Czym się sugerować przy wyborze multimetru?

Wyobraź sobie, wchodzisz do sklepu z podzespołami elektronicznymi z zamiarem kupna multimteru. Patrzysz, a tam ściana mierników uniwersalnych. Każdy inny, zarówno pod względem funkcjonalności, ceny jak i wyglądu. Spoglądasz od miernika do miernika i zaczynasz się powoli zastanawiać: „co ja tu właściwie robię?” 🙂

Nie martw się, nie taki diabeł straszny. W kilku słowach postaram się troszkę rozjaśnić ścieżkę wyboru miernika uniwersalnego.
Oprócz opisania kilku parametrów multimetru, w tym artykule bardziej szczegółowo skupię się na kwestii w jaki sposób odczytać dokładność multimetru. Ale po kolei, odpowiadając na tytułowe pytanie wyodrębniłbym kilka elementów:

1. Wielkości mierzone
2. Dokładność miernika
3. Zabezpieczenia
4. Elementy dodatkowe
5. Sposób wykonywania pomiaru
6. Cena

W artykule będę się wspomagał dwoma multimetrami ze skrajnie różnych półek cenowych:

• V&A MAS830B
• FLUKE 179

No to ruszamy!

1. Wielkości mierzone

Ten punkt być może jest trywialny, ale uważam, że od tego trzeba zacząć.
Pytanie brzmi: Co chcesz mierzyć multimetrem i w jakim zakresie?
Pytanie uzupełniające: Pomiar jakich wielkości może Ci się przydać w przyszłości?
Najtańsze mierniki oferują pomiary:

• napięcie stałe (zakres do 600 a nawet 1000V)
• napięcie przemienne (zakres 600 / 750V)
• natężenie prądu stałego (do 10A)
• opór elektryczny (do 2MΩ)
• test diody i wzmocnienia tranzystora (hFE)

Idąc dalej w las dostajemy coraz więcej możliwości pomiaru:

• pomiar natężenia prądu przemiennego
• częstotliwość prądu przemiennego
• pojemność kondensatora
• pomiar temperatury – z miernikiem dostarczona jest dodatkowa sonda którą można przyłożyć / zanurzyć w czymkolwiek celem odczytania temperatury
• test ciągłości obwodu (posiadają to prawie wszystkie multimetry, ale czasem można się zdziwić, jak nie zwróci się na to uwagi, a funkcja przydatna) czyli, gdy pomiędzy sondami multimetru nie ma oporu, miernik sygnalizuje ten fakt dźwiękiem

Oprócz ilości pomiarów, mierniki różnią się też zakresami pomiarowymi.

Na rynku znajdziesz wiele mierników, które posiadają możliwość wykonania wszystkich ww. pomiarów. To jednak nie wszystko, czas przyjrzeć się kolejnemu parametrowi (a raczej serii parametrów), a mianowicie dokładności multimetru.

2. Dokładność miernika

Każdy wykonywany pomiar ma swoją dokładność. Wynik pomiaru jest wartością przybliżoną wartości rzeczywistej z pewną tzw. niepewnością pomiarową, która mówi jak bardzo wartość rzeczywista może się różnić od tego co pokazał miernik.
Niepewność ta jest podawana przez producenta w instrukcji miernika i jest różna dla każdego zakresu pomiarowego.

Jak obliczyć dokładność pomiaru?

Dokładność pomiaru w miernikach uniwersalnych podawana jest w specyfikacji urządzenia w następujący sposób (lub podobny):

DC Voltage, Range: 20V, Accuracy: +-(0.5% + 2)

Zapis ten oznacza pomiar napięcia stałego dla zakresu 0-20V. Dokładność wyrażona jest wg wzoru i oznacza:

• 0.5% – procent wartości zmierzonej (wskazanej podczas pomiaru na wyświetlaczu)
• 2 – mnożnik najmniej znaczącej wartości dla danego zakresu pomiarowego
• „+-” – oznacza, że niepewność dodaje i odejmuje się od wartości zmierzonej

Najlepiej będzie jeśli pokażę to na przykładzie i wykonam pomiar w zakresie 0-20V napięcia stałego na wyjściu zasilacza 12V przy użyciu obu multimetrów.

V&A MAS830B
Wynik pomiaru: 12.25V
Dokładność: +- (0.5% + 2)
Wyliczona niepewność: +- (12.25V*0.5% + 0.01V*2) = +- 0.081V
Rzeczywista wartość może zatem wynieść od 12.17V do 12.33V

Fluke 179
Wynik pomiaru: 12.30V
Dokładność: +- (0.15% + 2)
Wyliczona niepewność: +- (12.30V*0.15% + 0.01V*2) = +- 0.038V
Rzeczywista wartość może zatem wynieść od 12.26V do 12.34V

W obu przypadkach wynik był podany z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku czyli najmniej znacząca wartość wynosiła 0.01V (którą podstawiłem do wzoru).
UWAGA! Wartość ta jest stała dla wybranego zakresu pomiarowego i nie jest w żaden sposób zależna od wyniku pomiaru.
Różnica pomiędzy wynikami pomiarów wraz z niepewnościami dla obu mierników może wydawać się nieznaczna (zależy od potrzeb).

Jednak, aby zobrazować jak duża może być różnica w wynikach pomiaru, wykonam teraz pomiar napięcia  przemiennego w domowym gniazdku elektrycznym.

