ابزارهای اندازه گیری الکتریکی

معرفی اندازه گیرها

اندازه گیرها ابزارهایی هستند که توسط آنها عملکرد نامرئی الکترون ها آشکار شده و اندازه گیری می شود. استفاده از اندازه گیرها در تعیین صحت عملکرد مدار ضروری است. دو نوع اندازه گیر، موجود می باشند. یک نوع، اندازه گیر قیاسی است که دارای درجه بندی و عقربه است. نوع دیگر، اندازه گیر رقمی است که اعداد را قرائت می کند. قرائت اندازه گیرهای رقمی، ساده تر است و نسبت به اندازه گیرهای قیاسی، دقیق تر می باشد. ولی، اندازه گیری قیاسی نمایش گرافیکی بهتری نسبت به تغییرات سریع در ولتاژ یا جریان دارند.

اغلب اندازه گیرها در یک روکش حفاظتی قرار گرفته اند. پایانه هایی برای اتصال اندازه گیر به مدار تعبیه گردیده است. برای اتصال صحیح باید به قطبیت پایانه ها توجه داشت. پایانه قرمز رنگ مثبت و پایانه مشکی رنگ، منفی است.

پیش از استفاده از یک اندازه گیر قیاسی، عقربه باید روی صفر تنظیم شود. پیچ کوچکی در بخش جلویی اندازه گیر قرار دارد که این تنظیم توسط آن انجام می گیرد. برای صفر کردن اندازه گیر، آن را در موقعیتی قرار دهید که می خواهید از آن استفاده کنید. اگر سوزن در این حالت، روی صفر نمی ایستد با استفاده از یک پیچ گوشتی، پیچ تنظیم را بچرخانید تا عقربه صفر را نشان دهد. در حین انجام این تنظیم، ابزار اندازه گیری نباید به مدار وصل باشد.

انواع اندازه گیرها

آمپرمتر برای اندازه گیری جریان در مدار استفاده می شود. آمپرمتر (که نماد شماتیک آن در شکل زیر نشان داده شده است) را می توان اندازه گیر شار در نظر گرفت. این ابزار، تعداد الکترون های عبوری از نقطه خاصی مدار را اندازه می گیرد. برای حصول یک قرائت، الکترون ها باید از نقطه ای از مدار عبور کنند. همان طور که در شکل نمایش داده شده است، این کار با باز کردن مدار و نصب آمپرمتر در این مکان انجام می شود.

ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ (اختلاف پتانسیل) بین دو نقطه از یک مدار مورد استفاده قرار می گیرد. ولت متر می تواند یک اندازه گیر فشار باشد که برای اندازه گیری فشار الکتریکی در مدار استفاده می شود.

مقاومت توسط اهم متر اندازه گیری می شود. برای اندازه گیری مقاومت، ولتاژی به دو سر ابزار تحت اندازه گیری اعمال می شود که شار جریانی را در این ابزار القا می کند. وقتی مقاومت کمی وجود دارد، جریان زیاد است و اهم متر مقاومت کوچکی را نمایش می دهد. وقتی مقاومت بزرگ است، جریان کوچکی وجود دارد و اهم متر مقاومت بالایی را اندازه گیری می کند.

مولتی مترها

هنگام کار بر روی قطعه ابزای، اندازه گیریها زیادی باید انجام شود. جهت پیشگیری از نیاز به چندین ابزار اندازه گیری آمپرمتر و اهم متر در یک ابزار جمع می شوند. این ابزار چند کاربردی، مولتی متر نامیده می شود. یک مولتی متر قیاسی، ولت، اهم، میلی آمپر متر (VOM) نیز نامیده می شود. مولتی متر رقمی، DMM نامیده می شود.

اندازه گیر دارای پنج موقعیت ولتاژی، چهار موقعیت جریانی و سه موقعیت مقاومتی است. بر روی اندازه گیر پنج مقیاس برای تطابق با محدوده ها و کاربردهای مختلف وجود دارد. کاربر کلید مورد نظر را روی ابزار برای اندازه گیری محدودۀ مورد نظر ولتاژی، جریانی یا مقاومتی انتخاب می کند. کنترل مقاومت صفر، مدار اهم متر را به گونه ای تنظیم می کند که با تغییرات ولتاژ باتری های داخلی مطابقت داشته باشد. کلید تابع عملکرد، دارای سه موقعیت است. –DC،+DC و AC. برای اندازه گیری جریان، ولتاژ DC و مقاومت، کلید تابع بسته به قطبیت ولتاژ یا جریان اعمالی روی –DC یا +DC قرار دارد. کلید تابع را می توان بدون جدا کردن سر سیمها از برد تحت اندازه گیری، روی وضعیت معکوس قرار دارد.

