 |
 |
Sivukartta Palaute |
| Etusivu
> Mekaniikka
> Yleismittarit ja niiden käyttö |
Seuraava
| Edellinen |
||||
Yleismittarit ja
niiden käyttö
|
|||||
| Johdanto Yleismittareita kutsutaan uuden vuosituhannen mittanauhoiksi. Mutta mikä digitaaliyleismittari itse asiassa on, ja mitä sillä voi tehdä? Kuinka mitataan turvallisesti? Mitkä mittarin ominaisuudet ovat tarpeellisia? Miten saa helpoimmin eniten irti mittarista? Mikä mittari sopii kuhunkin työskentely-ympäristöön parhaiten? Teknologia muuttaa maailmaamme nopeasti. Sähkö- ja elektroniikkapiirit monimutkaistuvat ja pienentyvät, ja ne näyttävät tunkeutuvan joka paikkaan. Tietoliikenneteollisuuden kasvu matkaviestimineen, hakulaitteineen sekä Internet-yhteyksineen luo lisäpainetta elektroniikkamittauksiin.  Digitaaliyleismittari
on yksinkertaisesti elektroninen mittanauha
sähköisten mittausten tekemiseen. Siinä voi
olla useitakin erikoistoimintoja, mutta
pääasiallisesti digitaaliyleismittarilla kuitenkin
mitataan voltteja, ohmeja ja ampeereita. Tässä
yhteydessä käytetään
esimerkkeinä Fluken mittareita. Jotkut yleismittarit saattavat
toimia eri tavalla kuin Fluken mittarit, tai niissä voi olla
eri toimintoja. Tässä esitetyt yleiset asiat ja
vinkit kuitenkin soveltuvat useimpien digitaaliyleismittareiden
käyttämiseen. Digitaaliyleismittarin valinta Kun valitaan kuhunkin tehtävään sopivaa yleismittaria, ei riitä, että pelkästään tarkastellaan teknisiä perustietoja. On syytä perehtyä myös mittarien ominaisuuksiin ja toimintoihin. Erottelukyky Erottelukyky kertoo, kuinka pieniä muutoksia mittarilla voi mitata. Kun tiedät mittarin erottelukyvyn, voit sanoa etukäteen, onko mitattavan signaalin pieni muutos nähtävissä mittaustuloksessa. Esimerkiksi jos yleismittarin erottelukyky on 1 mV 4 V:n alueella, on mahdollista nähdä 1 mV:n muutos (1/1000 volttia), kun lukemana on 1 V (1,000 V). Erottelukyky on tärkeä tekijä mittarin valinnassa: ethän ostaisi mittanauhaakaan, johon on merkitty vain senttimetrit, jos sinun on mitattava millimetrejä. Lämpömittarista, joka näyttää vain kokonaiset asteet, ei ole hyötyä, jos sinun on mitattava vaikkapa 36,8 ºC. Tarvitset lämpömittarin, jonka erottelukyky on 0,1 astetta. Käsitteitä numerot ja lukemat käytetään kuvaamaan mittarin erottelukykyä. Onkin tarkempaa kuvata mittarin erottelukykyä suurimman lukeman (tai näyttämän) perusteella. Tarkkuus Tarkkuus on suurin mahdollinen virhe, joka voi esiintyä määritetyissä toimintaolosuhteissa. Toisin sanoen tarkkuus kertoo, kuinka lähellä digitaaliyleismittarin näytön lukema on mitattavan signaalin todellista arvoa. Digitaaliyleismittarin tarkkuus ilmaistaan yleensä prosentteina lukemasta. Yhden prosentin tarkkuus lukemasta tarkoittaa, että kun näytön lukema on tasan 100,0 volttia, todellinen signaaliarvo voi olla mitä tahansa välillä 99,0–101,0 volttia. Tyypillisesti digitaaliyleismittarin perustarkkuus on välillä ± (0,7 % + 1) … ± (0,1 % + 1) lukemasta tai parempi.
