Đồng hồ vạn năng sử dụng để làm gì

Một đồng hồ vạn năng hoặc một multitester , còn được gọi là một VOM (volt-ohm-milliammeter), là một điện tử dụng cụ đo lường kết hợp một số chức năng đo lường trong một đơn vị. Một đồng hồ đo điện vạn năng điển hình có thể đo điện áp , dòng điện và điện trở . Đồng hồ vạn năng tương tự sử dụng một microammeter với một con trỏ di chuyển để hiển thị bài đọc. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số(DMM, DVOM) có màn hình số và cũng có thể hiển thị thanh đồ họa biểu thị giá trị đo. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hiện nay phổ biến hơn nhiều do chi phí thấp hơn và độ chính xác cao hơn, nhưng vạn năng tương tự vẫn thích hợp hơn trong một số trường hợp, ví dụ như khi theo dõi giá trị thay đổi nhanh chóng.

Đồng hồ vạn năng có thể là một thiết bị cầm tay hữu ích cho việc tìm kiếm lỗi cơ bản và công việc phục vụ tại hiện trường, hoặc một công cụ băng ghế có thể đo đến độ chính xác rất cao. Đồng hồ vạn năng có sẵn trong một loạt các tính năng và giá cả. Đồng hồ vạn năng giá rẻ có thể có giá dưới 10 đô la Mỹ , trong khi các mô hình cấp phòng thí nghiệm với hiệu chuẩn được chứng nhận có thể có giá hơn 5.000 đô la Mỹ .
Thiết bị phát hiện dòng con trỏ di chuyển đầu tiên là điện kế vào năm 1820. Chúng được sử dụng để đo điện trở và điện áp bằng cách sử dụng cầu Wheatstone và so sánh đại lượng chưa biết với điện áp hoặc điện trở tham chiếu. Mặc dù hữu ích trong phòng thí nghiệm, các thiết bị rất chậm và không thực tế trong lĩnh vực này. Những điện kế này cồng kềnh và tinh tế.

Chuyển động của dong ho van nang D’Arsonval nhận Weston sử dụng một cuộn dây di chuyển mang theo một con trỏ và xoay trên các chốt hoặc dây chằng dải taut. Cuộn dây quay trong một từ trường vĩnh cửu và bị hạn chế bởi các lò xo xoắn ốc mịn cũng phục vụ để mang dòng điện vào cuộn dây chuyển động. Nó cho phép đo tỷ lệ thay vì chỉ phát hiện và độ lệch không phụ thuộc vào hướng của máy đo. Thay vì cân bằng một cây cầu, các giá trị có thể được đọc trực tiếp từ thang đo của thiết bị, giúp cho việc đo lường nhanh chóng và dễ dàng.

Đồng hồ đo cuộn dây cơ bản chỉ phù hợp cho các phép đo dòng điện trực tiếp, thường trong phạm vi từ 10 10A đến 100 mA. Nó dễ dàng thích nghi để đọc dòng điện nặng hơn bằng cách sử dụng các shunt (điện trở song song với chuyển động cơ bản) hoặc đọc điện áp sử dụng điện trở nối tiếp được gọi là bội số. Để đọc dòng điện hoặc điện áp xoay chiều, cần có bộ chỉnh lưu. Một trong những bộ chỉnh lưu phù hợp sớm nhất là bộ chỉnh lưu oxit đồng được phát triển và sản xuất bởi Union Switch & Signal Company, Swissvale, Pennsylvania, sau này thuộc Công ty Tín hiệu và Phanh Westinghouse, từ năm 1927. [1]

Đồng hồ vạn năng được phát minh vào đầu những năm 1920 khi máy thu radio và các thiết bị điện tử ống chân không khác trở nên phổ biến hơn. Các phát minh của vạn năng đầu tiên là do Bưu điện Anh kỹ sư, Donald Macadie, người trở nên không hài lòng với sự cần thiết phải thực hiện nhiều công cụ riêng biệt cần thiết cho duy trì viễn thông mạch. [2] Macadie đã phát minh ra một thiết bị có thể đo ampe (ampe), vôn và ohms , do đó, đồng hồ đa chức năng sau đó được đặt tên là Avometer . [3] Đồng hồ bao gồm một đồng hồ đo cuộn dây di động, điện trở và điện trở chính xác, và các công tắc và ổ cắm để chọn phạm vi.

Công ty thiết bị điện và cuộn dây tự động (ACweECO), được thành lập vào năm 1923, được thành lập để sản xuất Avometer và một máy cuộn dây cũng được thiết kế và cấp bằng sáng chế bởi MacAdie. Mặc dù là cổ đông của ACweECO, ông MacAdie vẫn tiếp tục làm việc cho Bưu điện cho đến khi nghỉ hưu vào năm 1933. Con trai ông, Hugh S. MacAdie, gia nhập ACweECO vào năm 1927 và trở thành Giám đốc kỹ thuật. [4] [5] [3] AVO đầu tiên được bán vào năm 1923 và nhiều tính năng của nó gần như không được thay đổi cho đến Model 8 cuối cùng.

Thuộc tính chung của vạn năng Chỉnh sửa
Bất kỳ đồng hồ sẽ tải mạch theo thử nghiệm ở một mức độ nào đó. Ví dụ, đồng hồ vạn năng sử dụng chuyển động của cuộn dây di chuyển với dòng điện lệch quy mô đầy đủ là 50 microamp(μA), độ nhạy cao nhất thường có, phải rút ra ít nhất 50 A từ mạch được kiểm tra để đồng hồ đo đạt đến đỉnh cao nhất của thang đo. Điều này có thể tải một mạch trở kháng cao đến mức ảnh hưởng đến mạch, do đó cho đọc thấp. Dòng điện lệch quy mô đầy đủ cũng có thể được biểu thị dưới dạng “ohms per volt” (/ V). Con số ohms trên volt thường được gọi là “độ nhạy” của thiết bị. Do đó, một mét có chuyển động 50 A sẽ có “độ nhạy” 20.000 Ω / V. “Per volt” đề cập đến thực tế là trở kháng mà đồng hồ biểu hiện cho mạch được thử nghiệm sẽ là 20.000 Ω nhân với điện áp toàn thang mà đồng hồ được đặt. Ví dụ: nếu đồng hồ được đặt ở phạm vi toàn thang 300 V, trở kháng của máy đo sẽ là 6 MΩ. 20, 000 / V là độ nhạy tốt nhất (cao nhất) có sẵn cho các vạn năng tương tự điển hình thiếu bộ khuếch đại bên trong. Đối với các mét có bộ khuếch đại bên trong (VTVM, FETVM, v.v.), trở kháng đầu vào được cố định bởi mạch khuếch đại.

Avometer đầu tiên có độ nhạy 60 / V, ba dải dòng điện trực tiếp (12 mA, 1.2 A và 12 A), ba dải điện áp trực tiếp (12, 120 và 600 V hoặc tùy chọn 1.200 V) và 10.000 phạm vi kháng chiến. Một phiên bản cải tiến của năm 1927 đã tăng mức này lên 13 phạm vi và chuyển động 166,6 / V (6 mA). Một phiên bản “Phổ quát” có thêm dải điện áp xoay chiều và dòng điện xoay chiều được cung cấp từ năm 1933 và năm 1936, mẫu máy đo độ nhạy kép 7 cung cấp 500 và 100 / V. [6]Từ giữa những năm 1930 cho đến những năm 1950, 1.000 / V đã trở thành một tiêu chuẩn nhạy cảm thực tế cho công việc phát thanh và con số này thường được trích dẫn trên các tờ dịch vụ. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất như Simpson, Triplett và Weston, tất cả ở Hoa Kỳ, đã sản xuất 20.000 OM / V VOM trước Thế chiến thứ hai và một số trong số này đã được xuất khẩu. Sau năm 194546, 20.000 / V trở thành tiêu chuẩn dự kiến ​​cho thiết bị điện tử, nhưng một số nhà sản xuất thậm chí còn cung cấp các dụng cụ nhạy cảm hơn. Đối với công nghiệp và “dòng điện nặng” khác, sử dụng đồng hồ vạn năng có độ nhạy thấp tiếp tục được sản xuất và chúng được coi là mạnh hơn các loại nhạy hơn.

Đồng hồ vạn năng tương tự chất lượng cao (tương tự) tiếp tục được sản xuất bởi một số nhà sản xuất, bao gồm Chauvin Arnoux (Pháp), Gossen Metrawatt (Đức), và Simpson và Triplett (Hoa Kỳ).

Đồng hồ bỏ túi kiểu đồng hồ được sử dụng rộng rãi vào những năm 1920. Vỏ kim loại thường được kết nối với kết nối âm, một sự sắp xếp gây ra nhiều cú sốc điện. Các thông số kỹ thuật của các thiết bị này thường thô, ví dụ như thiết bị được minh họa có điện trở chỉ 33 / V, thang đo phi tuyến tính và không điều chỉnh bằng không.

Chân vôn kế ống hoặc van vôn kế (VTVM, VVM) được sử dụng để đo điện áp trong mạch điện tử, nơi cao trở kháng đầu vào là cần thiết. VTVM có trở kháng đầu vào cố định thường từ 1 MΩ trở lên, thường thông qua việc sử dụng mạch đầu vào theo cực âm , và do đó không tải đáng kể mạch đang được thử nghiệm. VTVM đã được sử dụng trước khi giới thiệu bóng bán dẫn tương tự trở kháng cao và bóng bán dẫn hiệu ứng trườngvôn kế (FETVOM). Đồng hồ kỹ thuật số hiện đại (DVM) và một số đồng hồ analog hiện đại cũng sử dụng mạch đầu vào điện tử để đạt được trở kháng đầu vào cao. Phạm vi điện áp của chúng tương đương về chức năng với VTVM. Trở kháng đầu vào của một số DVM được thiết kế kém (đặc biệt là một số thiết kế ban đầu) sẽ thay đổi theo chu kỳ đo bên trong mẫu và giữ , gây nhiễu cho một số mạch nhạy cảm đang được thử nghiệm.

Quy mô bổ sung như decibel , và chức năng đo lường như điện dung , tăng transistor , tần số , chu kỳ nhiệm vụ , trưng bày giữ, và liên tục mà âm thanh một còi khi kháng đo được nhỏ đã được đưa vào nhiều multimeters. Mặc dù vạn năng có thể được bổ sung bằng các thiết bị chuyên dụng hơn trong bộ công cụ của kỹ thuật viên, một số vạn năng bao gồm các chức năng bổ sung cho các ứng dụng chuyên dụng (nhiệt độ với đầu dò cặp nhiệt điện , độ tự cảm , kết nối với máy tính , giá trị đo được, v.v.).

hoạt động Sửa

Một 4 1 / 2 -digit Multimeter kỹ thuật số, Fluke 87V
Đồng hồ vạn năng là sự kết hợp của vôn kế DC, vôn kế AC, ampe kế và ohmmeter . Một vạn năng tương tự không khuếch đại kết hợp một chuyển động mét, điện trở phạm vi và công tắc; VTVM được khuếch đại công tơ tương tự và chứa mạch hoạt động.

Đối với chuyển động của đồng hồ tương tự, điện áp DC được đo bằng điện trở nối tiếp giữa chuyển động của đồng hồ và mạch được thử. Một công tắc (thường là quay) cho phép chèn điện trở lớn hơn nối tiếp với chuyển động của đồng hồ để đọc điện áp cao hơn. Sản phẩm của dòng điện lệch quy mô toàn phần cơ bản của chuyển động, và tổng của điện trở sê-ri và điện trở riêng của chuyển động, cung cấp điện áp toàn thang đo của phạm vi. Ví dụ, một chuyển động mét cần 1 mA cho độ lệch toàn thang, với điện trở trong 500 Ω, trên dải V 10 vạn năng, có điện trở sê-ri 9.500. [7]

Đối với phạm vi dòng tương tự, các shunt có điện trở thấp phù hợp được kết nối song song với chuyển động của đồng hồ để chuyển hướng hầu hết dòng điện xung quanh cuộn dây. Một lần nữa đối với trường hợp giả định 1 mA, chuyển động 500 on trên phạm vi 1 A, điện trở shunt sẽ chỉ hơn 0,5.

Các dụng cụ cuộn dây di chuyển chỉ có thể đáp ứng với giá trị trung bình của dòng điện thông qua chúng. Để đo dòng điện xoay chiều, thay đổi lên xuống liên tục, một bộ chỉnh lưu được lắp vào mạch sao cho mỗi nửa chu kỳ âm được đảo ngược; kết quả là một điện áp DC khác nhau và khác không có giá trị cực đại sẽ bằng một nửa điện áp cực đại AC đến cực đại, giả sử dạng sóng đối xứng. Vì giá trị trung bình chính xác và bình phương trung bình gốc(RMS) giá trị của dạng sóng chỉ giống nhau đối với sóng vuông, các mạch loại chỉnh lưu đơn giản chỉ có thể được hiệu chuẩn cho dạng sóng hình sin. Các hình dạng sóng khác yêu cầu hệ số hiệu chuẩn khác nhau để liên quan đến RMS và giá trị trung bình. Loại mạch này thường có dải tần khá hạn chế. Vì các bộ chỉnh lưu thực tế có điện áp rơi khác không, độ chính xác và độ nhạy kém ở các giá trị điện áp AC thấp. [số 8]

Để đo điện trở, các công tắc bố trí cho một cục pin nhỏ trong thiết bị truyền dòng điện qua thiết bị được thử và cuộn dây đo. Vì dòng điện khả dụng tùy thuộc vào trạng thái sạc của pin thay đổi theo thời gian, đồng hồ vạn năng thường có sự điều chỉnh cho thang đo ohm về 0. Trong các mạch thông thường được tìm thấy trong vạn năng tương tự, độ lệch của mét tỷ lệ nghịch với điện trở, vì vậy thang đo đầy đủ sẽ là 0 và điện trở cao hơn sẽ tương ứng với độ lệch nhỏ hơn. Thang đo ohms được nén, do đó độ phân giải tốt hơn ở các giá trị điện trở thấp hơn.

Các thiết bị khuếch đại đơn giản hóa việc thiết kế các mạng điện trở loạt và shunt. Điện trở trong của cuộn dây được tách rời khỏi việc lựa chọn các điện trở phạm vi loạt và shunt; mạng loạt do đó trở thành một bộ chia điện áp . Trong trường hợp cần đo AC, bộ chỉnh lưu có thể được đặt sau tầng khuếch đại, cải thiện độ chính xác ở phạm vi thấp.

Các nhạc cụ kỹ thuật số, nhất thiết phải kết hợp các bộ khuếch đại, sử dụng các nguyên tắc giống như các nhạc cụ tương tự để đọc điện trở. Đối với các phép đo điện trở, thông thường một dòng điện không đổi nhỏ được truyền qua thiết bị được thử nghiệm và đồng hồ vạn năng kỹ thuật số đọc mức giảm điện áp kết quả; điều này giúp loại bỏ việc nén tỷ lệ được tìm thấy trong các máy đo tương tự, nhưng đòi hỏi một nguồn chính xác. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số tự động có thể tự động điều chỉnh mạng chia tỷ lệ để các mạch đo sử dụng độ chính xác đầy đủ của bộ chuyển đổi A / D.

Trong tất cả các loại vạn năng, chất lượng của các yếu tố chuyển mạch là rất quan trọng đối với các phép đo ổn định và chính xác. Các DMM tốt nhất sử dụng các tiếp điểm mạ vàng trong thiết bị chuyển mạch của họ; ít tốn kém hơn sử dụng mạ niken hoặc không có gì cả, dựa vào dấu vết hàn bảng mạch in cho các tiếp điểm. Độ chính xác và ổn định (ví dụ: biến đổi nhiệt độ, hoặc lão hóa, hoặc điện áp / lịch sử hiện tại) của điện trở bên trong của máy đo (và các thành phần khác) là một yếu tố hạn chế về độ chính xác và độ chính xác lâu dài của thiết bị.

Giá trị đo được Chỉnh sửa

Một đồng hồ kẹp
Đồng hồ vạn năng đương đại có thể đo lường nhiều giá trị. Phổ biến nhất là:

Điện áp , xen kẽ và trực tiếp , tính bằng vôn .
Dòng điện , xen kẽ và trực tiếp, trong ampe .
Các tần số phạm vi mà đo AC là chính xác là rất quan trọng, phụ thuộc vào thiết kế mạch và xây dựng, và cần được xác định, vì vậy người dùng có thể đánh giá các bài đọc họ mất. Một số mét đo dòng điện thấp như milliamp hoặc thậm chí microamp. Tất cả các đồng hồ đo đều có điện áp gánh nặng (gây ra bởi sự kết hợp giữa shunt được sử dụng và thiết kế mạch của máy đo), và một số (thậm chí đắt tiền) có điện áp gánh nặng đủ cao khiến cho việc đọc dòng điện thấp bị suy giảm nghiêm trọng. Thông số kỹ thuật của đồng hồ nên bao gồm điện áp gánh nặng của đồng hồ.
Điện trở trong ohms .
Ngoài ra, một số vạn năng kế cũng đo:

Điện dung trong farad , nhưng thường thì giới hạn của phạm vi là giữa vài trăm hoặc nghìn farad micro và một vài farico pico. Rất ít đồng hồ vạn năng có mục đích chung có thể đo các khía cạnh quan trọng khác của trạng thái tụ điện như ESR , hệ số tiêu tán hoặc rò rỉ.
Độ dẫn điện trong siemens , là nghịch đảo của điện trở đo được.
Decibel trong mạch, hiếm khi trong âm thanh.
Chu kỳ thuế theo tỷ lệ phần trăm .
Tần số tính bằng hertz .
Điện cảm trong henries . Giống như đo điện dung, điều này thường được xử lý tốt hơn bằng một mục đích thiết kế điện cảm / điện dung.
Nhiệt độ tính bằng độ C hoặc Fahrenheit , với đầu dò thử nghiệm nhiệt độ thích hợp , thường là cặp nhiệt điện .
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số cũng có thể bao gồm các mạch cho:

Kiểm tra liên tục ; một tiếng chuông vang lên khi điện trở của mạch đủ thấp (mức độ thấp đủ thay đổi từ mét này sang mét khác), do đó thử nghiệm phải được coi là không chính xác.
Điốt (đo thả về phía trước của các nút diode).
Các bóng bán dẫn (đo mức tăng hiện tại và các thông số khác trong một số loại bóng bán dẫn)
Kiểm tra pin cho pin 1,5 V và 9 V đơn giản. Đây là phép đo được nạp hiện tại, mô phỏng tải pin đang sử dụng; dải điện áp bình thường rút rất ít dòng điện từ pin.
Nhiều cảm biến khác nhau có thể được gắn vào (hoặc bao gồm trong) vạn năng để thực hiện các phép đo như:

mức độ ánh sáng
mức áp suất âm thanh
độ axit / độ kiềm (pH)
độ ẩm tương đối
dòng chảy rất nhỏ (xuống nanoamp với một số bộ điều hợp)
điện trở rất nhỏ (xuống tới micro ohms đối với một số bộ điều hợp)
dòng điện lớn - bộ điều hợp có sẵn sử dụng cảm ứng điện cảm (chỉ dòng điện xoay chiều) hoặc cảm biến hiệu ứng Hall (cả dòng điện AC và DC), thường thông qua hàm kẹp cách điện để tránh tiếp xúc trực tiếp với mạch công suất dòng cao có thể gây nguy hiểm cho đồng hồ và nhà điều hành
điện áp rất cao - bộ điều hợp có sẵn tạo thành một bộ chia điện áp với điện trở bên trong của máy đo, cho phép đo vào hàng ngàn volt. Tuy nhiên, điện áp rất cao thường có hành vi đáng ngạc nhiên, ngoài tác động lên người vận hành (có lẽ gây tử vong); điện áp cao thực sự chạm tới mạch bên trong của máy đo có thể làm hỏng các bộ phận bên trong, có thể phá hủy đồng hồ hoặc làm hỏng vĩnh viễn hiệu suất của nó.
Cách sử dụng đồng hồ vạn năng
Độ phân giải và độ chính xác Chỉnh sửa
Độ phân giải của vạn năng là phần nhỏ nhất của thang đo có thể được hiển thị, phụ thuộc vào tỷ lệ. Trên một số đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, nó có thể được cấu hình, với các phép đo độ phân giải cao hơn mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành. Ví dụ: đồng hồ vạn năng có độ phân giải 1 mV trên thang đo 10 V có thể hiển thị các thay đổi về số đo theo gia số 1 mV.

Độ chính xác tuyệt đối là sai số của phép đo so với phép đo hoàn hảo. Độ chính xác tương đối là sai số của phép đo so với thiết bị được sử dụng để hiệu chỉnh vạn năng. Hầu hết các datasheets cung cấp độ chính xác tương đối. Để tính độ chính xác tuyệt đối từ độ chính xác tương đối của đồng hồ vạn năng, hãy thêm độ chính xác tuyệt đối của thiết bị được sử dụng để hiệu chỉnh vạn năng với độ chính xác tương đối của vạn năng. [9]

Chỉnh sửa kỹ thuật số
Độ phân giải của vạn năng thường được chỉ định trong số chữ số thập phân được phân giải và hiển thị. Nếu chữ số có ý nghĩa nhất không thể lấy tất cả các giá trị từ 0 đến 9, thì nói chung, và thật khó hiểu, được gọi là một chữ số phân số. Ví dụ, đồng hồ vạn năng có khả năng đọc lên đến 19.999 (cộng với một dấu thập phân nhúng) được cho là đọc 4 1 / 2 chữ số.

Theo quy ước, nếu chữ số có nghĩa nhất có thể là 0 hoặc 1, thì nó được gọi là nửa chữ số; nếu nó có thể lấy giá trị cao hơn mà không đạt 9 (thường là 3 hoặc 5), nó có thể được gọi là ba phần tư của một chữ số. Một 5 1 / 2 vạn -digit sẽ hiển thị một “nửa chữ số” mà chỉ có thể hiển thị 0 hoặc 1, tiếp theo là năm chữ số tham gia tất cả các giá trị từ 0 đến 9. [10] một mét như vậy có thể hiển thị các giá trị tích cực hay tiêu cực từ 0 để 199999. một 3 3 / 4 mét -digit có thể hiển thị một số lượng 0-3999 hoặc 5999, tùy thuộc vào nhà sản xuất.

Mặc dù màn hình kỹ thuật số đồng hồ vạn năng kyoritsu có thể dễ dàng được mở rộng ở độ phân giải , các chữ số phụ không có giá trị nếu không đi kèm với sự cẩn thận trong thiết kế và hiệu chuẩn các phần tương tự của vạn năng. Các phép đo có ý nghĩa (nghĩa là độ chính xác cao) đòi hỏi sự hiểu biết tốt về các thông số kỹ thuật của thiết bị, kiểm soát tốt các điều kiện đo và khả năng truy nguyên của hiệu chuẩn của thiết bị. Tuy nhiên, ngay cả khi độ phân giải của nó vượt quá độ chính xác , một mét có thể hữu ích để so sánh các phép đo. Ví dụ, một mét đọc 5 1 / 2 chữ số ổn định có thể cho thấy một danh nghĩa 100 trở kΩ là khoảng 7 Ω lớn hơn khác, mặc dù lỗi của mỗi lần đo là 0,2% giá trị đọc cộng với 0,05% giá trị toàn diện.

Chỉ định “số lượng hiển thị” là một cách khác để chỉ định độ phân giải. Số lượng hiển thị cho số lớn nhất hoặc số lớn nhất cộng với một (để bao gồm hiển thị tất cả các số không), màn hình của vạn năng có thể hiển thị, bỏ qua dấu tách thập phân . Ví dụ, một 5 1 / 2 vạn -digit cũng có thể được xác định như một số 199.999 hiển thị hoặc hiển thị số đếm 200000 vạn năng. Thông thường, số lượng hiển thị chỉ được gọi là ‘số đếm’ trong thông số kỹ thuật vạn năng.

Độ chính xác của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số có thể được nêu ở dạng hai thuật ngữ, chẳng hạn như “± 1% số lần đọc +2”, phản ánh các nguồn lỗi khác nhau trong thiết bị. [11]

Chỉnh sửa tương tự

Mặt hiển thị của một vạn năng tương tự
Đồng hồ analog là thiết kế cũ hơn, nhưng vẫn được nhiều kỹ sư và người khắc phục sự cố ưa thích. Một lý do cho điều này là các đồng hồ analog nhạy hơn với những thay đổi trong mạch đang được đo. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số lấy mẫu số lượng được đo theo thời gian, và sau đó hiển thị nó. Đồng hồ vạn năng tương tự liên tục đọc giá trị thử nghiệm. Nếu có những thay đổi nhỏ trong số đọc, kim của đồng hồ vạn năng tương tự sẽ theo dõi chúng, trong khi đồng hồ vạn năng kỹ thuật số có thể bỏ lỡ chúng, hoặc khó đọc. Ví dụ, tính năng theo dõi liên tục này trở nên quan trọng khi kiểm tra các tụ điện hoặc cuộn dây. Một tụ điện hoạt động đúng sẽ cho phép dòng điện chạy khi điện áp được sử dụng, sau đó dòng điện giảm dần về 0 và “chữ ký” này dễ dàng nhìn thấy trên một vạn năng tương tự nhưng không phải trên một vạn năng kỹ thuật số.

Các phép đo điện trở trên một máy đo tương tự, đặc biệt, có thể có độ chính xác thấp do mạch đo điện trở điển hình làm nén thang đo ở các giá trị điện trở cao hơn. Máy đo tương tự rẻ tiền có thể chỉ có một thang đo điện trở duy nhất, hạn chế nghiêm trọng phạm vi đo chính xác. Thông thường, một đồng hồ tương tự sẽ có một bảng điều chỉnh để đặt hiệu chuẩn zero-ohms của đồng hồ, để bù cho điện áp thay đổi của pin đồng hồ và điện trở của các đạo trình kiểm tra của máy đo.

Độ chính xác Chỉnh sửa
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số thường thực hiện các phép đo với độ chính xác vượt trội so với các đối tác tương tự của chúng. Đo vạn năng tương tự tiêu chuẩn với độ chính xác thường là 3%, [12] mặc dù các dụng cụ có độ chính xác cao hơn được chế tạo. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số cầm tay tiêu chuẩn được chỉ định để có độ chính xác thường là 0,5 0,5% trên dải điện áp DC. Đồng hồ vạn năng trên băng ghế chính có sẵn với độ chính xác được chỉ định tốt hơn ± 0,01%. Dụng cụ cấp phòng thí nghiệm có thể có độ chính xác của một vài phần triệu . [13]

Con số chính xác cần được giải thích một cách cẩn thận. Độ chính xác của một thiết bị tương tự thường đề cập đến độ lệch toàn thang; phép đo 30 V trên thang đo 100 V của 3% mét có sai số 3 V, 10% số đọc. Máy đo kỹ thuật số thường chỉ định độ chính xác là tỷ lệ phần trăm của đọc cộng với tỷ lệ phần trăm của giá trị toàn thang đo, đôi khi được biểu thị bằng số lượng thay vì tỷ lệ phần trăm.

Độ chính xác được trích dẫn được xác định là của dải DC millivolt (mV) thấp hơn và được gọi là con số “độ chính xác DC volt cơ bản”. Dải điện áp DC cao hơn, dòng điện, điện trở, AC và các phạm vi khác thường sẽ có độ chính xác thấp hơn so với hình điện áp DC cơ bản. Các phép đo AC chỉ đáp ứng độ chính xác được chỉ định trong một phạm vi tần số xác định .

Các nhà sản xuất có thể cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn để có thể mua đồng hồ mới với chứng nhận hiệu chuẩn cho thấy đồng hồ đã được điều chỉnh theo tiêu chuẩn, ví dụ, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) hoặc tổ chức tiêu chuẩn quốc gia khác .

Thiết bị kiểm tra có xu hướng trôi ra khỏi hiệu chuẩn theo thời gian và độ chính xác được chỉ định có thể được dựa vào vô thời hạn. Đối với thiết bị đắt tiền hơn, các nhà sản xuất và bên thứ ba cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn để thiết bị cũ hơn có thể được hiệu chuẩn lại và chứng nhận lại. Chi phí của các dịch vụ như vậy là không tương xứng cho các thiết bị rẻ tiền; tuy nhiên độ chính xác cực cao là không cần thiết cho hầu hết các thử nghiệm thông thường. Đồng hồ vạn năng được sử dụng cho các phép đo quan trọng có thể là một phần của chương trình đo lường để đảm bảo hiệu chuẩn.

Đồng hồ vạn năng có thể được coi là “đáp ứng trung bình” đối với dạng sóng AC trừ khi được nêu là loại “RMS thực sự”. Một vạn năng đáp ứng trung bình sẽ chỉ đáp ứng độ chính xác được chỉ định của nó trên điện áp xoay chiều và ampe cho dạng sóng hình sin hoàn toàn. Mặt khác, một vạn năng đáp ứng RMS thực sự sẽ đáp ứng độ chính xác được chỉ định của nó trên vôn xoay chiều và dòng điện với bất kỳ loại dạng sóng nào cho đến một hệ số đỉnh xác định ; Hiệu suất RMS đôi khi được yêu cầu cho các mét báo cáo chỉ đọc RMS chính xác ở các tần số nhất định (thường là thấp) và với các dạng sóng nhất định (về cơ bản luôn luôn là sóng hình sin).

Điện áp xoay chiều và độ chính xác hiện tại của máy đo có thể có các thông số kỹ thuật khác nhau ở các tần số khác nhau.

Độ nhạy và trở kháng đầu vào Chỉnh sửa
Khi được sử dụng để đo điện áp, trở kháng đầu vào của vạn năng phải rất cao so với trở kháng của mạch được đo; mặt khác, hoạt động của mạch có thể bị thay đổi và việc đọc cũng sẽ không chính xác.

Các đồng hồ có bộ khuếch đại điện tử (tất cả các đồng hồ vạn năng kỹ thuật số và một số đồng hồ tương tự) có trở kháng đầu vào cố định đủ cao để không làm phiền hầu hết các mạch. Điều này thường là một hoặc mười megohms ; việc tiêu chuẩn hóa điện trở đầu vào cho phép sử dụng các đầu dò điện trở cao bên ngoài tạo thành một bộ chia điện áp với điện trở đầu vào để mở rộng phạm vi điện áp lên đến hàng chục nghìn volt. Đồng hồ vạn năng cao cấp thường cung cấp trở kháng đầu vào lớn hơn 10 GΩ cho các phạm vi nhỏ hơn hoặc bằng 10 V. Một số vạn năng cao cấp cung cấp> 10 Gigaohms trở kháng cho phạm vi lớn hơn 10 V. [9]

Hầu hết các vạn năng tương tự của loại con trỏ di chuyển đều không có bộ đệm và rút dòng điện từ mạch được kiểm tra để làm chệch hướng con trỏ công tơ. Các trở kháng của đồng hồ khác nhau tùy thuộc vào sự nhạy cảm cơ bản của phong trào mét và phạm vi được chọn. Ví dụ: một đồng hồ có độ nhạy 20.000 Ω / V thông thường sẽ có điện trở đầu vào là 2 MΩ trên phạm vi 100 V (100 V × 20.000 = 2.000.000). Trên mọi phạm vi, ở điện áp toàn thang đo của phạm vi, dòng điện đầy đủ cần thiết để làm chệch hướng chuyển động của đồng hồ được lấy từ mạch được thử. Chuyển động của máy đo độ nhạy thấp hơn được chấp nhận để thử nghiệm trong các mạch trong đó trở kháng nguồn thấp so với trở kháng của đồng hồ đo, ví dụ, mạch điện; những mét này gồ ghề hơn về mặt cơ học. Một số phép đo trong các mạch tín hiệu đòi hỏi các chuyển động có độ nhạy cao hơn để không tải mạch được kiểm tra với trở kháng của đồng hồ. [14] [15]

Không nên nhầm lẫn độ nhạy với độ phân giải của một mét, được định nghĩa là thay đổi tín hiệu thấp nhất (điện áp, dòng điện, điện trở, v.v.) có thể thay đổi số đọc quan sát được. [15]

Đối với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số đa năng, dải điện áp thấp nhất thường là vài trăm millivol AC hoặc DC, nhưng phạm vi dòng thấp nhất có thể là vài trăm microamper, mặc dù các thiết bị có độ nhạy dòng lớn hơn có sẵn. Đồng hồ vạn năng được thiết kế để sử dụng “điện” thay vì sử dụng kỹ thuật điện tử thông thường sẽ bỏ qua các phạm vi hiện tại của microamp.

Đo điện trở thấp yêu cầu điện trở chì (được đo bằng cách chạm vào các đầu dò thử nghiệm) để được trừ đi để có độ chính xác tốt nhất. Điều này có thể được thực hiện với tính năng “delta”, “zero” hoặc “null” của nhiều vạn năng kỹ thuật số. Áp lực tiếp xúc với thiết bị được thử nghiệm và độ sạch của bề mặt có thể ảnh hưởng đến các phép đo điện trở rất thấp. Một số mét cung cấp một bài kiểm tra bốn dây trong đó hai đầu dò cung cấp điện áp nguồn và các đầu dò khác đo. Sử dụng trở kháng rất cao cho phép giảm điện áp rất thấp trong các đầu dò và điện trở của các đầu dò nguồn bị bỏ qua dẫn đến kết quả rất chính xác.

Đầu trên của dải đo vạn năng thay đổi đáng kể; các phép đo có lẽ trên 600 volt, 10 ampe hoặc 100 megohms có thể cần một dụng cụ kiểm tra chuyên dụng.

Gánh nặng điện áp Chỉnh sửa
Mỗi ampe kế nối tiếp nối tiếp, bao gồm một vạn năng trong phạm vi hiện tại, có một điện trở nhất định. Hầu hết các vạn năng vốn đã đo điện áp, và truyền một dòng điện được đo thông qua điện trở shunt , đo điện áp được phát triển trên nó. Sự sụt giảm điện áp được gọi là điện áp gánh, được chỉ định bằng volt trên mỗi ampe. Giá trị có thể thay đổi tùy thuộc vào phạm vi mà bộ đồng hồ đo, vì các phạm vi khác nhau thường sử dụng các điện trở shunt khác nhau. [16] [17]

Điện áp gánh nặng có thể là đáng kể trong các khu vực mạch điện áp rất thấp. Để kiểm tra ảnh hưởng của nó đến độ chính xác và hoạt động của mạch ngoài, đồng hồ có thể được chuyển sang các phạm vi khác nhau; việc đọc hiện tại phải giống nhau và hoạt động mạch không bị ảnh hưởng nếu điện áp gánh nặng không phải là vấn đề. Nếu điện áp này là đáng kể, nó có thể được giảm (cũng làm giảm độ chính xác và độ chính xác vốn có của phép đo) bằng cách sử dụng phạm vi dòng cao hơn.

