Ćwiczenie 1
Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych
Program ćwiczenia:
1. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem cyfrowym
2. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem analogowym
3. Pomiar bezpośredni wartości skutecznej napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym
4. Pomiar bezpośredni częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym
5. Pomiar częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym z wykorzystaniem funkcji
statystycznych
6. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą dwuprzewodową multimetrem cyfrowym
7. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą czteroprzewodową multimetrem cyfrowym
8. Pomiar bezpośredni pojemności multimetrem cyfrowym
Wykaz przyrządów:
" Multimetr cyfrowy Rigol DM3051
" Multimetr analogowy UM 3a/UM 4B/UM 5B
" Zasilacz/Generator uniwersalny
" Zestawy rezystorów R1  R6, R1
Literatura:
[1] Zatorski A., Rozkrut A. Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych. Wyd. AGH, Skrypty nr
SU 1190, 1334, 1403, 1585, Kraków, 1990, 1992, 1994, 1999
[2] Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A. Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 1979, 1991, 1994, 2009
[3] Tumański S., Technika pomiarowa, Wydawnictwa Naukowo  Techniczne, 2007, Warszawa
Dokumentacja techniczna przyrządów pomiarowych:
[4] Instrukcja obsługi: RIGOL, Multimetry cyfrowe serii DM3000
http://www.kmet.agh.edu.pl  > dydaktyka  > Materiały dla studentów
Strony www:
http://www.rigolna.com/
http://www.home.agilent.com  > Technical Support
http://polskiemultimetry.prv.pl/
str. 1
Zakres wymaganych wiadomości do testu:
" budowa i zasada działania przyrządów analogowych magnetoelektrycznych
i elektromagnetycznych,
" pomiar przyrządem analogowym; pojęcia: skali, podziałki, działki elementarnej, stałej
zakresowej,
" symbole stosowane do opisu przyrządów analogowych,
" budowa i zasada działania przyrządów cyfrowych,
" pomiar przyrządem cyfrowym; pojęcia: liczby cyfr znaczących, rozdzielczości, czułości,
" struktura multimetru cyfrowego,
" przetwornik A/C z podwójnym całkowaniem,
" przetwornik AC/DC  pomiar napięcia zmiennego, w tym pojecie True RMS,
" przyczyny błędów i niepewności pomiarowych,
" obliczanie błędów granicznych w pomiarach przyrządem analogowym i cyfrowym
str. 2
Charakterystyka multimetru cyfrowego Rigol DM3051
Cyfrowe multimetry laboratoryjne serii DM3000 firmy Rigol sÄ… urzÄ…dzeniami zaprojektowanymi
do wykonywania wielofunkcyjnych pomiarów o dużej precyzji, w tym również pomiarów w
systemach zautomatyzowanych. W skład serii wchodzą multimetry cyfrowe o rozdzielczości odczytu
do 6½ cyfry, charakteryzujÄ…ce siÄ™ dużą szybkoÅ›ciÄ… akwizycji danych, opcjÄ… multipleksera torów
pomiarowych do pomiarów automatycznych, funkcją operacji matematycznych, elastyczną
konfiguracją czujników użytkownika itp. Przyrządy wyposażono w interfejsy transmisyjne, jak RS 232,
USB, LAN czy GPIB, które można wykorzystywać do archiwizacji i wydruku wyników pomiarów.
Poniżej zestawiono wybrane parametry eksploatacyjne multimetrów z serii DM3000:
" Częstotliwość próbkowania do 50kSa/s pozwala na precyzyjne pomiary np.
szybkozmiennych przebiegów o częstotliwości akustycznej.
" Rozdzielczość: 6½ cyfry, maks. odczyt: 2 400 000.
" 24 funkcje pomiarowe: Prąd stały i zmienny, napięcie stałe i zmienne, rezystancja metodą
2 i 4 przewodową, pojemność, test ciągłości, test diod, częstotliwość, wypełnienie,
pomiary względne, pomiary z czujnikami zewnętrznymi itd.
