Poznajemy przyrządy pomiarowe, cz. 2.pdf

(368 KB) Pobierz
154443900 UNPDF
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
POZNAJEMY
PRZYRZąDY POMIAROWE
Wszechobecne do niedawne mulitmetry z
odczytem analogowym to już prawie historia.
Przyrządy tego typu zostały już całkowicie
wyparte przez mulitmetry cyfrowe. Stało
sie to w momencie gdy ceny mierników
cyfrowych i analogowych stały się po−
równywalne. Mierniki cyfrowe umoż−
liwiają pomiar z dokładnością iroz−
dzielczością, o której konstrukto−
rzy mierników analogowych
mogliby jedynie pomarzyć. To
samo można powiedzieć o licz−
bie funkcji izakresów pomiarowych.
Również niezawodność mierników cyfro−
wych jest nieporównywalnie większa. Delikat−
ny, mechaniczny “ustrój” pomiarowy mierników
analogowych ulegał łatwo uszkodzeniu w wyniku
np. zrzucenia ze stołu. Mimo to są dziedziny, w
których mierniki analogowe są nadal niezastąpio−
ne.
nia sygnału tak, że napięcia lub prądy
zbyt duże czy nawet niebezpieczne
nie są w stanie uszkodzić przy−
rządu. Takie przyrządy mierzą
już napięcie stałe do 1000V, a
zmienne do 750V, zaś prąd stały i
zmienny najczęściej do 10A.
Przełącznik obrotowy jest newral−
gicznym elementem taniego multimet−
ru. Sprężynki przełącznika dotykają bez−
pośrednio ścieżek na płytce drukowanej
multimetru. Takie rozwiązanie, choć tanie,
ma jednak tę wadę, że po pewnym czasie, w
wyniku częstego przełączania następuje wytar−
cie ścieżek, utrata sprężystości sprężynek i w
konsekwencji utrata styku. Przyrząd przestaje po−
prawnie mierzyć i wymaga często kosztownej na−
prawy. Warto o tym pamiętać użytkując tani mul−
timetr cyfrowy.
Konstruktorzy multimetrów od dawna głowią
się jak rozwiązać ten problem. Najprościej byłoby
zlikwidować mechaniczny przełącznik obrotowy,
a w to miejsce użyć np. kilka lub kilkanaście przy−
cisków. Rozwiązanie takie próbowano już stoso−
wać ipróbuje się nadal wnowych modelach multi−
metrów. Jednak nie wiadomo dalczego użytkowni−
cy jak dotąd wybierają przede wszystkim multi−
metry z przełącznikiem obrotowym.
Pewnym rozwiązaniem problemu przełącznika
(choć tylko do pewnego stopnia) jest zastosowanie
automatycznej zmiany zakresów pomiarowych.
Przełącznik obrotowy w takim multimetrze służy
jedynie do wybrania właściwej funkcji pomiaro−
wej. Specjalny układ nieustannie sprawdza poziom
mierzonego sygnału i odpowiednio dobiera zakres
na wyświetlaczu. Jednak takie rozwiązanie, nie po−
wodując jednoczesnego obniżenia parametrów
multimetru, jest w realizacji stosunkowo drogie.
Dlatego też do niedawna niektórzy producenci,
dbając o konkurencyjną cenę swoich wyrobów,
stosowali w nich jedynie ręczną zmianę zakresów.
W miarę postępu rozwoju techniki, obniżeniu
kosztów produkcji (duże serie) coraz więcej multi−
metrów, choć są one jednak zawsze droższe, mo−
że pracować zautomatyczną zmianą zakresów. Pi−
szę może, bo ten rodzaj pracy ma swoich prze−
ciwników. Narzekają oni, że dla ich potrzeb
zmiana zakresu następuje zbyt wolno. Dla ta−
kich wymagających użytkowników multi−
metr ma specjalny przycisk, oznaczony
zwykle symbolami Manual i Range. Na−
ciśnięcie przycisku powoduje przejście
w tryb pracy ręcznej, a każde następ−
ne naciśnięcie zmienia zakres po−
miarowy.
