مولتی متر

برای یک مهندس برق اندازه گیری پارامترهای مهم مثل ولتاژ و جریان و مقاومت و فرکانس و ... و همین طور اجرای دقیق و درست تست دیود و تست خازن و تست ترانزیستور و ... از اهمیت بالایی برخوردار می باشد . از این جهت دستگاهی مثل مولتی متر می تواند به مهندسین برق در صنعت کمک کند تا با توجه به مشخصات و ویژگی های تعریف شده در مولتی مترها اقدام به اندازه گیری پارامتر مورد نظر کنند .

معرفی انواع مولتی متر

مولتی مترها را به طور کلی می توان به 2 دسته زیر تقسیم کرد 

1. مولتی متر آنالوگ 2. مولتی متر دیجیتال 

نکته : خیلی وقت ها در صنعت به کلمپ مترها , مولتی متر کلمپی گفته می شود و آن را به اشتباه نوعی دیگر از مولتی متر در نظر می گیرند در صورتی که با توجه به تفاوت های ساختاری مولتی متر و کلمپ متر بهتر است آنها را مجزا مورد بررسی قرار بدهیم.

مولتی متر آنالوگ : مولتی متر های قدیمی که با استفاده از عقربه متحرک مقدار ولتاژ و جریان را به صورت پیوسته ( در صورت هر گونه تغییری ) نمایش می دهد البته در بسیاری از موارد مولتی مترهای آنالوگ از دقت بالایی برخوردار نبودند و و با توجه به امکانات محدودی که داشتند احساس نیاز به تجهیزات دقیق تر وجود داشت. البته این نکته هم خالی از لطف نیست که یکی از مزایای مولتی متر آنالوگ , حساسیت نسبتا بالای این دستگاه به کوچکترین تغییرات پارامتر در حال اندازه گیری می باشد که در بعضی موارد حایز اهمیت می باشد . 

مولتی متر دیجیتال : همان طور که اشاره کردیم در صنعت برق برای اندازه گیری هرچه دقیق تر پارامترهای مثل ولتاژ و جریان در حالت AC و DC و اندازه گیری مقاومت و فرکانس و ... و همین طور اجرای دقیق تست های مورد نظر به دستگاه های کامل تری مثل مولتی متر دیجیتال نیاز داشتیم . از طرفی در ادامه دستگاه هایی مثل مولتی متر جیبی و رومیزی که در واقع مولتی متر دیجیتال به حساب می آیند اما به دلیل ابعاد کوچکتر ( نوع جیبی ) و امکان قرار گرفتن روی میز آزمایشگاه مراکز علمی و دانشگاهی ( نوع رومیزی ) کاربردهای متفاوت تری دارند . 

روش اندازه گیری در مولتی متر دیجیتال

در مولتی مترها اندازه گیری پارامترهای مختلف به 2 روش AVG ( متوسط گیری ) و True Rms می باشد که در ادامه به بررسی این 2 روش می پردازیم .

روش AVG : مولتی مترهایی که با این روش پارامترها را اندازه گیری می کنند در واقع برق را همیشه صاف و بدون هر گونه نویز یا اختلال در نظر می گیرند و با محاسبه میانگین اندازه گیری عدد به دست آمده را نشان می دهند در صورتی که در واقعیت این طور نیست و حتما نویز وجود دارد پس خطای این روش در اندازه گیری تقریبا بالا هست . 

روش True Rms : اما در روش True Rms با توجه به در نظر گرفتن شکل موج واقعی که قطعا دارای نویز و اعوجاج می باشد , عدد اندازه گیری شده ولتاژ و جریان را با دقت خیلی بیشتری نمایش می دهد . 