" Pomiary w trybie dyskryminatora pozwalające na sortowanie wyników  test Dobry/Zły.
" Pomiary z wykorzystaniem operacji matematycznych: maksimum, minimum, wartości
graniczne, wartość średnia, dBm, dB.
" Funkcje akwizycji danych: zapis danych, pomiar wielokanałowy, pomiary automatyczne.
" Pomiary napięć i prądów zmiennych z przetwornikiem rzeczywistej wartości skutecznej
True RMS.
" Wewnętrzna pamięć do 10 grup ustawień parametrów pomiaru i pamięć ustawień
przyrzÄ…du z wykorzystaniem komputera PC.
" Monochromatyczny wyświetlacz LCD o rozdzielczości 256x64 piksele.
" Interfejsy transmisyjne: RS 232, USB, LAN i GPIB.
" Proste i wygodne w użyciu oraz elastyczne oprogramowanie narzędziowe pod systemy
operacyjne Microsoft® Windows 98/Me/2000/XP: Ultralogger, Ultrasensor i UltraDMM.
Rysunek 1 Widok płyty czołowej multimetru cyfrowego Rigol DM3051.
str. 3
Charakterystyka multimetru analogowego UM 4b
Miernik uniwersalny typu UM 4B jest przeznaczony do pomiarów napięcia stałego, prądu
stałego, napięcia przemiennego, prądu przemiennego, rezystancji lub poziomu przenoszenia, w 36
zakresach pomiarowych. Miernik ma ustrój pomiarowy magnetoelektryczny o ruchomej cewce i o
magnesie rdzeniowym.
Rysunek 2 Widok płyty czołowej multimetru analogowego UM 4b.
Rysunek 3 Widok płyty czołowej modułu zasilającego.
str. 4
1. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem cyfrowym RIGOL DM3051
1) Włączyć zasilanie multimetru.
2) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru napięcia stałego.
3) Spodziewane wartości mierzonych napięć stałych zawierają się w zakresie od 5V do 20V w
związku z tym zakres mierzonego napięcia należy ustawić na 40V. W tym celu należy użyć
przycisków Rng+ lub Rng z menu kontekstowego na wyświetlaczu multimetru.
4) Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z rysunkiem 4; jeden przewód do gniazda HI, a drugi do
gniazda LO multimetru.
Rysunek 4 Pomiar napięcia stałego multimetrem cyfrowym.
5) y
ródłem mierzonego napięcia stałego jest zasilacz stabilizowany, ze skokową regulacją napięcia.
Przewód pomiarowy z gniazda HI podłączyć do zacisku  + zasilacza, a przewód z gniazda LO do
zacisku oznaczonego symbolem masy  Ä„" .
6) Włączyć zasilacz, a pokrętło regulacji napięcia ustawić w pozycji 6V.
7) Odczytać i zanotować w tabeli 1 wynik pomiaru. Tabela znajduje się w konspekcie sprawozdania.
8) Wykonać pomiary dla pozostałych wartości napięć: 9V i 12V.
9) Wyłączyć zasilacz i rozłączyć przewody pomiarowe.
10) Z tabeli A (patrz załącznik do instrukcji) odczytać wartości współczynników a i b i obliczyć błędy
graniczne pomiarów, wg wzorów (Zu  zakres napięciowy na którym wykonano pomiar):
"grU
aÅ"U +bÅ" ZU
ZU
"grU = ´grU = Å"100 = a + bÅ"
100 U U
str. 5
2. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem analogowym UM 3a/UM 4B/UM 5B
1) Pokrętłem znajdującym się tuż pod skalą miernika ustawić zero mechaniczne wskazówki.
2) Dolne pokrętło multimetru ustawić w pozycji pomiaru napięcia stałego V  .
3) Spodziewane wartości mierzonych napięć stałych zawierają się w zakresie od 5V do 20V w
związku z tym prawym pokrętłem należy ustawić zakres mierzonego napięcia powyżej 20V.
4) Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z rysunkiem 5; jeden przewód do zacisku +, a drugi do
zacisku środkowego multimetru.
UM 4B lub UM 5B UM 3a
Rysunek 5 Pomiar napięcia stałego multimetrem analogowym.
5) y
ródłem mierzonego napięcia stałego jest zasilacz stabilizowany, ze skokową regulacją napięcia.
Przewód pomiarowy z zacisku  + multimetru podłączyć do zacisku  + zasilacza, a przewód z
zacisku środkowego do zacisku oznaczonego symbolem masy  Ą" .
6) Włączyć zasilacz, a pokrętło regulacji napięcia ustawić w pozycji 6V.
7) Dobrać zakres pomiarowy multimetru w taki sposób aby wskazanie ustaliÅ‚o siÄ™ w powyżej ½
podziałki.
8) Z górnej podziałki multimetru oznaczonej symbolem    (napięcie stałe), odczytać i zanotować w
tabeli 2 liczbę wskazanych działek, całkowitą liczbę działek na podziałce i zakres pomiarowy.
9) Jeżeli jest to konieczne zwiększyć zakres pomiarowy multimetru i wykonać pomiary dla
pozostałych wartości napięć: 9V i 12V.
10) Wyłączyć zasilacz i rozłączyć przewody pomiarowe.
11) Na podstawie zanotowanych wartości, obliczyć stałą przyrządu i wynik pomiaru w każdym
przypadku.
12) Obliczyć błędy graniczne pomiarów wg wzorów (K  klasa przyrządu, Zu  zakres pomiarowy):
"grU
K Å" ZU
" U = ´grU = Å"100
gr
100 U
str. 6
3. Pomiar bezpośredni wartości skutecznej napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym
1) Włączyć zasilanie multimetru.
2) Po włączeniu zasilania multimetr znajduje się w trybie pomiaru ciągłego, to znaczy odczyt
wielkości mierzonej następuje z maksymalną częstotliwością próbkowania i jest na bieżąco
aktualizowany na ekranie. W tym punkcie ćwiczenia należy zmienić tryb pracy multimetru w taki
sposób aby pomiar był wykonywany na życzenie użytkownika. W tym celu należy nacisnąć
przycisk na płycie czołowej multimetru.
3) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru napięcia zmiennego.
4) Spodziewane wartości skuteczne mierzonych napięć zmiennych zawierają się w zakresie od 5V do
20V w związku z tym zakres mierzonego napięcia należy ustawić na 20V. W tym celu należy użyć
przycisków Rng+ lub Rng z menu kontekstowego na wyświetlaczu multimetru.
5) Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z rysunkiem 6; jeden przewód do gniazda HI, a drugi do
gniazda LO multimetru.
Rysunek 6 Pomiar napięcia zmiennego.
6) y
ródłem mierzonego napięcia zmiennego jest układ generator/wzmacniacz, z płynną regulacją
napięcia i skokową regulacją częstotliwości. Przewody pomiarowe z gniazd HI i LO należy
podłączyć do zacisków  WY generatora. Włączyć zasilanie generatora.
7) Pokrętło regulacji częstotliwości ustawić w pozycji 1kHz. Wybrać sinusoidalny kształt sygnału.
Przełącznik  składowa stała ustawić w pozycji  0 .
8) Pokrętłem  amplituda ustawić żądaną wartość napięcia.
9) Nacisnąć przycisk , aby wyzwolić pojedynczy pomiar.
10) Odczytać i zanotować w tabeli 3 wynik pomiaru.
11) Powtórzyć czynności z punktów 8  10 dla dwóch innych wartości napięć z całego zakresu
regulacji napięcia.
12) Nacisnąć przycisk History z menu kontekstowego na ekranie multimetru. Funkcja pamięci
historycznej pozwala na zachowanie i przeglądanie wyników pomiaru. Zapisane dane mogą być
str. 7
wyświetlane w postaci informacji ogólnej (Info), listy (List) i histogramu (HistoG). Naciskając
odpowiednie przyciski kontekstowe wyświetlić historię pomiarów w różnej postaci.