Drogie multimetry cyfrowe to
zwykle przyrządy z automatyczną zmia−
CZĘŚĆ 2
Multimetry
cyfrowe
Funkcje i zakresy pomiarowe
Cena współczesnego multimetru cyfrowego jest
wprost proporcjonalna do liczby funkcji, zakresów
pomiarowych oraz dokładności i rozdzielczości
mierzonych parametrów. Tani multimetr to przy−
rząd, który oprócz napięcia stałego (co najmniej do
600V) iprądu stałego, napięcia zmiennego (co naj−
mniej do 500V) i rezystancji, mierzy jeszcze
wzmocnienie tranzystora oraz wykonuje test dio−
dy. Najtańsze mierniki nie mierzą prądu (nawet
stałego) i są wyposażone jedynie w dwa gniazda
pomiarowe (COM i V ). Niektóre nawet nie mają
gniazd, a przewody pomiarowe są dołączone do
nich na stałe.
Co rozgranicza tanie mierniki od tych, które
moglibyśmy zaliczyć do klasy średniej. Można chy−
ba przyjąć, że taką granicą jest możliwość pomia−
ru prądu zmiennego. Przyrządy należące do tej
klasy mierzą także pojemność, rezystancję i częs−
totliwość. Oczywiście, im cena miernika
jest niższa
tym liczba zakresów po−
miaro−
wych odpowiadająca
danej
funkcji jest mniej−
sza a
górny zakres
p o −
miaru niższy.
Przekroczenie
zakresu pomiaro−
wego jest sygnali−
zowane wyświetla−
niem odpowiedniego
symbolu lub cyfry 1.
Układ zabezpieczenia
przed zmianą zakresu po−
miarowego jest zwykle wbu−
dowany w układ przetwarza−
28
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
154443900.347.png 154443900.358.png 154443900.369.png 154443900.380.png
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
ną zakresów, o wielu funkcjach po−
miarowych, mierzących bardzo do−
kładnie i z dużą rozdzielczością.
Konstruktorzy takich multimetrów
szczególną wagę przykładają do po−
miaru napięcia i prądu zmiennego.
Wykonując pomiar napięcia zmien−
nego za pomocą typowego multi−
metru otrzymujemy dokładne wyni−
ki do momentu, gdy mierzone napię−
cie zmienne ma kształt sinusoidalny.
Problemy zaczynają się dopiero
wtedy, gdy napięcie to ma np.
kształt prostokąta, piły, a więc
znacznie odbiegający od sinusoidy.
Jeszcze gorzej jest, gdy w mierzo−
nym przebiegu jest zawarta składo−
wa stała. Parametrem, który świad−
czy o tym, jak daleko kształt prze−
biegu zmiennego odbiega od sinu−
soidalnego, jest współczynnik
kształtu (ang. Crest Factor). Współ−
czynnik kształtu jest stosunkiem
wartości szczytowej przebiegu
zmiennego do jego wartości sku−
tecznej (ang. RMS). Jeżeli współ−
czynnik ten mieści się w zakresie
współczynników kształtów mierzo−
nych przez multimetr pomiar będzie
dokładny. Współczynnik kształtu
sygnału prostokątnego wynosi 1, si−
nusoidy − 1,414 a sygnału trójkątnego − 1,732. Są
dostępne na rynku multimetry cyfrowe zapewnia−
jące prawidłowy pomiar przy współczynnikach
kształtu mieszczących się od 1 do 7, a nawet wię−
cej. Multimetry o najlepszych parametrach przy
pomiarze napięcia i prądu zmiennego to przyrzą−
dy wyposażone wfunkcję True RMS, awięc zapew−
niające prawidłowy pomiar odkształconego napię−
cia zmiennego.
Każde napięcie odkształcone, którego kształt
odbiega od sinusoidalnego, można rozłożyć na
wiele przebiegów składowych, oczęstotliwościach
różniących się od częstotliowości przebiegu pod−
stawowego (np. 50Hz). Im lepszy przyrząd tym le−
piej mierzy przebiegi także o wyższych częstotli−
wościach. Ten właśnie parametr stanowi miarę ja−
kości pomiaru typu True RMS sygnału zmiennego.
