Mõõtmisest algajale (1 osa)
Mõõtmiseks nimetatakse tundmatu suuruse võrdlemist teise, kindlaks määratud suurusega, näiteks pikkuse mõõtmisel võrdleme lauajupi pikkust mõõdulindi pikkusega. Elektrilises maailmas toimub samuti võrdlusprotsess, seal võrreldakse mõõdetavat suurust, näiteks pinget etteantud tugipingega (etaloniga). Mõõtmise põhiülesanne on võimalikult täpselt teada saada mõõtesuurus (mõõtetulemuse tegelik väärtus). Praktikas tähendab täpsuse suurendamine eelkõige kallimate mõõteriistade soetamist. Kuid kohe tekib küsimus, kas seda on vaja? Mõnikord küll (näiteks teadusuuringutel, täpsemate mõõte-vahendite kalibreerimisel). Igapäevastel lihtsamate mõõtmiste sooritamisel on palju olulisem mõista mõõtevea olemust ja võimalikke tekkimiskohti. Üheks tähtsamaks võib nendest lugeda mõõteriista ja mõõdetava objekti ühendamist. Põhjus on selles, et iga mõõteriist koormab mõõteobjekti ja tänu sellele võib töörežiim muutuda. Samuti tuleb pärast iga mõõtmist kriitiliselt hinnata mõõtetulemust. Kui tester näitab elektrivõrgu pingeks 462 V ja samas elektriseadmed toimivad normaalselt, on kas mõõteriistaga või mõõtemeetodiga midagi korrast ära.
Alljärgnevalt toon ära mõnede elektriliste suuruste mõõtmistehnikad ja ka näited multimeetri kasutamisest. Näited on toodud laialt levinud odava multimeetri M830 eeskujul.
Digitester M830 ja selle modifikatsioonid
Multimeetrite seeria M830 kuulub odavamate sarja ,kuid sellegi poolest on sellel algaja elektrooniku jaoks põhilised mõõtefunktsioonid olemas: alalispinge, vahelduvpinge, alalisvool, takistus, dioodi test ja transistori test( seda ei soovitata suure ebatäpsuse tõttu kasutada). Multimeeri töörežiime vahetatakse ketaslülitiga ja tuleb veenduda enne igat mõõtmist, et lüliti on õiges asendis. Pärast mõõtmist tuleb multimeetri toide alati välja lülitada, sest puudub automaatväljalülitus ja patarei saab tühjaks.
Pinge mõõtmine
Pingeks nimetatakse potentsiaalide vahet, ehk, see tähendab seda, et pinge esineb alati kahe punkti vahel. Üksiku punkti pinget ei ole olemas. Pinget mõõdetakse voltmeetriga. Ideaalse voltmeetri sisetakistus on lõpmatult suur, et teda läbiv vool on tühine ja seetõttu on ka mõõtetulemus õige. Voltmeeter ühendatakse mõõdetavasse ahelasse paralleelselt. Enamasti on skeemis antud ka üks üldjuhe ehk maa, mille suhtes skeemis pingeid mõõdetakse. Reeglina võetakse maa nullpingeks ja temaga ühendatakse voltmeetri miinusklemm. Tähtis on ka mis liigilist pinget mõõdame, kas vahelduv- või alalispinget. Multimeetri kasutamisel voltmeetrina tuleb tundmatu ahela puhul alustada pinge mõõtmisega kõige kõrgemalt piirkonnalt. Vastasel juhul võib juhtuda, et mõõdetavas ahelas on pinge, mis võib vastava nõrga piirkonna ära rikkuda. Kui on vaja mõõta pinget kahe punkti vahel, mis kumbki pole maandatud (ja mõõtur on mingil põhjusel maandatud), saab seda teha nii, et mõõdetakse ära mõlemate punktide pinged maa suhtes ning arvutatakse välja nende vahe.
