www.conrad.pl INSTRUKCJA OBSŁUGI Miernik uniwersalny Nr produktu 000192290 Strona 1 z 38 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
www.conrad.pl Wprowadzenie W sprzedaży dostępne są różne mierniki uniwersalne, za pomocą których można samodzielnie wykonać wiele pomiarów na elektronicznych podzespołach i układach połączeń. Wymaga to jednakże podstawowej wiedzy na temat obsługi takiego uniwersalnego przyrządu pomiarowego oraz podzespołów poddawanych tym pomiarom. Niniejszy zestaw ćwiczeniowy pomoże Państwu, krok po kroku, odkryć tajemnice prawidłowego mierzenia.
www.conrad.pl Czarny 0 1 1% 2% Brązowy 1 1 10 Czerwony 2 2 100 Pomarańczowy 3 3 1000 Żółty 4 4 10000 Zielony 5 5 100000 Niebieski 6 6 1000000 Fioletowy 7 7 10000000 Szary 8 8 Biały 9 9 0,5% Złoty 0,1 5% Srebrny 0,01 10% Rysunek 2: Kod kolorów opornika Rysunek 3: Opornik z kolorowymi pierścieniami: żółtym, fioletowym, brązowym oraz złotym ma wartość 470 omów przy tolerancji 5%.
www.conrad.pl Rysunek 5: Symbol graficzny opornika Kondensator ceramiczny Kondensator ceramiczny to kolejny podstawowy podzespół elektroniczny. Dostępny jest w dwóch wersjach. Prostsza wersja to małe, okrągłe i płaskie kondensatory ceramiczne. Jest on zabezpieczony przed przebiegunowaniem. Pojemności podawane są w faradach. Oznaczenie kondensatora ceramicznego odbywa się za pomocą kodu cyfrowego. „104“ oznacza „10 razy 10 do potęgi 4“, czyli 100.000 pF (pikofarad).
www.conrad.pl Rysunek 9: Kondensator elektrolityczny należy zamontować zgodnie z jego biegunowością. Dioda elektroluminescencyjna (LED) Podczas montażu diody LED należy zasadniczo przestrzegać biegunowości. Dioda LED posiada dwa różnej długości druciki podłączeniowe. Dłuższy to biegun dodatni i nazywa się anoda (A). Biegun ujemny, nazywany także katodą (K), ma krótszy drucik. Biegunowość można rozpoznać także we wnętrzu diody LED. Biegun ujemny ma kształt przypominający duży trójkąt.
www.conrad.pl Rysunek 12: Tranzystor z widoczną spłaszczoną stroną. Przyłącza od lewej do prawej: kolektor (C), baza (B) oraz emiter (E). Rysunek 13: Symbol graficzny tranzystora NPN Dioda Dioda przepuszcza prąd tylko w jednym kierunku. Można sobie ją wyobrazić jako zawór przeciwzwrotny stosowany w technice instalacji wodociągowych. Zwykłe diody mają, podobnie jak oporniki, cylindryczny kształt. W ich przypadku biegun ujemny (katoda) oznaczony jest kreską.
www.conrad.pl Rysunek 16: Najpierw należy zapoznać się z przyrządem. Pomocne będzie przy tym dokładne przeczytanie instrukcji obsługi. Certyfikacja CAT decyduje o zakresie jego zastosowania Mierniki uniwersalne muszą spełniać różne kryteria bezpieczeństwa zapewniające ich bezpieczne użytkowanie. Przecież mierzenie prądu i napięcia nie jest zabawą, tylko wiąże się z zagrożeniami! Mierniki uniwersalne muszą być skonstruowane tak, aby wytrzymały zarówno napięcia stałe oraz tzw. przepięcia przejściowe.
www.conrad.pl Prawidłowe podłączenie kabli pomiarowych Tylko niektóre mierniki uniwersalne posiadają kable pomiarowe, które są bezpośrednio połączone z miernikiem. Zwykle w przyrządach wbudowane są 3 lub 4 gniazdka, do których można podłączyć kable. Zasadniczo można je podłączać tylko, jeśli nie są one nigdzie indziej podłączone! Czarny kabel oznacza ogólnie mówiąc przewód ujemny (przewód powrotny). Należy go podłączyć do COM.