Jednak nie tylko funkcja True RMS, połączona zau−
tomatyczną zmianą zakresów pomiarowych,
świadczy o wysokiej klasie przyrządu. Świadczy o
tym także wyposażenie przyrządu w szereg funk−
cji dokonujących zbierania i przetwarzania da−
nych pomiarowych, tj. tzw. funkcji matematycz−
nych. Multimetry wyposażone w funkcje matema−
tyczne, oprócz dokonania pomiaru i pokazania je−
go wyniku na wyświetlaczu, magazynują wyniki
pomiarów w pamięci a następnie, zależnie od wy−
branej funkcji, podają wartość minimalną, maksy−
malną, obliczają też wartość średnią z jednoczes−
nym podaniem liczby pomiarów użytych do obli−
czeń. Dalszym rozwinięciem tego typu funkcji jest
tzw. pomiar względny (ang. Relative Mode). Po−
zwala on na uzyskanie wyniku pomiaru w stosun−
ku do np. wartości średniej iwyrażenie go nie tylko
w wartościach bezwzględnych, lecz także w pro−
centach. Taka funkcja umożliwia np. łatwą segre−
gację mierzonych elementów, stąd jej symbol TOL.
Warto też wspomnieć o bardzo przydatnej fun−
kcji określanej angielskojęzycznym terminem Da−
ta Hold. Polega ona na “zamrożeniu” na wyświet−
laczu wyniku pomiaru, wyświetlanego w momen−
cie naciśnięcia przycisku. Dzięki temu można, uni−
kając ew. pomyłki, odczytany wynik pomiaru zano−
tować, porównać z innym uzyskanym wcześniej
itd. Podobnie rzecz ma się zfunkcją Peak Hold, po−
legającą na zmianie wyświetlanego wyniku tylko
wtedy, gdy aktualnie zmierzona wartość paramet−
ru jest większa od wyświetlanej.
Niektóre drogie multimetry oprócz rezystancji,
pojemności mierzą też indukcyjność. Zwykle za−
kres pomiaru w tych przyrządach jest bardzo sze−
roki. Podczas gdy tanie przyrządy mierzą rezystan−
cję do kilkudziesięciu M W , to drogie multimetry już
do dziesiątek G W . Pomiar pojemności w tanich
multimetrach sięga wartości ok. 100µF. Jednocześ−
nie spotyka się drogie mierniki mierzące pojemnoś−
ci nawet rzędu 50mF.
O klasie multimetru świadczy nie tylko liczba
funkcji i zakresów pomiarowych lecz także fakt
wyposażenia go w szereg zabezpieczeń, ale o tym
później.
Na zakończenie omawiania funkcji jakie speł−
niają współczesne multimetry, warto wspomnieć o
poszukiwanej przez użytkowników funkcji
umożliwiającej połączenie multimetr z kompu−
terem klasy PC. W tym celu w obudowie przy−
rządu umieszcza się specjalne gniazdo (inter−
fejs RS 232C), a z wyposażeniem miernika do−
starcza się specjalny kabel połączeniowy oraz
program na dyskietce. Dzięki sprzężeniu mul−
timetru z komputerem (sprzężenie optyczne)
można przesyłać wyniki pomiarów do kompu−
tera w celu dalszej obróbki, sporządzania ra−
portu itp. Takie połączenie umożliwia też zdal−
ne monitorowanie pomiarów.
