Come funziona un multimetro digitale?
I multimetri digitali (DMM) sono utili strumenti utilizzati da persone che lavorano con sistemi elettrici, sia che stiano sistemando le cose in tutta la casa o che affrontano configurazioni elettriche più grandi nelle fabbriche.Questi dispositivi vengono utilizzati per misurare cose come la tensione (la forza che spinge l'elettricità attraverso un filo), la corrente (quanta elettricità scorre) e la resistenza (quanto è difficile per l'elettricità fluire).Rispetto ai multimetri anziani e analogici con ago e quadrante, i DMM sono più accurati e offrono più funzionalità grazie alla loro tecnologia digitale.Sia che tu stia cercando di risolvere un problema in un circuito o di controllare se un filo è collegato correttamente, imparando come funziona un DMM ti aiuterà a usarlo correttamente e in sicurezza.Catalogare
Figura 1: multimetro digitale
Introduzione ai multimetri digitali
I multimetri digitali (DMM) sono ampiamente utilizzati in una varietà di attività elettriche ed elettroniche, che vanno dai semplici circuiti domestici a sistemi industriali più complicati.A differenza dei vecchi modelli analogici, che hanno un ago e quadrante, i DMM utilizzano la tecnologia digitale per offrire una migliore precisione e più funzionalità.Questi dispositivi misurano tre proprietà elettriche principali:
• Tensione (volt, v): La forza che spinge la corrente elettrica attraverso un circuito.
• corrente (ampere, a): La quantità di carica elettrica che scorre attraverso un filo o un conduttore.
• Resistenza (ohm, ω): Quanto un materiale o un componente resiste al flusso di elettricità.
A seconda del modello, i DMM possono anche misurare altre cose come la capacità (quanta carica qualcosa può archiviare), temperatura, frequenza (quanto spesso si ripete un segnale elettrico) e la continuità (se un circuito è completo e l'elettricità può fluire attraverso di esso).
Componenti chiave e funzioni di un multimetro digitale (DMM)
I multimetri digitali (DMM) sono strumenti che aiutano a misurare quantità elettriche come tensione, corrente e resistenza.Diverse parti di un DMM lavorano insieme per assicurarsi che fornisca letture accurate.Comprendere queste parti semplifica l'utilizzo corretto del dispositivo.Abbassiamo alcune delle parti più elementari e come funzionano.
Conversione da analogico a digitale (ADC)
Figura 2: multimetro digitale Misurazione DC e Tensione CA
Nel nucleo di ogni DMM c'è un componente chiamato convertitore da analogico a digitale (ADC).Questa parte cambia i segnali elettrici continui (come la tensione o la corrente) in numeri che vengono visualizzati sullo schermo.Un tipo comune di ADC utilizzato nei DMM è chiamato un registro di approssimazione successivo (SAR).
L'ADC SAR funziona restringendo gradualmente la tensione di ingresso fino a quando non trova il numero corretto per rappresentare il segnale elettrico.Lo fa prima "campionamento" o catturando la tensione, quindi mantenendo quel valore stabile mentre lo converte in un numero digitale.I dettagli e l'accuratezza di questo processo dipendono dalla risoluzione dell'ADC, che di solito viene misurata in bit.Un tipico DMM ha una risoluzione a 16 bit, che dà un buon equilibrio tra velocità e precisione.Risoluzioni più elevate consentono letture più dettagliate ma possono richiedere più tempo, mentre le risoluzioni più basse danno risultati più rapidi ma possono perdere cambiamenti più piccoli nel segnale.
Accuratezza e risoluzione di misurazione
La precisione è quanto è vicina la lettura del DMM al valore effettivo del segnale.Ad esempio, se si sta misurando una tensione di 5,00 volt, un DMM accurato mostrerà un risultato quasi uguale a 5,00 volt.
La risoluzione, d'altra parte, è la modifica più piccola che DMM può notare.Se un DMM ha una risoluzione di 0,01 volt, significa che il dispositivo può rilevare cambiamenti piccoli come un centesimo di volt.Questo è utile quando è necessario vedere cambiamenti molto piccoli nel segnale.
