Multimeter tutorial

Gepost door Jeroen Vreuls op maandag 11 juli 2011

Functies

Spanningsmeting

DC en AC en goede meters kunnen ook AC+DC, zoals al eerder uitgelegd. Let hierbij op het bereik. Dat moet voldoen aan je eisen. Sommige meters gaan tot 5000 V, andere tot 100 V. Maar ook de andere kant op. Wil je 100 nV resolutie of is 100 mV voldoende. Hoe meer bereiken en counts, hoe beter. Als je bijvoorbeeld heel precies 2,3 V wil meten en je hebt een 100 mV, 1 V en 10 V bereik dan valt 2,3 V bij een 20.000 count meter in het 10 V bereik. Het 1 V bereik loopt bij een 20.000 count meter tot 1,9999 maar bij een 50.000 count meter tot 4,9999 V. Dus de eerste geeft 02,300 V, mooi denk je, maar de tweede geeft bv 2,3006 V. Je hebt dus een betere resolutie. Is je laagste bereik 10 V bij een 2,5 digit dan zie je bij 10 mV dus 00,0 V staan.

Stroom meting

Aansluitingen voor stroommeting

Tegenwoordig standaard maar bij oudere meters niet vanzelfsprekend aanwezig. De bereiken kunnen nogal uiteen lopen. Van een 100 µA of lager tot 20 A of meer. Stroom meting is erg gevaarlijk. Hierbij sneuvelen meters en gebeuren de meeste ongelukken. Belangrijk is dat er gescheiden ingangen zijn voor stroommeting. Deze horen gezekerd te zijn. Soms zitten er twee ingangen. Een voor bijvoorbeeld 400mA en een tot 10 A.

Zekering van multimeter

De zekering moet een speciale uitvoering zijn. Een gewone glazen zekering kan uit elkaar klappen. De zekering zit bij voorkeur in een afgescheiden ruimte. Een mooie optie is een meter welke met de stekkers in de stroombussen weigert een andere meting in te schakelen. Vrij lullig, als hij nog in de 200 mA bus zit en je hem in spanningsmeting zet en steekt de meetpennen in het stopcontact. 230 V en 10 tot 16 A welke in een, letterlijke, flash door je meter heen trekt. Als je geluk hebt blijft hij mechanisch heel maar met wat pech kun je daarna wel wat lichaamsdelen laten hechten.

Weerstandmeting

Dat gebeurd bij de meeste meters door een stroom uit te sturen en dan de spanningsval te meten. Er zijn ook meters die een (instelbare) spanning op de weerstand zetten en dan de stroom meten maar dat zijn meestal geen gewone multimeters. Bij "gewone" meters gebeurt het met twee bussen. Dezelfde als waar je spanning mee meet. Het probleem daarbij is dat je bij hele lage weerstanden de weerstand tussen inwendig meetpunt en de te meten weerstand ook mee neemt. Zet de meter in zijn gevoeligste bereik, hou de pennen tegen elkaar en je ziet een waarde. Bij heel goede meters met heel goede bussen, snoeren en connectors is kan dat 0,03 ohm zijn, maar er zijn ook meters die dan meer dan 1 ohm laten zien.

Kelvin meetsnoeren

Een handige functie is de zero of null functie. Je sluit de draden kort en dan druk je op null. Dan trekt hij zelf die weerstand eraf. Nog beter is een 4 poorts of zogenaamde Kelvin meting. De meter stuurt via een aparte uitgang stroom naar de weerstand en via de gewone spanningsmeetbussen meet je de spanningsval. De meters geeft de aflezing dan omgerekend in Ohm weer. Hierboven een Agilent Kelvin meetsnoeren set. De krokodillen bek helften zijn tot de punten geïsoleerd van elkaar. Het meetbereik is per meter anders en kan erg uiteen lopen. Er zijn meters die tot enkele GigaOhms kunnen meten, sommige gaan tot een paar 100 MegaOhm, de meeste stoppen bij 10 MOhm. Hoger dan GOhm is het terrein voor de speciale meters. Sommige halen Tera tot zelfs een tiental PetaOhm. Maar dat vereist speciale kabels, afgeschermde DUT houders en vooral kennis van meten. Metingen boven de 100 MOhm zijn al moeilijker dan menigeen denkt. Er gaat ook lek stroom kruipen over bv vieze vingerafdrukken of stof aan de buitenkant waardoor de weerstand lager lijkt, of ze pikken statische ladingen op enzovoort.

Diode meetstand

Gerelateerd aan de weerstand meting zit er vaak een diode meetstand op. Deze geeft in de ene richting aan of de diode geleidt en wat de spanningsval is. De drempelspanning van de diode. Bij moderne silicium diodes meestal ongeveer 0,6 V. Het is een fijne functie, soms op de betere meters, als deze meerdere bereiken heeft want dan kan je bv ook LED's of kleine zeners testen. Draai je de meetpennen om dan geeft hij aan of de diode spert. Dit kan je ook in de Ohm meetstand doen maar dan moet je een beetje gevoel hebben over wat je kunt verwachten. In situ is dat vaak wat lastiger. Deze functie kun je ook gebruiken om snel even een transistor te testen. Dat is geen waterdichte test maar je pikt er zo vaak al snel de rotte appels tussen uit. Sommige meters kunnen maar 1 V detecteren, andere gaan tot wel 10 V.

