Come utilizzare un multimetro digitale
Allora ... come si usa un multimetro? Questo tutorial vi mostrerà come utilizzare un multimetro digitale (DMM), uno strumento indispensabile che può essere utilizzato per diagnosticare i circuiti, conoscere i progetti elettronici di altre persone, e anche testare una batteria. Da qui il nome 'Multi' - 'metro' (misurazione multipla).
Le cose più elementari che misuriamo sono tensione e corrente. Un multimetro è necessario anche per alcuni controlli di integrità di base e la risoluzione dei problemi. Il circuito non funziona? Funziona l'interruttore? Proviamo con un tester! Il multimetro è la prima difesa per la risoluzione di un sistema.
In questo tutorial ci occuperemo di misurazione di tensione, corrente, resistenza e continuità.
Le cose più elementari che misuriamo sono tensione e corrente. Un multimetro è necessario anche per alcuni controlli di integrità di base e la risoluzione dei problemi. Il circuito non funziona? Funziona l'interruttore? Proviamo con un tester! Il multimetro è la prima difesa per la risoluzione di un sistema.
In questo tutorial ci occuperemo di misurazione di tensione, corrente, resistenza e continuità.
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Letture consigliate
Questi concetti possono essere utili per il proseguimento del tutorial:
Queste nozioni potranno essere applicate nella maggior parte dei multimetri
Parti di un multimetro
Un multimetro ha tre parti:
Il display di solito è a quattro cifre e ha la possibilità di visualizzare un segno negativo. Alcuni multimetri hanno il display illuminato per una migliore visualizzazione in condizioni di scarsa luce.
La manopola di selezione permette all'utente di impostare il multimetro per leggere diversi valori, come corrente (A) , tensione (V) e resistenza (Ω).
Due sonde sono collegate a due porte sul frontale dell'unità. COM sta per comune ed è quasi sempre collegata a terra o '-' di un circuito. La sonda COM è convenzionalmente nera, ma non vi è alcuna differenza tra la sonda rossa e la sonda nera, sono solo di colore diverso. 10A è la porta speciale utilizzata per misurare correnti elevate (superiori a 200mA). mAVΩ è la porta dove la sonda rossa è convenzionalmente collegata. Questa porta permette la misura di correnti (fino a 200mA), la tensione (V), e resistenza (Ω). Le sonde hanno un connettore del tipo a banana che si collegano al multimetro. Ciò consente diversi tipi di sonde da utilizzare.
- Display
- Manopola di selezione
- Porte
Il display di solito è a quattro cifre e ha la possibilità di visualizzare un segno negativo. Alcuni multimetri hanno il display illuminato per una migliore visualizzazione in condizioni di scarsa luce.
La manopola di selezione permette all'utente di impostare il multimetro per leggere diversi valori, come corrente (A) , tensione (V) e resistenza (Ω).
Due sonde sono collegate a due porte sul frontale dell'unità. COM sta per comune ed è quasi sempre collegata a terra o '-' di un circuito. La sonda COM è convenzionalmente nera, ma non vi è alcuna differenza tra la sonda rossa e la sonda nera, sono solo di colore diverso. 10A è la porta speciale utilizzata per misurare correnti elevate (superiori a 200mA). mAVΩ è la porta dove la sonda rossa è convenzionalmente collegata. Questa porta permette la misura di correnti (fino a 200mA), la tensione (V), e resistenza (Ω). Le sonde hanno un connettore del tipo a banana che si collegano al multimetro. Ciò consente diversi tipi di sonde da utilizzare.
Utilizzando un multimetro per testare la tensione su una batteria LiPo.
Misura della tensione
Per cominciare, cerchiamo di misurare la tensione su una batteria AA: Collegare la sonda nera nella porta COM e la sonda rossa in mAVΩ . Impostare il multimetro per "2V" nel campo DC (corrente continua). Quasi tutti i dispositivi elettronici portatili utilizzano corrente continua, non corrente alternata. Collegare la sonda nera alla massa della batteria o '-' e la sonda rossa al Vcc o '+'. Premere le sonde con una leggera pressione contro i terminali positivo e negativo della batteria AA. Se hai una batteria nuova, dovrai visualizzare intorno 1.5V sullo schermo (questa batteria è nuova di zecca, quindi la sua tensione è leggermente superiore a 1,5 V).