www.conrad.pl Rysunek 19: Jeśli mają zostać wykonane pomiary napięcia i rezystencji, należy podłączyć, w przypadku tego modelu, czerwony kabel do prawego gniazdka HzV Ω. Do mierzenia mniejszych prądów należy podłączyć go do gniazdka µAmA. Prawidłowe ustawianie przyrządu pomiarowego Mierniki uniwersalne nie mierzą tak po prostu napięcia, prądów czy oporów. Muszą być prawidłowo ustawione, ponieważ istnieją na przykład napięcia stałe i przemienne, jak również prądy stałe i przemienne.
www.conrad.pl Rysunek 21: Przed każdym pomiarem należy najpierw ustawić przyrząd na maksymalny zakres pomiarowy. W przypadku tego urządzenia dla zakresu napięcia stałego wynosi on 250 V. 1 Jak mierzy się rezystencję? Przygotowanie: Proszę wygiąć druciki przyłączeniowe oporników (po jednym z wielkości 330 Ω , 1 k Ω oraz 2,2 M Ω) o 90°, aby móc wetknąć je do płytki doświadczalnej (patrz rysunek 22).
www.conrad.pl Rysunek 23: Około 7 cm długie kawałki drucików nawija się wokół końcówek pomiarowych. Rysunek 24: W ten sposób można podłączyć przewody pomiarowe bezpośrednio do płytki doświadczalnej. Rysunek 25: W najwyższym z możliwych do ustawienia zakresów pomiarowych wyniki pomiaru nie są dość dokładne. 2 Unikanie błędów pomiarowych Zgodnie z pomiarem wykonanym w poprzednim ćwiczeniu dwa oporniki byłyby tej samej wielkości.
www.conrad.pl wykorzystywać. Pomiar będzie dokładny tylko wtedy, gdy zakres pomiarowy zostanie optymalnie dopasowany. Dlatego należy przełączać zawsze do najmniejszego możliwego zakresu. Im większy wybrany jest zakres pomiarowy, tym większy jest błąd pomiarowy i tym mniej dokładny pomiar. Dotyczy to także pomiarów prądu i napięcia. Rysunek 26: W zakresie pomiarowym 2.000 Ω zmierzona zostaje wartość rezystencji wynosząca 983 Ω. Tym samym dla tego opornika znaleziony został optymalny zakres pomiarowy.
www.conrad.pl Proszę spróbować wykonać połączenie szeregowe kilku różnych oporników, nawet o różnych wartościach. W ten sposób można samodzielnie „skonstruować" sobie opornik, którego akurat nie posiadamy jako gotowego elementu. Rysunek 28: Połączenie szeregowe dwóch oporników; w celu ustalenia rezystencji całkowitej należy przyłożyć jeden kabel pomiarowy do lewego przyłącza lewego opornika, drugi kabel do prawego przyłącza prawego opornika. Rysunek 29: Połączenie szeregowe dwóch oporników.
www.conrad.pl W przypadku połączenia równoległego oporników rezystencja całkowita jest zawsze mniejsza niż najmniejsza rezystencja pojedyncza. Rezystencję całkowitą połączonych równolegle oporników można obliczyć z następującego wzoru: 1 / R całkowita = 1 / R1 + 1 / R2 + … 1 / Rn 248 Ω = 1 / 1.000 Ω + 1 / 330 Ω Aby uzyskać rezystencję całkowitą proszę nacisnąć na kalkulatorze przycisk 1/x.
www.conrad.pl Standardowe mierniki uniwersalne mają zwykle tylko zakresy pomiarowe dla woltów, amperów i omów. Uwaga! Zanim połączy się kondensator z przyrządem pomiarowym, należy go najpierw rozładować! W tym celu należy zewrzeć jego oba przyłącza. Do tego celu należy użyć szczypiec lub wkrętaka, którym dotknie się obu końców. Przy tym należy trzymać narzędzie wyłącznie za izolowany uchwyt, ponieważ podczas zwarcia kondensatorów może dojść do wyjątkowo silnych wyładowań.
