مولتی متر

مولتی متر ( Multimeter ) یک وسیله اندازه گیری است که توانایی اندازه گیری کمیت های الکتریکی ولتاژ ، جریان و مقدار اهمی مقاومت را داراست . بعضی از مولتی مترها می توانند فرکانس سیگنال متناوب و ظرفیت خازن را نیز اندازه بگیرند و همچنین به وسیله آنها می توان پایه های دیودها و ترانزیستورها را تشخیص داده و به سالم و یا معیوب بودن آنها پی برد . همچنین به وسیله مولتی متر می توان اتصال های مدار را تست کرد . به مولتی متر ، آوومتر ( AVOmeter ) نیز می گویند که AVO از حروف اول کلمات Volt ، Amper و Ohm گرفته شده است زیرا آوومترها ( مولتی مترها ) این سه کمیت را می توانند اندازه بگیرند . برای اندازه گیری مقدار اهمی مقاومت توسط مولتی متر ، باید پس از انتخاب رنج مربوط به مقاومت ، سیم های مولتی متر را به دو سر مقاومت وصل کرد و مقدار اندازه گیری شده توسط مولتی متر را قرائت کرد . البته اگر مقاومت مورد نظر در مدار قرار دارد باید دقت نمود که این مقاومت با المان های دیگری موازی نباشد چون در این صورت مقدار مقاومت به طور صحیح بدست نمی آید . برای اندازه گیری جریان AC یا DC گذرنده از یک المان در مدار ، باید پس از انتخاب رنج مربوط به جریان AC یا DC ، مولتی متر را به صورت سری با آن المان در مدار قرار داد تا تمامی جریان گذرنده از آن المان از مولتی متر نیز بگذرد و سپس مقدار جریان اندازه گیری شده را قرائت کرد . در این حالت مولتی متر مقاومت بسیار کمی داشته و بر روی کمیت های مدار تأثیری نمی گذارد . اما برای اندازه گیری ولتاژ AC یا DC دو سر یک المان ، باید پس از انتخاب رنج مربوط به ولتاژ AC یا DC ، مولتی متر را به دو سر آن المان وصل کرد یعنی در این حالت مولتی متر با آن المان موازی می شود . سپس مقدار ولتاژ اندازه گیری شده را قرائت کرد . در این حالت مولتی متر مقاومت زیادی داشته و جریان بسیار کمی از آن عبور می کند و لذا بر روی کمیت های مدار تأثیری نمی گذارد . مولتی مترها به دو دسته کلی مولتی مترهای دیجیتال و آنالوگ تقسیم می شوند که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم . مولتی متر دیجیتال : مولتی متر دیجیتال کمیت های اندازه گیری شده را به صورت رقم و یا ارقامی بر روی صفحه نمایش نشان می دهد و معمولاً واحد کمیت اندازه گیری شده را نیز به طریق مناسبی نمایش می دهد . در شکل (1) یک نمونه مولتی متر دیجیتالی معمولی قابل حمل و در شکل (2) یک نمونه مولتی متر دیجیتالی قابل نصب در میز کار نمایش داده شده است . شکل (1)   شکل (2) امروزه مولتی مترهای دیجیتال نسبت به نوع آنالوگ بیشتر مورد استفاده قرار می گبرند زیرا دارای طول عمر بیشتر ، دقت بالاتر و ارزانتر از نوع آنالوگ می باشند و همچنین بسیاری از آنها قابلیت اتصال به کامپیوتر را نیز دارند و لذا می توان با متصل کردن آنها به کامپیوتر و انتقال کمیت های اندازه گیری شده به کامپیوتر ، از این کمیت ها در برنامه های نوشته شده استفاده کرد و به این طریق دستگاه هایی را کنترل کرد . بر روی مولتی مترهای دیجیتالی یک صفحه نمایش جهت نمایش مقادیر اندازه گیری شده وجود دارد که در قسمت بالای مولتی متر تعبیه شده است . تقریباً در وسط مولتی متر یک سلکتور قرار دارد که دارای ضرایب و رنج های متعددی می باشد . این رنج ها عبارتند از رنج ولتاژ AC ، رنج ولتاژ DC ، رنج جریان AC ، رنج جریان DC ، رنج مقدار اهمی مقاومت و رنج ظرفیت خازن که این رنج ها ممکن است دستی و یا اتوماتیک باشند . در رنج دستی به ازای هر کمیت ، چند محدوده ایجاد شده است که هر محدوده باید به صورت دستی و توسط سلکتور انتخاب