Rys. 1.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
29
154443900.001.png 154443900.012.png 154443900.023.png 154443900.034.png 154443900.045.png 154443900.056.png 154443900.067.png 154443900.078.png 154443900.089.png 154443900.100.png 154443900.111.png 154443900.122.png 154443900.133.png 154443900.144.png 154443900.155.png 154443900.166.png 154443900.177.png 154443900.188.png 154443900.199.png 154443900.210.png 154443900.221.png 154443900.232.png 154443900.243.png 154443900.254.png 154443900.265.png 154443900.276.png 154443900.287.png 154443900.298.png 154443900.309.png 154443900.320.png 154443900.327.png 154443900.328.png 154443900.329.png 154443900.330.png 154443900.331.png 154443900.332.png 154443900.333.png 154443900.334.png 154443900.335.png 154443900.336.png 154443900.337.png 154443900.338.png 154443900.339.png 154443900.340.png 154443900.341.png 154443900.342.png 154443900.343.png 154443900.344.png 154443900.345.png 154443900.346.png 154443900.348.png 154443900.349.png 154443900.350.png 154443900.351.png 154443900.352.png 154443900.353.png 154443900.354.png 154443900.355.png 154443900.356.png 154443900.357.png 154443900.359.png 154443900.360.png 154443900.361.png 154443900.362.png 154443900.363.png 154443900.364.png 154443900.365.png 154443900.366.png 154443900.367.png 154443900.368.png 154443900.370.png 154443900.371.png 154443900.372.png 154443900.373.png 154443900.374.png 154443900.375.png 154443900.376.png 154443900.377.png 154443900.378.png 154443900.379.png 154443900.381.png 154443900.382.png 154443900.383.png 154443900.384.png 154443900.385.png 154443900.386.png 154443900.387.png 154443900.388.png 154443900.389.png 154443900.390.png 154443900.002.png 154443900.003.png 154443900.004.png 154443900.005.png 154443900.006.png 154443900.007.png 154443900.008.png 154443900.009.png 154443900.010.png 154443900.011.png 154443900.013.png 154443900.014.png 154443900.015.png 154443900.016.png 154443900.017.png 154443900.018.png 154443900.019.png 154443900.020.png 154443900.021.png 154443900.022.png 154443900.024.png 154443900.025.png 154443900.026.png 154443900.027.png 154443900.028.png 154443900.029.png 154443900.030.png 154443900.031.png 154443900.032.png 154443900.033.png 154443900.035.png 154443900.036.png 154443900.037.png 154443900.038.png 154443900.039.png 154443900.040.png 154443900.041.png 154443900.042.png 154443900.043.png 154443900.044.png 154443900.046.png 154443900.047.png 154443900.048.png 154443900.049.png 154443900.050.png 154443900.051.png 154443900.052.png 154443900.053.png 154443900.054.png 154443900.055.png 154443900.057.png 154443900.058.png 154443900.059.png 154443900.060.png 154443900.061.png 154443900.062.png 154443900.063.png 154443900.064.png 154443900.065.png 154443900.066.png 154443900.068.png 154443900.069.png 154443900.070.png 154443900.071.png 154443900.072.png 154443900.073.png 154443900.074.png 154443900.075.png 154443900.076.png 154443900.077.png 154443900.079.png 154443900.080.png 154443900.081.png 154443900.082.png 154443900.083.png 154443900.084.png 154443900.085.png 154443900.086.png 154443900.087.png 154443900.088.png 154443900.090.png 154443900.091.png 154443900.092.png 154443900.093.png 154443900.094.png 154443900.095.png 154443900.096.png 154443900.097.png 154443900.098.png 154443900.099.png 154443900.101.png 154443900.102.png 154443900.103.png 154443900.104.png 154443900.105.png 154443900.106.png 154443900.107.png 154443900.108.png 154443900.109.png 154443900.110.png 154443900.112.png 154443900.113.png 154443900.114.png 154443900.115.png 154443900.116.png 154443900.117.png 154443900.118.png 154443900.119.png 154443900.120.png 