Multimeters: van analog naar digitaal – een uitgebreide gids

Omdat een enkele meetbeweging geconfigureerd kan worden als voltmeter, ammeter of ohmmeter door het simpelweg te verbinden met verschillende externe weerstandsnetwerken, volgt daaruit dat een enkel apparaat—de multimeter—alle drie de functies in één compacte eenheid kan uitvoeren wanneer uitgerust met de juiste schakelaars en weerstanden.

Voor de meeste elektronicawerk is de multimeter het quintessentiële hulpmiddel. Het biedt een breed bereik aan metingen—spanning, stroom, weerstand, en meer—in een enkele, betaalbare verpakking die zowel eenvoudig te bedienen is als zeer betrouwbaar. Met de komst van solid-state technologie zijn moderne multimeters geëvolueerd van basis analoge apparaten tot gesofistikeerde digitale instrumenten, toch blijft het kernprincipe onveranderd.

Analoge multimeter

De handgehouden analoge multimeter hierboven heeft afzonderlijke bereiken voor spanning, stroom, en weerstand. Elke functie heeft zijn eigen schaal op de meetbeweging, en de draaischakelaar stelt de gebruiker in staat om het juiste bereik te kiezen. De testkabels worden in de twee koperen jacks aan de onderkant van het metergezicht gestoken, gemarkeerd –TEST+ (zwart) en +TEST (rood).

Het Barnett-model volgt een iets andere benadering. De draaischakelaar heeft minder posities, maar biedt veel meer jacks voor de testkabels. Elke jack is gelabeld met een vol-schaal bereik, wat het gemakkelijk maakt om de juiste verbinding voor de gewenste meting te identificeren.

Digitale multimeter

In tegenstelling tot analoge meters vervangen digitale multimeters de naald door een grijs LCD-display dat numerieke lezingen toont. Het getoonde voorbeeld heeft een draaischakelaar en vier jacks voor de testkabels. De zwarte kabel is gemeenschappelijk voor alle functies, terwijl de rode kabel in een van drie jacks kan worden gestoken gelabeld voor spanning, weerstand, of stroom (A, mA, µA).

Het vereisen dat de gebruiker de rode kabel tussen jacks verplaatst om van spanning naar stroommeting te schakelen is een veiligheidsfunctie die helpt ongelukkige kortsluiting te voorkomen wanneer de meter ingesteld staat op stroommeting met een lage invoerimpedantie.

In tegenstelling tot analoge meters is deze digitale eenheid auto-ranging: het selecteert automatisch het juiste bereik voor de gemeten grootheid, wat de noodzaak voor de gebruiker om instellingen handmatig te wijzigen elimineert. Niet alle digitale meters ondersteunen echter autoranging, dus raadpleeg altijd de handleiding voor je specifieke model.

Omdat geen twee multimeter-modellen identiek zijn—zelfs niet binnen hetzelfde merk—is het raadplegen van de gebruikershandleiding essentieel voor het begrijpen van de exacte werking van je instrument.

Hieronder staat een schema voor een eenvoudige analoge volt/ammeter configuratie:

In de drie tegenwijzers posities van de schakelaar is de meetbeweging verbonden met de Common en V jacks via een van drie serie-weerstanden (Rvermenigvuldiger1–Rvermenigvuldiger3), functionerend als voltmeter. De vierde positie verbindt de meter parallel met de shunt-weerstand, wat een ammeter creëert. De laatste kloksgewijze positie kortsluit de beweging door de schakelaar, wat een dempingseffect geeft dat de naald beschermt tegen mechanische schok.

Om een ohmmeter-functie toe te voegen, kan een van de spanningbereiken worden vervangen zoals hieronder geïllustreerd:

Met spanning, weerstand, en stroom mogelijkheden is dit apparaat ook bekend als een volt-ohm-milliampèremeter (VOM).

Het lezen van een analoge multimeter met meerdere bereiken kan intimiderend lijken, maar de meetbeweging bevat verschillende schalen die overeenkomen met elk bereik. Een close-up van de Barnett-meter's schalen wordt hier getoond:

Drie typen schalen zijn aanwezig: groen voor weerstand bovenaan, zwart voor DC-spanning en -stroom in het midden, en blauw voor AC-spanning en -stroom onderaan. Elke DC/AC-sectie heeft sub-schalen van 0–2,5, 0–5, en 0–10, en de operator moet het geselecteerde bereik en de plugpositie matchen met de juiste schaal om de naald correct te interpreteren.

Typische spanningbereiken op deze meter zijn 2,5 V, 10 V, 50 V, 250 V, 500 V, en 1 kV. Met een spanning-bereik extender zijn metingen tot 5 kV mogelijk. Bijvoorbeeld, het selecteren van de 10-V jack vereist het lezen van de 10-schaal, terwijl het selecteren van de 250-V jack betekent dat de 2,5-schaal gelezen moet worden en vermenigvuldigd met 100.

Bij het meten van stroom wordt de rode kabel in een speciale jack gestoken en de draaischakelaar selecteert het bereik. De volgende afbeelding toont de schakelaar ingesteld op 2,5 mA:

Stroombereiken zijn altijd veelvouden van de drie meterschalen: 2,5, 5, en 10. Voor de 2,5 mA instelling wordt de naald direct afgelezen op de 0–2,5 schaal. Voor andere bereiken zoals 250 µA, 50 mA, 100 mA, of 500 mA, moet de lezing op de juiste schaal vermenigvuldigd worden met 10 of 100 om de werkelijke waarde te verkrijgen.

Het hoogste stroombereik wordt bereikt met de schakelaar in de 2,5/10 A positie. Het verschil tussen 2,5 A en 10 A wordt gemaakt door de rode kabel in een speciale 10 A jack naast de gewone stroomjack te steken.

Weerstand wordt weergegeven op een niet-lineaire, "achterstevoren" schaal die loopt van nul (rechterzijde) tot oneindigheid (linkerzijde). Slechts één jack is voorzien voor ohm-metingen, dus het bereik wordt uitsluitend ingesteld door de draaischakelaar. Vijf vermenigvuldiger-instellingen zijn beschikbaar: Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000, en Rx10000. De weergegeven naaldwaarde wordt vermenigvuldigd met de geselecteerde factor om de ware weerstand te geven.

GERELATEERDE WERKBLAADEN:

• Ammeter - Multimeter Werkblad
• Voltmeter - Multimeter Werkblad