W ci¹gu ostatniego

pó³wiecza mo¿liwoœci

pomiarowe przenoœnych

multimetrów zosta³y

wzbogacone o ró¿ne

funkcje diagnostyczne,

rejestracyjne i transmi-

syjne. Stan techniki w tej

dziedzinie zostanie

zilustrowany przyk³adami

rozwi¹zañ multimetrów

cyfrowych serii METRAhit

niemieckiej firmy GMC

INSTRUMENTS oraz serii

TX DMM, amerykañskiej

firmy Tektronix.

N

ajnowsze multimetry przenoœne

s¹ w pe³ni elektroniczne i zmi-

kroprocesorowane, zasilane

z wewnêtrznej baterii i maj¹ wie-

le ró¿nych funkcji u¿ytkowych, programowal-

nych z prostej, wbudowanej w przyrz¹d kla-

wiatury. Wyniki pomiaru okreœla siê ze wska-

zania cyfrowego. Czêsto dodaje siê te¿ po-

mocnicze wskazanie analogowe w postaci

wielosegmentowej linijki analogowej, zwa-

nej popularnie bargrafem. Jedynie francuska

firma Metrix (oddzia³ Chauvin Arnoux), sza-

nuj¹c dotychczasowe przyzwyczajenia czê-

œci u¿ytkowników, produkuje dwie wersje

multimetrów _ cyfrowe oraz analogowo-cy-

frowe z jednoczesnym odczytem analogo-

wym na mierniku wskazówkowym i na wbu-

dowanym doñ cyfrowym wskaŸniku ciek³o-

krystalicznym LCD (MX 570 i MX 573).

Multimetry produkuje wiele firm, w tym,

w kolejnoœci alfabetycznej: APPA, BEHA,

Escort, Fluke, GMC Instruments (Gossen,

Metrawatt, Camille Bauer), Hewlett Pac-

kard, LEM Instruments (Goertz, Norma),

Metex, Metrix, Tektronix i inne.

W Polsce OBR Metrol z Zielonej Góry wytwa-

rza przenoœne cyfrowe multimetry LAVO 5

i watomierze cyfrowe LAVO 6 o dok³adnoœci

0,5% i odczycie trzech cyfr oraz rozpocz¹³ pro-

dukcjê dok³adnych multimetrów laboratoryj-

nych DM 21 (0,01%

÷

0,1%, 5

½

÷

4

½

cyfry).

Najbardziej zaawansowane technicznie mul-

timetry przenoœne maj¹ parametry charak-

teryzuj¹ce dotychczas tylko przyrz¹dy labo-

raryjne (dok³adnoœæ 0,1% i poni¿ej, odczyt

4 ½ cyfry i wiêcej).

PRZENOŒNE MULTIMETRY CYFROWE

(1)

pulsowych. Ponadto, przy u¿yciu czujników

umo¿liwiaj¹ pomiar wybranych wielkoœci

nieelektrycznych np. temperatury. S³u¿¹ te¿

do testowania diod, pomiaru wspó³czynni-

ków wzmocnienia tranzystorów oraz do

sprawdzania ci¹g³oœci obwodów, czyli tzw.

przejœcia i do detekcji stanów logicznych.

Pomiary mo¿na wykonywaæ w wielu ró¿-

nych zakresach (np. multimetry z serii

METRAhit 20 maj¹ do 55 zakresów pomia-

rowych). Z wyœwietlacza ciek³okrystaliczne-

go LCD o du¿ym kontraœcie mo¿na odczytaæ

wynik o wielu cyfrach znacz¹cych (np. wska-

zania w zakresie

±

30 000 poziomów warto-

œci dla METRAhit 20, lub

±

1 200 000 dla

METRAhit 30M, oraz

±

50 000 dla TX). Po-

daje siê te¿ oznaczenie mierzonej wielkoœci,

rodzaj jej przebiegu (DC, AC, pulse) i jedno-

stkê, oraz informacje o w³¹czonych funk-

cjach u¿ytkowych (rys. 2). Jako uzupe³nie-

nie podstawowego wskazania cyfrowego

(co najmniej o wysokoœci 12 mm) znajduje

siê, zazwyczaj realizowane elektronicznie,

wskazanie analogowe w postaci bargrafu.