154443900.121.png 154443900.123.png 154443900.124.png 154443900.125.png 154443900.126.png 154443900.127.png 154443900.128.png 154443900.129.png 154443900.130.png 154443900.131.png 154443900.132.png 154443900.134.png 154443900.135.png 154443900.136.png 154443900.137.png 154443900.138.png 154443900.139.png 154443900.140.png 154443900.141.png 154443900.142.png 154443900.143.png 154443900.145.png 154443900.146.png 154443900.147.png 154443900.148.png 154443900.149.png 154443900.150.png 154443900.151.png 154443900.152.png 154443900.153.png 154443900.154.png 154443900.156.png 154443900.157.png 154443900.158.png 154443900.159.png 154443900.160.png 154443900.161.png 154443900.162.png 154443900.163.png 154443900.164.png 154443900.165.png 154443900.167.png 154443900.168.png 154443900.169.png 154443900.170.png 154443900.171.png 154443900.172.png 154443900.173.png 154443900.174.png 154443900.175.png 154443900.176.png 154443900.178.png 154443900.179.png 154443900.180.png 154443900.181.png 154443900.182.png 154443900.183.png 154443900.184.png 154443900.185.png 154443900.186.png 154443900.187.png 154443900.189.png 154443900.190.png 154443900.191.png 154443900.192.png 154443900.193.png 154443900.194.png 154443900.195.png 154443900.196.png 154443900.197.png 154443900.198.png 154443900.200.png 154443900.201.png 154443900.202.png 154443900.203.png 154443900.204.png 154443900.205.png 154443900.206.png 154443900.207.png 154443900.208.png 154443900.209.png 154443900.211.png 154443900.212.png 154443900.213.png 154443900.214.png 154443900.215.png 154443900.216.png 154443900.217.png 154443900.218.png 154443900.219.png 154443900.220.png 154443900.222.png 154443900.223.png 154443900.224.png 154443900.225.png 154443900.226.png 154443900.227.png 154443900.228.png 154443900.229.png 154443900.230.png 154443900.231.png 154443900.233.png 154443900.234.png 154443900.235.png 154443900.236.png 154443900.237.png 154443900.238.png 154443900.239.png 154443900.240.png 154443900.241.png 154443900.242.png 154443900.244.png 154443900.245.png 154443900.246.png 154443900.247.png 154443900.248.png 154443900.249.png 154443900.250.png 154443900.251.png 154443900.252.png 154443900.253.png 154443900.255.png 154443900.256.png 154443900.257.png 154443900.258.png 154443900.259.png 154443900.260.png 154443900.261.png 154443900.262.png 154443900.263.png 154443900.264.png 154443900.266.png 154443900.267.png 154443900.268.png 154443900.269.png 154443900.270.png 154443900.271.png 154443900.272.png 154443900.273.png 154443900.274.png 154443900.275.png 154443900.277.png 154443900.278.png 154443900.279.png 154443900.280.png 154443900.281.png 154443900.282.png 154443900.283.png 154443900.284.png 154443900.285.png 154443900.286.png 154443900.288.png 154443900.289.png 154443900.290.png 154443900.291.png 154443900.292.png 154443900.293.png 154443900.294.png 154443900.295.png 154443900.296.png 154443900.297.png 154443900.299.png 154443900.300.png 154443900.301.png 154443900.302.png 154443900.303.png 154443900.304.png 154443900.305.png 154443900.306.png 154443900.307.png 154443900.308.png 154443900.310.png 154443900.311.png 154443900.312.png 154443900.313.png 154443900.314.png 154443900.315.png 154443900.316.png 154443900.317.png 154443900.318.png 154443900.319.png 154443900.321.png 154443900.322.png 154443900.323.png
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
Przetwarzanie analogowo−cyfrowe
Rys. 2.
Podstawowym i właściwie jedynym bezpośred−
nim pomiarem wykonywanym przez miernik cyf−
rowy jest pomiar napięcia stałego.
Wszystkie inne wielkości elektryczne, jak np.
prąd, rezystancja czy pojemność są mierzone po−
średnio w wyniku pomiaru napięcia.