Alcuni DMM avanzati includono funzionalità come il buffering e la media per migliorare le loro prestazioni.Il buffering aiuta a mantenere il segnale stabile, mentre la media richiede più letture e appiana il risultato.Ciò riduce piccoli cambiamenti indesiderati nelle letture causate da rumore o interferenza elettrica.Mediando la media dei dati, il DMM fornisce un risultato più stabile, rendendo più facile fidarsi del valore visualizzato.
Visualizza e interfaccia
Il display è la parte del DMM che mostra le letture.La maggior parte dei DMM utilizza un display di cristalli liquidi (LCD) per mostrare i numeri per tensione, corrente o resistenza.Un display chiaro è molto utile, soprattutto quando si lavora in ambienti di luce o frenetica.Alcuni DMM sono dotati di un display retroilluminato, che rende più facile leggere i numeri in condizioni di scarsa illuminazione.
Insieme ai numeri, molti display DMM mostrano anche simboli per farti sapere in quale modalità si trova il dispositivo. Ad esempio, il display potrebbe mostrare un simbolo per testare la continuità (per verificare se esiste un percorso completo per il flusso di elettricità) o perTest diodi (per verificare se un diodo funziona correttamente).Questi simboli rendono più facile usare il DMM senza dover cercare ciò che fa ogni impostazione.Alcuni DMM hanno anche pulsanti o quadranti extra che consentono di passare da diverse modalità e gamme, rendendo lo strumento più flessibile e più facile da usare.
Capacità di misurazione di un DMM
Un multimetro digitale (DMM) è uno strumento utile in grado di misurare diversi valori elettrici, come tensione, corrente e resistenza.Sapere come usarlo correttamente ti aiuterà a ottenere letture accurate e proteggere sia il dispositivo che il circuito su cui stai lavorando.
Misurazioni di tensione
Figura 3: connessione corretta dei cavi di prova per la misurazione della tensione CC con un multimetro digitale
Un DMM può misurare sia le tensioni di corrente continua (DC) che quella alternata (AC).Per misurare la tensione CC, inserire il cavo del test rosso nella porta Vω e il cavo di prova nero nella porta COM.Per la tensione CA, il processo è lo stesso, ma il misuratore si regolerà automaticamente per leggere i segnali CA, che cambiano direzione.Molti DMM moderni hanno una funzione che rileva automaticamente la polarità di un circuito DC.Ciò significa che non devi preoccuparti di collegare i cavi al lato positivo o negativo corretto: il contatore lo farà per te.
Quando si misurano tensioni più elevate, il DMM utilizza speciali circuiti interni per ridurre la tensione a un livello che il suo sensore può misurare in modo sicuro.Se si utilizza un DMM che richiede di selezionare manualmente l'intervallo, assicurati di scegliere la gamma giusta per la tensione che stai testando.Se scegli un intervallo troppo basso, potrebbe sovraccaricare il dispositivo, portando a letture o danni errati.
Misurazioni di corrente
Figura 4: connessione corretta di un multimetro digitale in serie per misurare la corrente
La misurazione della corrente con un DMM è un po 'più complessa rispetto alla tensione di misurazione.Per misurare la corrente, è necessario rompere il circuito e collegare il misuratore in serie, il che significa che la corrente deve fluire attraverso il DMM.Il misuratore quindi controlla la corrente osservando la caduta di tensione attraverso un resistore incorporato.
Questo metodo di misurazione della corrente è più rischioso rispetto alle misurazioni della tensione perché una configurazione impropria può danneggiare il contatore o soffiare il fusibile.La maggior parte dei DMM ha fusibili per proteggerli da troppo corrente, ma è ancora una buona idea ricontrollare che tutto sia impostato correttamente prima di prendere una misurazione.Assicurati sempre che la corrente prevista sia entro il limite del contatore e non lasciare il misuratore in modalità corrente quando si passa ad altri test.Dimenticare di cambiare le modalità può facilmente soffiare un fusibile quando si tenta di misurare qualcosa come la tensione o la resistenza in seguito.
