Лабораторная работа «Мультиметр. Измерения мультиметром»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
ГБПОУ СПО «РЖЕВСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
УТВЕРЖДАЮ
_______________
Зам. руководителя по
методической работе
____________________
Безрученко М.И.
«___» _____________2015г

ОДОБРЕНО
цикловой комиссией
спец.дисциплин
Протокол № ___ от
«___» __________________2015г.

______________________
Лякина И. И.

Методические указания
по выполнению практической работы (6 часов)
Дисциплина: ПМ. 02.01. МДК 02.01 «Применение микропроцессорных систем»
Тема работы:
«Мультиметр. Измерения мультиметром»
Цель работы: Выработать практические навыки измерений мультиметром
Пояснения Приведены в задании
Выбор мультиметра;
Прозвонка цепи;
Прозвонка диода;
Прозвонка светодиода;
Определение цоколевки транзистора
Оборудование:
(Оснащение рабочего места) ПК, среда эмулятора EMU-8086; Справочник эмулятора; Методические указания
Правила техники безопасности: Соблюдать правила поведения в аудитории
Учебная и специальная литература Методические указания; Задания; Интернет-источник: http://sebeadmin.ru/kak-polzovatsa-multimetrom.html
Порядок выполнения работы:
Выполнить задания, в т.ч. индивидуальный вариант задания, по указанию преподавателя;
Оформить отчет.
Теоретические сведения:
Мультиметр также часто называют "мультитестером", потому что он предназначен для снятия довольно широкого спектра показателей: измерение постоянного и переменного напряжения, сопротивления и силы тока. Во многих мультиметрах также присутствует возможность измерения коэффициента усиления транзисторов и предусмотрен специальный режим для тестирования диодов, прозвонка цепи на короткое замыкание и т.д. Одним словом - "мульти" (для многого) "тестер":)
  Дорогие модели подобных измерительных устройств включают в себя и дополнительные функции: замера температуры (с помощью щупа-термопары), индуктивности катушек, емкости конденсаторов.
-23558536195Учиться пользоваться мультиметром мы будем на примере бюджетного устройства китайского производства. В комплект его поставки входит набор простеньких "щупов" (красный и черный провода на фото выше), при помощи которых и производятся измерения. Их, по необходимости, можно заменить на более качественные или - удобные.
-1409700164465Примечание:
Необходимо (скотчем, изолентой), зафиксировать места входа обеих проводов в полые пластмассовые трубки-держатели. Дело в том, что проводники в трубках жестко не зафиксированы и при поворотах и изгибах "щупа" могут запросто оторваться (в силу крайне хлипкого припоя) возле основания измерительного наконечника.
В его верхней части -- семисегментное цифровое табло, которое может отображать до четырех цифр (9999 - максимальное значение). При разряде питающей батареи на нем появляется соответствующая надпись: «bat».
  Под табло находятся две кнопки. Слева кнопка «Hold» - удержание показаний последнего значения (чтобы не держать в памяти при переписывании в блокнот). И справа - «Back Light» - подсветка экрана синим цветом (при замерах в условиях плохого освещения). С тыльной стороны на корпусе мультиметра имеется откидная ножка-подставка (для удобного размещения тестера на столе).
  Питается цифровой мультиметр 9-ти вольтовой батарейкой типа «Крона». Правда чтобы добраться до нее необходимо снять резиновый защитный чехол и заднюю крышку тестера.
-15938593345 Внизу красным обведен наш элемент питания, а вверху - плавкий предохранитель, который должен защитить измеритель от выхода из строя в случае перегрузки.
  Итак, перед тем, как начать пользоваться мультиметром надо правильно подсоединить к нему измерительные "щупы". Общий принцип здесь следующий:
-4762568580Черный провод (его называют по разному: общий, com, common, масса) это - минус. Мы подсоединяем его к соответствующему гнезду  мультитестера с подписью «COM». Красный - в гнездо справа от него, это - наш "плюс".
  Оставшееся свободным гнездо слева - для измерения постоянного тока с пределом до 10-ти ампер (большие токи) и - без предохранителя, о чем свидетельствует предупреждающая надпись «unfused». Так что, необходимо быть внимательными, чтобы не сжечь устройство!
