ناگفته های مولتی مترهای دیجیتال

همان طور که در مقدمه بالا اشاره کردیم قصد داریم تا در این مقاله بعضی از مفاهیم اولیه را بیشتر توضیح دهیم تا برای شما مهندسان عزیز و دانشجویان مهندسی برق قابل فهم تر باشد 

امپدانس ورودی : مفهوم امپدانس ورودی یک مفهوم ساختاری برای مولتی متر است چرا که اندازه گیری مقدار امپدانس ورودی جز وظایف تعریف شده مولتی متر نیست و برای درک بهتر از عملکرد این دستگاه آن را بررسی می کنیم . 

امپدانس ورودی به طور خلاصه به معنای مقاومت مولتی متر در برابر عبور جریان الکتریکی مدار از آن می باشد و طبیعتا هر چه قدر این عدد بالاتر باشد به این معنا هست که جریان عبوری از  آن مولتی متر ناچیز می باشد. برای اندازه گیری ولتاژ دو سر هر قطعه ای در مدار باید مولتی متر را به صورت موازی به 2 سر آن وصل کنیم در اینجا 2 حالت ممکن است برای ما پیش بیایید

 1. حالت ایده آل این است که امپدانس ورودی مولتی متر بسیار بالا باشد ( مثلا یک عدد بالا در حد 10 مگا اهم ) و در نتیجه جریان عبوری مدار از دستگاه بسیار کم بوده و انگار حضور مولتی متر اصلا احساس نمی شود و باعث می شود که اصلا مولتی متر جریانی مصرف نمی کند در نتیجه جریان عبوری از قطعه ای که می خواهیم ولتاژ آن را اندازه گیری کنیم تغییر نمی کند و ولتاژ آن قطعه هم افت نمی کند و ولتاژ اندازه گیری شده توسط مولتی متر عدد دقیق و درستی به دست می آید و ولتاژ واقعی دو سر آن قطعه نشان داده می شود .

2. اما ممکن است که امپدانس ورودی مولتی متر بسیار ناچیز باشد و در نتیجه خود مولتی متر مثل یک مصرف کننده از مدار جریان می کشد در نتیجه باعث می شود بخشی از جریان مدار از مولتی متر عبور کند و باعث افت ولتاژ دو سر قطعه می شود و عدد واقعی ولتاژ به دست نمی آید . 

در واقع می توان گفت که مثلا اگر در هنگام تعمیر موبایل یا کار با قطعات حساس ( مثل بردهای الکترونیکی ) در صورتی که امپدانس ورودی مولتی متر پایین باشد به دلیل عبور همون جریان مدار از مولتی متر و افت ولتاژ دو سر قطعه که گفتیم عدد ولتاژ اندازه گیری شده اشتباه به دست می آید یا حتی در صورتی که این جریان عبور از مولتی متر بسیار بالا باشد با توجه به تغییر جریان بالا از قطعه مورد نظر می تواند ( مثلا IC موبایل ) منجر به سوختگی آن بر اثر حرارت ناشی از عبور جریان بالا شود 

نکته : در بعضی از مولتی مترهای حرفه ای قابلیتی به نام LOZ وجود دارد که در صورت امپدانس پایین بودن مولتی متر افت ولتاژ پیش آمده ( ناشی از ولتاژ های القایی و ... ) را حذف کرده تا عدد واقعی به دست بیاید اما این ویژگی نباید زیاد استفاده شود چون به مدارهای مولتی متر می تواند آسیب بزند

مفهوم Over Range : اگر در اندازه گیری پارامتر مورد نظر با مولتی متر مثلا ولتاژ , اگر ولتاژ مورد نظر از حد تحمل دستگاه ( مثلا دستگاه 600 ولت را می تواند اندازه گیری کند ) بالاتر باشد در صفحه نمایش عدد 1 یا OL نشان می دهد که نشان از عدم توان دستگاه برای کار در رنج های بالاتر دارد. اما دقت کنیم که همیشه مشکل در حد هشدار OL باقی نمی ماند و گاهی می تواند منجر به سوختن فیوز دستگاه شود و در صورتی که ایمنی دستگاه پایین باشد می تواند منجر به آرک زدن ( جرقه زدن ) و انفجار در دست شخص شود . پس زودتر باید مولتی متر را جدا کنیم.