Multimeetril M830 tuleb pinge mõõtmisel viia ketaslüliti asendisse V= ja valida vastav piirkond. Kui on tegemist madalpingeseadmega, siis soovitan mõõtmist alustada piirkonnalt 200 V. Vajadusel piirkonda kas üles või alla nihutada. Kui ette tuleb number 1, siis järelikult on pinge vastava piirkonna jaoks liiga suur ja tuleb suurendada piirkonda. Liiga väikse näidu korral on soovitatav valida väiksem mõõtepiirkond.
Tähtis on ka mõõtetulemuse märk. Pinge võib olla positiivne või negatiivne. Kui ühendada voltmeeter külge teistpidi, siis näitab see pinget vastandväärtusega (3 voldi asemel -3 volti). Kui multimeeter alalispinge mõõtmisel tundmatus ahelas näitab kahtlaselt liiga vähe, siis võib oletada, et selles ahelas eksisteerib vahelduvpinge. Selle mõõtmiseks tuleb valida multimeetril piirkond V~. Olgu siinkohal märkusena lisatud, et M830 ei sobi halva skeemilahenduse tõttu alla 10 V vahelduvpinge mõõtmiseks.
Järgmistes blogi postitustes räägime algajale voolu, takistuse ja analoog skaalaga mõõteriistaga mõõtmisest !
« « Makaronid, ajud ja robotid Taevas lendav elektrigeneraator » »
Mis need tavalisemad põhjused on, et multimeeter, nagu esimesel pildil 462 V näitab? Mida esmalt tuleks kontrollida (patareid…)?
Ja kui väikese näidu juures peaks valima juba väiksema mõõtepiirkonna? Analoogskaalaga riistadel oli vist reegel, et näit peab olema rohkem kui 2/3 mõõtepiirkonna ülapiirist, siis on täpsus suurim. Kas see digitaalseadmete puhul ka kehtib?
Teeks ka sellise täienduse eelviimasesse lõiku, et “Multimeetril M830 tuleb alalispinge mõõtmisel viia ketaslüliti asendisse…”
Selliseid juhislikke valetulemusi võib põhjustada mõõteriist ( ka küllaltki kallis) ise. Samuti mõõtejuhtmete halb ühendus. Digitaalvoltmeetrite sisetakistus on suurusjärgus mõned megaoomid ja sestap “korjavad” halvad ühendused üles juhusliku häirepinge. Võrgupinge mõõtmisel piisab näiteks nulljuhtme katkestusest.
Analoogmõõteriistaga seda juhtuda ei saa, sest mõõteriist tarbib mõõteahelast energiat.
Mõõtetäpsuse kohta seda, et reeglina on mõõteriistade absoluutne viga konstantne. Ehk sellest järeldub, et suhteline viga on seda väiksem , mida suurem on mõõtetulemus. See analoogmõõteriista 2/3 reegel tulebki tõenäoliselt sellest. Näiteks kui mõõtetäpsus on 3% piirkonnast , siis on 10 V mõõtepiirkonna puhul viga +-300 mV. Loomulikult ei ole mõistlik sellel piirkonnal mõõta 1V suurusjärgus pingeid. Reeglina on piirkonnad valitud selliselt, et esimene 1/3 on kaetud eelmise piirkonna poolt.
Sama jutt kehtib üldjuhul ka digimõõteriista kohta, sest AD muunduri viga on ka konstantne. Sestap saab suhteliselt täpsema tulemuse mõõtepiirkonna lõpuosas.
Üldine soovitus: Kui on võimalik mõõta väiksemal piirkonnal, siis tuleks seda kasutada. Peab aga arvestama, et piirkonna vahetus muudab mõõturi sisetakistust ja mõnikord on selle arvestamine oluline. Võib katseliselt näidata, et mõnikord “halvimal” piirkonnal on võimalik saada parem mõõtetulemus.
Tuli veel meelde, et “valenäidud” tulevad kergemini digimõõteriistadel, millel on automaatne piirkonna valik.