مولتی مترهای دیجیتال و مولتیمتر های عقربه ای
Multimeters

اصطلاح مولتی متر یا مولتیمتر (Multi Meter) به دستگاهی گویند که توانایی اندازه گیری چندین کمیت الکتریکی را داشته باشد.
به مولتی متر آومتر نیز گفته می شود که مخفف سه کمیت – جریان ، ولتاژ و مقاومت است .

یک دستگاه مولتیمتر در حقیقت از سه دستگاه آمپرمتر، ولت متر و اهم متر تشکیل شده است. نام دیگر مولتی متر، آوومتر است که از ابتدای کلمات آمپر، ولت و اهم گرفته شده است.

ولت متر ولتمتر Volt Meter :

برای اندازه گیری ولتاژ از ولت متر استفاده میشود و برای این کار باید دو سر ولتمتر به نقاطی که اختلاف ولتاژ آنها مورد نظر است متصل شود. لذا ولتمتر به صورت موازی در یک مدار قرار میگیرد و فقط لازم است شدت جریان کافی از آن بگذرد که دستگاه بتواند کار کند. برای این منظور مقاومت خود ولتمتر باید زیاد باشد.

تاثیر ولت متر بر روی مدار اندازه گیری:

هر وسیله اندازه گیری بر روی مدار اندازه گیری تاثیر گذار است. اگر چه این تاثیر اجتناب ناپذیر است ولی میتوان آن را به حداقل رساند.

از آنجایی که ولتمتر ها به صورت موازی با مدار قرار میگیرند هر جریانی که از ولت متر میگذرد روی جریان کل تاثیر گذاشته و ولتاژ قابل اندازه گیری را با خطا همراه میسازد. یک ولتمتر ایده آل دارای مقاومت بی نهایت است و هیچ جریانی از مدار اندازه گیری نمیکشد. ولی مقاومت داخلی ولت مترهای واقعی بینهایت نبوده و همین امر باعث ایجاد خطا میشود و این تاثیر به اثر بارگذاری معروف است. چنانچه مقاومت ولتمتر از مقاومت مدار کمتر باشد تاثیر بارگذاری بسیار زیادتر میشود.

آمپر متر:

برای اندازه گیری شدت جریان با استفاده از آمپر متر، مدار را در یک نقطه قطع کرده و آمپر متر را بطور سری در مدار قرار میدهیم. در این صورت کل شدت جریان مدار از آمپر متر عبور میکند. وقتی آمپرمتر وارد مدار شود خواه ناخواه مقاومتی را در مدار وارد میکند و برای جلوگیری از ایجاد خطا باید آمپرمتر دارای مقاومت داخلی کوچک باشد.

آمپر متر نیز مانند ولت متر در مدار اندازه گیری تاثیر میگذارد. یک آمپرمتر ایده ال دارای مقاومت صفر است به طور که با عبور جریان از آن افت ولتاژ ناچیزی روی آن ایجاد شود. در مورد ولت متر ها انتظار این است که تا حد امکان جریان کمی توسط ولتمتر از مدار اندازه گیری کشیده شود ولی در مورد آمپر مترها باید درهنگام عبور جریان تا حد امکان ولتاژ کمی روی آمپرمتر ایجاد شود.

اهم متر:

برای پیدا کردن خرابی در یک مدار دانستن مقدار دقیق مقاومت لازم نیست و خیلی اوقات هم فقط کافی است بدانیم مقاومت کم است یا زیاد.

هنگامیکه که کابلی را که در مداری قرار گرفته است امتحان میکنیم تا مطمئن شویم که تمام اتصالها برقرار و مدار کامل باشد، همانقدر که مقاومت کوچکی برای کابل نشان داده شود برای ما کافی است و نشان دهنده اینست که کابل جریان برق را انتقال میدهد. از طرف دیگر موقعی که میخواهیم ببینیم دو سیم نسبت به هم کاملا عایق هستند و اتصال کوتاه نشده باشند، کافی است که دستگاه اندازه گیری، مقاومت را خیلی زیاد نشان دهد که به معنی آن است که با هم در تماس نیستند.

اهم متر بطور سری با مقاومت مجهول مورد اندازه گیری قرار میگیرد و مدار بسته ای را تشکیل میدهد. بدین لحاظ هیچگونه منبع ولتاژ دیگری نباید در این مدار باشد وگرنه اهم متر مقدار غلطی را نشان میدهد. همچنین اگر مقاومت در مداری باشد که شامل خازن است باید قبلا خازن را تخلیه نمود.

