Analóg multiméter felépítése:
Az elektronikában leggyakrabban használt műszerek az univerzális feszültségmérők vagy multiméterek. Megoldástól függően mérnek:
Egyenfeszültséget;
Váltakozó feszültséget legfeljebb néhány MHz-ig;
Ellenállást;
Egyenáramot;
Váltakozó áramot;
Tartozékokkal:
Nagyfrekvenciás feszültséget 1-2 GHz-ig;
Egyenáramú nagyfeszültséget 30 kV-ig.
A felsorolás a kialakítások gyakoriságát is kifejezi. A legtöbb multiméter csak az első három (esetleg négy) mennyiség mérésére alkalmas, de egyes különleges megoldásokkal minden felsorolt mennyiséget mérnek.
A műszer alapja az egyenfeszültség-mérő. Ezt egészítik ki a többi mennyiség mérésére alkalmas áramkörök és tartozékok. Emiatt fontosabb jellemzői (bemeneti ellenállás, mérési tartomány stb.) is az előzőekben megismert egyenfeszültség-mérőével egyeznek.
Az üzemmódválasztó kapcsoló első két állása (+;-) egyenfeszültség mérésekor polaritásváltásra alkalmas. Ha a mért egyenfeszültséget téves polaritással csatlakoztattuk volna, nem kell a mérővezetékeket levenni és felcserélés után újra csatlakoztatni, elegendő a kapcsolót átváltani. Az egyenfeszültség-mérő hitelesítésére a P1 trimmerpotencióméter szolgál.
Váltakozó üzemmódban az egyenfeszültséget mérő műszer elé egyenirányítót iktatnak (mérés közvetlen módszerrel). Ebben az állásban a rendszer P2-vel hitelesíthető.
A következő üzemmódban a műszer ellenállást mér, amire az elektronikában rendkívül nagy szükség van. Ebben az állásban nemcsak az ellenállás értéke ellenőrizhető 1-5% pontossággal, hanem a zárlatok és szakadások helye is könnyen meghatározható, sőt diódák és tranzisztorok hibái is megállapíthatók. Az ellenállás méréséhez U0 segédfeszültség szükséges, amelynek értéke idővel változhat. Korrigálására – lényegében az ellenállásmérő hitelesítésére – való a P3 potenciométer, amely forgatógombbal a műszer előlapján állítható.
Néhány műszer áramerősség mérését teszi lehetővé, sőt ebben az üzemmódban külön csatlakozó szükséges.
Oszcilloszkópokban, monitorokban és tévékészülékekben 1-30 kV-os egyenfeszültség is előfordul, amelyet valamilyen módon mérni szükséges. Az univerzális feszültségmérő ezt a feladatot kiegészítő előtét-ellenállással oldja meg, amely a műszer tartozékaként ún. nagyfeszültségű mérőfejet alkot, és amely a mérési tartományt egészen 30 kV-ig növeli.
Analóg multiméter áramkörei:
A váltakozófeszültség-mérő rész: a műszer, váltakozó feszültséget közvetlen módszerrel mér, az egyenirányító a bemenet és az egyenfeszültség-mérő rész között önálló egységet alkot. Ebben az üzemmódban a műszer legkisebb méréshatára általában 1 V, a legnagyobb 300V.
Általában csúcs-egyenirányítót alkalmaznak, amelyben szilícium- és vákuumdióda egyaránt lehet. Szilíciumdióda esetén csak néhány kHz-ig, vákuumdióda esetén 5-20 MHz-ig mér. Még akkor is, ha az egyenirányító a műszer házán belül helyezkedik el, és mérővezetékkel kell csatlakozni a mért áramkörhöz.
Nagyobb frekvenciájú jelek mérésére is alkalmas műszereknél a mérő-egyenirányító a műszer házán kívül mint nagyfrekvenciás mérőfej helyezkedik el, de más megoldásokban beépített egyenirányító és külső nagyfrekvenciás mérőfej is van, és ekkor a műszerrel néhány Hz-től több GHz-ig lehet mérni.
A csúcs-egyenirányítónál a csúcsérték és az effektív érték közötti -es korrekciót közelítő pontossággal az egyenirányítóban lévő soros ellenállás és az egyenfeszültség-mérő bemeneti ellenállása által alkotott osztó végzi el, a rendszer a P2 potenciométerrel hitelesíthető.
Az ellenállásmérő rész: ellenállás mérésére a műszerek többsége a feszültségmérő módszert használja. Ennek lényege: az ismeretlen RX ellenállásból és egy nevezetes értékű RN ellenállásból feszültségosztót készítenek, amelynek bemenetére egységnyi feszültséget adnak, és az osztó kimeneti feszültséget feszültségmérővel mérik.
Az árammérő rész: ilyen szolgáltatása csak kevés műszernek van, ugyanis jó minőségű árammérő univerzális feszültségmérővel nehezen készíthető. A tömbvázlata szerint áramerősség mérésekor külön bemenetre kell csatlakozni. Ide kapcsolódnak a méréshatárváltó kapcsolóval kiválasztható söntellenállások is. A mutató kitérése arányos a söntön kialakuló feszültséggel, vagyis a söntön átfolyó árammal, ezért a feszültségmérő skálája áramerősség mérésekor is használható.