شود . مثلاً در شکل (1) تمامی رنج ها به صورت دستی هستند . اما در رنج اتوماتیک برای هر کمیت فقط یک محدوده در نظر گرفته می شود و این محدوده تمامی مقادیر ممکن را شامل می شود . معمولاً برای اندازه گیری ظرفیت خازن علاوه بر رنج مربوط به ظرفیت خازن ، دو ترمینال جهت قرار گرفتن پایه های خازن درون آنها ، بر روی مولتی متر تعبیه می شود که این دو ترمینال در شکل (1) در سمت چپ سلکتور قابل مشاهده است . اکثر مولتی مترها همچنین توانایی تست دیود و ترانزیستور را دارند . برای تست دیود و ترانزیستور از یکی از ضرایب سلکتور که با علامت اختصاری دیود مشخص شده است استفاده می شود . یکی از ضرایب سلکتور با علامت موزیک مشخص می شود که اگر سلکتور روی این علامت باشد و دو سیم مولتی متر را به هم متصل کنید از مولتی متر صدای بوق به گوش می رسد که برای نشان دادن اتصال دو نقطه به یکدیگر از آن استفاده می شود و به آن تست بیزر می گویند . بر روی بعضی از مولتی مترها دکمه ای به نام Hold وجود دارد که این دکمه برای ضبط کردن مقادیر اندازه گیری شده به کار می رود . یعنی اگر هنگام اندازه گیری یک کمیت ، این دکمه را فشار دهید مقدار اندازه گیری شده روی صفحه نمایش ثابت می ماند و تا زمانی که دکمه Hold مجدداً فشار داده نشود مقادیر ضبط شده پاک نمی شود و دستگاه قادر به اندازه گیری کمیت دیگری نمی باشد . هنگامی که از رنج های غیر اتوماتیک استفاده می کنیم برای محافظت از مولتی متر باید ابتدا بیشترین ضریب رنج را انتخاب کنیم و اگر دقت اندازه گیری کافی نبود ضریب سلکتور را کاهش می دهیم . اگر مقدار کمیت مورد نظر بیشتر از ضریب سلکتور باشد صدای بوق از مولتی متر به علامت اضافه بار بلند خواهد شد و حروف OL که از عبارت Over Load به معنای اضافه بار گرفته شده است بر روی صفحه نمایش مولتی متر نمایش داده خواهد شد . در این حالت باید مولتی متر را سریع از مدار جدا کرده و پس از افزایش ضریب سلکتور در رنج مربوطه ، مجدداً مولتی متر را در مدار قرار داد . برای اتصال سیم های رابط به مولتی متر ، معمولاً بر روی مولتی متر چهار ترمینال تعبیه می شود . یکی از این ترمینال ها ، ترمینال مشترک نام دارد که آن را با com نشان می دهند که com از کلمه common به معنای مشترک گرفته شده است . در تمام اندازه گیری ها معمولاً سیم رابط مشکی رنگ مولتی متر را به این ترمینال وصل می کنند . یکی دیگر از ترمینال ها برای اندازه گیری جریان های کم و معمولاً از صفر تا چند صد میلی آمپر مورد استفاده قرار می گیرد که این ترمینال با حروف mA نمایش داده می شود و برای اندازه گیری جریان های کم ، سیم قرمز رنگ مولتی متر به این ترمینال متصل می شود . ترمینال دیگری نیز برای اندازه گیری جریان وجود دارد که برای اندازه گیری جریان های زیاد مورد استفاده قرار می گیرد و معمولاً با یک عدد و علامت A نمایش داده می شود . مثلاً در شکل (1) این ترمینال با 20A نمایش داده شده است که معنای آن این است که با استفاده از این ترمینال می توان جریان های از صفر تا 20 آمپر را اندازه گیری کرد . دقت داشته باشید زمانی که از این ترمینال استفاده می کنید نباید دستگاه را مدت زمان زیادی در مدار قرار دهید زیرا ممکن است آسیب ببیند . از ترمینال دیگر نیز برای اندازه گیری سایر کمیت ها مانند ولت ، اهم ، ظرفیت خازن ، فرکانس سیگنال های متناوب و ... استفاده می شود . ممکن است همانند شکل (1) در کنار بعضی از ترمینال ها علامت خطر به همراه ارقامی نوشته شده باشد که نشان دهنده این است که حداکثر جریان ها و ولتاژهای AC و DC قابل اندازه گیری توسط این دستگاه چقدر