Dotyczy to także wielkości nieelektrycznych, jak np.
temperatury. I tak np. pomiar natężenia prądu polega
na pomiarze napięcia na rezystancji ościśle określonej
wartości, a następnie obliczeniu wartości prądu z pra−
wa Ohma, czyli podzieleniu wartości napięcia przez
wartość rezystancji. Sercem każdego miernika cyfro−
wego jest układ elektroniczny przekształcający mierzo−
ne analogowe napięcie wejściowe na napięcie oposta−
ci cyfrowej. Układ taki jest nazwany przetwornikiem
analogowo−cyfrowym ijest wykonywany zwykle wpo−
staci pojedynczego układu scalonego. Nowoczesny
przetwornik analogowo−cyfrowy to obecnie prawie
kompletny multimetr zawierający oprócz przetworni−
ka układy sterujące wyświetlaczem, pamięci iinne ukła−
dy umożliwiające realizację wszystkich innych funkcji,
w tym matematycznych.
Współczesne przetworniki analogowo−cyfro−
we, stosowane wpopularnych multimetrach cyfro−
wych, to układy należące do rodziny przetworni−
ków całkujących, przetwarzających napięcie do
nich doprowadzone na szereg impulsów o czasie
całkowitym wprost proporcjonalnym do tego na−
pięcia.
Wtrakcie przetwarzania analogowo−cyfrowego, co
pewien ściśle określony czas jest dokonywany pomiar
wartości sygnału analogowego. Wyniki takich pomia−
rów (już wpostaci cyfrowej) zwykło nazywać się prób−
kami. Jeżeli przebieg mierzony zmienia się wolno (ma−
ła częstotliwość) to częstotliwość próbkowania nie mu−
si być duża. Inaczej jest gdy mamy do czynienia z szy−
bko zmieniającymi się sygnałami. W takich przypad−
kach częstotliwość próbkowania musi być większa.
Przyjmuje się, że jeżeli sygnał analogowy ma składniki
o częstotliwościach z zakresu od DC (sygnał stały) do
pewnej częstotliwości oznaczanej fmax, to częstotli−
wość próbkowania powinna wynosić 2f max . Większość
popularnych multimetrów cyfrowych jest przeznaczo−
na do pomiaru napięcia lub prądu zmieniającego się
dość wolno. Wtakich przyrządach częstotliwość prób−
kowania może być mała. Jeżeli maksymalna częstotli−
wość sygnału analogowego wynosi np. 1Hz, to częstot−
liwość próbkowania 2razy na sekundę jest zupełnie wy−
starczająca. Przy zbyt dużej częstotliwości próbkowa−
nia wskazanie na wyświetlaczu zmieniałoby się szybko,
co w najlepszym wypadku byłoby męczące dla użyt−
kownika multimetru, aw najgorszym czyniłoby odczyt
nieczytelnym. Wogólności częstotliwość próbkowania
2,5 raza na sekundę całkowicie wystarcza wwiększoś−
ci multimetrów.
Na rys. 1 przedstawiono typowy układ prze−
twornika analogowo−cyfrowego. Mierzony sygnał
analogowy jest doprowadzany najpierw do prze−
łącznika elektronicznego apotem do układu całku−
jącego − tzw. integratora. Jednocześnie włącza się
układ wytwarzający imulsy zegarowe. Wpierwszej
fazie pomiaru sygnał mierzony jest całkowany w
integratorze. Napięcie na wyjściu integratora (rys.
2) maleje od poziomu zerowego do pewnej wartoś−
ci wyznaczonej przez czas zliczania impulsów T 1 .
Największe napięcie odpowiada maksymalnemu
wskazaniu miernika dla danego zakresu pomiaro−
wego. Zakończenie “pierwszego” całkowania i
przejście do drugiego odpowiada zliczeniu przez
licznik pewnej ściśle określonej liczby impulsów,
np. 9999. W tym momencie w układ przetwornika
zostaje włączone źródło odniesienia o napięciu −
U OA i licznik impulsów zegarowych jest wyzero−
wany. Rozpoczyna się druga faza całkowania, w
której jest całkowane napięcie odniesienia. Napię−
cie na wyjściu integratora rośnie do zera (wartość
bezwzględna napięcia maleje do zera). Jednocześ−
nie licznik liczy impulsy zegarowe przez czas T 2 .