Ohmin laki Minkä tahansa sähköisen piirin jännite, virta ja resistanssi voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakia, jonka mukaan jännite on virta kertaa resistanssi (katso kuva). Mikäli mitkä tahansa kaksi kaavan arvoa tunnetaan, voidaan kolmas määrittää. Digitaaliyleismittari hyödyntää Ohmin lakia. Se mittaa ja näyttää joko resistanssin, jännitteen tai virran. Digitaalinen ja analoginen näyttö Hyvä tarkkuus ja erottelukyky ovat digitaalinäytön vahvuuksia – se näyttää joka mittauksen vähintään kolmella numerolla. Analoginen viisari näyttää epätarkemmin ja sen erottelukyky on huonompi, koska asteikkoviivojen väliset arvot on arvioitava. Analoginen pylväsnäyttö näyttää signaalin vaihtelut ja muutoksen suunnan analogisen viisarin lailla, mutta on kestävämpi, nopeampi ja vähemmän altis vaurioille. Tasa- ja vaihtojännite (DC- ja AC- jännite) Jännitteen mittaaminen Yksi digitaaliyleismittarin oleellisimmista tehtävistä on jännitteen mittaaminen. Tyypillisimpiä tasajännitelähteitä ovat paristot ja akut, kuten auton akku. Vaihtojännite luodaan tavallisesti generaattorilla. Kodin pistorasiat ovat tyypillisimpiä vaihtojännitelähteitä. Tietyt laitteet muuttavat vaihtojännitteen tasajännitteeksi. Esimerkiksi elektroniikkalaitteissa (televisiot, stereot, videonauhurit ja tietokoneet), jotka kytketään verkkopistorasiaan, on tasasuuntaajaksi kutsuttuja laitteita, jotka muuttavat vaihtojännitteen tasajännitteeksi. Tämä tasajännite toimii laitteiden elektronisten piirien käyttöjännitteenä. Oikean syöttöjännitteen mittaaminen onkin tavallisesti ensimmäinen askel piirin vianhaussa. Jos jännitettä ei ole ollenkaan tai se on liian korkea tai matala, tulee jänniteongelma ratkaista, ennen kuin muita tutkimuksia tehdään. Jännite mitataan seuraavasti:
Huomaa: 1/1000 V = 1 mV 1000 V = 1 kV Resistanssi, jatkuvuus ja diodit Resistanssi Resistanssin mittayksikkö on ohmi Ω. Resistanssiarvot (vastusarvot) voivat vaihdella suuresti, muutaman milliohmin kontaktiresistanssista eristeiden miljardien ohmien resistansseihin. Useimmat digitaaliyleismittarit mittaavat pieniä resistansseja 0,1 ohmiin asti, mutta jotkut mittaavat suuria resistansseja, jopa 300 megaohmiin (300 000 000 Ω) saakka. Fluken mittareiden näytössä ääretön vastus (avonainen piiri) ilmaistaan OL-merkillä. Se tarkoittaa, että resistanssi on suurempi kuin mittarilla pystyy mittaamaan. Resistanssimittaukset on tehtävä jännitteettömästä piiristä – muutoin mittari tai piiri saattaa vaurioitua. Joidenkin digitaaliyleismittareiden resistanssialueet on suojattu mahdollisten jännitekontaktien varalta. Eri yleismittarien suojaustaso voi vaihdella suurestikin. Tarkoissa, pieniohmisissa mittauksissa mittausjohtojen resistanssi pitää vähentää mitatusta kokonaisresistanssista. Tyypillinen mittausjohtojen resistanssi on välillä 0,2–0,5. Jos johtojen resistanssi on suurempi kuin 1 ohmi, on mittausjohdot vaihdettava. Jos digitaaliyleismittarin resistanssimittaukseen käyttämä mittausjännite on alle 0,6 V dc, sillä voi mitata vastusarvoja ilman että kytkennässä olevat puolijohdekomponentit haittaavat mittauksia. Tällöin voi mitata vastuksia suoraan piirilevyltä irrottamatta komponenttia. Jatkuvuusmittaus Jatkuvuusmittaus on nopea ”go/no-go”-resistanssimittaus, jolla tarkistetaan, onko