www.conrad.pl Rysunek 35: Na mierniku uniwersalnym należy ustawić zakres pomiarowy pojemności. Może minąć kilka sekund, zanim będzie można odczytać wartość pomiarową. 6 Kondensatory w połączeniu szeregowym Podczas ćwiczenia „Jak zachowują się oporniki połączone szeregowo?” doszliśmy do wniosku, że rezystencja całkowita odpowiada sumie podłączonych szeregowo oporników. Proszę zamontować na płytce doświadczalnej połączenie szeregowe składające się z dwóch kondensatorów (np. o pojemności po 10 µ F).
www.conrad.pl Rysunek 37: Podczas montażu dwóch kondensatorów elektrolitycznych należy zwrócić uwagę na biegunowość obu kondensatorów. Również przewody pomiarowe należy podłączyć zgodnie z biegunowością. Rysunek 38: W przypadku podłączonych szeregowo kondensatorów 10 µ F zmierzona zostanie połowa pojedynczej pojemności danego kondensatora.
www.conrad.pl Pojemność całkowita połączonych równolegle kondensatorów daje się wyliczyć z następującego wzoru: Ccałkowita = C1 + C2 + … Cn Rysunek 39: Schemat układu połączeń do pomiaru dwóch równolegle połączonych kondensatorów. Rysunek 40: Podczas montażu dwóch kondensatorów elektrolitycznych połączonych równolegle należy zwrócić uwagę na biegunowość obu kondensatorów. Również przewody pomiarowe należy podłączyć zgodnie z biegunowością.
www.conrad.pl W tym celu połączyć szeregowo opornik 1 k Ω z jedną diodą LED. Jako przewód powrotny od diody LED do bieguna ujemnego baterii należy skonstruować mostek druciany. Na potrzeby mierzenia napięcia stałego należy przełączyć miernik uniwersalny na zakres napięcia stałego. Napięcia można mierzyć albo bezpośrednio na baterii, przytrzymując czerwony kabel do bieguna dodatniego i czarny do ujemnego.
www.conrad.pl Rysunek 44: Jako napięcie całkowite wskazane zostanie 8,2 V. Rysunek 45: Na oporniku 1 k Ω spada napięcie o wartości 5,59 V. Aby dokładnie zmierzyć napięcie należy zawsze ustawiać optymalny zakres pomiarowy. 9 Jak mierzy się napięcia przemienne? Pomiar napięcia przemiennego odbywa się zasadniczo w taki sam sposób jak pomiar napięć stałych. Należy jedynie zwrócić na to uwagę, aby ustawić miernik uniwersalny na zakres pomiarowy napięcia przemiennego.
www.conrad.pl V. A w bezpośredniej odległości od stacji transformatorowej mogłoby zostać ono nawet przekroczone i przeciążyć miernik. Rysunek 46: Jeśli spróbuje się zmierzyć spadki napięcia na układzie z ustawionym zakresem napięcia przemiennego, odczyta się podwójną wartość napięcia, jak przy prawidłowo ustawionym przyrządzie na napięcie stałe. W rzeczywistości w układzie nic się nie zmieniło w porównaniu do wcześniejszego ćwiczenia.
www.conrad.pl Rysunek 47: Do mierzenia natężenia prądu elektrycznego należy podłączyć miernik uniwersalny do obwodu prądowego. Rysunek 48: Miernik uniwersalny należy podłączyć do układu połączeń zamiast mostka drucianego. W ten sposób zostanie on połączony szeregowo z innymi elementami odbiorczymi. Rysunek 49: Przez miernik uniwersalny przepływa ten sam prąd, co przez inne odbiorniki w układzie. 11 Jak mierzy się przepływ w przewodzie? Mierzenie przepływu w przewodach ma kilka zalet.