Misurazioni di resistenza
Le misurazioni di resistenza con un DMM sono abbastanza facili.Il misuratore invia una piccola quantità di corrente attraverso il resistore e controlla la caduta di tensione risultante per calcolare la resistenza.Assicurarsi che il circuito sia spento e non abbia energia prima di misurare la resistenza.Se c'è ancora alimentazione nel circuito, potresti danneggiare il DMM o ottenere una lettura imprecisa.
Quando si misurano la resistenza, la temperatura del resistore o la presenza di altri componenti nel circuito può influire sulla lettura.Per risultati accurati, è spesso meglio misurare i resistori separatamente, fuori dal circuito.
Test di continuità
Figura 5: eseguire un test di continuità con un multimetro digitale
Il test di continuità è un modo rapido per vedere se un circuito o un componente hanno un percorso ininterrotto per il flusso di corrente.In questa modalità, il DMM emette un suono se il percorso è completo, che si chiama continuità.Questa funzione è particolarmente utile quando si controlla cose come fusibili, switch o fili, poiché puoi sentire il risultato invece di dover guardare il display.Il suono ti dice immediatamente se la connessione è buona, aiutandoti a trovare connessioni rotte o difettose più velocemente.
Test dei diodi
In modalità di test del diodo, il DMM applica una piccola tensione al diodo e controlla la quantità di tensione che si abbassa.Un diodo funzionante di solito mostra una tensione in avanti tra 0,5 V e 0,7 V, a seconda del suo tipo.Quando si verifica un diodo al contrario, il DMM deve visualizzare un sovraccarico (OL), il che significa che non scorre la corrente, che è normale per un diodo correttamente funzionante in distorsione inversa.
Il test dei diodi è un modo migliore per verificare se un diodo funziona correttamente rispetto all'utilizzo di un controllo di resistenza standard.Ti fornisce informazioni più specifiche sul comportamento del diodo quando l'attuale fluisce nella direzione in avanti.
Caratteristiche avanzate dei multimetri digitali
I multimetri digitali (DMM) sono strumenti utili sia per i professionisti che per gli hobbisti che lavorano con i sistemi elettrici.Alcuni DMM sono dotati di funzionalità avanzate che li rendono ancora più utili per trovare e risolvere problemi nei circuiti elettrici.Ecco uno sguardo più attento ad alcune di queste funzionalità, spiegate in un linguaggio più semplice:
Auto-ranging vs manuale
Figura 6: multimetro digitale a livello automatico e manuale
Una differenza tra i multimetri digitali è se si trovano auto-range o manuale.Un DMM automatico di un intervallo automatico sceglie di misurare cose come tensione, corrente o resistenza.Questo rende più facile da usare poiché non è necessario conoscere il valore esatto in anticipo.Risparmia tempo e abbassa la possibilità di errori, soprattutto se non sei sicuro di ciò che stai misurando.D'altra parte, un DMM a portata di manuale richiede di scegliere la gamma da soli.Questo ti dà più controllo ed è utile se hai già un'idea di quale gamma si aspetta.Può anche darti un'idea migliore di ciò che sta accadendo quando il valore che stai misurando è più alto o più basso del previsto.
Vero misurazioni RMS
Le misurazioni RMS (quadrato medio radice) sono utili quando si lavora con i segnali AC (corrente alternata), specialmente quando i segnali non sono fluidi.Un vero DMM RMS può misurare accuratamente la tensione o la corrente AC, anche quando il segnale non è un'onda perfetta, come un'onda quadrata o di forma irregolare.I DMM regolari che non hanno RMS vero presuppongono che il segnale sia sempre un'onda liscia, che può portare a errori, a volte fino al 40% di sconto.L'uso di un vero metro RMS ti aiuta a ottenere letture corrette quando hai a che fare con forme d'onda più complicate o irregolari, che sono comuni nei moderni dispositivi elettronici.