نکته : با این حساب مولتی متر که با روش AVG کار می کند برای برق بدون نوسان و صاف ( به طور معمول برق شهری ) کاربرد دارد و در مصارف خانگی و تست باتری و ... کاربرد دارد . اما مولتی متر دارای روش True Rms که قطعا قیمت بالاتری هم دارد در جاهایی که برق نویز دارد (مثل محیط های صنعتی و برق پالس دار ) کاربرد دارد و برای تست برد الکترونیکی و تعمیر کولر گازی و اینورتر و پکیج و برق صنعتی و ... مورد استفاده قرار می گیرد . 

مقایسه مولتی متر دیجیتال و کلمپ متر

همان طور در بالا اشاره کردیم علی رغم شباهت هایی که بین مولتی متر و کلمپ مترها در صنعت برق برای اندازه گیری پارامترهای مختلف مثل ولتاژ و مقاومت و فرکانس و ... وجود دارد اما در اندازه گیری جریان AC و DC تفاوت های بسیار زیادی چه از بابت روش اندازه گیری جریان و همین طور مقدار قابل اندازه گیری جریان در این دو دستگاه وجود دارد به این صورت که مثلا در مولتی مترهای دیجیتال عدد قابل اندازه گیری جریان AC و DC در حد پایین مثل 10 آمپر و 20 آمپر و ... می باشد اما در کلمپ مترها شما می توانید تا جریان های بسیار بالا در حد 3000 آمپر و 4000 آمپر و ... را بسته به مدل کلمپ متر مورد نظر در حالت AC یا DC اندازه گیری کنید . از طرفی روش اندازه گیری جریان در در مولتی مترها به این صورت می باشد که با قطع کردن بخشی از مدار , مولتی متر را به صورت سری در مدار قرار داده و با اتصال پراب قرمز و مشکی به دو سر قطعه مورد مورد نظر جریان آن را اندازه گیری می کنیم . اما در مورد کلمپ متر بدون نیاز به سری کردن با مدار و قطع کردن بخشی از آن و استفاده از پراب های مولتی متر دیجیتال با توجه به قطر دهانه کلمپ متر , با حلقه کردن دهانه کلمپ دور سیمی که جریان از آن عبور می کند و با توجه به القای مغناطیسی می توان جریان الکتریکی سیم یا کابل مورد نظر را محاسبه کرد. 

توجه شود که بین مولتی متر و کلمپ متر در محاسبه ولتاژ چه از لحاظ مقدار و چه روش اندازه گیری هیچ تفاوتی وجود ندارد . چرا که هر دوتا برای اندازه گیری ولتاژ از پراب های دستگاه استفاده می شود و در مقدار هم کاملا مشابه هستند .

مشخصات کاربردی مولتی مترهای دیجیتال

شما در مولتی مترهای دیجیتال مختلف با عبارت ها و مفاهیم متفاوتی روبه رو خواهید شد که در این قسمت قصد داریم به طور خلاصه به توضیح آنها بپردازیم.

1. نور Backlight : در بعضی از مولتی مترهای دیجیتال قابلیت نور پس زمینه یا همان Backlight وجود دارد که به ما کمک می کند تا در هنگام کار در شب که تاریک هست یا هر محیط دیگری که نور لازم وجود ندارد با استفاده از این ویژگی عدد اندازه گیری شده قابل رویت باشد.

 2. Data Hold : در بعضی از مولتی مترهای موجود در بازار دکمه ای به نام Data Hold روی دستگاه تعبیه شده است . هنگامی که به هردلیل نیاز به ثبت و اصطلاحا قفل کردن عدد اندازه گیری شده روی صفحه نمایش بود ( به طور مثال اگر در جایی با فضای کم و نور تاریک قرار داشتیم می توانیم عدد را با فشردن دکمه ی Data Hold نگه داریم تا در فرصت مناسب عدد رویت شود ) از این ویژگی استفاده می کنیم .