معولا یک دستگاه مولتی متر (Multimeter) از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

• صفحه نمایش در مولتی متر دیجیتال و یا صفحه تصویر مدرج و عقربه در دستگاه مولتی متر آنالوگ
• Selector ها یا همان دکمه های انتخاب کننده : سلکتور یا انتخاب کننده معمولا در قسمت پائین دستگاه  مولتیمتر قرار دارد و بصورت دوار یا فشاری کار می کند. روی صفحه سلکتور نیز کمیت های مورد نظر مشخص شده است. اعدادی روی صفحه سلکتور  وجود دارد که نماینده حوزه کار دستگاه  مولتیمتر است. مثلاً اگر روی سلکتوری اعداد 10 ، 50 ، 250 ، باشد  در کنار آنها حروف v و یا AC ذکر شود این قسمت از سلکتور برای اندازه گیری کمیت ولتاژ متناوب است  
• ترمینالهای ورودی دستگاه

مولتی متر (Multimeter) معمولترین دستگاه اشکال زدایی تجهیزات الکتریکی میباشد. مولتی مترها جهت اندازه گیری و تست پارامترهای بسیاری به کار میروند از جمله :

• اتصال و یا عدم قطعی (Continuity)
• مقاومت
• ولتاژ
• شدت جریان
• ظرفیت خازنی
• دما

از آنجایی که مولتی مترهای دیجیتال با امکانات و در مدلهای بسیار متنوع در بازار موجود میباشد لذا انتخاب یک مولتی متر مناسب کار دشواری است و باید موارد زیر را در انتخاب Multimeter در نظر داشته باشید:

• Buzzer یا زنگ جهت تست پیوستگی (Continuity)
• اندازه گیری مقاومت از 10 اهم تا 1 مگااهم
• اندازه گیری ولتاژ DC از100mV تا 50V
• اندازه گیری ولتاژ AC از 1V تا 400V
• اندازه گیری دیود Diode
• قابلیت Auto-off یا خاموش شدن اتوماتیک جهت جلوگیری از تمام شدن سریع شارژ باتری
• اندازه گیری شدت جریان AC و DC از 10mA تا 200mA و حتی تا 10A
• قابلیت Auto-Ranging
• قابلیت نمایش مقدار خوانده شده بر روی صفحه تصویر حتی بعد از قطع پراب از نمونه مورد تست
• قابلیت اتصال باطری های معمول موجود در بازار به دستگاه

مولتی متر یا آومتر ها در دو نوع آنالوگ و دیجیتال موجود میباشند. به طور کلی دستگاه هاي اندازه گیري دیجیتالی نسبت به دستگاه هاي اندازه گیري آنالوگ داراي طول عمر بسیار بالاتري هستند . زیرا در آنها بر خلاف دستگاه هاي اندازه گیري آنها از قطعات متحرك استفاده نشده است . همچنین دستگاه هاي دیجیتالی به عوامل فیزیکی مانند تمیزي هوا و رطوبت و لرزش نیز حساسیت ندارند .

کاربرد قابلیت Auto-Ranging در دستگاه های مولتی متر دیجیتال:

امروزه بیشتر ولت متر هاي دیجیتالی داراي رنج هاي اتوماتیک می باشند منظور از رنج اتوماتیک آن است که پس از اتصال ولت متر در یک مدار جهت اندازه گیري ولتاژ . ولت متر ابتدا بطور اتوماتیک بر روي کمترین رنج خود قرار می گیرد . اگر کمیت مجهول ولتاژ در این رنج باشد اندازه گیري را انجام داده و مقدار کمیت مجهول را بر روي صفحه نمایشخود نشان می دهد . ولی در صورتی که ولتاژ مورد سنجش در این رنج قرار نداشته و در رنج بیشتري باشد . آنگاه ولتمتر فوق بطور اتوماتیک برروي رنج بالاتر قرار می گیرد و مراحل قبلی دوباره تکرار می شود.