V&A MAS830B
Wynik pomiaru: 229V
Dokładność: +- (1.2% + 10)
Wyliczona niepewność: +- (229V*1.2% + 1V*10) = +- 12.7V
Rzeczywista wartość może wynieść od 216.3V do 241.7V

Fluke 179
Wynik pomiaru: 231.7V
Dokładność: +- (1.0% + 3)
Wyliczona niepewność: +- (231.7V*1.0% + 0.1V*3) = +- 2.6V
Rzeczywista wartość może wynieść od 229.1V do 234.3V

W tym przypadku pomimo zbliżonych wyników pomiaru, niepewność pomiaru w tym pierwszym jest dużo większa. Jeśli zatem potrzebujesz miernika do czegoś więcej niż tylko określenie z grubsza jakie jest napięcie, warto się przyjrzeć dokładności multimetru przed jego zakupem.

3. Zabezpieczenia

Czy miernik jest odpowiednio zabezpieczony przed przekroczeniem zakresu? Albo przed wykonaniem pomiaru niezgodnie z zaleceniami producenta?

Na to drugie pytanie – niestety – trudno znaleźć odpowiedź, gdyż możliwości niepoprawnego wykonania pomiaru jest naprawdę sporo.

Jeśli chodzi o przekroczenie zakresu to za zabezpieczenie tego typu pomyłki odpowiada bezpiecznik (lub dwa o różnych wartościach znamionowych) znajdujący się wewnątrz miernika. Brak bezpiecznika dla danego zakresu pomiarowego oznaczony jest najczęściej opisem „unfused” na obudowie multimetru. Jeśli wykonujesz pomiar miernikiem bez bezpiecznika i zostanie przekroczone maksymalne dozwolone natężenie prądu przepływającego przez multimetr, prawdopodobnie możesz się pożegnać z miernikiem.

Dodatkowo mierniki uniwersalne mogą być zabezpieczone przed przepięciami. Określa to norma IEC 61010 i dzieli ochronę na 4 kategorie (CAT I – CAT IV). Im wyższą kategorię posiada miernik tym lepiej jest zabezpieczony (i tym jest droższy 🙂 ). Zaznaczę tylko, że jeśli zamierzasz używać miernika w warunkach domowych, kategoria wyższa niż II (prawdopodobnie) nie jest Ci potrzebna.

4. Dodatkowa funkcjonalność

Mierniki mogą posiadać wiele dodatkowych funkcji, które wpływają na dokładność pomiaru lub wygodę użytkowania m.in.:

• True RMS – wyliczanie wartości pomiaru prądu przemiennego na podstawie rzeczywistej wartości skutecznej (więcej w artykule). Parametr ten dość mocno winduje cenę miernika.
• Automatyczne skalowanie – zamiast kręcić pokrętłem multimetru podczas wykonywania pomiaru, miernik automatycznie dobiera zakres pomiaru (oczywiście w obrębie danej wielkości pomiarowej)
• Funkcja HOLD – możliwość „zamrożenia” wyniku pomiaru na wyświetlaczu miernika
• Rejestrowanie wartości minimum i maksimum danego pomiaru
• Podświetlenie wyświetlacza (w piwnicy może się przydać 🙂 )

Oprócz dodatkowych funkcji warto zwrócić uwagę na – być może dla wielu szczegół – długość przewodów sond pomiarowych. Mnie autentycznie irytuje, gdy nieraz trzeba wykonać pomiar w niestandardowym miejscu (na wysokości) a przewody sond są tak krótkie, że trzeba kombinować jak złapać / ustawić miernik.

5. Sposób wykonywania pomiaru

W tym artykule posłużyłem się miernikami wyposażonymi w dwie sondy do wykonywania pomiarów. Na rynku dostępne są też multimetry innego typu, tzw. cęgowe. Pomiar takimi miernikami wykonuje się bezinwazyjnie np. oplatając cęgami multimetru przewód w celu zmierzenia napięcia lub natężenia prądu płynącego w tym przewodzie. Może to być szczególnie przydatne w przypadku pomiarów natężenia prądu, gdzie używając standardowego miernika, aby wykonać pomiar należy najpierw przerwać obwód.

Nie będę się tutaj rozpisywał nt. mierników cęgowych z tego prostego względu, że nie mam z nimi zbyt wielkiego doświadczenia. Chciałem tylko zaznaczyć, że taka opcja istnieje.

6. Cena

Cena! Naturalnie na to też trzeba zwracać uwagę 🙂 . Jasne, cena za miernik jest wypadkową wszystkich Twoich oczekiwań jakie musi spełniać multimetr. Jeśli uważasz, że koszt miernika jest zbyt duży jak na Twoją kieszeń, zastanów się z czego zrezygnować. Czy na pewno potrzebujesz automatycznego skalowania, albo True RMS? Czy pomiar temperatury i pojemności kondensatora jest niezbędny?

Podsumowanie

Biorąc pod uwagę wszystkie czynniki można wybierać właściwy multimetr całymi tygodniami. Jednak nie daj się zwariować. Wyodrębnij kilka elementów, które są dla Ciebie kluczowe i wybór właściwego miernika nie będzie dużym problemem. Rynek multimetrów jest ogromny, każdy znajdzie coś dla siebie.
A jeśli pomimo wielu przemyśleń wciąż nie wiesz na co się zdecydować, cóż, być może powinieneś kupić najtańszy i przekonać się doświadczalnie czego Ci w nim brakuje 🙂 .

EDIT:

Obszerny artykuł nt.wyboru pierwszego multimetru znajdziesz tutaj (blog elektroniczny.eu)