Accuracy : کلمه Accuracy در لغت به معنای دقت می باشد و در صنعت برق به معنای هرچه بیشتر نزدیک بودن مقدار اندازه گیری شده به مقدار واقعی پارامتر مورد نظر می باشد. نکته مهم این است که خیلی از دوستان ممکن است مفهوم Accuracy را با Resolution ( تفکیک پذیری ) را اشتباه بگیرند در صورتی که این دو تا با هم فرق دارند .

Resolution : کلمه Resolution در لغت به معنی تفکیک پذیری می باشد و اینکه دستگاه هر تغییری در پارامتر اندازه گیری شده اتفاق بیفتد را بفهمد و بتواند نمایش دهد از رزولوشن بالاتری برخوردار هست .به طور مثال اگر یک مولتی متر که Count آن بالاتر هست و مثلا عدد  ولتاژ یک باتری 5 ولتی را 5.074 نشان می دهد رزولوشن بالاتری دارد اما 74 میلی ولت اختلاف با مقدار واقعی دارد ولی اگر مولتی متر دارای Count پایین تر باشد و همان عدد را 5.07 نشان بدهد رزولوشن کمتری دارد ولی دقت آن بالاتر می باشد . 

در نهایت می توان گفت که در دیتاشیت یک مولتی متر عدد Counts آن همان رزولوشن و عدد Accuracy آن به صورت درصد خطا (مثلاً `±0.5%`) بیان می شود . 

Sensitivity : منظور از حساسیت در واقع این است که اگر دستگاه برابر کوچکترین تغییری حساس شود به آن حساسیت گفته می شود مثلا اگر به تغییر ولتاژ در حد 1 میلی ولت واکنش نشان دهد حساسیت آن بیشتر از مولتی متری هست که بعد از تغییر 10 میلی ولت واکنش می دهد . 

 MIN/MAX :  این ویژگی زمانی می تواند به درد ما بخورد که که شما نیاز دارید تا بدانید که ولتاژ حداکثر تا چه عددی بالاتر رفته و تا اندازه ای افت ولتاژ اتفاق افتاده و شما می توانید مواتی متر با فشردن دکمه MAX/MIN تنظیم کنید تا در زمانی در آن مکان قرار ندارید اعداد مورد نظر شما را در اختیارتان بگذارد

Peak Hold : مولتی مترهای حرفه ای که دارای قابلیت Peak Hold هستند می توانند جهش های لحظه ای ناشی از شوک های ناگهانی ولتاژ , نویزهای لحظه ای یا جریان هجومی ( Inrush Current ) در لحظه استارت الکتروموتورهای صنعتی ( که در لحظه راه اندازی جریان بسیار بالایی می کشند ) را در نظر گرفته و کوچکترین تغییر در حد میلی ثانیه را در محاسبه پارامتر مورد نظر بررسی کند اما قابلیت MIN/MAX فقط در شبکه برق دارای نوسان برای اعلام ولتاژ حداکثر و حداقل در طول روز کاربرد دارد . 

تعداد ارقام پارامتر اندازه گیری شده در صفحه نمایش ( بر حسب Counts ) : 

منظور از چند هزار Counts بودن یک مولتی متر , رزولوشن یا در واقع نمایش عدد اندازه گیری شده با دقت بالاتر در ارقام سمت راست آن ( اعداد اعشار ) می باشد. به این صورت هر چه قدر تعداد Counts بالاتر رود ممیز و اعشار عدد به دست آمده دیرتر حذف می شود و اعداد دقیق تر و ریزتر نشان داده می شود.

بهتر است با یک مثال موضوع را روشن کنیم. مثلا اگر ولتاژ وسیله مورد نظر ما عدد 3.528 ولت باشد در مولتی متر 2000Counts ( تا 1999 رقم را می شمارد ) آن عدد ولتاژ در حالت بدون اعشار چون 3528 بوده و از 1999 بالاتر است پس یک رقم را از راست حذف کرده و 3.52 نشان می دهد اما در مدل 4000Counts ( تا 3999 رقم را می شمارد ) کل عدد 3528 قابل شمارش بوده پس همان 3.528 را نشان می دهد . پس می توان گفت که مولتی متر با Counts بالاتر در ولتاژهای بالا اعداد اعشار بیشتری داده و رزولوشن آن بهتر می شود .مولتی مترهای رایج برای کارهایی مثل تعمیرات موبایل در حد همان 4000 و 6000 کاربرد دارد اما برای آزمایشگاه های پیشرفته مثلا در حد 20000 بهتر کاربرد دارد.

