Multimetr – podstawowe funkcje

Oto pierwszy z trzech artykułów przeznaczony dla zupełnie początkujących. Natomiast mnóstwo wskazówek dla elektroników, którzy chcą bliżej poznać multimetry i dokonać sensownych zakupów, znajduje się w oddzielnej serii artykułów, oznaczonej kolejnymi numerami, począwszy od M001.

W każdym współczesnym domu przyda się multimetr, czyli uniwersalny miernik wielkości elektrycznych. Najtańsze multimetry można kupić w marketach za około 20 złotych. Wystarczają do podstawowych pomiarów. Jednak warto wydać trochę więcej i kupić wersję znacząco lepszą.

Do czego służy multimetr?

Zgodnie z nazwą, multimetr (ang. multimeter) to „wielo-miernik”, który może być przede wszystkim woltomierzem służącym do pomiaru napięcia oraz amperomierzem do pomiaru (natężenia) prądu. Może też być omomierzem, czyli miernikiem wyrażanej w omach rezystancji. Większość multimetrów pozwala też mierzyć różne inne wielkości (napięcie przewodzenia diod, pojemność kondensatorów, temperaturę) i testować niektóre elementy (diody, tranzystory bipolarne). Dlatego słusznie multimetr nazywany jest też miernikiem uniwersalnym. Od kilkudziesięciu lat bezapelacyjnie na rynku dominują multimetry cyfrowe. Przykład wykorzystania (starszego) multimetru masz na fotografii tytułowej.

Najczęściej mierzymy napięcie baterii i akumulatorów, rzadziej napięcie (w gniazdku) sieci energetycznej. Często mierzymy rezystancję, a raczej sprawdzamy, czy jest ona bardzo mała, by się upewnić, czy jest przejście, zwarcie, czy może występuje przerwa, czyli rozwarcie, brak połączenia.

Często mówimy o prądzie, ale stosunkowo rzadko mierzymy jego wartość – a ściślej – natężenie prądu.

Przełączanie funkcji i zakresów

W każdym multimetrze użytkownik musi wybrać funkcję, czyli co chce mierzyć. W prostszych multimetrach (fotografia 1) trzeba też pokrętłem wybrać konkretny zakres pomiarowy.

Natomiast w multimetrach z automatyczną zmianą zakresów – przykłady na fotografii 2 – wybiera się tylko funkcję, a multimetr podczas pomiaru sam przełączy się na potrzebny zakres.

Aktualnie większość, a wręcz prawie wszystkie droższe multimetry mają automatyczne przełączanie zakresów. Co ciekawe, w pewnych dość częstych sytuacjach wielu elektroników traktuje to raczej jako wadę, a nie zaletę.

A oto najczęściej wykonywane pomiary.

Pomiar napięcia stałego i zmiennego

Multimetr w roli woltomierza służy do pomiaru napięcia, wyrażanego w woltach, występującego między dwoma punktami. Najczęściej mierzymy multimetrem napięcie stałe (DC), np. napięcie baterii, akumulatora, zasilacza. Najprostsza praktyczna reguła dotycząca baterii i akumulatorów jest taka: jeżeli zmierzone napięcie jest niższe od napięcia nominalnego, to bateria jest znacząco rozładowana. Przykładowo nowa półtorawoltowa bateria 1,5 V ma napięcie ponad 1,6 wolta – przykład na fotografii 3.

Jeżeli mierzone napięcie jest wyższe niż aktualnie ustawiony zakres, na wyświetlaczu pojawi się informacja o przekroczeniu zakresu, często w postaci zaświeconej na wyświetlaczu jedynki, napisu OL – OverLoad (fotografia 4), czasem w postaci poziomych kresek lub jeszcze inaczej. Podobnie jest przy pomiarach prądu i rezystancji. Tylko w nielicznych droższych multimetrach przekroczenie zakresu jest też sygnalizowane dźwiękiem. Co ważne: w cyfrowych multimetrach przekroczenie zakresu przy pomiarze napięcia nie grozi uszkodzeniem – szczegóły w kolejnych artykułach tej serii.

Rzadziej mierzymy, też wyrażane w woltach, napięcie zmienne (AC), np. napięcie wyjściowe transformatora albo napięcie w gniazdku sieci energetycznej 230 V. Wtedy trzeba przełączyć multimetr na pomiar napięcia zmiennego, co pokazuje skrót AC lub VAC. Przy pomiarze wyższych napięć, niebezpiecznych dla człowieka dla zminimalizowania ryzyka porażenia warto pomiary wykonywać jedną ręką. Wtedy nie ma możliwości, żeby wskutek błędu użytkownika prąd popłynął między dwiema rękami przez serce – przykład na fotografii 5.

Pomiar rezystancji (przejścia lub przerwy)

Multimetrem można zmierzyć rezystancję (w omach). Przy takich pomiarach warto wykorzystać małe krokodylki standardu 2 mm – przykład na fotografii 6.

Co ważne w praktyce, prawie każdy multimetr ma wbudowany brzęczyk i albo na najniższym zakresie rezystancji, albo na oddzielnym zakresie realizuje dodatkową funkcję – akustyczną sygnalizację przejścia, zwarcia czyli bardzo małej oporności – fotografia 7. Jeżeli na tym zakresie badana rezystancja jest mniejsza niż kilkadziesiąt omów (różnie dla poszczególnych mierników), wtedy odzywa się brzęczyk. W praktyce bardzo często się to przydaje do sprawdzenia, czy np. przewód (kabel) nie jest przerwany lub czy między jego żyłami nie występuje zwarcie.

