - widać dlaczego?
Przypomnę: 10 000 oznacza, że na wyświetlaczu posiadającym cztery cyfry zobaczymy wartości od 0000 do 9999 - czyli wyświetlacz może wyświetli dziesięć tysięcy różnych wartości.
Rozdzielczość przyrządu jest związana z możliwościami przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D). Wymagania wobec przetwornika bez zaokrąglenia w górę:
1 cyfra -> 3,3 bit, -20 dB
2 cyfry -> 6,6 bit, -40 dB
3 cyfry -> 10 bit, -60 dB
4 cyfry -> 13,3 bit, -80 dB
5 cyfry -> 16,6 bit, -100 dB
6 cyfry -> 19,9 bit, -120 dB
7 cyfry -> 23,3 bit, -140 dB
8 cyfry -> 26,6 bit, -160 dB
9 cyfry -> 29,9 bit, -180 dB
Jeżeli użytkownik multimetru się pomyli i np. na zakresie mierzącym natężenie spróbuje zmierzyć napięcie, to powinno zadziałać zabezpieczenie (bezpiecznik), które rozłączy obwód chroniąc:
- Użytkownika.
- Multimetr.
Wiele mierników nie ma takiego zabezpieczenia, lub jest ono wykonane w sposób nazwijmy to "ekonomiczny". Rolą bezpiecznika jest nie tylko przerwanie obwodu, jeżeli zajdzie taka potrzeba, ale i rozłączenie łuku elektrycznego, który może powstać. Można sobie zadać pytanie: czy łuk elektryczny powstanie przy moich pomiarach? Czy to na prawdę jest to groźne i dotyczy mnie? Proszę zobaczyć poniższe filmy. Pierwszy z użytym stosunkowo niewielkiego napięcia:
Ile osób zawsze, kiedy jest to możliwe, rozłącza obwody zasilające 230 V, czy 400 V, przy pomiarach? Zresztą często potrzebujemy tego zasilania do wykonania pomiarów. Dlatego zabezpieczenia są ważne.
Jeżeli do zasilania używamy baterie, czy zasilacze wtyczkowe, lub inne o wysokiej oporności uzwojeń wtórnych, to ich wydajność prądowa jest mała. Bezpiecznik chroni wtedy głównie multimetr, ale... w przypadku zwarcia zasilacz może nagrzać się tak, że się stopi lub zapali (jeżeli jest to też konstrukcja "ekonomiczna").
Również przewody pomiarowe, mogą nagrzać się tak, że spali się ich izolacja. Nawet, gdy ogień nie będzie intensywny i szybko sobie z nim poradzimy to możemy zniszczyć biurko, jakieś urządzenia, wykładziny, ściany, itp. Gdy dokonujemy pomiarów w samochodzie tak samo nie chcemy spalić izolacji kabli lub zniszczyć tapicerki. Generalnie staramy się nie zostać bohaterem historii opowiadanych latami...
Coraz częściej mamy do czynienia z UPS'ami (większej mocy z szeregowo połączonymi akumulatorami), transformatorami od mikrofalówek, akumulatorami litowymi. Tak więc już nie tylko zasilanie energetyczne 230 V i 400 V wymaga zwrócenia uwagi na zabezpieczenia torów pomiarowych multimetrów.
***
W multimetrach gorszych firm stosuje się często bezpieczniki, które potrafią rozłączyć prąd wynoszący do 35 A (0,035 kA). Taki prąd rozłączający ma większość popularnych bezpieczników miniaturowych (rurkowych, szklanych), o wymiarach 5x20 mm. Są dostępne w tym rozmiarze bezpieczniki potrafiące rozłączyć 300 kA (prąd nominalny 5 A) 1,5 kA (prąd nominalny 10 A), ale w mniej markowych multimetrach ich nie spotkałem.