  Также необходимо обратить внимание на знак предупреждения (красный треугольник). Под ним написано: MAX 600V. Это - максимально допустимый предел измерений напряжения для данного мультиметра (600 Вольт).
  Предупреждение! Запомнить следующее правило: если измеряемые значения напряжения (Вольты) или силы тока (Амперы) заранее неизвестны, то для предотвращения выхода мультитестера из строя устанавливайте его переключатель на максимально возможный предел измерений. И только после этого (если показания слишком малы или - не точны) переключайте прибор на предел, ниже текущего.
    Работать с мультиметром надо с помощью кругового переключателя с указывающей стрелкой. По умолчанию она выставлена в положение «OFF» (прибор выключен). Стрелку можно вращать в любом направлении.  Тут есть один очень важный момент! Работая с цифровым мультиметром, мы имеем возможность измерять значения как переменного, так и постоянного тока и напряжения. Сейчас в промышленности и быту в подавляющем большинстве используется переменный ток. Именно он "течет" по высоковольтным линиям проводов от генераторов электростанций в наши дома, "зажигает" наши лампы освещения и "питает" различные бытовые электроприборы.
  Переменный ток, по сравнению с постоянным, намного легче преобразовывать (с помощью трансформаторов) в ток другого (нужного нам) напряжения. Например: 10 000 Вольт могут быть с легкостью превращены в 220 и совершенно спокойно направлены для нужд жилого дома. Переменный ток (по сравнению с постоянным) также намного проще "добывать" в промышленных масштабах и передавать его (с меньшими потерями) на большие расстояния.
  Внутри системного блока всегда течет постоянный ток, так как блок питания компьютера преобразовывает переменный ток (подающегося в жилые дома с подстанции) в постоянный низкого напряжения (необходимый для питания комплектующих компьютера).
  Пользоваться мультиметром надо, учитывая все сказанное выше. Поэтому, необходимо запомнить наизусть следующие сокращения:
DCV = DC Voltage - (анг. Direct Current Voltage) - постоянное напряжение
ACV = AC Voltage - (анг. Alternating Current Voltage) - переменное напряжение
DCA - (анг. Direct Current Amperage) - сила тока постоянного напряжения (в амперах)
ACA - (анг. Alternating Current Amperage) - сила тока переменного напряжения (в амперах)  Если приглядется к циферблату измерителя, можно обязательно увидеть, что он делится строго на две части: одна для измерения постоянного и вторая - переменного напряжений.
Две буквы «DC» в левом нижнем углу на фото выше? Это значит что левее (относительно положения «OFF») мы будем работать с мультиметром, измеряя постоянные значения напряжения и силы тока. Соответственно правая часть мультитестера  отвечает за измерения тока переменного.
  Пример использования мультиметра для замера емкости обычной батарейки для биоса «CR 2032» номиналом 3,3 Вольта.
  (Всегда выставлять предел выше, чем измеряемые значения). Мы знаем, что в батарейке - 3,3V и это - ток постоянный. Соответственно - выставляем на круговом переключателе "предел" измерений по шкале постоянного тока в 20 Вольт. Как показано на фото ниже.
2159045085Затем - берем наш гальванический элемент (батарейку) и прикладываем к ней измерительные "щупы" мультиметра. Точно так, как на фото ниже:
209559271000
Следует обратить внимание на отмеченный красным знак «+» на батарейке. К этой ее стороне мы прикладываем "плюс" (красный щуп), а к обратной стороне - "землю" (черный).  Итак, мы воспользовались мультиметром и каков результат? Посмотрите (фото выше) на цифровое табло тестера. Там отображаются цифры «1.42». Значит в нашей батарейке сейчас 1.42 Вольта, что приведет к автоматическому сбросу BIOS при каждом включении компьютера. 
Чтобы научиться пользоваться мультиметром и эффективно с ним работать, нам надо знать (запомнить, записать, вызубрить, вытатуировать) :) следующие обозначения, которые мы наверняка встретим на аналогичных измерителях, не зависимо от их модели.
 