Pieper, continuïteit test

Nog een afgeleide hiervan is de doorgangsmeting. De meter geeft een piep als de weerstand lager dan een bepaalde waarde is. Bij de luxe meters instelbaar van bijvoorbeeld 0 tot 1000 ohm. Bij de eenvoudige is dat meestal 3 tot 10 ohm. Belangrijk is de snelheid. Je wil niet eerst 2 seconden contact moeten maken voor er wat piept. Tik de meetpennen tegen elkaar en je moet gelijk een piepje horen. Die snelheid is niet prijs gerelateerd. De instelbare grens vindt je meestal alleen in het duurdere segment.

Tortester

Transistor tester

Dit zit alleen op meters aan de onderkant van de markt. Joost mag weten waarom ze het er op zetten. Als het echt zinvol was (en bruikbare info gaf) zat het ook wel op een Agilent of Fluke van 200 euro. De diode test is net zo handig hiervoor en de getoonde H_FE van de tortest slaat meestal nergens op. Dit is werk terrein voor een sourcemeter of curvetracer.

Capaciteit

Op zich handig als je geen LCR meter hebt. Let wel op het bereik en calibratiemogelijkheden als het om pF waarden gaat. Voor nF en µF zijn ze handig, voor pF is een LCR meter geschikter. De capaciteit van je meetsnoeren tegenover elkaar is bij pF waarden soms hoger dan de te meten condensator. Pas wel op, dit is een gevaarlijke functie. Een keer per ongeluk een vol geladen stevige elco aansluiten is meestal het definitieve einde van je meter. Zeker bij goedkope meters.

Frequentie

Voor diegene die bezig is met hoogfrequent meestal vrij zinloos. Om de frequentie van een PWM signaal of dutycycle te meten wel handig (let op crest factor!). Heb je deze functie nodig kijk dan wat het triggerlevel is, dus wat is de kleinste spanning die hij nog kan meten maar ook wat de maximale is en vooral tot welke dutycycle en frequentie hij kan meten bij welke accuratie.

Signaalgenerator

Sommige multimeters kunnen een blokgolf produceren. Een ieder moet voor zich uitmaken of dat handig is. Meestal bedoeld voor digitaal werk maar ook bruikbaar om bijvoorbeeld een versterkertje te testen.

Dubbel display

Dubbel display

Er zijn meters met twee regels. Dat is erg handig maar de meetsnelheid wordt wel lager. Zo kan je bijvoorbeeld op de hoofdregel DC meten en op de tweede regel de AC rimpel.

Temperatuur

Thermokoppel

Vaak kunnen meters ook temperatuur meten. Meestal heb je daar een J of K thermokoppel voor nodig. En niet te vergeten, meestal ook een aparte adapter tussen thermokoppel en meter. Een handige functie bij foutzoeken. De aansluitdraad naar sommige thermokoppels is vaak wel kwetsbaar. Ze mogen niet knikken.

Math functies

Math functies op een Fluke 8846A

Dit zit vooral op de nieuwere tafelmultimeters. Het geeft mogelijkheden om een meetwaarde bijvoorbeeld in dB of dBm te tonen, maar ook gemiddelde waarden over een bepaalde tijd. Of een instelling waarbij de meter piept als een meetwaarde binnen aangegeven grenzen valt. Er zijn zelfs meters die complete grafieken kunnen geven (en dan bedoel ik niet de scoopmeters).

Sample/hold/logging/zero

Hold en null functie op een multimeter

Eigenlijk een soort math functies maar ze zitten op meer meters en ook op oudere. Er zijn er nog veel meer dan hier genoemd.

• Samplerate: door deze te verlagen kun je nauwkeuriger meten maar gaat de snelheid omlaag. Voor meting aan stabiele signalen samen met een extra inschakel filter een mooie optie.
• Hold: als je deze aanzet dan houdt de meter de afgelezen waarde op zijn display. Handig als je niet tegelijk op je meter kan kijken en meten. Er is ook peak-hold. De meter meet dan een bepaalde periode en toont de hoogst getoonde meetwaarde. Vaak ook een onderdeel van logging waarbij je bijvoorbeeld om de zoveel tijd een waarde opslaat, of juist als hij over of onder een waarde duikt. Dit varieert sterk van meter tot meter en niet ieder merk bedoeld precies het zelfde bij een functie.
• Zero: deze gebruik je bijvoorbeeld bij weerstand, µA stroom, capaciteit en millivolt metingen. Je sluit dan de probes kort (of laat ze open, ligt aan de meting) en drukt op zero, rel of null. Daarmee corrigeer je bijvoorbeeld de weerstand of capaciteit van je meetsnoeren. Maar vaak hebben ze nog een leuke toepassing. Je kan bijvoorbeeld 5 V op de probes zetten en dan op zero drukken. Hij geeft dan in zijn display het verschil tussen de gemeten waarde en 5V weer. Sommige meters hebben een speciale referentie ingang. Bij sommige meters moet je de zero functie gebruiken in de laagste range en dan neemt hij het bij autorange zelf mee naar de andere bereiken maar meestal werkt het alleen in een range.