Czas ten jest już zmienny izależy od wartości mie−
rzonego napięcia. Jeżeli np. mierzymy napięcie o
wartości 1,999V (co odpowiada
maksymalnemu wskazaniu na da−
nym zakresie pomiarowym), to w
czasie “drugiego” całkowania
licznik zliczy przez czas T 2 1999
impulsów. Gdy napięcie wejścio−
we będzie równe 1V (połowa na−
pięcia maksymalnego danego za−
kresu pomiarowego), to licznik
zliczy 1000 impulsów przez czas
T 2 o połowę krótszy od poprzed−
niego.
Wyświetlacze
Zdecydowana większość pro−
dukowanych obecnie multimet−
rów wykorzystuje wyświetlacze
ciekłokrystaliczne (LCD − ang. Li−
quid Crystal Display). Wynika to z
niewielkiego poboru energii
przez wyświetlacz tego typu. Wa−
dą ich jest to, że nie są widoczne
w ciemności i wymagają wtedy
dodatkowego podświetlenia. W
multimetrach stacjonarnych,
gdzie problem poboru energii jest
sprawą drugorzędną, stosuje się
wyświetlacze typu LED (ang.
Light Emiting Diode) lub lampy
fluorescencyjne (VFD − ang. Va−
cuum Tube Display). Jeżeli do
30
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
154443900.324.png 154443900.325.png
MIERNICTWO
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
znikomego prądu pobieranego
przez wyświetlacz LCD doda−
my niewielki pobór prądu
przez przetwornik analogowo−
cyfrowy (wykonany wtechnice
CMOS) otrzymamy wartość
rzędu kilku mikroamperów.
Przy okazji warto dodać, że
konstruktorzy multimetrów,
chcąc jeszcze bardziej zmniej−
szyć pobór prądu a tym samym
przedłużyć czas “życia” baterii
zasilającej, wyposażają multi−
metry w układy automatycznie
wyłączające niektóre, najbar−
dziej “prądożerne” układy
miernika, gdy wskazanie mier−
nika nie zmieni się przez usta−
lony czas lub gdy nie zostanie
wybrana żadna nowa funkcja
pomiarowa (np. przez przekrę−
cenie przełącznika).
Parametry charakteryzujące
wyświetlacz typu LCD to prze−
de wszystkim liczba jego cyfr,
czyli wskaźników siedmioseg−
mentowych, maksymalne
wskazania wyświetlacza oraz
wysokość jego cyfr. Aktualnie
stosowane wyświetlacze mogą
wyświetlać od 3 do 8 cyfr (to
już w multimetrach stacjonar−
nych), a ponadto kropkę dzie−
siętną, przesuwającą się na wy−
świetlaczu w momencie zmia−
ny zakresu oraz znak polaryzacji plus lub minus.
Najbardziej znaczący wskaźnik wyświetlacza,
choć mogący wyświetlić maksymalnie cyfrę 9, wy−
świetla najczęściej tylko liczbę 1. Przyjęło się np.
mówić, że wyświetlacz typu 31/2 cyfry to taki, któ−
ry zawiera cztery wskaźniki siedmiosegmentowe,
wyświetlające maksymalnie liczbę 1999, a typu 3 i
3/4 cyfry − wyświetlające maksymalnie liczbę
4000. Współczesne wyświetlacze ciekłokrystalicz−
ne mogą jednak wyświetlać znacznie więcej niż je−
dynie cyfry. Do najważniejszych, ostatnich inno−
wacji w tej dziedzinie należy zaliczyć umieszcze−
nie na wyświetlaczu tzw. barografu analogowego,
czyli linijki złożonej zkilkudziesięciu ciekłokrysta−
licznych segmentów. Barograf analogowy imituje
wskazówkę miernika analogowego i jest “odświe−
żany” znacznie częściej niż wyświetlacz cyfrowy.