سنجش فرکانس در مولتی مترهای دیجیتال

در مولتی مترهای دیجیتال میان رده قابلیت اندازه گیری فرکانس وجود دارد . از این قابلیت یک تعمیرکار حرفه ای می تواند برای بررسی سلامت نوسان سازها یا خروجی دیجیتال به کار می رود که عدد نشان داده شده 0 یا غیر ثابت باشد یعنی مدار نوسان ساز سوخته است .

تفاوت اندازه گیری فرکانس در مولتی متر و اسیلوسکوپ

اندازه گیری پارامتر فرکانس یکی از مهم ترین نیازهای یک مهندس برق حرفه ای در صنعت می باشد اما اینکه از چه وسیله ای در صنعت استفاده کنیم بستگی به نیاز آن مهندس دارد . چرا که مولتی متر فقط می تواند عدد فرکانس مورد نظر را به ما بدهد و نمی تواند خیلی متوجه نویز و پارازیت های ریز موجود در برق شبکه نمی شود ( قطعا میدانیم که برق شبکه همیشه صاف و بدون نوسان نیست ) , اما اسیلوسکوپ شکل موج ولتاژ شبکه برق را به شما می دهد پس می توانید با دقت هر چه تمام تر نوسان ها و نویزها و اعوجاج های موجود در برق شبکه را روی شکل موج نمایش داده شده ببینید و تحلیل با دقت تری داشته باشید . 

نکته مهم : با همه این توضیحات باید این نکته را در نظر بگیریم که در خیلی از قسمت های صنعت برق مثل تولید برق در صنعت انرژی خورشیدی , مولتی متر و حتی کلمپ متر خیلی بیشتر از اسیلوسکوپ کاربرد دارد چرا که برق تولیدی پنل های خورشیدی DC بوده و مولتی متر به راحتی برای بررسی وضعیت پنل های خورشیدی و باتری ها کارایی دارد . همچنین برای تست خروجی پنل ها و شارژ کنترلرها به جریان بسیار بالا نیاز داریم که کلمپ متر به کار ما می آید . در آخر هم برای بررسی قطعی احتمالی در پنل های خورشیدی که به هم وصل هستند یا محاسبه ولتاژ استرینگ از مولتی متر می توان استفاده کرد . در صورتی اسیلوسکوپ و شکل موجی که به ما نشان می دهد نهایت برای مثلا تعمیر برد اینورتر کاربرد دارد.

انتخاب رنج در مولتی متر

در مولتی مترها در 3 حالت ممکن است دستگاه بسوزد که در ادامه با هم بررسی می کنیم .

1. اشتباه در نوع اندازه گیری ( خطرناک ترین حالت )

در حالتی که دستگاه روی حالت تست اهم یا مقاومت یا همان تست بازر قرار دارد در واقع برای اینکه بتواند مقاومت قطعه مورد نظر را اندازه بگیرد , مقاومت نسبت به حالت ولتاژ در مقدار بسیار کمی قرار می گیرد تا با بیرون فرستادن جریان از آن به سمت قطعه , مقاومت آن را اندازه گیری کند اگر در این حالت خواستیم آن را به برق شهر 220 ولت وصل کنیم با توجه به مقاومت بسیار ناچیز جریان بالای برق شبکه می تواند موجب آسیب دیدن PTC و وریستور مولتی متر شود ( در مولتی تر حرفه ای ) یا اگر مولتی متر ضعیف باشد باعث آسیب کل دستگاه شود . در واقع وقتی میخواهد به برق شبکه وصل شود اگر از سلکتور اهم به ولتاژ وصل نشود این مشکل پیش می آید.

2. اشتباه در رنج عددی در مولتی مترهای دستی یا Manual 

در مولتی مترهای دستی در هنگام اندازه گیری پارامتری مثل ولتاژ در صورتی که رنج انتخاب شده بسیار پایین تر از عدد واقعی ولتاژ باشد اگر مولتی متر باکیفیت باشد مشکل خاصی پیش نمی آید و در صفحه نمایش دستگاه شما صرفا عبارت OL را می بینید و متوجه می شوید که باید رنج انتخابی را تغییر دهید . 