Istnieje więc możliwość, że uda się zwiększyć bezpieczeństwo poprzez instalację bezpiecznika potrafiącego rozłączyć większy prąd. Należy tylko dobrać bezpiecznik o tej samej charakterystyce czasowej! Zastanawiające jest to, że marne zabezpieczenia nie są domeną tylko najtańszych mierników - można je też spotkać w konstrukcjach całkiem drogich.
W dobrych miernikach ogólnego przeznaczenia producent stosuje (zazwyczaj) bezpieczniki potrafiące rozłączyć od 20 kA do 100 kA. Oczywiście taki bezpiecznik nie kosztuje złotówki tylko od 5 do 30 zł (choć widziałem je też po 70 zł, ale to już wynikało z marży sklepu).
Przykładowe bezpieczniki stosowane w multimetrach - oprócz pierwszego. Dla zobrazowania skali pierwsza od lewej jest wkładka stosowana w moim bloku jako zabezpieczenie przedlicznikowe.
Taka uwaga: skoro może zdarzyć się użycie multimetru do wykonania pomiarów bezpośrednio za licznikiem, to czy w multimetrze może być taki bezpiecznik, jak pierwszy od prawej strony? Można takie kupić za prąd nominalny 20 A, a przecież ten od lewej strony ma tylko 25 A. Prąd nominalny podobny, a więc skąd różnica w rozmiarze? Tym pytaniem staram się przekazać, dlaczego bezpieczniki są takie ważne - nie tylko w multimetrach.
Tak wygląda automatyczne zabezpieczenie miernika rosyjskiego:
Zachowuje się jak bezpiecznik automatyczny. Po zadziałaniu przyciskiem uzbrajamy je ponownie.
***
Mam przygotowane małe pudełko z ośmioma bateriami AA (maksymalna ilość baterii w mierniku RLC) i wszystkimi typami bezpieczników występujących w moich przenośnych multimetrach. Zawsze staram się zabierać to pudełko w "teren".
***
Poniżej przedstawię linki do stron ze zdjęciami wnętrz multimetrów. Ocenie czytającego pozostawię, który z mierników zapewnia większe bezpieczeństwo. Proszę zwrócić uwagę, że bezpieczniki różnią sie nie tylko średnicą, ale i długością.
Miernik mający już swoje lata, bez kategorii pomiarowej (nie wiem nawet, czy były zdefiniowane jakieś w tamtych latach), a jednak dobrze zabezpieczony.
To nie umożliwia nim bezpośredniego pomiaru prądu. Powyższym Metrahit Base można mierzyć natężenie tylko za pomocą cęg prądowych. Wszystkie wejścia są wysokoomowe.
***
Ciekawe jest, że w dwóch analogowych multimetrach znalazło się miejsce na bezpieczniki zapasowe:
Dwa(!) zapasowe bezpieczniki chroniące zakres mA:
Widoczne są cztery bezpieczniki, dwa robocze i dwa zapasowe:
Poniżej kolejny przykład dobrej konstrukcji. Polski multimetr UM-112B. Bezpiecznik widoczny w prawym górnym rogu jest w stanie rozłączyć duży prąd zwarciowy. Nie ustępuje tu bezpiecznikom w multimetrach Metrahit. Dla porównania w prawym dolnym rogu znajduje się standardowych rozmiarów bezpiecznik (20x5), a w lewym dolnym rogu bezpiecznik z GI83.
Multimetry UM-112B są nadal produkowane i cieszą sie opinia niezniszczalnych. Często można spotkać ja w szkołach, na uczelniach, gdzie możliwość popełnienia błędu jest szczególnie duża.
***
Film z EEVblog (zaczyna się przy omówieniu zabezpieczeń):
Występują też multimetry laboratoryjne, najczęściej stołowe, gdzie nie stosuje sie bezpieczników, lub nie zabezpiecza wszystkich torów pomiarowych. Są to jednak zabiegi celowe i niezbędne by uzyskac np.: pomiary o odpowiedniej dokładności. Nie rozpatruję tu przyrządów specjalnych, tylko uniwersalne.