3. Auto Power Off : قابلیت خاموش شدن خودکار یا همان Auto Power Off برای زمانی که فراموش کردیم دستگاه را بعد از پایان کار خاموش کنیم و به منظور افزایش طول عمر باتری ( با جلوگیری از روشن بودن بی دلیل مولتی متر وقتی به آن نیازی نداریم ) به طور خودکار مولتی متر خاموش می شود . 

4. تعداد ارقام قابل نمایش در صفحه مولتی متر : در تمام مولتی مترهای دیجیتال شما با اعدادی مثل 2000Counts یا 4000Counts یا 6000Counts یا ... روبه رو می شوید . منظور از این اعداد , تعداد ارقام قابل نمایش پارامتر اندازه گیری شده در صفحه نمایش می باشد که در واقع هر چه قدر این عدد بالاتر باشد مقدار اندازه گیری شده پارامتر مورد نظر را با رزولوشن ( تفکیک پذیری ) بیشتری به ما نشان می دهد .

5. انتخاب رنج : برای انتخاب محدوده مورد نظر در اندازه گیری پارامتری مثل ولتاژ , جریان , مقاومت یا ... شما نیاز به انتخاب رنج یا محدوده درست در مولتی متر دارید . اصولا مولتی متر ها به دو صورت Manual ( دستی ) و Auto Range تولید می شوند.

 در حالت Manual می توانید با چرخاندن سلکتور مولتی متر را روی رنج مورد نظر قرار دهید در این مدل بهتر است برای کاهش خطا در انتخاب رنج از بالاترین رنج شروع کنیم تا با انتخاب بهترین رنج ممکن که در آن Over Range نداشته باشیم , عدد دقیق تر به دست بیاید . در حالت Auto Range هم بدون نیاز به چرخاندن سلکتور خود مولتی متر خودکار رنج مورد نظر را تشخیص می دهد.

نکته : در مولتی متر دستی ( Manual )  احتمال سوختن فیوز آن وجود دارد.

این مورد 2 دلیل دارد : 1. مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ دو سر یک قطعه در مدار باید به صورت موازی به آن وصل شود اگر سلکتور روی حالت ولتاژ باشد با توجه به اینکه امپدانس ورودی مولتی متر در این حالت بسیار بالا بوده تا مثل سد محکمی در برابر عبور جریان از مولتی متر عمل کند , مدار مولتی متر آسیبی نمی بیند و فیوز سالم می ماند اما در صورتی که سلکتور روی حالت جریان باشد با توجه به امپدانس ورودی پایین آن و عبور جریان قابل توجه از مولتی متر , عملا مولتی متر مثل یک اتصال کوتاه عمل کرده و تمام جریان برق شبکه از آن عبور کرده و فیوز داخلی مولتی متر می سوزد و اگر فیوز استاندارد نباشد خود مولتی متر هم خراب می شود . البته یادمان باشد که در حالت اتورنج هم اگر در حالت آمپر باشد و مستقیم به برق وصل شود بازهم فیوز می سوزد چرا که در مولتی متر دیجیتال برای سنجش جریان باید بخشی از مدار قطع باشد و پراب ها را به دو سر قطعه وصل کنیم تا جریان را بسنجد نه اینکه مستقیم به برق وصل شود .

2. اگر سلکتور روی 10A قرار دارد و جریان بیش از حد مثلا در حد 20A از آن عبور کند , به دلیل عبور جریان بیش از حد ممکن است فیوز آن بسوزد برای همین است که می گوییم در حالت دستی بهتره از رنج های بالا شروع به انتخاب کنیم تا نهایت در صورت Over Range شدن رنج را بیاریم پایین تا دقت آن افزایش پیدا کند اما اگر رنج انتخابی پایین باشد و جریان اولیه بالا ممکن است دچار همچین مشکلی بشویم.