Se si sta misurando la tensione CC (come ad esempio una batteria o un sensore collegato ad Arduino) impostare la manopola dove la V ha una linea retta. La tensione alternata (come quella che viene fuori dal muro di casa) può essere pericolosa, quindi abbiamo raramente bisogno di utilizzare l'impostazione di tensione alternata (V con una linea ondulata accanto ad essa) si consiglia di provare con un tester senza contatto , piuttosto che utilizzare un multimetro digitale.
Se si sta misurando la tensione CC (come ad esempio una batteria o un sensore collegato ad Arduino) impostare la manopola dove la V ha una linea retta. La tensione alternata (come quella che viene fuori dal muro di casa) può essere pericolosa, quindi abbiamo raramente bisogno di utilizzare l'impostazione di tensione alternata (V con una linea ondulata accanto ad essa) si consiglia di provare con un tester senza contatto , piuttosto che utilizzare un multimetro digitale.
Utilizzare la V con una linea retta per misurare la tensione DC
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Utilizzare la V con una linea ondulata per misurare la tensione AC
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Che cosa succede se si invertono le sonde rosso e nero? La lettura sul multimetro è semplicemente negativa. Non succede niente di male! Le misure di tensione sul multimetro avvengono in relazione alla sonda comune.
Ora cerchiamo di costruire un semplice circuito per dimostrare come misurare la tensione in un vero e proprio scenario. Il circuito è semplicemente composto da un resistore di 1kOhm e un LED blu alimentato con un alimentatore per breadboard. Per iniziare, alimentare il circuito. Se l`alimentazione sulla breadboard è inferiore a 4.5V o superiore a 5,5 V, questo potrebbe dare un'indicazione che qualcosa non va e potrebbe essere necessario controllare i collegamenti di alimentazione o il cablaggio del circuito.
Misurare la tensione venuta fuori dall` alimentatore per breadboard
Impostare la manopola su "20V" nella gamma DC (l'intervallo di tensione DC ha una V con una linea retta accanto ad essa).
I multimetri non sono generalmente AutoRanging. È necessario impostare il multimetro per la gamma che si va a misurare. Ad esempio, 2V per misure di tensioni fino a 2 volt , e 20V per misure di tensioni fino a 20 volt . Quindi, se devi effettuare la misurazione di una batteria da 12V, utilizzare l'impostazione 20V. Per la misurazione di 5V? Utilizzare l'impostazione 20V. Se lo si imposta in modo non corretto, probabilmente vedrete il cambiamento sulla schermata ma poi leggerete '1'.
I multimetri non sono generalmente AutoRanging. È necessario impostare il multimetro per la gamma che si va a misurare. Ad esempio, 2V per misure di tensioni fino a 2 volt , e 20V per misure di tensioni fino a 20 volt . Quindi, se devi effettuare la misurazione di una batteria da 12V, utilizzare l'impostazione 20V. Per la misurazione di 5V? Utilizzare l'impostazione 20V. Se lo si imposta in modo non corretto, probabilmente vedrete il cambiamento sulla schermata ma poi leggerete '1'.
Con un po 'di forza, spingere le sonde su i due pin esposti di metallo. Una sonda deve toccare la connessione GND. L`altra sonda al VCC o connessione 5V.
Possiamo testare diverse parti del circuito. Questa pratica è chiamata analisi nodale, ed è un elemento fondamentale per l'analisi del circuito. Misurando la tensione ai capi del circuito possiamo vedere quanta tensione ciascun componente richiede. Cerchiamo di misurare l'intero circuito prima. Inserire una sonda dove la tensione ha inizio e va sulla resistenza e l`altra dove il LED va sulla massa, dovremmo vedere la piena tensione del circuito, e dovrebbe essere circa 5V.
Possiamo testare diverse parti del circuito. Questa pratica è chiamata analisi nodale, ed è un elemento fondamentale per l'analisi del circuito. Misurando la tensione ai capi del circuito possiamo vedere quanta tensione ciascun componente richiede. Cerchiamo di misurare l'intero circuito prima. Inserire una sonda dove la tensione ha inizio e va sulla resistenza e l`altra dove il LED va sulla massa, dovremmo vedere la piena tensione del circuito, e dovrebbe essere circa 5V.