www.conrad.pl wykorzystując funkcję omomierza (funkcję rezystencji). Najpierw kilka informacji podstawowych: proszę przełączyć miernik uniwersalny do zakresu Ω i przytrzymać razem oba końce pomiarowe przewodów pomiarowych. Wyświetlacz wskaże 0,0 Ω, co oznacza tyle, co „brak rezystencji" (przepływ na przewodzie). Jak tylko oddalimy od siebie końce pomiarowe, rezystencja wzrośnie do wartości nieskończenie wielkiej, a miernik wskaże „1—“. Oznacza to tyle, co „brak przepływu” lub też pęknięcie kabla.
www.conrad.pl Rysunek 52: Wykrycie przepływu kabla. 12 Mierzenie w układzie połączeń: wykrywanie napięć pojedynczych na elementach konstrukcji. Proszę zbudować układ połączeń, w którym oba oporniki 1 k Ω zostaną połączone równolegle oraz szeregowo względem dwóch oporników 330 Ω, zanim zamontowana zostanie dioda LED. Spowoduje to, że w układzie połączeń znajdować się będą cztery elementy odbiorcze, na których można zmierzyć pojedyncze napięcia.
www.conrad.pl Rysunek 55: Nieważne, czy zmierzymy spadek napięcia na każdym z obu równolegle podłączonych oporników, czy na nich obu jednocześnie – będzie on zawsze taki sam. Rysunek 56: Na dwóch jednakowej wielkości podłączonych szeregowo opornikach również zmierzyć można taki sam spadek napięcia.
www.conrad.pl Rysunek 57: Na obu zamontowanych w naszym układzie w sposób równoległy względem siebie opornikach 1k Ω można zmierzyć rezystencję całkowitą na poziomie 493 Ω. Rysunek 58: W celu ustalenia rezystencji pojedynczych w układzie równoległym należy zdemontować po jednej stronie jeden opornik. Tylko w ten sposób można zmierzyć wartość rezystencji każdego z oporników.
www.conrad.pl Rysunek 60: Ustalanie rezystencji całkowitego układu; jeśli zmierzono nieskończenie wielką rezystencję, może to oznaczać, że układ jest uszkodzony. 14 Mierzenie w układzie połączeń: ustalanie prądów pojedynczych. W czysto szeregowym połączeniu przez wszystkie elementy (np. oporniki) płynie ten sam prąd. Tym samym natężenie prądu jest wszędzie takie same. Jednakże w przypadku układu równoległego kilku elementów odbiorczych prąd całkowity dzieli się na prądy pojedyncze.
www.conrad.pl Rysunek 61: W przypadku tego układu kilku równolegle i szeregowo podłączonych oporników należy przygotować mostki druciane. Zamiast mostków drucianych można podłączyć miernik uniwersalny do mierzenia prądu. Rysunek 62: Aby uzyskać do pomiaru prądu na ścieżkach równolegle podłączonych oporników odpowiednie punkty pomiarowe, trzy oporniki muszą zostać wygięte na różnych długościach. Rysunek 63: Zmierzony prąd całkowity tego układu wynosi 4,87 mA.
www.conrad.pl Rysunek 64: Przez bardzo wysoki opornik 2,2 M Ω przepływa bardzo mało prądu. Zmierzona wartość na poziomie 1 mA może zostać wytłumaczona tylko dużym błędem pomiarowym. W rzeczywistości jest dużo niższa. Rysunek 65: Przez oba oporniki 330 Ω płynie po ok 2,4 mA. 15 Sprawdzanie wyników pomiaru W poprzednich ćwiczeniach poznaliśmy już kilka wzorów. Najważniejszy wzór omówiony zostanie jednak w oddzielnym rozdziale: chodzi o prawo Ohma.
www.conrad.pl pomaga nam potwierdzać pomiary także w sposób obliczeniowy. Obliczenia mogą także pomóc w rozpoznaniu ewentualnych błędów, które mogą się przydarzyć, jeśli na przykład pomylimy się z położeniem przecinka podczas odczytywania wartości na wyświetlaczu. Prawo Ohma pomaga nam także unikać niepotrzebnych pomiarów. Jeśli przykładowo znamy już napięcie i rezystencję, można ze wzoru I = U / R wyliczyć prąd, jaki płynie przez dany układ.