Pomiar (natężenia) prądu stałego i zmiennego

Przeciętny użytkownik najczęściej mierzy napięcia, a zdecydowanie rzadziej wykorzystuje multimetr do pomiaru prądu, ściślej do pomiaru natężenia prądu (w amperach). Aby zmierzyć prąd (natężenie prądu), trzeba przerwać obwód i włączyć tam amperomierz, co ilustruje rysunek 8.

Jest to znacząca komplikacja, której nie ma przy pomiarach napięcia. Przykładem może być pomiar poboru prądu z akumulatora samochodowego podczas postoju, gdy wszystko jest wyłączone – teoretycznie pobór prądu powinien być zerowy, w praktyce trochę prądu pobiera system alarmowy, a zbyt duży pobór w spoczynku szybko rozładuje akumulator. Czasem dokonuje się pomiaru poboru prądu z innych akumulatorów. Fotografia 9 przedstawia pomiar prądu, pobieranego przez odcinek 12-woltowej taśmy LED.

Kwestie bezpieczeństwa

Pomiaru prądu w obwodach sieci energetycznej 230 V (AC) warto unikać ze względu na zwiększone ryzyko śmiertelnego porażenia. Oto garść ostrzeżeń z tym związanych.

Za w pełni bezpieczne uznaje się napięcia zmienne do 24 woltów (24 V AC) oraz napięcia stałe do 60 woltów (60 V DC). Wiele osób przekonało się, że napięcia do 100 V nie grożą śmiercią. Na pewno śmiertelnie groźne jest napięcie sieci energetycznej 230 V! Osobiście znałem kilka osób, które już nie żyją, ponieważ zostały śmiertelnie porażone prądem z sieci 230 V. Oczywiście z własnej winy, wskutek braku ostrożności.

Ogólnie biorąc, każdy, nawet najtańszy, multimetr pozwala mierzyć napięcie sieci 230 V AC. Maksymalna wartość napięcia mierzonego przez multimetr to zwykle 600 V, 750 V lub 1000 V. Oddzielna kwestia to ryzyko zepsucia miernika przy złym ustawieniu funkcji i zakresów.

Osoby niepełnoletnie i początkujące prace związane z obwodami, gdzie występuje niebezpieczne napięcie, mogą wykonywać wyłącznie pod nadzorem wykwalifikowanych opiekunów!

Przy pomiarach w obwodach o napięciach większych niż 100 V, w szczególności w obwodach sieci energetycznej, zawsze należy zachować szczególne skupienie i ostrożność! Z uwagi na ryzyko śmiertelnego porażenia pomiary zawsze należy przeprowadzać w obecności drugiej osoby, która wcześniej zostanie poinformowana, co ma zrobić w przypadku jakiegoś nieszczęścia – jak szybko odłączyć prąd.

Druga generalna zasada: pomiary niebezpiecznych napięć należy przeprowadzać jedną ręką, by w przypadku nieszczęścia prąd nie popłynął między rękami przez serce. Ilustruje to wcześniejsza fotografia 5. Z początku wydaje się to dziwne, nienaturalne i mocno kłopotliwe, ale warto się do tego przyzwyczajać i wtedy drugą rękę trzymać za plecami lub włożyć do kieszeni. Wprawdzie pomiary dokonywane jedną ręką nie wykluczają porażenia (na drodze między przewodem fazowym a ziemią), jednak znacznie zmniejszają ryzyko nieszczęścia.

Kategorie CAT I…CAT IV

Odrębną kwestią jest kategoria bezpieczeństwa miernika: CAT I…CAT IV (czym wyższa – tym lepiej). Kwestie kategorii CAT są szerzej omówione w artykule o oznaczeniu Q006.

Generalnie kategorie te dotyczą pomiarów w różnych odcinkach sieci energetycznej. Nie dotyczą pomiarów w obwodach wewnątrz urządzeń, a jedynie bezpośrednio w obwodach sieci energetycznej. Dlatego kategorie CAT są bardzo istotne dla elektryków, a zdecydowanie mniej dla elektroników.

Starsze, w pełni użyteczne multimetry, w ogóle nie mają określonej kategorii CAT. Na wielu nowych też nie umieszcza się określenia i znaczka CAT, tylko ewentualnie inne pokrewne – przykład z multimetru z rodziny ’9205 A na fotografii 10 oraz z M830B na fotografii 11.

Przy zakupie nowego multimetru, który miałby być stosowany także do pomiaru napięcia i prądu w sieci 230 V, w tym napięcia w gniazdkach, minimalna kategoria to CAT II 300 V, lepiej CAT II 600 V lub jeszcze wyższa. Oznaczenie CAT III wskazuje, że miernik może być używany także do pomiarów w trójfazowej sieci energetycznej.

W drugim artykule tej serii (B041) na razie tu niedostępnym, który jest w numerze ZE2302, do pobrania przez Patronów z progu 20+ złotych, omówimy jeszcze inne funkcje multimetrów, a w trzecim zajmiemy się pytaniami i wątpliwościami związanymi z multimetrami. ©

Piotr Górecki