Umo¿liwia ono szybk¹ ocenê po³o¿enia

wartoœci wielkoœci mierzonej w stosunku

do pe³nego zakresu i wykrycie tendencji

zmian sygna³u. Niektóre z wersji multime-

trów maj¹ wyœwietlacz cyfrowy podaj¹cy

a¿ trzy wyniki. Oprócz wartoœci bie¿¹cej

mo¿na np. odczytaæ zapamiêtane wartoœci

minimalne i maksymalne sygna³u w danym

cyklu pomiarowym.

Multimetry maj¹ zarówno rêczne, jak i auto-

matyczne wybieranie zakresów i funkcji po-

miarowych oraz wiele ró¿nych funkcji u¿yt-

kowych, programowanych przyciskami kla-

wiatury.

Specjalne wersje multimetrów s³u¿¹ do po-

miaru mocy czynnej, biernej i pozornej,

energii elektrycznej oraz wspó³czynnika mo-

cy. Wykorzystuje siê do tego celu przek³a-

dniki napiêciowe, a tak¿e pr¹dowe o wyjœciu

napiêciowym, w tym cêgowe. Mo¿na te¿

zazwyczaj zbieraæ dane o zak³óceniach sie-

ciowych wystêpuj¹cych w czasie okreœlone-

go cyklu pomiarów.

Rejestracja i przetwarzanie

Wiele multimetrów ma mo¿liwoœæ przetwa-

rzania, rejestracji i transmisji sygna³ów. Na

przyk³ad niemal wszystkie multimetry serii

METRAhit 20 oraz serii TX maj¹ szeregowy

interfejs RS-232 do wspó³pracy z zewnêtrz-

nym komputerem PC (litera S _ serial inter-

face _ w oznaczeniu).

Budowa, podstawowe funkcje

i parametry

Wygl¹d kilku dok³adnych cyfrowych multi-

metrów przenoœnych ró¿nych firm przed-

stawiono na rys. 1. Jest to doϾ powszech-

ne rozwi¹zanie konstrukcyjne, zawieraj¹-

ce centralny, obrotowy prze³¹cznik wiel-

koœci mierzonych (jak w wielu multime-

trach analogowych), rozbudowane ciek³o-

krystaliczne pole odczytowe oraz klawiatu-

rê o 4

÷

10 przyciskach do programowania

zakresów pomiarowych i rozlicznych funk-

cji u¿ytkowych.

Jako przyk³ad na rys. 2 podano objaœnienia

oznaczeñ i symboli wystêpuj¹cych w polu od-

czytowym multimetrów METRAhit 20.

Obecnie produkowane przenoœne multime-

try cyfrowe s³u¿¹ do pomiarów napiêæ oraz

pr¹dów zarówno sta³ych, jak i przemien-

nych, stosunku napiêæ w decybelach, rezy-

stancji, pojemnoœci, czêstotliwoœci i odcin-

ków czasu, oraz do zliczania sygna³ów im-

r

MIERNICTWO

27

Rys. 1. Przenoœne multimetry cyfrowe

a _ METRAhit 28S; b _ METRAhit 30M firmy GMC

Instruments; c _ Tektronix TX3; d _ MX56 Metrix

1 _ wielorzêdowy wyœwietlacz ciek³okrystaliczny,

2 _ klawiatura do programowania funkcji multimetru,

3 _ prze³¹cznik obrotowy rodzaju wielkoœci mierzonych,

4 _ gniazda pomiarowe, 5 _ gniazdo do doprowadzenia

dodatkowego zasilania zewnêtrznego

a)

b)

c)

d)

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

28

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

Wprowadzan¹ ostatnio, istotn¹ nowoœci¹,

jest dodatkowe wyposa¿enie niektórych

z wersji multimetrów w pamiêæ wewnêtrzn¹

próbek mierzonego sygna³u. Umo¿liwia ona

zbieranie wyników zarówno znacznie szyb-

ciej ni¿ szybkoœæ transmisji, jak i przy d³u-

gich, wielomiesiêcznych pomiarach. Dziê-

ki temu takimi multimetrami (np. z serii

METRAhit z liter¹ M _ memory, w oznacze-

niu) mo¿na dokonywaæ nie tylko pomiaru,

ale i zapamiêtywania, przetwarzania oraz

rejestracji danych pomiarowych (data log-

ger

,

y). Realizuje siê to zarówno autonomicz-

nie, jak i przy wspó³pracy z komputerem PC,

np. przez interfejs szeregowy RS-232. Stoso-

wane s¹ tu nastêpuj¹ce rozwi¹zania:

q

wspó³praca bezpoœrednia, w tym równie¿

dla przyrz¹dów z wbudowan¹ pamiêci¹ we-

wnêtrzn¹ do zbierania danych pomiaro-

wych;

q

wspó³praca przez dodatkowy adapter

separuj¹cy galwanicznie;

q

wspó³praca przez adapter z pamiêci¹

buforow¹.