Picco di attesa e funzioni min/max
La funzionalità di attesa di picco cattura il valore più alto che un segnale raggiunge mentre si misura.Ciò è utile per il monitoraggio di onere rapide e temporanee nella corrente, come lo scoppio della corrente che si verifica quando un dispositivo viene acceso per la prima volta.La funzione Min/Max tiene traccia dei valori più bassi e più alti durante la misurazione, in modo da poter vedere quanto un segnale sta cambiando nel tempo.Queste funzionalità sono utili quando si tenta di monitorare le modifiche in un circuito, come gocce di tensione o aumenti improvvisi della corrente, senza dover guardare costantemente il display.
Hold dati e modalità relativa
La funzione di detenzione dei dati consente di congelare la lettura corrente sul display, che è utile quando ti trovi in una situazione in cui è difficile vedere il multimetro o tenere traccia di ciò che stai misurando.In questo modo, non perdi una lettura quando è difficile visualizzare il display.La modalità relativa consente di impostare un valore di base, in modo da poter confrontare le letture future a questo punto di riferimento.Questa funzione è particolarmente utile per individuare piccole differenze, come lievi cambiamenti nella tensione o nella resistenza, che possono indicare un problema o un'usura graduale in una parte del circuito.
Misurazione di frequenza e capacità
Alcuni multimetri digitali possono anche misurare la frequenza e la capacità.La frequenza viene misurata in Hertz (Hz) ed è utile quando si verificano i circuiti che funzionano su corrente alternata, come motori o generatori.La frequenza di misurazione ti aiuta a capire se il sistema funziona alla giusta velocità o se qualcosa non va.La capacità viene misurata in Farads (F) ed è utile quando si lavora con i condensatori, che immagazzinano energia elettrica.Una misurazione della capacità ti aiuta a verificare se un condensatore funziona ancora correttamente o se è logoro, il che può influire sul funzionamento di un circuito.I condensatori si trovano in molti circuiti e svolgono un ruolo importante nella regolazione della tensione o dei segnali di filtraggio.
Uso pratico di un DMM
Sicurezza multimetro
La sicurezza è molto importante quando si utilizza un multimetro digitale (DMM).Prima di usarlo, controllare sempre la valutazione della categoria (CAT) del dispositivo.La Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ha creato quattro categorie che descrivono la quantità di energia elettrica e tensione che un DMM può gestire senza rischiare danni o lesioni:
• Cat I: Utilizzato per circuiti con bassa energia, come quelli che si trovano nell'elettronica o nei piccoli dispositivi.
• Cat II: Questo è per i dispositivi domestici o gli strumenti portatili collegati a prese elettriche standard, in cui il rischio di tensioni più elevate è inferiore, ma esiste ancora.
• Cat III: Progettato per sistemi elettrici all'interno di edifici, come cablaggio in pareti, pannelli elettrici e apparecchiature industriali.Questi sistemi sono direttamente collegati alla rete di distribuzione elettrica e possono sperimentare picchi di tensione.
• Cat IV: Copre le aree con livelli di energia più elevati, come linee elettriche o servizi di utilità sotterranei, in cui l'elettricità entra in un edificio.Questi sistemi possono avere aumenti di potenza molto più forti rispetto alle categorie inferiori.
L'uso di un DMM al di fuori della sua categoria nominale non è sicuro e potrebbe causare danni a lesioni o attrezzature, poiché il misuratore potrebbe non essere in grado di gestire livelli di energia più elevati di quanto non sia stato fatto.Inoltre, verificare sempre che i lead di prova siano correttamente collegati alle porte di input giuste prima di effettuare qualsiasi misurazione.Connessioni errate possono portare a letture imprecise o danneggiare il contatore.