تست اتصال یا Continuity با دستگاه مولتی متر (Multimeter) :

با استفاده از خاصیت Buzzer دستگاه مولتی متر میتوان به راحتی این تست را انجام داد زیرا به جای اینکه مجبور به مشاهده صفحه تصویر دستگاه مولتی متر باشید میتوانید به دقت محل های اتصال پراب را بررسی نمایید. کاربردهای تست اتصال :

• یکی از کاربردهای تست اتصال بررسی لحیم ها میباشد. زیرا یک لحیم ممکن است در ظاهر سالم باشد ولی قسمتهایی داخلی آن اتصال را کامل برقرار نکرده باشد.
• چنانچه درجایی از یک سیم قطعی داشته باشیم با تست اتصال مشخص میگردد.
• در جاهاییکه مشخص نیست یک سر دیگر یک سیم به چه قسمتی وارد شده است با استفاده از تست اتصال میتوان فهمید که وارد چه پینی شده است.
• یکی دیگر از کاربردهای تست اتصال در مهندسی معکوس و برای بدست آوردن نقشه یک قطعه میباشد.

ملاحظات:

هنگام تست اتصال نباید ولتاژی در مدار باشد و به اصطلاح باید دستگاه خاموش باشد. زیرا در تست اتصال یک ولتاژ کوچک به مدار میدهند و میزان انتشار جریان را بررسی میکنند و چنانچه از قبل در مدار ولتاژی برقرار باشد در اندازه گیری شما خطا ایجاد میکند.

همیشه قبل از شروع کار یک بار دو قلم را به یکدیگر بزنید و از سالم بودن دستگاه Multi Meter و Buzzer اطمینان حاصل کنید.

چنانچه بین دو قلم ، در مدار یک خازن با ظرفیت بالا وجود داشته باشد شاید یک صدای بوق خیلی کوتاه شنیده شود. دلیل آن اینست که ولتاژی که توسط دستگاه مولتیمتر به مدار داده شده است باعث شارژ شدن خازن شده ولی دستگاه به اشتباه مدار را پیوسته در نظر میگیرد و بوق به صدا در می آید.

روش کار:

مود دستگاه Multi meter را روی حالت Buzzer بگذارید. مشخصه این مود یک علامت شبیه امواج صوتی است. علامتی شبیه شکل زیر

در این حالت بر روی صفحه نمایش دستگاه مولتیمتر عدد یا علامتی مثل عدد 1، علامت OL ، نمایش داده میشود که نشان دهنده عدم اتصال است این علامت  در دستگاه های مختلف متفاوت میباشد. اگر دو سر قلمها را به یکدیگر بزنیم عددی نمایش داده میشود که همان مقدار مقاومت است.  

اندازه گیری مقاومت با دستگاه مولتی متر (Multimeter):

مود اندازه گیری مقاومت که واحد اهم میباشد کاربردهای بسیاری دارد ازجمله :

اندازه گیری مقاومت یک رزیستور (Resistor) :

البته رزیستورها به وسیله رنگ کد گذاری میشوند که به راحتی میتوان از روی کد مقدار مقاومت آنها را بدست آورد ولی در مواقعی که کد خوانی را فراموش کرده ایم و یا زمانی که کدهای رنگی به دلیلی ناخوانا میباشند میتوان با Multi meter مقاومت رزیستور را اندازه گرفت:

ملاحظات:

هنگام اندازه گیری مقاومت باید دستگاه مربوطه خاموش باشد. زیرا برای اندازه گیری یک ولتاژ کوچک به مدار میدهند و میزان انتشار جریان را بررسی میکنند و چنانچه از قبل در مدار ولتاژی برقرار باشد در اندازه گیری شما خطا ایجاد میکند.

تست رزیستورها قبل از اتصال آن به مدار امکان پذیر میباشد. چنانچه تست رزیستور در مدار صورت گیرد در حقیقت عدد خوانده شده شامل رزیستور و هر چیزی که به آن اتصال دارد میباشد.  

جهت اطمینان از سلامت مولتی متر (Multimeter) آن را با یک رزیتسور مرجع تست کنید.

چنانچه دستگاه شما قابلیت Auto-Range ندارد باید در انتخاب رنج بسیار دقت کنید تا دچار اشتباه دراندازه گیری نشوید.

روش کار:

مود دستگاه Multi meter را روی مقاومت بگذارید . نشانه این مود علامت اهم یا Ω  میباشد. شکل زیر مود مقاومت یک دستگاه مولتیمتر (multimeter) را نشان میدهد که دارای 7 رنج از 200اهم تا 2000 مگااهم است.  

مثال اول : تست یک رزیستور (resistor) :

دستگاه نشان داده شده دارای Auto-Range است و فقط کافی است که دو سر قلمهای دستگاه مولتیمتر را به دو سر رزیستور متصل کنید و عدد را بخوانید. در شکل میبینیم که رزیستور 1KΩ 5% دارای مقاومت حقیقی 0.988KΩ است.  

