Odkrywamy tajemnice multimetru Aneng AN870

Multimetr Aneng AN870 oraz jego wersje bliźniacze, przy niskiej cenie mają zaskakująco dobre parametry oraz szerokie możliwości. Oczywiście mają też znaczące wady, co jest całkowicie zrozumiałe przy takiej cenie. Warto poznać budowę i specyfikę takich, coraz bardziej popularnych, multimetrów.

W pierwszym artykule tej serii, zatytułowanym Aneng AN870: najlepszy multimetr dla hobbysty?, pokazałem, dlaczego uważam, że multimetry AN870 oraz identyczne ZT219 i RM219 aktualnie, czyli w roku 2023, oferują najlepszy stosunek możliwości do ceny. W drugim – Słabości i wady multimetru Aneng AN870 – omówiłem ich słabości i wady. Dopiero teraz przedstawię interesujące szczegóły budowy oraz specyficzne właściwości, w szczególności możliwość pomiaru tymi przyrządami znikomo małych prądów znacznie poniżej 1 pikoampera. Intrygujące pytanie brzmi tak: jakim cudem tani multimetr AN870, kosztujący w sklepie BOTLAND około 200 złotych może mierzyć prądy rzędu femtoamperów i rezystancje rzędu teraomów?

Pomiary skrajnie małych prądów

Otóż okazuje się, że może mierzyć, a kluczem do zagadki jest rezystancja wewnętrzna na poszczególnych zakresach pomiaru napięcia. Potocznie mówi się, że w multimetrach cyfrowych na wszystkich zakresach woltomierza rezystancja wejściowa ma niezmienną, jednakową wartość 10 megaomów. Nie jest to do końca prawdą. Po pierwsze, najtańsze multimetry, jak rodzina M830, mają rezystancję wejściową tylko 1 megaom. Popularny DT9205 A na najniższym zakresie 200 mV również ma tylko 1 MΩ.

Ale są też dobre wiadomości! Lepsze multimetry niekoniecznie mają rezystancję wejściową równą 10 megaomów – niektóre mają (dużo) większą.

Dla porządku trzeba odnotować, że Aneng AN870 na najniższym zakresie woltomierza ma rezystancję tylko trochę większą (R_I = 11 MΩ) z uwagi na wykorzystany sposób przełączania zakresów. Fotografia 1 przedstawia pomiar tej rezystancji wewnętrznej (wejściowej) na zakresie woltomierza – zielony multimetr pracujący jako omomierz pokazuje rezystancję wejściową woltomierza multimetru czerwonego (na wyższych zakresach napięcia rezystancja jest bardziej zbliżona do 10 MΩ, co nie ma tu znaczenia).

Na najniższym zakresie woltomierza maksymalna rozdzielczość pomiaru napięcia to 0,1 mV, więc przy rezystancji R_I = 11 megaomów można mierzyć prądy z rozdzielczością 0,0091 nanoampera w sposób opisany w artykule Twój teraomomierz i pikoamperomierz.

Ale to jeszcze nie wszystko – to dopiero początek! A jak można mierzyć prądy poniżej 1 pikoampera, czyli w zakresie femtoamperów?

Otóż niespodzianką, i to bardzo miłą, jest rezystancja wewnętrzna AN870 na zakresie miliwoltów. Jak świadczy fotografia 2, omomierz pokazuje przekroczenie zakresu, więc rezystancja wejściowa na pewno jest większa niż 200 MΩ, bo taki maksymalny zakres ma (zielony) omomierz. Rezystancja wejściowa miliwoltomierza DC jest ogromna, nie do zmierzenia przez omomierz! Bardzo dobra wiadomość jest taka: nasz tani AN870 na dwóch najniższych zakresach 20 mV i 200 mV jest elektrometrem, czyli woltomierzem o ogromnej rezystancji wejściowej.

To na pozór drobny szczegół, o którym mało kto wie: ogromna rezystancja wejściowa miliwoltomierza znacznie rozszerza możliwości tego akurat multimetru. I właśnie ta właściwość przy odrobinie wysiłku pozwala mierzyć znikomo małe prądy i ogromne rezystancje rzędu teraomów. Ale uwaga! To dotyczy AN870, jego bliźniaków ZT219, RM219 oraz nielicznych innych multimetrów. Niestety, w większości multimetrów tej możliwości nie ma – ich rezystancja na najniższych zakresach wynosi około 10 MΩ.

A jeżeli miliwoltomierz AN870 jest w istocie elektrometrem o ogromnej rezystancji wejściowej, to z jego pomocą spróbujemy mierzyć prądy nawet poniżej 1 pikoampera, stosując zewnętrzny rezystor o rezystancji większej niż 10 MΩ. Na fotografii 3 żółte strzałki wskazują, że na zakresie miliwoltomierza jest to pomiar napięcia na dodatkowym rezystorze 1 GΩ 1%, który pełni funkcję bocznika. Miliwoltomierz mierzy napięcie na tym boczniku, co daje informację o prądzie (1 mV odpowiada prądowi 1 pA).

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2024). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2024 znajduje się tutaj.

 

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10 zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mam wysłać na podany adres e-mailowy.