Analóg egyenfeszültség-mérők felépítése:
Az egyenfeszültség-mérő a leggyakrabban használt műszer, azonban olyan változata, amely csak egyenfeszültség mérésére alkalmas, rendkívül ritka. Néhány egyszerű áramkörrel kiegészítve sokoldalú univerzális feszültségmérővé alakítható.
A műszer jellemző méréshatárai 1, 2, 10, 30, 100, 300 és 1000 V, de ritkán a 0,01 V-os és a 0,1 V-os méréshatár is előfordul. A kijelzője 20…1000 A alapérzékenységű lengőtekercses műszer, amelyen a méréshatárokhoz igazodó 100-as és 30-as osztású skála van, ezáltal nem kell műszerállandót számítani, a leolvasás és a mért értek megállapítása egyszerű.
Analóg egyenfeszültség-mérők áramkörei:
Feszültségosztó: a műszer bemenetén a méréshatárok előtét-ellenállásokkal vagy feszültségosztóval válthatók. A mai FET-es bemenetű mérőerősítők bemeneti ellenállása kellően nagy, ezért gyakoribb a feszültségosztós megoldás.
Váltakozófeszültség-szűrő: ha a műszerrel olyan feszültséget mérünk, amelynek nagy váltakozó összetevője is van, vagy mérés közben a bemenetére a környezetből túl nagy 50 Hz-es hálózati feszültség kerül, akkor a választott méréshatárban az erősítő túlvezérlődik, és emiatt a kijelző hibás értéket mutat. A váltakozó komponens hatását legegyszerűbben alulátersztő szűrővel csökkenthetjük.
Mérőerősítő: a mérőerősítő a műszer legfontosabb része. Követelmény, hogy bemeneti ellenállása az osztó ellenállásánál sokszorta nagyobb legyen, az erősítő s hőmérséklet és a tápfeszültség ingadozásira ne változzon. Erre legjobb a differenciálerősítő, amely két teljesen azonos erősítőlemezt tartalmaz. Legegyszerűbb esetben a műszer a kimeneti körben helyezkedik el, mert akkor az erősítés nagy.
Védőáramkörök:
Zéner-diódás védelem
Ellenpárhuzamos diódás védelem az erősítő bemenetén, kimenetén
Az elektronikában leggyakrabban használt műszerek az univerzális feszültségmérők vagy multiméterek. Megoldástól függően mérnek:
Egyenfeszültséget;
Váltakozó feszültséget legfeljebb néhány MHz-ig;
Ellenállást;
Egyenáramot;
Váltakozó áramot;
Tartozékokkal:
Nagyfrekvenciás feszültséget 1-2 GHz-ig;
Egyenáramú nagyfeszültséget 30 kV-ig.
A felsorolás a kialakítások gyakoriságát is kifejezi. A legtöbb multiméter csak az első három (esetleg négy) mennyiség mérésére alkalmas, de egyes különleges megoldásokkal minden felsorolt mennyiséget mérnek.
A műszer alapja az egyenfeszültség-mérő. Ezt egészítik ki a többi mennyiség mérésére alkalmas áramkörök és tartozékok. Emiatt fontosabb jellemzői (bemeneti ellenállás, mérési tartomány stb.) is az előzőekben megismert egyenfeszültség-mérőével egyeznek.
Az üzemmódválasztó kapcsoló első két állása (+;-) egyenfeszültség mérésekor polaritásváltásra alkalmas. Ha a mért egyenfeszültséget téves polaritással csatlakoztattuk volna, nem kell a mérővezetékeket levenni és felcserélés után újra csatlakoztatni, elegendő a kapcsolót átváltani. Az egyenfeszültség-mérő hitelesítésére a P1 trimmerpotencióméter szolgál.
Váltakozó üzemmódban az egyenfeszültséget mérő műszer elé egyenirányítót iktatnak (mérés közvetlen módszerrel). Ebben az állásban a rendszer P2-vel hitelesíthető.
A következő üzemmódban a műszer ellenállást mér, amire az elektronikában rendkívül nagy szükség van. Ebben az állásban nemcsak az ellenállás értéke ellenőrizhető 1-5% pontossággal, hanem a zárlatok és szakadások helye is könnyen meghatározható, sőt diódák és tranzisztorok hibái is megállapíthatók. Az ellenállás méréséhez U0 segédfeszültség szükséges, amelynek értéke idővel változhat. Korrigálására – lényegében az ellenállásmérő hitelesítésére – való a P3 potenciométer, amely forgatógombbal a műszer előlapján állítható.
Néhány műszer áramerősség mérését teszi lehetővé, sőt ebben az üzemmódban külön csatlakozó szükséges.