6 . قابلیت NCV : این قابلیت در معنای عادی به منظور تشخیص ولتاژ بدون تماس می باشد . به این صورت که بدون تماس مستقیم با سیم یا مدار از طریق القای مغناطیسی می تواند ولتاژ را تشخیص دهد و اینکه سیم برق دار هست یا نه . از این ویژگی برای تشخیص برق دار بودن مدار یا کابل مورد نظر , تشخیص قطعی در سیم های داخلی , تشخیص کابل معیوب در داخل دیوار یا کف زمین و ... می توان استفاده کرد .

بعضی از امکانات جانبی هم در بالا بردن کیفیت مولتی متر می تواند تاثیر گذار باشد. به طور مثال لاستیک ضربه گیر که در صورت افتادن مولتی متر از ارتفاع بالا می تواند از آسیب دیدن دستگاه جلوگیری کند یک قابلیت ممتاز برای مولتی متر می باشد . داشتن فیوز در مدار داخلی مولتی متر می تواند در صورت بروز خطا از مشکلات بیشتر برای مولتی متر جلوگیری کند . 

7. Duty Cycle : مفهوم Duty Cycle که در صنعت برای تجهیزات برقی تعریف می شود به طور خلاصه به معنی نسبت زمان کاری یک دستگاه به کل زمان مورد نظر دارد  یا به زبان ساده تر میزان روشن بودن وسیله برقی در هر دوره از زمان . به طور مثال اگر در یک ثانیه روشن بودن یک لامپ را مدنظر قرار دهیم و لامپ مثلا 0.9 ثانیه روشن باشد و 0.1 ثانیه خاموش , دیوتی سایکل آن 90% هست . از کاربردهای دیوتی سایکل می توان برای کنترل سرعت موتورهای DC و نور Led ها از این روش استفاده می کنند .

نکته : یک نکته مهم در مورد عدد دیوتی سایکل این است که وقتی مثلا موتور کار نمی کند , شما ممکن است به اشتباه تصور کنید که سیم های موتور سوخته ولی وقتی ولتاژ را تست می گیرید می بینید ولتاژ آن مثلا 12 ولت است پس چرا موتور حرکت نمی کند چون دیوتی سایکل آن مثلا روی 1 درصد هست پس به جای اینکه موتور حرکت کند ساکن مانده است

بررسی استاندارد ایمنی در مولتی متر دیجیتال 

داشتن ایمنی هر چه قدر بالاتر یک مولتی متر دیجیتال در برابر شوک های ناگهانی ولتاژ و جرقه زدن ( یا همان آرک زدن ) می تواند امنیت جانی شخص استفاده کننده از مولتی متر را بیشتر تضمین کند تا در برابر خطرات احتمالی مشکلی برای آن شخص پیش نیاید. در ادامه باهم چند نمونه از استانداردهای مولتی مترهای موجود در بازار را بررسی می کنیم.

CAT III : این ایمنی برای کار با تاسیسات ثابت داخل ساختمان (مسکونی یا صنعتی فرقی ندارد) مثل موتورهای 3 فاز , کلید مینیاتوری , موتورهای داخل کارخانه , روشنایی های داخلی ساختمان و ... تعریف شده است و اگر شبکه برق داخلی ساختمان دچار نوسان شود مولتی متر در دست  شما منفجر نمی شود و جرقه ای از آن صادر نمی شود . 

CAT IV : ایمنی CAT IV بالاترین ایمنی برای تجهیزات برقی مثل مولتی متر می باشد که به کار می رود . این ایمنی برای کار در فضای باز یا در ورودی اصلی مورد تایید قرار دارد . مولتی متری که این ایمنی در دیتاشیت آن تعریف شده باشد قابلیت کار در منبع تغذیه اصلی را دارد . از جمله مهم ترین کاربردهای مولتی مترهای دارای ایمنی می توان به استفاده از آن در  پایِ ترانس‌های برق شهری، کابل‌های ورودی از تیر برق به ساختمان، و کنتورهای اصلی برق اشاره کرد . 