است . نوع دیگری مولتی متر دیجیتالی نیز وجود دارد که در آن علاوه بر امکانات بیان شده ، امبری نیز وجود دارد . توسط این امبر می توان بدون نیاز به سری کردن مولتی متر با المان مورد نظر در مدار ، جریان گذرنده از آن المان را اندازه گرفت . اگر سیم حامل جریان متصل به المان مورد نظر را بین امبرهای این مولتی متر قرار دهیم ، مولتی متر مقدار جریان گذرنده از سیم و در نتیجه مقدار جریان گذرنده از المان مورد نظر را نمایش می دهد . بنابراین توسط این مولتی متر به راحتی و خیلی سریع می توان مقدار جریان را اندازه گرفت . در شکل (3) تصویری از یک مولتی متر دیجیتالی امبری نمایش داده شده است شکل (3) مولتی متر آنالوگ : در ظاهر مولتی متر آنالوگ یا عقربه ای معمولاً از یک صفحه با تعدادی خطوط مدرج ، یک عقربه که می تواند روی خطوط مدرج حرکت کند ، یک سلکتور ، تعدادی ترمینال ، یک پتانسیومتر تنظیم صفر و دو سیم رابط تشکیل می شود . ( در اینجا کاری به ساختمان داخلی مولتی متر عقربه ای نداریم و هدف فقط آشنایی با این نوع مولتی متر و نحوه استفاده از آن است ) . نمونه ای از این نوع مولتی متر در شکل (4) نمایش داده شده است .    شکل (4) معمولاً بالاترین خط درجه بندی شده ، برای اندازه گیری مقدار اهمی مقاومت استفاده می شود . در این خط مقدار صفر در منتهی الیه سمت راست قرار دارد . دومین خط درجه بندی شده از بالا ، مربوط به اندازه گیری جریان ها و ولتاژهای AC و DC است که در این خط مقدار صفر در منتهی الیه سمت چپ قرار دارد . بین این دو خط یک نوار آینه ای قرار دارد که برای افزایش دقت قرائت استفاده شده است . به این صورت که برای افزایش دقت قرائت ، باید به گونه ای عمود بر مولتی متر به عقربه نگاه کرد که تصویر عقربه در نوار آینه ای دیده نشود . در مولتی متر آنالوگ نیز همانند مولتی متر دیجیتال سلکتوری وجود دارد که توسط این سلکتور می توان رنج های ولتاژ AC ، ولتاژ DC ، جریان AC ، جریان DC ، مقدار اهمی مقاومت و ظرفیت خازن را انتخاب کرد . البته بیشتر مولتی مترهای آنالوگ رنج مربوط به جریان AC را ندارند یعنی توانایی اندازه گیری جریان AC را ندارند . درمولتی متر آنالوگ ترمینال هایی جهت اتصال سیم های رابط به مولتی متر بر روی آن تعبیه شده است که با توجه به کمیت مورد اندازه گیری باید ترمینال مناسب را انتخاب نمود . نکته ای که در مورد مولتی مترهای آنالوگ باید مورد توجه قرار گیرد این است که هنگام اندازه گیری ولتاژ و جریان باید حتماً سیم رابط متصل به ترمینال مشترک را به پتانسیل کمتر و سیم رابط دیگر را به پتانسیل بیشتر متصل نمود زیرا در صورت برعکس متصل کردن آنها ، عقربه در خلاف جهت منحرف شده و با دیواره صفحه برخورد می کند . در ادامه نحوه اندازه گیری ولتاژها و جریان های AC و DC و نیز مقدار اهمی مقاومت را توسط مولتی متر آنالوگ بررسی می کنیم . نحوه اندازه گیری ولتاژها و جریان های AC و DC کاملاً مشابه یکدیگر می باشد . برای اندازه گیری این کمیت ها ابتدا باید ضریب ثابت سنجش را محاسبه نمود . ضریب ثابت سنجش عبارت است از حاصل تقسیم ضریب سلکتور بر آخرین عدد روی خط مدرج مربوطه که آن را با C نمایش می دهند . اما همانطور که در شکل (4) مشاهده می کنید در انتهای خط مدرج مربوط به ولتاژها و جریان های AC و DC یعنی خط زیر نوار آینه ای ، سه عدد مختلف درج شده است یعنی اعداد 10 و 50 و 250 . حال سؤالی مطرح می شود و آن این است که از کدام یک از این اعداد باید برای تعیین ضریب ثابت سنجش استفاده کرد ؟ در پاسخ باید گفت از هر یک از این اعداد می توان استفاده کرد اما در صورت استفاده از هر یک از آنها ، باید در قرائت میزان انحراف عقربه نیز از درجه بندی مرتبط با آن عدد استفاده کرد . مثلاً اگر عدد 10 را انتخاب کنیم به این معنی خواهد بود که خط زیر نوار آینه ای به 10 قسمت یا درجه مساوی تقسیم شده است که این 10 قسمت به وسیله خطوط پررنگ تر و بلندتر از سایر درجات مشخص می شوند و یا انتخاب عدد 50 به این معنی خواهد بود که خط زیر نوار آینه ای به 50 قسمت یا درجه مساوی تقسیم شده است که این 50 قسمت در شکل (4) به خوبی مشخص می باشند . و اگر عدد 250 را انتخاب کنیم خط زیر نوار آینه ای به 250 قسمت مساوی تقسیم می شود . اما در شکل (4) این تقسیم بندی مشاهده نمی شود . در این حالت هر قسمت کوچک را باید 5 قسمت در نظر گرفت . البته از اعدادی مثل 250 در شکل (4) ، خیلی کم و فقط در مواقعی که نیاز به دقت خیلی زیاد باشد استفاد می شود . پس از به دست آوردن ضریب ثابت سنجش ، باید آن را در میزان انحراف عقربه ضرب نمود تا مقدار کمیت مورد نظر بدست آید . به عنوان مثال اگر در شکل (4) ، ضریب سلکتور روی 50 ولت DC باشد و عقربه در وسط خط مدرج زیر نوار آینه ای قرار گرفته باشد مقدار ولتاژ DC اندازه گیری شده توسط مولتی متر چقدر است ؟ اگر آخرین عدد روی خط مدرج شده را 10 انتخاب کنیم ، مقدار ولتاژ DC اندازه گیری شده برابر است با : حال اگر آخرین عدد روی خط مدرج شده را 50 انتخاب کنیم ، مقدار ولتاژ اندازه گیری شده برابر است با : و اگر آخرین عدد روی خط مدرج شده را 250 انتخاب کنیم ، مقدار ولتاژ اندازه گیری شده برابر است با : همانطور که مشاهده کردید مقدار ولتاژ اندازه گیری شده در هر سه حالت یکی شد اما بهتر است زمانی که عقربه روی درجه های بزرگ قرار می گیرد از عدد 10 ، زمانی که عقربه روی درجه های کوچک قرار می گیرد از عدد 50 و زمانی که عقربه بین درجه های کوچک قرار می گیرد از عدد 250 استفاده کرد . اما برای اندازه گیری مقدار اهم مقاومت از خط مدرج شده بالای نوار آینه ای استفاده می شود . این خط به صورت نامنظم درجه بندی شده و صفر آن در سمت راست می باشد . برای اندازه گیری مقدار اهم مقاومت ابتدا رنج مربوط به مقاومت را انتخاب می کنیم . سپس توسط ولومی که در مولتی متر وجود دارد صفر دستگاه را تنظیم می کنیم . برای این منظور سیم های رابط مولتی متر را به هم وصل می کنیم . با وصل شدن سیم های رابط به هم ، عقربه به سمت صفر حرکت می کند . اگر عقربه دقیقاً روی صفر متوقف نشد با استفاده از ولوم تنظیم کننده صفر که آن را با 0Ω-ADJ مشخص می کنند عقربه را روی صفر تنظیم می کنیم . سپس سیم های رابط را به دو سر مقاومت وصل می کنیم که در اثر آن عقربه شروع به حرکت کرده و در نقطه ای از خط مدرج شده متوقف می شود . اگر عقربه در محدوده هایی متوقف شود که در آن محدوده ها درجه بندی فشرده باشد و مقدار انحراف عقربه به راحتی قابل قرائت نباشد باید ضریب سلکتور را تغییر داده و پس از تنظیم مجدد صفر دستگاه ، اندازه گیری را مجدداً انجام داد . این عمل باید آنقدر انجام شود تا عقربه در محدوده ای قرار گیرد که در آن محدوده بتوان میزان انحراف عقربه را با دقت خوبی قرائت کرد . مثلاً در شکل (4) برای اینکه قرائت انحراف عقربه از دقت خوبی برخوردار باشد باید عقربه بین اعداد 2 تا 50 قرار گیرد زیرا در خارج از این محدوده ، درجه بندی بسیار فشرده می شود و خطای چشم به شدت افزایش می یابد . پس از طی این مراحل ، باید میزان انحراف عقربه را در ضریب سلکتور ضرب کنیم تا مقدار مقاومت بدست آید . مولتی مترهای آنالوگ دارای نوع امبری نیز می باشند که در شکل (5) یک نمونه از آن نمایش داده شده است . شکل (5)