دستگاه زیر Auto-Range نیست و باید یک رنج را حدس بزنیم. حدس میزنیم که رزیستور زیر 2KΩ است و رنج را روی 2KΩ میگذاریم. علامت 1. نشان میدهد که رنج انتخابی اشتباه است.

رنج را روی 20KΩ میگذاریم واین بار عدد 9.82 نشان داده شده است و میفهمیم که رنج انتخابی درست است. اگر حدود مقاومت را بدانیم با انتخاب رنج مناسب سریعتر اندازه گیری میکنیم.

اندازه گیری ولتاژ با دستگاه مولتیمتر (Multimeter) :

ملاحظات:

هنگام اندازه گیری ولتاژ باید دستگاه روشن و ولتاژ در مدار باشد

ولتاژ حالت مقایسه ای دارد و باید بین دو نقطه اندازه گیری شود. یعنی اختلاف ولتاژ بین دو نقطه را میتوان اندازه گیری کرد نه اینکه ولتاژ یک نقطه را. وقتی که میگویند که ولتاژ یک نقطه را بدست آورید در حقیقت اختلاف ولتاژ آن نقطه با زمین را میخواهیم که برای این کار باید قلم منفی یا همان قلم مشکی رنگ را به زمین و قلم مثبت یا قلم قرمز رنگ را به نقطه مورد نظر متصل کرد.

روش کار:

برای اندازه گیری ولتاژ باید مود دستگاه را تنظیم کنیم دقت کنید که ولتاژ AC و ولتاژ DC دو مود جداگانه هستند و نشانه های متفاوتی دارند. مود ولتاژ AC دارای نشانه زیر است:  

علامت ولتاژDC مانند شکل زیر است:

در شکل بالا علامت قرمز رنگ که شبیه رعد و برق است جهت اخطار خطر هنگام استفاده از رنج 600V است.

مثال اول : تست باتری با دستگاه مولتی متر(Multimeter) :

ابتدا مود دستگاه مولتی متر (Multimeter) را روی ولتاژ DC میگذاریم و رنج را تنظیم میکنیم. برای باتری 1.5V رنج را روی 2v DC میگذاریم. دستگاه عدد1.588V را نشان میدهد. این بخاطر اینست که عدد 1.5V نوشته شده روی باتری ولتاژ اسمی (Nominal Voltage) باتری است. این باتری در ابتدا ولتاژی حدود بالاتر از 1.5V دارد و هر چه که از باتری مصرف میشود ولتاژ آن نیز کمتر میشود تا به حدود 1V هم میرسد. شکل زیر نشان دهنده این موضوع میباشد.  

اگر نمودار مربوط به یک باتری را داشته باشید از روی آن و با توجه به ولتاژ اندازه گیری شده میتوان فهمید که حدودا چند ساعت از باتری استفاده شده و چند ساعت دیگر قابل استفاده خواهد بود.

مثال دوم : تست آداپتور با استفاده از مولتیمتر:

میخواهیم آداپتور شکل زیر را با دستگاه مولتی متر  Multi meter تست کنیم. این آداپتور جریان AC با ولتاژ 120V را میگیرد و خروجی آن جریان DC با ولتاژ 9V در 300mA میباشد. از روی نشانه پشت آداپتور مشخص میشود که اتصال بیرونی منفی و اتصال درونی مثبت است. پس قلم مثبت  مولتیمتر را (قلم قرمز) به اتصال داخلی و قلم زمین (قلم مشکی) را به اتصال بیرونی مولتی متر میزنیم. عدد نشان داده شده 14.25V است در صورتی که قاعدتا باید 9V  باشد. عدد خوانده شده اشتباه نیست و آداپتور نیز اشکالی ندارد زیرا آداپتور از نوع Transformer Based است . این نوع آداپتورها از نوع Unregulated یا غیر دقیق هستند و به عنوان مثال در آداپتور شکل بالاعدد 9V به این معنی است که خروجی آداپتور هرگز از 9V کمتر نخواهد شد. آداپتورهای نوع Switching Mode از نوع Regulated یا دقیق  هستند و اختلاف عدد اندازه گیری شده با عدد اسمی باید خیلی کم باشد.  

دستگاه های مولتیمتر پیشرفته امروزی به خوبی جایگزین مناسبی برای دستگاه های آمپر متر، ولت متر و اهم متر میباشند.