Historia multimetrów
Pierwszy miernik wskaźnikowy do pomiaru prądu, zwany galvonometrem, został wynaleziony w 1820 roku. Używając mostka Wheatstone'a w połączeniu, można porównać nieznaną rezystancję i napięcie, które należy zmierzyć ze znanym napięciem i rezystancją, a następnie zmierzyć odpowiednie napięcie, prąd, rezystancję itp. Stosowanie tej metody do pomiarów w laboratorium jest pracochłonne i niewygodne. To urządzenie jest nieporęczne i skomplikowane i niełatwe do przenoszenia.
▲ Galwanometr
Galwanometr może jedynie z grubsza odzwierciedlać istnienie prądu, ale nie może podać dokładnej wartości natężenia prądu. Amperomierz wykorzystujący mechanizm z aktywną cewką (mechanizm transmisji D'Arsonval/Weston) może wyświetlać wielkość prądu.
Pusta cewka nawinięta cienkim emaliowanym drutem jest zawieszona na biegunie magnetycznym magnesu trwałego, a moment obrotowy można wygenerować po przejściu prądu stałego w celu napędzania wskaźnika do obracania. Pole magnetyczne jest zaprojektowane jako okrągły pierścień, dzięki czemu siła ampera na cewce prądowej nie ma nic wspólnego z kątem, a cienki metalowy drut sprężynowy generuje moment przywracający, który tworzy kąt między obrotem wskazówki a prąd przepływający przez cewkę. proporcjonalny. Mechanizm ten, znany jako mechanizm przekładni D'Arsonval, jest nadal szeroko stosowany we wszelkiego rodzaju analogowych głowicach zegarków elektronicznych.
▲ Mechanizm transmisji D'Arsonal
Amperomierz oparty na mechanizmie z ruchomą cewką eliminuje potrzebę stosowania mostka Wheatstone'a do łatwego i wygodnego pomiaru prądu. Na tej podstawie, dodając rezystancję bocznikową, rezystancję szeregową i stabilne zasilanie prądem stałym, można zmierzyć napięcie, prąd i rezystancję różnych zakresów biegów.
W latach 20. XIX wieku, wraz z upowszechnianiem się urządzeń lampowych, narodził się multimetr. Mówi się, że pierwszy multimetr we współczesnym sensie został wynaleziony w 1920 roku przez Donalda Macaie, inżyniera z brytyjskiej poczty. W jego pracy, w celu utrzymania zaplecza komunikacyjnego, konieczny jest ciągły pomiar napięcia, prądu, rezystancji itp. w obwodzie. Nie mógł znieść kłopotów z noszeniem wielu mierników jednocześnie, więc opracował multimetr, który może jednocześnie mierzyć napięcie, prąd i rezystancję, który wtedy nazywał się Avometer.
▲Multimetr Donalda Macadie
Multimetr Amvohm wykorzystuje amperomierz wskazówkowy z aktywną cewką i jest wyposażony w precyzyjny dzielnik napięcia i rezystancję bocznikową. Wykorzystuje przełącznik biegów i gniazdo do wyboru kategorii pomiarowej i zakresu procesu.
Macadie przekazał zaprojektowany przez siebie Avometer firmie Automatic Winding and Electrical Equipment Company (ACWEEEC, założonej w 1923 r.), która w tym samym roku stała się produkcją i sprzedażą komercyjną. Avometer, przed ulepszonym 8, może mierzyć tylko sygnały napięcia i prądu stałego.
Popularny w tym czasie był również woltomierz w stylu zegarka kieszonkowego z metalową obudową, który był znacznie tańszy niż Avometer. Jego powłoka jest zwykle połączona z ujemnym zaciskiem miernika. Chociaż to uproszczenie było wygodne w obsłudze, spowodowało również, że wielu nieostrożnych inżynierów elektroników w tamtym czasie doznało wielu porażeń prądem.
Ten rodzaj zegarka jest zwykle stosunkowo prosty. Na przykład instrukcja wskazuje tylko 33 Ω/V, tarcza często nie jest jednolita i nie ma śruby regulacji zera wskaźnika.
▲Woltomierz zegarka kieszonkowego
Multimetr typu wskaźnikowego zwykle musi pochłonąć pewien prąd z mierzonego obwodu, aby napędzać obracającą się cewkę, taki jak pełnowymiarowy miernik 50 mikroamperów, powszechnie używany miernik wysokiej czułości. Podczas pomiaru, jeśli wskazówka jest całkowicie przesunięta, musi nadal otrzymywać 50 mikroamperów prądu z testowanego obwodu, co wpłynie na wyniki pomiarów niektórych obwodów o wysokiej impedancji, powodując, że odczytana wartość będzie niższa niż wartość normalna.
Aby zwiększyć impedancję wejściową multimetru, konieczne jest użycie lamp próżniowych, które nazywane są multimetrami lampowymi (VTVM, VVM). Ten elektroniczny multimetr lampowy ma zwykle impedancję wejściową większą niż 1MΩ. Wykorzystuje obwód wyjściowy wtórnika katody lampy próżniowej (ujemne sprzężenie zwrotne serii napięciowej) w celu zwiększenia impedancji wejściowej, dzięki czemu multimetr nie będzie miał znaczącego wpływu na testowany obwód podczas pomiaru.
▲Multimetr do rur próżniowych
Przed wynalezieniem cyfrowego (zintegrowanego) multimetru, wysokoimpedancyjne analogowe obwody tranzystorowe lub triody polowe (FET) były używane do zastąpienia lamp próżniowych w multimetrach. Nowoczesne multimetry cyfrowe wykorzystują układy scalone o wysokiej impedancji, których impedancja wejściowa może dorównać lub przewyższyć oryginalne multimetry lampowe.
▲ Nowoczesny multimetr cyfrowy
Dzisiejsze multimetry dodały wiele dodatkowych funkcji, takich jak mierniki decybeli do pomiaru mocy, pomiaru pojemności, wzmocnienia triody, częstotliwości, cyklu pracy, zatrzymania wyświetlacza i tak dalej. Brzęczyk multimetru może wydawać dźwięk, gdy obwód pomiarowy jest włączony i wyłączony, zapewniając szybką informację zwrotną o pomiarze.