Autorange

Nu we het toch over ranging hebben, een ander woord voor meetbereik. De meeste moderne meters zijn autorange. Vroeger waren ze bijna nooit autorange. Alleen autorange kan erg lastig zijn. Alleen manual ook. Het mooiste is een uitschakelbare autorange. Nu zul je denken, waarom zou je dat uit willen schakelen? Heel simpel. Als je meter 10 GOhm is in het 1 V bereik en je bent bijvoorbeeld aan een standaardcel aan het meten, dan wil je niet dat de meter omschakelt naar 10V als hij daar bijvoorbeeld maar 10 MOhm is. Ook bij stroommeting is het niet altijd handig omdat hij dan ook de meetshunt verandert, en dus het burden voltage. Voor de meeste mensen zal deze "tante truus" stand echter de meest gebruikte zijn en voor algemeen werk ook het handigste. Maar heb je toepassingen waarbij er geen automatische range switching mag voorkomen, koop dan een meter waarbij je dit kan uitschakelen.

Ook niet onbelangrijk. De meeste meters geven ook aan hoeveel overrange ze aan kunnen. Er zijn meters die laten dan bijvoorbeeld hun eerste digit weg, die is immers bekend in dat geval en zo krijg je er wat resolutie bij. Maar dit is geen vast omschreven functie die altijd het zelfde betekent.

Veiligheid

CAT aanduiding op een multimeter

Dit is een zwaar onderschat verhaal. Niet iedere multimeter is veilig en niet iedere meter geschikt voor dezelfde toepassing. Ook al staat er een CAT aanduiding op of maximaal zoveel volt. Bij de laagste prijsklasse moet je daar niet te veel bij voorstellen. In China zijn ze vrij creatief met aanduidingen. En nieuw er aan voldoen of na 100 uur gebruik is ook een ander verhaal. Wie meer wil weten over CAT, er is een goed Wikipedia artikel over. Dit is interessant voor mensen die werken aan krachtstroom, industriele installatie of het 230 V net thuis. Meestal professionals welke ook professionele apparatuur gebruiken. Maar voor ons wel belangrijk is tegen welke mishandelingen zo'n meter kan. Wat gebeurd er als je 100 V anodespanning gaat meten en je meter staat nog in de weerstand of diode stand. En zeg niet dat het niet gebeurd. De meeste meters sneuvelen juist door dit soort fouten. Of hij staat in 100 mV en niet op autorange en je zet er 500 V op. Allemaal zaken die goed te horen zijn beveiligd. Dat betekent een goede mechanische constructie maar ook elektronische beveiligingen. Zoals de eerder genoemde beveiliging die je meter niet wil omschakelen uit het stroombereik als de snoeren daar nog zitten ingeplugd.

Iedere meter onder de 50 euro is zwaar onder beveiligd, tussen 50 en 100 wordt het al beter. Het hoort in de specs te staan. Bijvoorbeeld 1000 V in elke range. Er zijn veel meters die bijvoorbeeld 1000 V kunnen meten maar waarbij dat ook gelijk de maximale bovengrens is. Ik heb een Voltcraft gehad welke bij 1200 V, dat was 200 V boven zijn max, met een knal totaal total loss was. Zelfs de spanningsregelaars en opamps die voor weerstand meting waren en IC's voor displaybesturing waren geëxplodeerd. De stroom is dwars door de hele meter getrokken door gebrek aan voldoende ruimte tussen sporen, beveiliging en isolatie, maar voor het zelfde geld trekt hij ook door jou!

Batterijen

LED display van een Philips PM2517E

Sommige meters zuipen stroom, andere doen er jaren mee. Ik heb een Fluke 77 waar ik in 15 jaar tijd twee keer een nieuwe batterij in heb gedaan. Mijn Agilent (met oplaadbare batterij) moet ik iedere twee weken wel opladen. Een auto power-off is dus wel handig maar niet standaard op iedere meter. Ook backlight is erg handig maar het stroomverbruik neemt ook toe. De oudere meters hebben meestal geen autopower off en vooral de LED versies lusten wel een batterij.

Opwarmen

Een meter heeft een bepaalde tijd nodig om op te warmen. Dat varieert van 10 minuten tot meer dan 2 uur. Sommige verlopen een paar µV, andere verlopen veel meer. In de manual staat hoe en wat.

Ik hoop dat je wat aan de informatie hebt en veel plezier met je nieuwe meter. Welke je ook koopt, als hij maar voldoet aan je wensen en eisen. Bedenk wel dat bij een gebruikte meter de waarden niet helemaal meer juist kunnen zijn en dat ze een keer kapot gaan. Een oudere merk tafelmultimeter is doorgaans wel weer goed te repareren en service manuals zijn vaak beschikbaar.

DV202 nixie multimeter

© Fred (PA4TIM) mei 2011