Possiamo quindi vedere quanta tensione il LED stia usando. Questo è quello che viene definito come caduta di tensione attraverso il LED. Se questo non ha senso ora, non temere. La cosa importante da sapere è che le diverse parti di un circuito possono essere misurate per analizzare il circuito nel suo complesso.
Questo LED sta usando 2.66V del 5V a disposizione per illuminarsi.
Sovraccarico
Che cosa succede se si seleziona un'impostazione di tensione che è troppo bassa per la tensione che si sta cercando di misurare? Niente di male. Lo strumento semplicemente visualizzare un 1. Questo è quello che il multimetro cerca di dirti quando è sovraccarico o out-of-range. Qualunque cosa tu stia cercando di leggere è troppo per quella particolare impostazione. Prova a cambiare la manopola del multimetro a una posizione successiva più alta.
Leggendo i 5V attraverso questo circuito è troppo per l'impostazione 2V sul multimetro.
Manopola di selezione
Perché sulla manopola del multimetro leggiamo 20V e non 10V? Se stai cercando di misurare una tensione inferiore a 20V, utilizzare l'impostazione 20V. Questo vi permetterà di leggere da 2.00 a 19.99 V.
La prima cifra di molti multimetri è in grado di visualizzare solo un '1' in modo che le gamme siano limitate da 1 a 9.99 invece di 9 a 9.99.
La prima cifra di molti multimetri è in grado di visualizzare solo un '1' in modo che le gamme siano limitate da 1 a 9.99 invece di 9 a 9.99.
Misurazione di una resistenza con il multimetro
Le normali resistenze hanno codici di colore su di loro. Ci sono un sacco di calcolatori online che sono facili da usare. Tuttavia, se mai vi trovate senza accesso a internet, un multimetro è molto utile per misurare la resistenza.
Scegliere una resistenza casuale e impostare il multimetro per l'impostazione 20k. Quindi tenere le sonde sulle gambette del resistore.
Scegliere una resistenza casuale e impostare il multimetro per l'impostazione 20k. Quindi tenere le sonde sulle gambette del resistore.
Il tester leggerà una delle tre cose, 0.00 , 1 , oppure il valore della resistenza reale .
Ricordate che molte resistenze hanno una tolleranza del 5%. Ciò significa che i codici di colore possono indicare 10.000 Ohm (10k), ma a causa di discrepanze nel processo di fabbricazione di un resistore 10k potrebbe essere di valore più basso 9.5kΩ o alto come 10.5kΩ.
- In questo caso, il misuratore si legge 0,97, il che significa che questa resistenza ha un valore di 9.7kΩ, o circa 10k o 10.000 Ω.
- Se il multimetro legge 1 o visualizza OL , è sovraccarico. Sarà necessario cambiare gamma con una superiore come 200kΩ o 2MΩ (megaohm). Non vi è nulla di male, se questo accade, significa semplicemente che deve essere regolata la manopola delle gamme dei valori.
- Se il multimetro legge 0.00 o quasi zero, è necessario abbassare la modalità di 2kOhm o 200Ω tramite la manopola.
Ricordate che molte resistenze hanno una tolleranza del 5%. Ciò significa che i codici di colore possono indicare 10.000 Ohm (10k), ma a causa di discrepanze nel processo di fabbricazione di un resistore 10k potrebbe essere di valore più basso 9.5kΩ o alto come 10.5kΩ.
Misura della corrente
La misura della corrente è una delle letture più difficili nel mondo dell'elettronica embedded. E 'difficile perché si deve misurare la corrente in serie. Se la tensione è misurata inserendo le sonde su VCC e GND (in parallelo ), per misurare la corrente si deve interrompere fisicamente il flusso di corrente e inserire lo strumento in serie. Per dimostrare questo, useremo lo stesso circuito che abbiamo usato nella sezione di misura della tensione.
La prima cosa di cui abbiamo bisogno è un ulteriore pezzo di filo. Come detto, dovremo interrompere fisicamente il circuito per misurare la corrente. Detto in altro modo, estrarre il filo VCC che va sulla resistenza e aggiungerne un altro che va alla resistenza. Quindi inserire le sonde sui due fili. Abbiamo quindi inserito il multimetro in serie in modo che possa misurare la corrente che "scorre" attraverso il multimetro sulla breadboard.