Pomiar czasu, zliczanie zdarzeñ i rejestra-

cjê wyników w funkcji czasu umo¿liwia we-

wnêtrzny, stabilizowany kwarcem generator

impulsów zegarowych. S³u¿y on do kon-

troli przebiegu procesu próbkowania sy-

gna³u. Ponadto steruje generatorem sygna-

³owym wytwarzaj¹cym impulsy prostok¹tne

(rys. 3) do badania elementów elektronicz-

nych oraz do testowania obwodów i linii

transmisyjnych.

W dotychczasowych rozwi¹zaniach multi-

metrów nie mo¿na by³o przekroczyæ czêsto-

tliwoœci próbkowania 20 Hz ze wzglêdu na

ograniczenie szybkoœci transmisji przy sto-

sowaniu interfejsu w standardzie RS-232.

W multimetrach wyposa¿onych w pamiêæ

wewnêtrzn¹ mo¿na pozyskiwaæ dane po-

miarowe z wiêksz¹ czêstotliwoœci¹, np.

1 kHz, zapamiêtaæ je w pamiêci wewnêtrz-

nej, a nastêpnie przekazaæ do komputera

PC. Korzystaj¹c z takich szybkich pomiarów

próbek napiêcia sta³ego U

DC

mo¿na zareje-

strowaæ przebieg wartoœci chwilowych pr¹-

du przemiennego 50 Hz wraz ze sk³adow¹

przejœciow¹, np. przy w³¹czaniu ¿arówki

lub silnika. Koszty takiej rejestracji stanowi¹

u³amek wydatków ponoszonych przy do-

tychczas stosowanych sposobach zapisu.

Podczas rejestracji w d³ugich cyklach cza-

su (np. z bardzo ma³¹ czêstoœci¹ próbkowa-

nia nawet co 60 min) multimetry z pamiêci¹

wewnêtrzn¹ mog¹ zast¹piæ matrycow¹ dru-

karkê ig³ow¹. Przed³u¿enie trwa³oœci bate-

rii przyrz¹du uzyskuje siê dziêki temu, ¿e je-

go zegar elektroniczny prze³¹cza uk³ad po-

miarowy na tryb oczekiwania. Po up³ywie za-

danego czasu próbkowania przyrz¹d akty-

wizuje siê np. na okres ok. 3 s, a nastêpnie

wraca co poprzedniego stanu. W pamiêci

zapisuje siê nowy wynik tylko wtedy, gdy

przekroczy³ on granice zadanego przedzia-

³u _ tzw. metoda Delta. Dziêki temu mo¿na

znacznie wyd³u¿yæ czas zbierania i reje-

stracji wyników pomiaru, nawet do 9 miesiê-

cy (np. dla METRAhit 20 przy pracy 3 h/do-

bê co 1 s, czas dzia³ania baterii wynosi

3 miesi¹ce, a ³¹cznie _ 750 h/3 lata). Przy

tym trwa³oœæ baterii powinna byæ tak do-

brana, by wystarczy³a a¿ do zape³nienia

siê pojemnoœci pamiêci multimetru w czasie

trwania cyklu pomiarowego. Czas zape³-

niania siê pamiêci zale¿y od czêstoœci prób-

kowania, np. dla pojemnoœci 128 Kbit i przy

zapisie zmian sygna³u co 0,05 s nastêpuje

to po 1,4 h, a przy zapisie zmian sygna³u co

drugi odczyt _ po 2,1 h. Odczyt sta³y nie po-

woduje zape³niania siê pamiêci przy sto-

sowaniu metody Delta.

Przy szybszej rejestracji, np. z okresem

próbkowania krótszym ni¿ 10 s, trwaj¹cej tak

d³ugo, ¿e pojemnoœæ baterii staje siê zbyt

ma³a, stosuje siê dodatkowy modu³ zasila-

cza sieciowego, który prze³¹cza bateriê we-

wnêtrzn¹ przyrz¹du na tryb pracy stand by

(gotowoœæ). Umo¿liwia to nieprzerwany za-

pis danych pomiarowych, równie¿ przy za-

niku napiêcia w sieci.

Wraz z multimetrem mo¿na zazwyczaj otrzy-

maæ specjalne u¿ytkowe oprogramowanie.