piiri avoin vai suljettu. Digitaaliyleismittarilla, jossa on jatkuvuussummeri, voi tehdä jatkuvuustestauksia helposti ja nopeasti. Mittari piippaa havaitessaan suljetun piirin, joten näyttöä ei tarvitse lainkaan katsoa testauksia tehdessä. Piippauksen aikaansaava resistanssiarvo vaihtelee eri yleismittarimalleissa. Dioditestaus Diodi toimii kuten elektroninen kytkin. Se avautuu, jos jännite on yli tietyn tason (yleensä noin 0,6 V piidiodille). Samalla se sallii virran kulkea vain yhteen suuntaan. Kun tarkistetaan diodin tai transistorirajapinnan kuntoa, analoginen yleismittari ei anna ainoastaan ”heiluvia” lukemia, vaan voi myös syöttää jopa 50 mA virtaa läpi rajapinnan. Joissakin digitaaliyleismittareissa on dioditestaustoiminto. Tällä toiminnolla mitataan mittauspisteiden yli menevä jännitehäviö. Piirajapinnan (esim. muutamat diodit) jännitehäviön pitäisi olla alle 0,7 V päästösuunnassa. Estosuunnassa piiri on avoin. Tasa- (DC) ja vaihtovirta (AC) Virran mittaaminen Virtamittaus poikkeaa muista digitaaliyleismittarin mittauksista. Pelkällä yleismittarilla tehtävä virtamittaus vaatii mittarin kytkemistä sarjaan mitattavan piirin kanssa. Tämä tarkoittaa piirin aukaisemista ja mittarin lisäämistä piiriin. Näin koko piirin virta kulkee myös yleismittarin läpi. Yleismittarilla voi mitata virtaa myös epäsuorasti, käyttämällä virtapihtiä. Avattavan pihdin leuat tulevat vaihejohtimen ympärille, joten piiriä ei tarvitse avata eikä mittaria tarvitse kytkeä sarjaan. Virta mitataan seuraavasti:
Tulosuojaus Usein mittausjohdot jätetään mittarin virtaliittimiin ja aloitetaan sitten jännitemittaus. Tämä virhe on yleinen, ja se aiheuttaa oikosulun mitattavaan piiriin mittarin virtamittauspiirin pienen vastuksen vuoksi. Suuri virta kulkee yleismittarin läpi, ja mikäli se ei ole riittävästi suojattu, voivat sekä mittari että mitattava piiri vaurioitua. Myös käyttäjä on vaarassa. Erittäin suuria vikavirtoja voi esiintyä, mikäli ollaan tekemisissä teollisuuden suurjännitepiirien (yli 240 V) kanssa. Digitaaliyleismittarin virtatulossa pitäisi siksi olla mitattavaan piiriin nähden riittävä sulakesuojaus. Mittareita, joiden tuloja ei ole suojattu sulakkeilla, ei pitäisi käyttää suurenergisissä sähköpiireissä (yli 240 V ac). Suojattujen yleismittareiden sulakkeiden kapasiteetin tulisi riittää suurenergisistä pulsseista selviytymiseen. Mittarin sulakkeiden jänniteluokituksen pitäisi olla suurempi kuin olettamasi mittausjännitteen. Esimerkiksi 20 A / 250 V sulakkeen katkaisukyky ei riitä, kun mittari on kytketty 480 V piiriin, vaan tarvittaisiin 20 A / 600 V sulake. Virranmittauksen lisävarusteet Toisinaan on tehtävä virtamittauksia, jotka ylittävät mittarin suoritusarvot. Joskus taas tilanne ei salli piirin katkaisemista virran mittaamista varten. Näissä sovelluksissa (tyypillisesti yli 2 A), mikäli suurta tarkkuutta ei vaadita, virtapihti on hyvin käyttökelpoinen. Virtapihdin leuat laitetaan pelkän virtajohtimen ympärille, ja pihti muuttaa mitattavan arvon tasolle, jonka mittari pystyy käsittelemään.
Tyypillisiä tilanteita, jotka johtavat digitaaliyleismittarin vaurioitumiseen:
Turvallisuuden tarkistuslista
|
|||||
| Etusivu > Mekaniikka > Yleismittarit ja niiden käyttö | Seuraava | Edellinen | ||||
Valitse
V~ (ac) tai V (dc),
tarpeen mukaan. 