La prima cosa di cui abbiamo bisogno è un ulteriore pezzo di filo. Come detto, dovremo interrompere fisicamente il circuito per misurare la corrente. Detto in altro modo, estrarre il filo VCC che va sulla resistenza e aggiungerne un altro che va alla resistenza. Quindi inserire le sonde sui due fili. Abbiamo quindi inserito il multimetro in serie in modo che possa misurare la corrente che "scorre" attraverso il multimetro sulla breadboard.
Per queste immagini, abbiamo usato morsetti a coccodrillo . Quando si misura la corrente, è spesso buona regola guardare ciò che il sistema fa nel corso del tempo, per alcuni secondi o minuti. Anche se si potrebbe stare lì a tenere le sonde sul circuito, a volte è più facile con i morsetti e avrete le mani libere. Queste sonde clip possono rivelarsi utili. Da notare che quasi tutti i multimetri hanno le stesse dimensioni dei connettori (si chiamano "connettori a banana").
Con il multimetro collegato, possiamo impostare la manopola per l'impostazione corretta e misurare una certa corrente. Misurare la corrente funziona allo stesso modo di tensione e resistenza, si deve ottenere l'intervallo corretto. Impostare il multimetro a 200mA, e lavorare da lì. Il consumo di corrente per molti progetti su breadboard è di solito sotto 200mA. Assicurarsi che la sonda rossa viene collegata alla porta 200mA. Sul nostro multimetro, il foro di 200mA è la stessa porta dove è possibile misurare tensione e resistenza (la porta è etichettato come mAVΩ ). Questo significa che è possibile mantenere la sonda rossa nella stessa porta per misurare la corrente, la tensione, o la resistenza. Tuttavia, se si sospetta che il circuito che andremo a misurare è ad un valore vicino o superiore a 200 mA, passare la sonda verso il lato 10A, giusto per essere sicuri. Il sovraccarico di corrente può provocare la rottura del fusibile posto all`interno.
Questo circuito sta utilizzando 1.8mA al momento della misurazione, non è molta corrente. La lettura media era più vicino a 2.1mA.
Misurazione della continuità
Il test di continuità consiste di testare la resistenza tra due punti. Se vi è bassa resistenza (meno di qualche Ω), i due punti sono collegati elettricamente e viene emesso un suono. Se vi è più di un paio Ω di resistenza, il circuito è aperto, e nessun segnale viene emesso. Questo test consente di assicurarsi che le connessioni tra due punti siano realizzate correttamente. Questo test aiuta anche a individuare se due punti sono collegati o no.
La continuità è molto probabilmente la singola funzione più importante per i guru dell`hardware embedded. Questa funzione consente di testare la conducibilità dei materiali e di tracciare i collegamenti elettrici.
Impostare il multimetro in modalità 'continuità'. Può variare tra i multimetri digitali, ma cercare un simbolo di diodo con le onde di propagazione intorno ad esso (come il suono proveniente da un altoparlante).
La continuità è molto probabilmente la singola funzione più importante per i guru dell`hardware embedded. Questa funzione consente di testare la conducibilità dei materiali e di tracciare i collegamenti elettrici.
Impostare il multimetro in modalità 'continuità'. Può variare tra i multimetri digitali, ma cercare un simbolo di diodo con le onde di propagazione intorno ad esso (come il suono proveniente da un altoparlante).
Multimetro impostato su modalità continuità
Ora toccare le sonde insieme. Il multimetro deve emettere un segnale acustico. Questo dimostra che una piccola quantità di corrente viene fatta fluire senza resistenza (oppure una resistenza molto piccola) tra le sonde.
La continuità è un ottimo modo per verificare se due perni SMD si toccano. Se i tuoi occhi non possono vedere, il multimetro è di solito una grande risorsa per effettuare un test.
La continuità è un ottimo modo per verificare se due perni SMD si toccano. Se i tuoi occhi non possono vedere, il multimetro è di solito una grande risorsa per effettuare un test.
Quando un circuito non funziona, la continuità può risolvere il problema. Ecco i passi da fare:
Continuità e grandi condensatori:
Durante la risoluzione dei problemi sonderete la continuità tra massa e VCC. Questo è un buon controllo di integrità prima di accendere un prototipo per assicurarsi che non ci sia un corto sul sistema di alimentazione. Ma non stupitevi se sentirete un breve 'beep!' quando misurerete. Questo perché vi è spesso una quantità significativa di capacità nel sistema di alimentazione.