Do multimetrów serii METRAhit 20 _ Metra-

win 10, a do multimetrów TX1 i TX3 _

WSTRM (Wave Star for Meters).

Oprogramowanie umo¿liwia dokonywanie

z klawiatury komputera PC konfiguracji za-

pamiêtywanych parametrów, zmiany czêsto-

œci ich próbkowania, jak równie¿ wyboru

zakresów pomiarowych. Zazwyczaj mo¿liwa

te¿ jest analiza graficzna wielkoœci mierzo-

nych dziêki u¿yciu dwóch kursorów, wy-

œwietleniu przebiegów w funkcji czasu oraz

zastosowaniu funkcji zoom (lokalnego po-

wiêkszania obrazu) w obu osiach. Wyniki

mo¿na przedstawiaæ jako wykresy Y-t lub XY

w postaci tablic oraz jako wskazania analo-

gowe lub cyfrowe. Dane pomiarowe i re-

zultaty analizy mo¿na te¿ w ci¹gu kilku se-

kund przekazaæ do innych programów apli-

kacyjnych systemu oprogramowania Win-

dows. Upraszcza to nie tylko dalsze prze-

twarzanie danych, np. z u¿yciem oprogra-

mowania MS Excel, ale tak¿e umo¿liwia

prezentacjê wyników w dokumentach pro-

gramu Word lub w Power Point.

Mo¿liwoœci jednokana³owego systemu reje-

stracji opartego na komputerze PC rozsze-

rza siê, tworz¹c systemy wielokana³owe,

dziêki zastosowaniu kilku multimetrów, mo-

du³ów z pamiêci¹ buforow¹ i specjalnego

oprogramowania.

W takich systemach mog¹ np. pracowaæ

wszystkie wersje multimetrów METRAhit

20 (do szeœciu kana³ów) przy u¿yciu opro-

gramowania Metrawin 10.

Niektóre multimetry maj¹ ponadto mo¿li-

woœæ zdalnego przesy³ania sygna³ów, a na-

wet sterowania przyrz¹dem za pomoc¹ pod-

czerwieni. Maj¹ te¿ funkcjê Data hold umo¿-

liwiaj¹c¹ zatrzymanie wskazania chwilowej

wartoœci wielkoœci mierzonej na wyœwietla-

czu. W przypadku sygna³ów szybkozmien-

nych, unika siê wskazywania przypadko-

wych wartoœci, np. dziêki uœrednianiu kilku

kolejnych próbek sygna³u.

n

Zygmunt L. Warsza

Rys. 2. Symbole na polu odczytowym multimetru

METRAhit 20

1 _ dzia³anie ci¹g³e, 2 _ wskazanie cyfrowe wraz z przecin-

kiem i biegunowoœci¹, 3 _ wybór zakresu pomiarowego:

rêczny, 4 _ funkcja Hold: zatrzymanie wskazania wartoœci

zmierzonej, 5 _ zapamiêtywanie wartoœci MIN-MAX, 6 _ sy-

gnalizacja zdarzeñ, 7 _ wybrany rodzaj przebiegu pr¹du,

8 _ jednostka pomiaru, 9 _ wskaŸnik przekroczenia zakre-

su pomiarowego, 10 _ wskaŸnik wyniku pomiaru na skali

analogowej, 11 _ skala analogowa, 12 _ wskaŸnik przekro-

czenia skali w lewo, 13 _ w³¹czenie funkcji ”timer”, 14 _ re-

gulacja zera, 15 _ rodzaj pracy pamiêci, 16 _ wskaŸnik zu-

¿ycia baterii, 17 _ w³¹czenie sygna³u akustycznego

Rys. 3. Przebiegi testowe sygna³ów impul-

sowych uzyskiwanych z generatora wewnê-

trznego multimetru METRAhit 20

a _ generacja ci¹gów impulsów prostok¹tnych

o zadanej czêstotliwoœci 1; 2; 5; 10

÷

1000 Hz

i wype³nieniu 50%; b _ generacja powtarzalnych

sekwencji impulsów o nastawialnej czêstotliwo-

œci 1; 2; 5; 10

÷

1000 Hz, liczbie impulsów

1

÷

99 999 i czasie przerwy miêdzy sekwencjami

1

÷

99 999 ms; c _ generacja pojedynczej

serii impulsów o zadanej czêstotliwoœci 1; 2; 5;

10

÷

1000 Hz i liczbie impulsów 1

÷

99 999