13) Wyłączyć zasilanie generatora.
14) Bazując na danych podanych w tabeli B obliczyć błędy graniczne pomiarów, wg wzorów
podanych w punkcie 1.
str. 8
4. Pomiar bezpośredni częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym
1) Włączyć zasilanie multimetru. Upewnić się, że przycisk świeci w sposób ciągły, co oznacza, że
multimetr jest trybie pomiaru ciągłego. Jeżeli jest inaczej nacisnąć przycisk .
2) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru częstotliwości.
3) Zakres pomiaru częstotliwości jest dobierany automatycznie i wynosi 3Hz  300kHz.
4) Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z rysunkiem 7; jeden przewód do gniazda HI, a drugi do
gniazda LO multimetru.
Rysunek 7 Pomiar częstotliwości.
5) y
ródłem mierzonego sygnału jest układ generator/wzmacniacz, z płynną regulacją napięcia i
skokową regulacją częstotliwości. Przewody pomiarowe z gniazd HI i LO należy podłączyć do
zacisków generatora.
6) Włączyć generator, a pokrętło regulacji amplitudy ustawić w pozycji środkowej. Wybrać
sinusoidalny kształt sygnału. Przełącznik  składowa stała ustawić w pozycji  0 .
7) Wykonać pomiary dla dwóch wybranych częstotliwości sygnału sinusoidalnego.
8) Odczytać i zanotować w tabeli 4 wyniki pomiaru.
9) Wyłączyć zasilanie generatora.
10) Bazując na danych podanych w tabeli C obliczyć błędy graniczne pomiarów wg wzorów podanych
w punkcie 1.
str. 9
5. Pomiar częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym z wykorzystaniem funkcji
statystycznych
Jak można było zauważyć podczas pomiarów wykonywanych w poprzednim punkcie,
częstotliwość mierzonych sygnałów nie jest stabilna lecz zmienia się w czasie w sposób losowy wokół
wartości rzeczywistej. Nie wchodząc w tym miejscu w szczegóły teoretyczne można przyjąć, że w
takim przypadku lepszą oceną wielkości mierzonej jest średnia arytmetyczna liczona na podstawie
serii pomiarów niż pomiar pojedynczy. Multimetr RIGOL umożliwia odczyt wartości parametrów
statystycznych dla serii pomiarów. Na ekranie przyrządu mogą być wyświetlane następujące
parametry statystyczne: wartość średnia (Ave), wartość maksymalna (Max), wartość minimalna (Min)
wraz z całkowitą liczbą odczytów w serii pomiarów (Total).
1) Włączyć zasilanie multimetru. Upewnić się, że przycisk świeci w sposób ciągły, co oznacza, że
multimetr jest trybie pomiaru ciągłego. Jeżeli jest inaczej nacisnąć przycisk .
2) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru częstotliwości.
3) Zakres pomiaru częstotliwości jest dobierany automatycznie i wynosi 3Hz  300kHz.
4) Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z rysunkiem 7; jeden przewód do gniazda HI, a drugi do
gniazda LO multimetru.
5) y
ródłem mierzonego sygnału jest układ generator/wzmacniacz, z płynną regulacją napięcia i
skokową regulacją częstotliwości. Przewody pomiarowe z gniazd HI i LO należy podłączyć do
zacisków generatora.
6) Włączyć generator, a pokrętło regulacji amplitudy ustawić w pozycji środkowej. Wybrać
sinusoidalny kształt sygnału. Przełącznik  składowa stała ustawić w pozycji  0 .
7) Częstotliwość sygnału sinusoidalnego ustawić na 0,1kHz.
8) Aby wejść w menu pomiarów statystycznych, należy nacisnąć przycisk , a następnie z menu
kontekstowego wybrać kolejno Stats All. OpuÅ›cić podmenu naciskajÄ…c µ!, a nastÄ™pnie wÅ‚Ä…czyć
funkcje statystyczne naciskajÄ…c On.