Il multimetro è alla ricerca di resistenza molto bassa, per vedere se sono collegati due punti. I condensatori agiranno come un corto per una frazione di secondo fino a quando faranno il pieno di energia, e quindi agiscono come una connessione aperta. Pertanto, si sente un breve segnale acustico e poi più nulla. Va bene, è solo il condensatore che si sta carica.
- Se il sistema è acceso, controllare attentamente VCC e GND con l'impostazione di tensione per assicurarsi che la tensione sia corretta. Se il sistema di 5V è in esecuzione a 4.2V controllare attentamente l'alimentatore, se è molto caldo indica che il circuito sta tirando troppa corrente.
- Spegnere il sistema e verificare la continuità tra VCC e GND. Se c'è continuità (se si sente un segnale acustico), allora hai un corto da qualche parte.
- Spegnere il sistema. Con la continuità, verificare che VCC e GND siano correttamente collegati al pin del microcontrollore e altri dispositivi. Il sistema può essere in fase di accensione, ma i singoli circuiti integrati possono essere cablati in modo sbagliato.
- Supponendo che il microcontrollore funzioni correttamente, mettere il multimetro da parte, e passare al debug seriale o utilizzare un oscilloscopio per ispezionare i segnali digitali.
Continuità e grandi condensatori:
Durante la risoluzione dei problemi sonderete la continuità tra massa e VCC. Questo è un buon controllo di integrità prima di accendere un prototipo per assicurarsi che non ci sia un corto sul sistema di alimentazione. Ma non stupitevi se sentirete un breve 'beep!' quando misurerete. Questo perché vi è spesso una quantità significativa di capacità nel sistema di alimentazione.
Il multimetro è alla ricerca di resistenza molto bassa, per vedere se sono collegati due punti. I condensatori agiranno come un corto per una frazione di secondo fino a quando faranno il pieno di energia, e quindi agiscono come una connessione aperta. Pertanto, si sente un breve segnale acustico e poi più nulla. Va bene, è solo il condensatore che si sta carica.
Sostituzione del fusibile
Uno degli errori più comuni con un nuovo multimetro è quello di misurare la corrente su una breadboard o un circuito sondando tra VCC e GND (male!). Quando la corrente scorre attraverso il multimetro, il fusibile interno si riscalda e si brucierà non appena 200mA lo attraverseranno. Accadrà in una frazione di secondo e senza alcuna reale indicazione udibile o fisica che qualcosa non va.
Ora cosa fare? Se il fusibile interno è rotto e agisce come un filo rotto o aperto. Non ti preoccupare, ripararlo è abbastanza semplice e costa circa 1€.
Per sostituire il fusibile, prendi un cacciavite mini. E inizia rimuovendo la piastra della batteria, la batteria e tutte le viti. Apri il multimetro delicatamente e solleva la scheda del circuito. A questo punto dovrai riconoscere i fusibili e sostituirli.
Ora cosa fare? Se il fusibile interno è rotto e agisce come un filo rotto o aperto. Non ti preoccupare, ripararlo è abbastanza semplice e costa circa 1€.
Per sostituire il fusibile, prendi un cacciavite mini. E inizia rimuovendo la piastra della batteria, la batteria e tutte le viti. Apri il multimetro delicatamente e solleva la scheda del circuito. A questo punto dovrai riconoscere i fusibili e sostituirli.
Assicurarsi di sostituire il fusibile giusto con il tipo corretto . In altre parole, sostituire il fusibile 200mA bruciato con un fusibile 200mA .
Conclusioni:
Ora sei pronto per utilizzare il multimetro digitale per iniziare a misurare il mondo intorno a te. Sentitevi liberi di iniziare ad usarlo per rispondere a molte domande. Per esempio, il mio LED sta davvero assorbendo 20 mA? Quanta tensione fa un limone? E un bicchiere d'acqua è conduttivo? Posso usare un foglio di alluminio per sostituire questi fili?
Un multimetro digitale risponderà a queste e molte altre domande di elettronica.
Un multimetro digitale risponderà a queste e molte altre domande di elettronica.