نکته : با توجه به کاربرهای مولتی مترهای حرفه ای که دارای ایمنی CAT IV می باشند و کاربردهای آنها که در فضای بیرون و عمدتا نزدیک به شبکه توزیع برق می باشند ممکن است به دلیل صاعقه های وحشتناک و نوسان های شدید برق , اتصال کوتاه شدید رخ دهد و این مولتی مترها انرژی زیاد را مهار کرده تا دستگاه منفجر نشود . 

توجه شود که امنیت دستگاه از بالاتر بودن رنج اندازه گیری اهمیت بیشتری دارد و چه بسا مولتی متری که قابلیت اندازه گیری تا 1000 ولت را دارد اما ایمنی آن در حد CAT III باشد کار با آن خطرناک تر از مولتی متری هست که ایمنی CAT IV دارد ولی تا ولتاژ 600 ولت را اندازه می گیرد چون مساله ایمنی دستگاه و محیطی که از آن استفاده می شود اهمیت بالاتری نسبت به رنج اندازه گیری دارد . 

اجرای تست های مختلف با استفاده از مولتی متر

در ابتدای این بخش اشاره کردیم که با استفاده یک مولتی متر دیجیتال می توانیم تست هایی مثل تست خازن و دیود و ترانزیستور و ... را انجام دهیم حالا به طور خلاصه به آنها اشاره می کنیم .

تست خازن : از تست خازن برای اندازه گیری ظرفیت خازنی و بررسی سلامت خازن در مدار استفاده می شود . اینکه خازن دشارژ نشده باشد, باد نکرده باشد یا کمتر از ظرفیت واقعی اش کار نکند . اهمیت خازن در مدار الکتریکی از آن جهت است که یک خازن مانند باتری خیلی سریع می ماند که وظیفه ذخیره انرژی الکتریکی را به عهده دارد . خازن از این انرژی می تواند در کارهای مختلف مثل صاف کردن ولتاژ , فیلتر کردن نویزهای مزاحم و استارت زدن کولر و موتور یخچال و ... استفاده کند . 

مولتی متر برای شارژ کردن خازن ابتدا یک جریان بسیار ضعیف را به سمت خازن می فرستد و سپس بر اساس مدت زمان طول کشیده تا شارژ خازن , ولتاژ خازن شارژ شده را اندازه می گیرد . با توجه به فرمول محاسبه ولتاژ و ظرفیت خازنی و جریان آن هر چه قدر خازن دیرتر شارژ شود ظرفیت خازن بالاتر می باشد . 

نکته : دقت شود که در هنگام اجرای تست خازن , قبلش باید خازن را دشارژ کرده باشیم و هرگز خازن شارژ شده را به مولتی متر نزنیم چرا که ممکن است مدار داخلی مولتی متر بسوزد .

تست دیود : برای بررسی سلامت دیود , پراب قرمز و مشکی مولتی متر را به دو سر آند (+) و کاتد (-) دیود وصل می کنیم و در صورت سالم بودن دیود یک ولتاژ شکست ناچیزی در حد 0.5 ولت تا 0.8 ولت را نشان می دهد و دیود سالم است . با توجه به اینکه دیود یک طرفه جریان را عبور می دهد پس اگر دو سر پراب مولتی متر را به صورت برعکس به دیود بزنیم نباید عددی نشان بدهد که اگر این کار را کرد نشان دهنده خراب بودن دیود می باشد . 

نکته : اگر در هیچ یک از دو جهت با جابه جایی پراب های مولتی متر عددی نشان داده نشود دیود قطع کامل می باشد.

نکته 2 : در صورت اجرای تست دیود اگر دستگاه صدای بیب بدهد یا عدد 0 را نشان دهد به معنای سوختن دیود هست .