www.conrad.pl Rysunek 66: Napięcie jałowe tej baterii wynosi 9,6 V. Rysunek 67: Pod obciążeniem napięcie spada do 9,43 V. Tylko pod obciążeniem, z jakim bateria normalnie ma być użytkowana, można ustalić dokładnie, czy stan naładowania jest wystarczający. 17 Mierzenie diod Diody przepuszczają prądy tylko w jednym kierunku. Aby ustalić kierunek przepływu mierniki uniwersalne mają często wbudowaną własną funkcję testowania diod.
www.conrad.pl Rysunek 68: Układ testowania diod wygląda raczej skomplikowanie. Ma on jednak pomóc, nie tylko rozpoznać, co dzieje się w przypadku prawidłowo i błędnie zamontowanej diody, ale także, jak należy prawidłowo przytrzymać kable pomiarowe na diodach. Rysunek 69: W przypadku takiego układu zbudowano dwa razy prosty układ LED. W obu odcinkach zamontowano diodę – po jednej w kierunku przepływu i odwrotnym. Rysunek 70: Tu dioda pracuje w kierunku odwrotnym.
www.conrad.pl Rysunek 71: Jeśli przytrzymamy czerwony kabel do oznaczonej przez pierścień strony diody, zmierzona zostanie ona w kierunku przepływu. Rysunek 72: Drugą możliwość oferuje funkcja testowania diod miernika Voltcraft VC-11. Jeśli wskazana zostanie wartość pomiarowa, dioda mierzona jest w kierunku przepływu. 18 Sprawdzanie tranzystorów Tylko nieliczne mierniki uniwersalne posiadają możliwość podłączenia służącą do dokładnego mierzenia tranzystorów.
www.conrad.pl Chcąc przetestować w ten sposób tranzystor PNP należy zamienić kable pomiarowe. Rysunek 73: Za pomocą miernika uniwersalnego można tylko powiedzieć ogólnie, czy tranzystor jest sprawny. W celu przetestowania tranzystora NPN przyłożyć czerwony kabel pomiarowy do bazy, a czarny na zmianę do kolektora i emitera. Rysunek 74: W obu przypadkach wyświetlacz powinien wskazać mniej więcej podobne wartości.
www.conrad.pl Rysunek 76: Spadek napięcia na diodzie LED wynosi około 2 V. 20 Mierzenie temperatury Wiele mierników uniwersalnych potrafi także mierzyć temperaturę. Do tego celu niezbędny jest osobny czujnik temperatury. Na przykład w przypadku miernika uniwersalnego Voltcraft VC840 stosowany jest tzw. czujnik NiCrNi (nikiel-chrom-nikiel typ K). Zakres pomiaru temperatur tego przyrządu sięga od -40 °C do +1.000 °C.
www.conrad.pl Rysunek 77: Jak tylko ustawiono na mierniku uniwersalnym zakres mierzenia temperatur, można zmierzyć temperaturę otoczenia. Rysunek 78: Do mierzenia temperatury wykorzystuje się tzw. czujnik NiCrNi (nikiel-chromnikiel typ K). Jest on przeznaczony do temperatur poniżej +400 °C. Rysunek 79: Czarny kabel należy połączyć z gniazdkiem COM na przyrządzie. Czerwony kabel podłączyć do gniazdka Ω AmA°C . Strona 36 z 38 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul.
www.conrad.pl Rysunek 80: Tu mierzona jest temperatura powietrza w pobliżu lampy halogenowej. Tylko końcówka pomiarowa drucianego czujnika temperatury może być wystawiona na działanie wysokich temperatur. Załącznik: Moc i praca Za pomocą miernika uniwersalnego można także obliczyć pośrednio pobór mocy i pracę, jaką wykonuje w niej energia elektryczna. W tym celu należy najpierw ustalić pobór mocy. Wymaga to zmierzenia prądu i napięcia na układzie.
www.conrad.pl Rysunek 82: … oraz przepływający przez układ prąd I całkowity. Na koniec wystarczy policzyć odpowiednie wartości. http://www.conrad.pl Strona 38 z 38 Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska Copyright © Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione. www.conrad.