9) Na ekranie zostaną wyświetlone wszystkie parametry statystyczne. Po przekroczeniu 30
pomiarów, wstrzymać pomiar naciskając przycisk i zanotować wartości parametrów
statystycznych w tabeli 5
10) Nacisnąć przycisk , a następnie z menu kontekstowego wybrać Off.
11) Ustawić inną (dowolną) częstotliwość sygnału i powtórzyć działania z punktów 8 i 9.
12) Wyłączyć zasilanie generatora.
str. 10
6. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą dwuprzewodową
1) Włączyć zasilanie multimetru.
2) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru rezystancji metodą dwuprzewodową.
3) Ponieważ nie są znane spodziewane wartości rezystancji, więc multimetr należy ustawić na
automatyczny dobór zakresu pomiarowego naciskając przycisk Auto w menu kontekstowym.
4) Badane rezystory R1 do R6 znajdują się na płytce drukowanej. Podłączyć przewody pomiarowe
zgodnie z rysunkiem 8.
Rysunek 8 Pomiar rezystancji metodÄ… dwuprzewodowÄ….
5) Przełączając zworkę na płytce drukowanej, wykonać pomiary dla trzech wybranych rezystorów.
Wyniki zanotować w tabeli 6.
6) Na podstawie wartości zmierzonej rezystancji, z tabeli A wybrać i zanotować zakres pomiarowy
dla każdego wyniku.
7) Bazując na danych podanych w tabeli A obliczyć błędy graniczne pomiarów wg wzorów podanych
w punkcie 1. UWAGA! W tabeli podano błędy graniczne dla metody czteroprzewodowej. Dla
metody dwuprzewodowej należy uwzglÄ™dnić dodatkowÄ… rezystancjÄ™ 0,2 ©.
aÅ" R +bÅ" ZR
"grR = + 0,2©
100
str. 11
7. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą czteroprzewodową
1) Włączyć zasilanie multimetru.
2) Nacisnąć dwukrotnie przycisk , aby przejść do trybu pomiaru rezystancji metodą
czteroprzewodową. Na ekranie powinien pojawić się napis  4WR MODE .
3) Ponieważ nie są znane spodziewane wartości rezystancji, więc multimetr należy ustawić na
automatyczny dobór zakresu pomiarowego naciskając przycisk Auto w menu kontekstowym.
4) Badany rezystor R1 znajduje się na płytce drukowanej. Podłączyć przewody pomiarowe zgodnie z
rysunkiem 9.
Rysunek 9 Pomiar rezystancji metodÄ… czteroprzewodowÄ….
5) Wykonać pomiar, a wynik zanotować w tabeli 7.
6) Przełączyć multimetr w tryb pomiaru metodą dwuprzewodową poprzez jednokrotne naciśnięcie
przycisku . Wykonać pomiar, a wynik zanotować w tabeli.
7) Bazując na danych podanych w tabeli A obliczyć błędy graniczne pomiarów wg wzorów podanych
w punkcie 1. Porównać wyniki uzyskane obydwiema metodami.
str. 12
8. Pomiar bezpośredni pojemności multimetrem cyfrowym
1) Włączyć zasilanie multimetru.
2) Nacisnąć przycisk , aby przejść do trybu pomiaru pojemności.
3) Wybrać odpowiedni zakres pomiarowy.
4) Podłączyć do multimetru dostarczone przez prowadzącego sondy pomiarowe. Wykonać pomiary
dla kilku różnych kondensatorów.
Rysunek 10 Pomiar pojemności.
5) Bazując na danych podanych w tabeli D obliczyć błędy graniczne pomiarów wg wzorów podanych
w punkcie 1.
str. 13
DODATEK  Dokładność pomiarów multimetrem DM3051
TABELA A
str. 14
TABELA B
str. 15
TABELA C
TABELA D
str. 16