Dla przykładu multimetr mający wyświetlacz o dł−
ugości 3 i 3/4 cyfry, na którym wynik pomiaru jest
uaktualniany 5 razy na sekundę, ma jednocześnie
43−segmentowy barograf analogowy uaktualniany
128 razy na sekundę. Nowoczesne wyświetlacze
mogą wyświetlać także symbole funkcji pomiaro−
wych i jednostek wielkości mierzonych, a ponadto
komunikaty ostrzegawcze, np. oprzekroczeniu za−
kresu pomiarowego, wyczerpanej baterii zasilają−
cej, uszkodzeniu bezpiecznika czy błędnym wy−
braniu funkcji iinne. Komunikaty te są często zsyn−
chronizowane z sygnałem dźwiękowym.
Ostatnio coraz modniejsze stają się wyświetla−
cze podwójne. Jeden wyświetlacz podaje wynik
jednego parametru, adrugi wyświetlacz, spełniają−
cy rolę pomocniczą (często o mniejszej liczbie
cyfr) − drugiego mniej istotnego parametru. Na
przykład mierząc napięcie sygnału zmiennego
można na głównym wyświetlaczu otrzymać war−
tość napięcia, a na pomocniczym wartość częstot−
liwości tego sygnału.
Firmy produkujące wyświetlacze są obecnie w
stanie wykonać wyświetlacz odowolnym kształcie
i dowolnej konfiguracji elektrod według życzenia
klienta tj. firmy produkującej multimetry. Również
liczba cyfr wyświetlacza może być dowolna, ogra−
niczona jedynie rozmiarami urządzenia. Nowa ge−
neracja wyświetlaczy graficznych umożliwia
przedstawienie na wyświetlaczu wykresów, infor−
macji alfanumerycznych itp.
Zabezpieczenia
Zabezpieczenia we współczesnych multimet−
rach powinny zapewnić bezpieczną obsługę zaró−
wno dla użytkownika jak i przyrządu. Zabezpie−
czenia chroniące użytkownika przed groźbą pora−
żenia dotyczą nawet kształtu i długości końcówek
przewodów pomiarowych. Zakończenia przewo−
dów jak iich izolację wykonuje się zmateriału bar−
dzo odpornego na przebicie elektryczne oraz na
uszkodzenia mechaniczne, jak np. przepalenie izo−
lacji gorącym grotem lutownicy (izolacja teflono−
wa). Same przewody powinny także umożliwić
przepływ odpowiednio dużego prądu. Końcówki
przewodów pomiarowych mają wystający mocno
rant chroniący palce użytkownika.
Obudowy mierników są wykonane ze specjal−
nych odpornych mechanicznie tworzyw (niektóre
z nich wytrzymują upadek zwysokości stołu). Spe−
cjalne uszczelki uniemożliwiają wnikanie wilgoci.
Obudowa miernika powinna też zapewnić dużą
wytrzymałość na przebicie (rzędu 6kV) między
układem pomiarowym multimetru aobudową przy
dopuszczalnym mierzonym napięciu 1000V. Do−
stęp do wnętrza multimetru powinien być możliwy
jedynie przy użyciu śrubokrętu.
Wytrzymałość mechaniczną obudowy wzmac−
nia się nie tylko przez dobór odpowiedniego two−
rzywa. Zwiększają ją również różne wymyślne
obejmy gumowe (holstery), pozwalające przymo−
cować multimetr do paska spodni, zawiesić na ścia−
nie, postawić na stole lub umieścić wnim końców−
ki przewodów pomiarowych.
Obudowy mierników powinny mieć oddzielną
kieszeń na baterie uniemożliwiającą przedostanie
się płynu zrozlanych baterii do wnętrza przyrządu.
Układ elektroniczny multimetru zabezpiecza się
zwykle za pomocą bezpieczników. Coraz częściej są
stosowane bardzo szybkie bezpieczniki wysokoenerge−
tyczne. Umieszczenie przewodów pomiarowych wnie−
właściwym gnieździe, np. przy pomiarze napięcia
umieszczenia końcówki przewodu wgnieździe pomia−
ru prądu, jest sygnalizowane akustycznie i optycznie
przez ukazanie się na wyświetlaczu odpowiedniego ko−
munikatu. Pomiar zostaje wstrzymany, a układ wejcio−
wy odcięty od dalszej części układu multimetru.
Leszek Halicki
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96
31
154443900.326.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin