Зертханалық жұмыс № 6
“Цифрлі мультиметрдің жұмыс істеу принципімен танысу”
Жұмыстың мақсаты - Цифрлі мультиметрдің жұмыс істеу принципімен танысу.
1 Қысқаша мағлұмат
Цифрлі мультиметр (ЦМ) – Digital MultiMeter (DMM) – бұл бірнеше электрлік (мысалы, тұрақты мен айнымалы кернеу және ток, кедергі, жиілік) және электрлік емес (мысалы, температуралық) шамаларды статикалық өлшеуге арналған көпфункционалды өлшейтің құрылғысы.
ЦМ структурасы басқа да ЦӨҚ ұқсас. Айырмашылығы тек құрылғы кірісінде нақты бір кірістік физикалық шамаларды өзгертетің бірнеше арңайы ауыстырғыштардың болуы. 1 суретте ЦМ өлшейтін шамалары минималды қарапайым структурасы бейнеленген: тұрақты (DC — Direct Current) және айнымалы (АС — Alternating Current) кернеу мен ток , R кедергісі. Кірістік өлшенетің құрылғылар алдымен тұрақты токтың пропорционалды кернеуге айналдырылады да, кодка айналу үшін АЦП кірісіне келеді.
Структурасы бізге таныс түйіндерден тұрады: АЦП (көбінесе интегралдайтын типті), микроконтроллер (МК), пернелер тақтасы және индикатор. Кірістік тізбектерінде келесі аналогтық ауыстырғыштар тұрғызылады:
- U_/U_ — тұрақты кернеуді тұрақтыға (күшейткіш пен бөлгіш);
- U~/U~ — айнымалы кернеуді айнымалыға (күшейткіш, трансформатор, жиілікке тәуелсіз бөлгіш);
- U~/U_ — айнымалы кернеуді тұрақтыға (түзейткіш);
- R/U_ — кедергіні тұрақты кернеуге.
1 Сурет – цм қарапайым структуралық сұлбасы
Нақты өлшеу режимдері ауыстырғыш тұрған қалыппен анықталады: SW1, SW2 және SW3. Кернеулерді өлшеуде SW3 ауыстырғышы ашық, ал SW1 және SW2 жоғарғы (тұрақты кірістік кернеуде) немесе төменгі (айнымалы кірістік кернеуде) қалыпқа қойылады. Кедергіні өлшегенде кедергі ауыстырғышы R/U_ тұрақты кернеуге қосылады (SW1 және SW2 ауыстырғыштары төменгі қалыпқа қойылады, ал SW3 ауыстырғышы жабық.
Токты өлшеу режимінде ішкі шунт қолданылады (Rш аз кедергілі нақты резистор). Сонымен қоса SW3 ауыстырғышы жабық Rш резисторы арқылы ағатын өлшенетін ток түсетін токқа пропарционалды кернеуді түзеді. Егер кірістік ток тұрақты болса, онда SW1 және SW2 ауыстырғыштары жоғарғы қалыпқа қойылады, ал егер де кірістік ток айнымалы болса, онда SW1 және SW2 ауыстырғыштары орташа қалыпқа қойылады.
ЦМ структурасы сыртқы құрылғылармен интерфейстік түйіндермен байланыста бола алады.
Басқа ЦӨҚ сияқты қазіргі ЦМ-ді екі топқа (саны мен сапасы бойынша қатты ерекшелінетін) бөлуге болады:
автономдық – экспресс-өлшеу бойынша салыстырмалы қарапайым, арзан, кішкентай және көпшілік құрылғы);
жүйелік – әртүрлі басқару жүйелерінде және өлшеу-есептеу жүйелерінде қолданылатын күрделі, презиционды, немесе жылдам өлшейтін, қымбат құрылғылар.
Қазіргі кезде техникалық өлшеу практикасында ең көп таралған бірінші топтың ЦМ – экспресс-өлшеуге арналған тасымалданатын, компакты (Hand-Held – қолда ұсталатын) және миниатюрлі (Pocket Size – қалталы) мультимерлер. Олар пішіндері аз габоритті және массалы; өлшеудің кең диапазонында бірнеше әртүрлі шамаларды өлшеуге мүмкіндік береді; сезімтал және нақты мәнді береді. Бұл құрылғыларда эксплуатациялық сипаттамалары жақсы, автономды ток көзі, қолдануда қолайлы, сенімді және қарапайым. Көптеген қазіргі ЦМ өлшеудің диапазоны мен полярын автоматты таңдауды қамтамасыз етеді.
Кең қолданылатын мультиметрдің өлшеуіне келесілер жатады: тұрақты және айнымалы кернеу, тұрақты және айнымалы ток, тұрақты токтағы кедергі. Өлшенетін негізгі шамалардың диапазоны мынандай:
-кернеу (тұрақты немесе айнымалы ток) – милливольттан киловольтқа дейін;
-ток (сыртқы шунтсыз немесе ток трансформаторларынсыз) – ондаған миллиамперден ондаған амперге дейін;
-кедергі – ом бөліктерінен ондаған мегаомға дейін.
Кейбір модельдер қосымша мүмкіндіктерге ие, мысалы, температураны стандартты емес термопаралармен өлшеу; электр сиымдылығын өлшеу; жиілікті және периодты сигналдың саңылауын өлшеу; жартылай өткізгіш құрылғылардың режимін тексеру; тізбектің «прозвонки» режимі және т.с.с.
ЦМ (әртүрлі ЦӨҚ) әртүрлі модельдерінің нақтылық класстары жалпы жағдайда әртүрлі беріледі. Көбінесе негізгі абсолютті және қатыстық ауытқуының шекті мәндері қолданылады. Қалыпты ЦМ нақтылық мәндері 0,1 –ден 5,0% (мүмкіндігіне, өлшенетін құрылғыларына, диапазонына, құрылғы бағасына тәуелді) диапазонында жатады. Рұқсат етілген мүмкінділігі R: 1 :200-ден 1:20 000 дейін. Құрылғы массасы: 100 г... 1 кг.