برای اندازه گیری ولتاژ DC، کلید تابع را روی +DC قرار دهید. با این کار، پراب مشترک در وضعیت منفی و پراب دیگر در وضعیت مثبت قرار می گیرد. ولت متر به صورت موازی با مدار قرار می گیرد. هنگام اندازه گیر ولتاژ مجهول، اندازه گیر را روی بالاترین محدوده (۵۰۰ ولت) قرار دهید. اگر ولتاژ اندازه گیری شده کمتر باشد می توان محدوده کوچکتر را انتخاب کرد. این کار از ایجاد آسیب به اندازه گیر ممانعت می کند. ولتاژ روی صفحه مدرج را که با DC علامتگذاری شده بخوانید. برای محدوده ۲.۵ ولتی، از محدوده ۲۵۰-۰ استفاده کرده و َآن را تقسیم بر ۱۰۰ انتخاب کنید. برای ۱۰ ولت، ۵۰ ولت و ۲۵۰ ولت از مقایسهای مرتبط با آنها استفاده کنید. برای ولتاژ ۵۰۰ ولتی از محدودۀ ۵۰-۰ ولتی استفاده کرده و آن را در ۱۰ ضرب کنید.

برای اندازه گیری جریان، کلید انتخابگر در وضعیت مطلوب و اندازه گیر به صورت سری با مدار قرار می گیرند. مقیاس DC روی اندازه گیر در این حالت مورد استفاده واقع می شود. برای محدودۀ ۱ میلی َآمپر از مقایس ۱۰-۰ استفاده کرده و آن را تقسیم بر ۱۰ در نظر بگیرید. برای محدودۀ ۱۰ میلی آمپری، مستقیماً از محدودۀ ۱۰-۰ استفاده کنید. برای محدودۀ ۱۰۰ میلی آمپر از مقیاس ۱۰-۰ و ضرب کننده در ۱۰ استفاده کنید. برای محدوده ۵۰۰ میلی آمپر از مقیاس ۰-۵۰ ولتی استفاده کرده و آن را در ۱۰ ضرب کنید.

جهت اندازه گیری مقاومت، کلید انتخابگر را روی محدوده مقاومتی مناسب قرار دهید. دو سر سیمهای پراب را به یکدیگر وصل کنید. واحد کنترل مقاومت صفر را بچرخانید تا عقربه به عدد صفر را نشان دهد. سر سیمها را از هم جدا کنید و آنها را به دوسر ابزار مورد نظر جهت اندازه گیری وصل کنید. برای اندازه گیری مقاومت بین ۰ و ۲۰۰ اهم از محدودۀ R×۱ استفاده کنید. برای اندازه گیری مقاومت بین ۲۰۰ اهم و ۲۰۰۰۰ اهم از R×۱۰۰۰۰ استفاده کنید، هنگام اندازه گیری مقاومت در مدارهای نیمه هادی و رقمی از مقیاس R×۱ استفاده کنید. این مقیاس از یک باتری ۹ ولتی تغذیه می شود و ممکن است به مدارهای شما آسیب برساند. مقیاس اهمی را در بالای مقیاسهای اندازه گیر در نظر داشته باشید. توجه کنید که مقیاس اهمی از راست به چپ خوانده می شود. برای تعیین مقاومت واقعی، قرائت را در ضریبی ضرب کنید که کلید در آن موقعیت قرار دارد. حرف K معادل ۱۰۰۰ است.

برای استفاده از پراب های دیگری ولتاژی و جریانی که به مولتی متر وصل می شود، دفترچه راهنمای ابزار را مطالعه کنید.

توسط یک DMM، قرائت اندازه گیر به یک قرائت رقمی تبدیل می شود که مشابه قرائت مورد استفاده در یک ماشین حساب الکترونیکی است. تنها تفاوت آن است که در این حالت، قرائت معمولاً ۴ رقمی است.

کنترل های موجود روی یک DMM شبیه کنترلهای موجود بر روی اندازه گیر قیاسی است. ولی در یک اندازه گیر رقمی، ویژگی انتخاب خودکار محدوده وجود دارد. در این وضعیت نیازی به دانستن محدودۀ سیگنال مورد اندازه گیری نیست. قرائت DMM به صورت خودکار، نقطه اعشار را در محل متناسب با پیشوند واحد مورد نظر قرار می دهد. اندازه گیریهای DC با علامت + و – نمایش داده می شوند. این کار از جابه جا کردن سر سیمهای آزمون ممانعت می کند.

مزایای استفاده از DMM نسبت به VOM به شرح زیر است:

• قرائت ساده تر که منجر به دقت بالاتر در قرائت ولتاژهای کوچکتر می شود. نتایج حاصله در صورت استفاده چند کاربر از یک ابزار، همیشه یکسان است.
• قابلیت انتخاب خودکار محدوده.
• تنظیم تعداد صفرها به صورت خودکار در قرائت مقادیر مقاومتی.
• قفل شدن خودکار یک مقدار به نمایش درآمده.

مضرات استفاده از DMM به شرح زیر می باشد:

• نیاز به باتری یا منبع دیگر الکتریسیته.
• محدودیت اندازه گیری ولتاژ که در صورت افزایش از این محدوده، ابزار آسیب خواهد دید.
• عدم توانایی در اندازه گیری تغییر لحظه ای یک سیگنال که میزان تغییرات آن از زمان نمونه برداری سریعتر است.

source