Struktura i zasada działania multimetrów analogowych
Głowica multimetru ze wskaźnikiem jest amperomierzem prądu stałego, dlatego zmierzona rezystancja, napięcie i prąd muszą zostać przeliczone na prąd napędzający amperomierz przez obwód wewnętrzny multimetru. Wewnętrzną budowę amperomierza pokazano na rysunku, a jego częścią wskazującą jest połączenie cewki nawiniętej w polu magnetycznym ze wskazówką. Kiedy prąd przepływa przez drut, cewka będzie się obracać.
Kiedy prąd przepływa przez cewkę i ją obraca, kąt obrotu jest proporcjonalny do wielkości prądu. Zgodnie z lewą-regułą indukcji elektromagnetycznej, gdy prąd przepływa przez przewodnik znajdujący się w polu magnetycznym, na przewodnik działa siła elektromagnetyczna i ruch. W oparciu o tę zasadę opracowano amperomierz.
1. Struktura obwodu wewnętrznego multimetru wskaźnikowego:
Multimetr wskaźnikowy wykorzystuje głównie czuły magnetoelektryczny amperomierz prądu stałego jako głowicę miernika. Kiedy przez głowicę miernika przepływa niewielki prąd, pojawi się wskazanie prądu. Dodatkowo multimetr wyposażony jest w bocznik (w celu rozszerzenia zakresu pomiaru prądu), mnożnik (w celu rozszerzenia zakresu pomiaru napięcia), prostownik (w celu konwersji prądu przemiennego na prąd stały), baterię (w celu zapewnienia zasilania do pomiaru rezystancji) oraz pokrętła funkcyjne. Poniższy schemat przedstawia budowę obwodu multimetru wskaźnikowego.
2. Zasada działania multimetru wskaźnikowego
W przypadku użycia multimetru wskaźnikowego do pomiaru rezystancji, prądu i napięcia struktura obwodu wewnętrznego multimetru ulegnie odpowiedniej zmianie. Stan obwodu wewnętrznego multimetru wskaźnikowego podczas wykrywania napięcia stałego pokazano na poniższym rysunku. Z rysunku widać, że gdy multimetr mieści się w zakresie 100 V, rezystancja wewnętrzna miernika jest sumą trzech rezystorów i rezystancji głowicy miernika, która wynosi około 2MQ, co odpowiada 2kO/V. Można zauważyć, że rezystancja wewnętrzna multimetru jest bardzo duża i generalnie nie wpływa na mierzone napięcie podczas pomiaru. Prąd płynący do multimetru podczas pomiaru napięcia jest bardzo mały.
Podczas wykrywania napięcia prądu przemiennego, jak pokazano na schemacie obwodu wewnętrznego multimetru wskaźnikowego, napięcie prądu przemiennego jest przykładane między dwa zaciski multimetru, a wewnątrz miernika instalowany jest obwód mostka prostowniczego w celu konwersji sygnału prądu przemiennego na prąd stały przed uruchomieniem głowicy miernika.
Stan obwodu wewnętrznego multimetru wskaźnikowego po wykryciu rezystancji pokazano na schemacie. Podczas pomiaru rezystancji konieczne jest wykorzystanie akumulatora znajdującego się wewnątrz multimetru w celu dostarczenia prądu do rezystora. Po przejściu przez rezystor prąd przepływający przez multimetr będzie większy, gdy wartość rezystancji będzie mała, i mniejszy, gdy wartość rezystancji będzie duża. Multimetr posiada również rezystor bocznikowy, dzięki któremu prąd przepływający przez amperomierz jest proporcjonalny do zmierzonej wartości rezystancji. Kąt odchylenia wskazówki amperomierza odpowiada wartości zmierzonej rezystancji.