Tak wyglądają bezpieczniki w multimetrze laboratoryjnym 7 1/2 cyfry:
W przypadku multimetrów ogólnego przeznaczenia warto stosować zasadę, że dobry (uniwersalny) multimetr można poznać po jego bezpiecznikach. Wybierając multimetr ogólnego przeznaczania podążaj za bezpiecznikami....
*****
Zagrożeniem może być zarówno natężenie jak i napięcie, a najczęściej ich kombinacja... Przedstawię więc jeszcze link do filmu, gdzie Dawid z EEVblog prezentuje, co się stanie, gdy multimetr spotka na swojej drodze życia przepięcie:
Dobre multimetry przechodzą testy zgodne z normami (procedury badawcze IEC 61010) odporności na przepięcia, np.:
- Kategoria II 1000 V, 20 powtórzeń po 6000 V.
- Kategoria III 1000 V, 20 powtórzeń po 8000 V.
Warto zaznaczyć, że np.: miernik kategorii III 600 V jest znacząco lepiej zabezpieczony niż miernik kategorii II 1000 V. Wynika to z możliwości (rezystancji) źródeł zasilania do których miernik powinien być podłączany.
W taki sposób przechodzimy do kategorii pomiarowych mierników zgodnie z IEC 61010-1 (Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna). W stosunkowo łatwy sposób można się zorientować o jakości miernika odczytując z jego obudowy oznaczenia kategorii pomiarowej. Jednak UWAGA! Czy oznaczenia naniesione na obudowę są wiarygodne? Czy potrafisz stwierdzić, że Twój multimetr posiada realne kategorie bezpieczeństwa KAT III, lub KAT IV?
Dobrze, gdy na mierniku, lub w instrukcji obsługi, kategorie te są potwierdzone przez niezależne (i uznane) instytucje (laboratoria), jak TUV, CSA, UL, VDE.
*
Kategorie pomiarowe i ich opisy zgodnie IEC 61010-1:
Kategoria I
Elektronika.
Pomiary w systemach elektrycznych nie podłączonych bezpośrednio do sieci zasilającej: np. systemy zasilania w pojazdach silnikowych, samolotach, akumulatory, baterie. Źródła niskoenergetyczne, jak wysokonapięciowe elementy powielaczy.
Kategoria II
Jednofazowe odbiorniki energii.
Pomiary w obwodach elektrycznych podłączonych bezpośrednio do systemów zasilania niskiego napięcia przez wtyk, np. urządzenia do użytku w gospodarstwie domowym, biurach, laboratoriach.
Kategoria III
Trójfazowe systemy rozdzielcze, tablice rozdzielcze.
Pomiary w instalacjach budowlanych: odbiorniki podłączone na stałe, podłączenia szafek dystrybucyjnych i urządzeń do nich podłączonych, wielofazowe silniki, oświetlenie w dużych budynkach.
Kategoria IV
Przyłącza, w tym trójfazowe; przewody zewnętrzne.
Pomiary źródła instalacji niskiego napięcia: urządzenia pomiarowe, doprowadzenia główne, urządzenia zabezpieczające przed przetężeniem, linie napowietrzne do wolnostojących budynków, linie podziemne do pomp studziennych.
***
Wiem, że są ludzie nieomylni, którym nigdy nie zadziałał bezpiecznik w multimetrze. Są też tacy, którzy wszelkie zabezpieczenia traktują jako ujmę na swojej męskości... No cóż, jeżeli taki mały bezpiecznik może być ujmą, to hmm... Mój wpis jest przeznaczony dla osób, którym zdarzają się pomyłki (lub liczą się z taką możliwością), którzy wykonują wiele pomiarów, pracują przy wysokoenergetycznych źródłach zasilania, bywają zmęczeni, przepracowani. Mam nadzieję, że jeżeli do tej pory nie zwracali na to uwagi to teraz odrobinę rozszerzyli swoją wiedzę.
Oczywiście, zawsze znajdą sie "ludzie wiedzący lepiej":