3. اشتباه در ورودی پراب ها 

همان طور که در تمام مولتی مترها دیده ایم در پایین دستگاه معمولا 3 یا 4 سوراخ وجود دارد که سوراخ V/Ω , COM , 10A تقریبا در همه مولتی مترها وجود دارد . پراب مشکی همیشه به سوراخ COM وصل می شود . 

سوراخ V/Ω : اگر پراب قرمز را به این سوراخ وصل کنیم چه در حالت اندازه گیری مقاومت باشیم و چه در حالت اندازه گیری ولتاژ , در هر دو حالت جریان عبوری بسیار ناچیز می باشد تا عدد اندازه گیره شده به دقت نمایش داده شود .

سوراخ 10A : در این حالت قصد اندازه گیری جریان وجود دارد در نتیجه با توجه به اینکه مقاومت چندانی در برابر عبور جریان وجود ندارد تمام جریان از داخل دستگاه عبور می کند . 

اشتباه در این حالت زمانی اتفاق می افتد که گردی پراب قرمز به اشتباه به سوراخ 10A وصل شود و سر پراب ها به برق شهری وصل شود در این حالت چون در وضعیت سوراخ 10A هیچ گونه مقاومتی در مسیر عبور جریان وجود ندارد در نتیجه جریان بالایی از مدار داخلی مولتی متر می گذرد و و فیوز آن را خراب می کند و اگر فیوز مولتی متر غیر استاندارد باشد خود مولتی متر را از کار می اندازد.

تست های قابل انجام در مولتی متر

تست بازر : تست بازر یا پیوستگی برای بررسی وصل بودن مدار بین دو نقطه مورد استفاده قرار می گیرد به این صورت اگر مقاومت مسیر عدد پایینی در حد 30 , 40 یا مثلا 80 اهم باشد دستگاه صدای بوق می دهد و بدون نگاه کردن به مولتی متر متوجه وصل بودن آن می شویم در صورتی اگر مقاومت مسیر عدد بالاتری مثل 200 یا 300 اهم باشد مدار باز هم ممکنه وصل باشد اما دستگاه بوق نزده و مجبور هستیم به صفحه نمایش مولتی متر نگاه کنیم.

نکته : پس هر موقع که دستگاه بوق نزد الزاما به معنای قطع بودن مدار نیست . در این حالت باید به صفحه نمایش مولتی متر نگاه کنیم تا اگر عدد 1 یا OL را نشان داد قطعی مدار حتمی هست ولی اگر عدد واضحی بود مثل همون 200 300 اهم مشکلی ندارد.

نکته 2 : در حالت مقاومت بالا مثل همان 300 اهم اگر واقعا مصرف کننده در مسیر مدار باشد که مشکلی نیست اما ممکنه گاهی به دلیل اکسید شدن سیم لهت یا شل شدن فیش یا ... مقاومت مدار به طور کاذب بالا رفته و دستگاه به اشتباه بوق نزند .همچنیم ممکن است به دلیل نشتی جریان از مسیرهای موازی به غلط جریان عبور کند و مقاومت برای آن مسیر به دست آمده و مقاومت مسیر را به اشتباه بالا برده و تست بازر اجرا نمی شود .

نکته 3 : برای اجرای این تست بهتر است آن را در حالت قطعی مدار انجام دهیم این موضوع 2 دلیل دارد .

1. در حالت اجرای تست بازر توسط مولتی متر , خود مولتی متر یه ولتاژ داخلی برای بررسی مسیر می فرستد و اگر مدار وصل باشد ممکن است ولتاژ مدار وارد مولتی متر شود و تداخل ولتاژ پیش آمده می تواند به IC مولتی متر یا برد داخلی آن آسیب بزند 

2. در حالت وصل بودن مدار و عبور جریان قطعا جریان از مولتی متر هم عبور کرده و باعث خطا در ولتاژ نمایش داده دو سر قطعه و تغییر جریان عبوری از آن و خطا در محاسبه مقاومت مسیر می شود .