Misurare la tensione e la corrente in sicurezza
Quando si misurano la tensione, collegare sempre il nero (negativo) conducono prima al terreno o al filo neutro, quindi collegare il rosso (positivo) conducono al filo vivi.Ciò riduce immediatamente il rischio di shock perché il contatore non è collegato immediatamente alla parte in diretta del circuito.Se stai lavorando con una tensione più elevata, questo metodo ti aiuta anche a mantenerti più sicuro riducendo l'esposizione alla parte in diretta del circuito.
Per misurare la corrente, un misuratore di morsetto è spesso lo strumento migliore.Un misuratore di morsetto misura la corrente rilevando il campo magnetico creato dal flusso di elettricità in un filo.Per ottenere una lettura accurata, assicurati di bloccare solo un filo, sia il filo vivo o neutro.Se si blocca contemporaneamente i fili dal vivo e neutri, la lettura sarà zero perché i campi magnetici dei due fili si annullano a vicenda.Per ottenere una misurazione corretta, è necessario misurare un solo filo.
Conclusione
I multimetri digitali sono strumenti utili per chiunque stia lavorando con l'elettricità, aiutandoti a misurare la tensione, la corrente, la resistenza e altri valori con precisione.Comprendendo le parti di base del multimetro, come il modo in cui converte i segnali in numeri e come leggere il display, puoi assicurarti di usarlo nel modo giusto.Sia che tu stia testando per vedere se un circuito funziona, misurando quanta corrente sta scorrendo o utilizzando funzionalità speciali come RMS True (che fornisce letture più accurate per i segnali CA), imparare a utilizzare un DMM renderà il tuo lavoro più semplice e più sicuro.Con la pratica, sarai in grado di fare affidamento con fiducia sul tuo multimetro digitale per gestire compiti elettrici sia semplici che più impegnativi.
Domande frequenti [FAQ]
1. Come funziona un contatore di corrente digitale?
Un misuratore di corrente digitale misura il flusso di corrente elettrica in un circuito.Lo fa rilevando la piccola caduta di tensione attraverso un resistore collegato nel circuito.Il misuratore prende questo segnale di tensione, lo converte in un numero usando componenti elettronici, quindi mostra il risultato su una schermata come lettura di corrente.
2. Qual è il principio di lavoro di un multimetro digitale?
Un multimetro digitale funziona misurando diversi valori elettrici, come tensione, corrente o resistenza, a seconda dell'impostazione.Utilizza i circuiti all'interno per prendere queste misurazioni, quindi li cambia in numeri che possono essere mostrati sullo schermo.L'utente sceglie l'impostazione in base a ciò che desidera misurare.
3. Come viene utilizzato un multimetro digitale?
Per utilizzare un multimetro digitale, scegli prima cosa si desidera misurare (tensione, corrente o resistenza) trasformando il quadrante sull'impostazione giusta.Quindi, si collega i fili di prova alla parte del circuito o del dispositivo che si desidera controllare.Una volta connesso, il contatore mostrerà il valore di ciò che stai misurando sullo schermo.Assicurati di selezionare l'impostazione e l'intervallo corretti per evitare errori o danneggiare il contatore.
4. Quanto è accurato un multimetro digitale?
L'accuratezza di un multimetro digitale dipende dal modello e dalla qualità.Molti modelli di base forniscono letture che sono circa lo 0,5% all'1% vicino al valore effettivo.Modelli più avanzati possono offrire letture ancora più precise, a volte vicine allo 0,01%.Controlla sempre il manuale dell'utente per conoscere la precisione esatta del tuo dispositivo.
5. Come utilizzare un multimetro digitale per controllare la tensione?
Per controllare la tensione con un multimetro digitale, girare prima il quadrante sull'impostazione della tensione (assicurati di scegliere AC o DC, a seconda di ciò che stai misurando).Collegare il filo nero nella porta "com" e il filo rosso nella porta etichettata con una "V" per la tensione.Quindi, tocca il filo nero sul punto negativo e il filo rosso sul punto positivo nel circuito.Il multimetro mostrerà la tensione sullo schermo.Assicurati di gestire correttamente i fili per evitare errori o cortocircuiti.