Oszcilloszkópokban, monitorokban és tévékészülékekben 1-30 kV-os egyenfeszültség is előfordul, amelyet valamilyen módon mérni szükséges. Az univerzális feszültségmérő ezt a feladatot kiegészítő előtét-ellenállással oldja meg, amely a műszer tartozékaként ún. nagyfeszültségű mérőfejet alkot, és amely a mérési tartományt egészen 30 kV-ig növeli.
Analóg multiméter áramkörei:
A váltakozófeszültség-mérő rész: a műszer, váltakozó feszültséget közvetlen módszerrel mér, az egyenirányító a bemenet és az egyenfeszültség-mérő rész között önálló egységet alkot. Ebben az üzemmódban a műszer legkisebb méréshatára általában 1 V, a legnagyobb 300V.
Általában csúcs-egyenirányítót alkalmaznak, amelyben szilícium- és vákuumdióda egyaránt lehet. Szilíciumdióda esetén csak néhány kHz-ig, vákuumdióda esetén 5-20 MHz-ig mér. Még akkor is, ha az egyenirányító a műszer házán belül helyezkedik el, és mérővezetékkel kell csatlakozni a mért áramkörhöz.
Nagyobb frekvenciájú jelek mérésére is alkalmas műszereknél a mérő-egyenirányító a műszer házán kívül mint nagyfrekvenciás mérőfej helyezkedik el, de más megoldásokban beépített egyenirányító és külső nagyfrekvenciás mérőfej is van, és ekkor a műszerrel néhány Hz-től több GHz-ig lehet mérni.
A csúcs-egyenirányítónál a csúcsérték és az effektív érték közötti -es korrekciót közelítő pontossággal az egyenirányítóban lévő soros ellenállás és az egyenfeszültség-mérő bemeneti ellenállása által alkotott osztó végzi el, a rendszer a P2 potenciométerrel hitelesíthető.
Az ellenállásmérő rész: ellenállás mérésére a műszerek többsége a feszültségmérő módszert használja. Ennek lényege: az ismeretlen RX ellenállásból és egy nevezetes értékű RN ellenállásból feszültségosztót készítenek, amelynek bemenetére egységnyi feszültséget adnak, és az osztó kimeneti feszültséget feszültségmérővel mérik.
Az árammérő rész: ilyen szolgáltatása csak kevés műszernek van, ugyanis jó minőségű árammérő univerzális feszültségmérővel nehezen készíthető. A tömbvázlata szerint áramerősség mérésekor külön bemenetre kell csatlakozni. Ide kapcsolódnak a méréshatárváltó kapcsolóval kiválasztható söntellenállások is. A mutató kitérése arányos a söntön kialakuló feszültséggel, vagyis a söntön átfolyó árammal, ezért a feszültségmérő skálája áramerősség mérésekor is használható.
Analóg egyenfeszültség-mérők felépítése:
Az egyenfeszültség-mérő a leggyakrabban használt műszer, azonban olyan változata, amely csak egyenfeszültség mérésére alkalmas, rendkívül ritka. Néhány egyszerű áramkörrel kiegészítve sokoldalú univerzális feszültségmérővé alakítható.
A műszer jellemző méréshatárai 1, 2, 10, 30, 100, 300 és 1000 V, de ritkán a 0,01 V-os és a 0,1 V-os méréshatár is előfordul. A kijelzője 20…1000 A alapérzékenységű lengőtekercses műszer, amelyen a méréshatárokhoz igazodó 100-as és 30-as osztású skála van, ezáltal nem kell műszerállandót számítani, a leolvasás és a mért értek megállapítása egyszerű.
Analóg egyenfeszültség-mérők áramkörei:
Feszültségosztó: a műszer bemenetén a méréshatárok előtét-ellenállásokkal vagy feszültségosztóval válthatók. A mai FET-es bemenetű mérőerősítők bemeneti ellenállása kellően nagy, ezért gyakoribb a feszültségosztós megoldás.
Váltakozófeszültség-szűrő: ha a műszerrel olyan feszültséget mérünk, amelynek nagy váltakozó összetevője is van, vagy mérés közben a bemenetére a környezetből túl nagy 50 Hz-es hálózati feszültség kerül, akkor a választott méréshatárban az erősítő túlvezérlődik, és emiatt a kijelző hibás értéket mutat. A váltakozó komponens hatását legegyszerűbben alulátersztő szűrővel csökkenthetjük.
Mérőerősítő: a mérőerősítő a műszer legfontosabb része. Követelmény, hogy bemeneti ellenállása az osztó ellenállásánál sokszorta nagyobb legyen, az erősítő s hőmérséklet és a tápfeszültség ingadozásira ne változzon. Erre legjobb a differenciálerősítő, amely két teljesen azonos erősítőlemezt tartalmaz. Legegyszerűbb esetben a műszer a kimeneti körben helyezkedik el, mert akkor az erősítés nagy.
Védőáramkörök:
Zéner-diódás védelem
Ellenpárhuzamos diódás védelem az erősítő bemenetén, kimenetén
Megjegyzés küldése