نکته 3 : اگر بخواهیم تست مقاومت و تست دیود را با هم مقایسه کنیم در صورت اجرای تست مقاومت , دستگاه جریان بسیار ضعیفی را عبور می دهد تا مقاومت قابل اندازه گیری باشد . اما در تست دیود با عبور ولتاژ کوچکی در حد 2 یا 3 ولت می توان ولتاژ شکست دیود را بررسی کرده تا از سلامت آن مطمعن شویم . 

تست بازر : تست بازر یا همان تست پیوستگی , برای بررسی وصل یا قطع بودن مدار بین دو نقطه مورد استفاده قرار می گیرد . به این صورت برای بررسی اتصال مدار بین دو نقطه در صورتی که مقاومت الکتریکی در حد اعداد کمی مثل 80 یا 50 یا 30 اهم یا همچین چیزی باشد دستگاه صدای بوق می دهد .

نکته : قبل از اجرای تست پیوستگی باید از قطع بودن مدار اطمینان حاصل کنیم تا از آسیب احتمالی به مولتی متر جلوگیری شود . 

تست ترانزیستور : در ترانزیستورهای دارای قابلیت اجرای این تست معمولا قسمتی به نام Hfe وجود دارد که اگر به مولتی متر دقت کنیم قسمتی با چند سوراخ ریز ( مثلا 8 یا 10 سوراخ خیلی ریز ) وجود دارد و در کنار سوراخ ها حروف B,E,C نوشته شده و به ترتیب ( از راست ) منظور کلکتور , امیتر , بیس می باشد که در واقع همان پایه های ترانزیستور هستند را معرفی کرده است . با تنظیم سلکتور روی گزینه hfe در صورتی که عدد نمایش داده شده روی صفحه مولتی متر یه عدد قابل توجه مثلا 200 300 یا ... باشد ترانزیستور سالم بوده و در صورتی که عدد 0 یا 1 را ثابت نمایش دهد ترانزیستور سوخته و باید تعویض گردد ( البته احتمال اشتباه زدن پایه ها هم وجود دارد که باید بررسی شود ).

کاربردهای مولتی متر در صنعت برق 

از مولتی متر می توان در قسمت های مختلف صنعت برق استفاده کرد که به صورت خلاصه به تعدادی از آنها می توان اشاره کرد

1. عیب یابی تابلو برق : برای اندازه گیری ولتاژ فاز به فاز و فاز به نول در تابلو برق و اطمینان از تعادل بار ( منظور برابری ولتاژ فازها در زمان های مختلف با هم که به معنای تعادل در سیستم 3 فاز است ) 

2. خازن های صنعتی : تست ظرفیت خازن های اصلاح ضریب قدرت که در صنعت بسیار ضروری هست

3.  تست سلامت الکتروموتورها: چک کردن پیوستگی سیم‌پیچ‌ها و اطمینان از عدم اتصال بدنه (با تست بازر یا مقاومت).

4 . تست دیود که برای بررسی سلامت پل دیود ها در اینورترهای صنعتی و درایورها

5 . تست باتری های UPS

6 . قابل استفاده در سیستم های انرژی خورشیدی : بررسی تست سلامت پنل های خورشیدی , بررسی قطبیت ( به منظور جلوگیری از سوختن شارژ کنترلرها و اینورتر ها ) , عیب یابی رشته ها یا همان String ها , بررسی سلامت باتری ها , تست راندمان اینورترها چند مورد از کاربردهای مولتی متر در صنعت تولید برق با انرژی خورشیدی می باشد .

7 . قابل استفاده در سیستم های انرژی بادی : تست خروجی ژنراتور توربین , بررسی سیستم ترمز الکترونیکی و تست سنسورهای باد از جمله موارد استفاده از مولتی متر در صنعت تولید برق با انرژی بادی می باشد.

نکته : در بعضی موارد هم مولتی مترهای برای کارهای خاص تولید می شود که می توان به مولتی متر کالیبراتور خودرو برای تست قطعات خودرو و مولتی متر با قابلیت اتصال به موبایل و کامپیوتر اشاره کرد .