Thay thế cảm biến hiện tại Chỉnh sửa
Do hệ thống chỉ báo cơ bản trong đồng hồ analog hoặc kỹ thuật số chỉ đáp ứng với DC, nên đồng hồ vạn năng bao gồm mạch chuyển đổi AC sang DC để thực hiện các phép đo dòng điện xoay chiều. Công tơ cơ bản sử dụng mạch chỉnh lưu để đo giá trị tuyệt đối trung bình hoặc cực đại của điện áp, nhưng được hiệu chuẩn để hiển thị giá trị bình phương trung bình gốc (RMS) tính toán cho dạng sóng hình sin ; điều này sẽ cung cấp các bài đọc chính xác cho dòng điện xoay chiều như được sử dụng trong phân phối điện. Hướng dẫn sử dụng cho một số đồng hồ như vậy cung cấp các hệ số hiệu chỉnh cho một số dạng sóng không hình sin đơn giản , để cho phép bình phương trung bình gốc chính xác (RMS) giá trị tương đương được tính toán. Đồng hồ vạn năng đắt tiền hơn bao gồm bộ chuyển đổi AC sang DC đo giá trị RMS thực của dạng sóng trong các giới hạn nhất định; hướng dẫn sử dụng cho đồng hồ có thể chỉ ra các giới hạn của hệ số và tần số mà hiệu chuẩn của đồng hồ là hợp lệ. Cảm biến RMS là cần thiết cho các phép đo trên các dạng sóng định kỳ không phải hình sin , như được tìm thấy trong các tín hiệu âm thanh và các ổ tần số thay đổi .

Chỉnh vạn năng kỹ thuật số (DMM hoặc DVOM) Chỉnh sửa

Đồng hồ vạn năng hàng đầu, Hewlett-Packard 34401a.
Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) là một thiết bị cung cấp nhiều loại phép đo trong một thiết bị. DMM sử dụng đầu ra kỹ thuật số chính xác và dễ đọc hơn một giải pháp tương tự. Nếu không sử dụng DMM để đo ngay điện áp và dòng điện trực tiếp, có nguy cơ bị sốc đau thậm chí có thể gây tử vong. Do đó, nó đặt ra như một mối nguy hiểm an toàn nghiêm trọng.

Đồng hồ vạn năng hiện đại thường là kỹ thuật số do độ chính xác, độ bền và các tính năng bổ sung. Trong đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, tín hiệu được thử nghiệm được chuyển đổi thành điện áp và bộ khuếch đại với mức tăng điều khiển điện tử điều kiện tiên quyết tín hiệu. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hiển thị số lượng được đo dưới dạng số, giúp loại bỏ các lỗi thị sai.

Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hiện đại có thể có một máy tính nhúng , cung cấp nhiều tính năng tiện lợi. Cải tiến đo lường có sẵn bao gồm:

Tự động phạm vi , chọn phạm vi chính xác cho số lượng được kiểm tra để hiển thị các chữ số có ý nghĩa nhất . Ví dụ, đồng hồ vạn năng bốn chữ số sẽ tự động chọn một phạm vi thích hợp để hiển thị 12,34 mV thay vì 0,012 V hoặc quá tải. Máy đo phạm vi tự động thường bao gồm một cơ sở để giữ máy đo đến một phạm vi cụ thể, bởi vì một phép đo gây ra thay đổi phạm vi thường xuyên có thể gây mất tập trung cho người dùng.
Tự động phân cực cho các số đọc dòng điện trực tiếp, cho thấy nếu điện áp được áp dụng là dương (đồng ý với nhãn chì của đồng hồ đo) hoặc âm (cực ngược với đạo trình của đồng hồ đo).
Lấy mẫu và giữ , sẽ chốt lần đọc gần đây nhất để kiểm tra sau khi thiết bị được lấy ra khỏi mạch được kiểm tra.
Các thử nghiệm giới hạn hiện tại cho điện áp rơi trên các mối nối bán dẫn . Mặc dù không phải là một thay thế cho một thử nghiệm bóng bán dẫn thích hợp , và chắc chắn không phải là một loại theo dõi đường cong quét , điều này tạo điều kiện cho các điốt thử nghiệm và một loạt các loại bóng bán dẫn. [18]
Một đại diện đồ họa của số lượng được thử nghiệm, dưới dạng biểu đồ thanh . Điều này làm cho thử nghiệm đi / không đi dễ dàng và cũng cho phép phát hiện các xu hướng chuyển động nhanh.
Một máy hiện sóng băng thông thấp . [19]