  Более совершенные образцы мультиметров показывают еще и емкость элементов - «F» (она измеряется в Фарадах) и индуктивность - «L» (вычисляется в Генри - "Гн").
Задание 1
Проверить исправность диода его прозвонкой.
Пояснение:
Суть работы диода в том, что он пропускает электрический ток только в одном направлении- сопротивление близко к нулю, а в другом- оно очень велико, т. е. не пропускает. Для проверки прикладываем измерительные щупы, а затем меняем их местами для изменения полярности. Если диод пропускает только в одном направлении —  значит он исправен.
Задание 2
Проверить исправность светодиода его прозвонкой.
Пояснение:
Светодиод — это не простой диод, он может только работать только в определённом интервале напряжений. Если на его контактах напряжение мало, то его «сопротивление» будет стремиться к бесконечности.
-698573025Если прозванивать недорогим мультиметром , то при правильной полярности диод может тускло светится, у дорогих моделей нет вообще никакой реакции.
Если необходимо убедиться в целостности светодиода, егонеобходимо подключить с соблюдением мер безопасности и полярности  к источнику постоянного тока с соответствующей величиной напряжения, но малым током.
Если светодиод не впаян его можно проверить мультитметром, установив его в режим проверки транзисторов (hFE, как показано на рисунке справа). После этого берем  любой светодиод  и его анодный вывод вставляем в разъём E (эмиттер), а другую контактную ножку в разъём С (коллектор), как показано на рисунке. Если  светодиод будет исправным- он засветится.
Задание 3
Проверить исправность конденсатора
 Пояснение:
Для проверки конденсатора придется вспомнить электротехнику, а именно: то что, конденсатор пропускает только переменный ток, постоянный ток он пропускает только в самом начале на несколько микросекунд ( это время зависит от его емкости), а потом - не пропускает. Для того, чтобы проверить конденсатор с помощью мультиметра, нужно помнить, что его емкость должна быть от 0.25 мкФ.
Как проверить конденсатор. Практические эксперименты и опыты Берем мультиметр и ставим его на прозвонку или на измерение сопротивления, а щупы соединяем с выводами конденсатора.
Т.к с мультиметра поступает постоянный ток мы будем заряжать конденсатор. А т.к мы его заряжаем, его сопротивление начинает возрастать, пока не будет очень большим. Если же у нас при соединение щупов с конденсатором, мультиметр начинает пищать и показывать нулевое сопротивление, то значит выкидываем его. А если у нас сразу же показывается единичка на мультиметре, значит внутри конденсатора произошел обрыв и его тоже следует выкинуть
PS: Большие емкости таким способом проверить невозможно
Задание 4
Определить выводы транзистора, если в данный момент времени нет даташит на него.
Пояснение:
Как определить выводы транзистора, цоколевка
06.04.2013

Как определить выводы транзистора мультиметром
Иногда бывают ситуации, когда необходимо определить выводы транзистора, где  находится база, коллектор и эмиттер, а справочной информации об этом под рукой нет. Но здесь нет ничего сложного если под рукой есть мультиметр или тестер.
Итак, как определить выводы у транзистора, базу, коллектор и эмиттер мультиметром?
В первую очередь, нужно определить вывод базы. Для этого плюсовым (красным) щупом мультиметра касаемся, одного из выводов транзистора, например левого, а минусовым (черным)  касаемся остальных выводов.  При этом смотрим, какую величину сопротивления показывает мультиметр. Затем касаемся плюсовым среднего вывода, а минусовым левого и правого. Продолжаем менять местами щупы до тех пор пока не найдем такое положение щупов, при котором касаясь щупом одного из выводов, а другим двух остальных, мультиметр будет показывать некоторое сопротивление.
Например, на фотографии видно, что касаясь плюсовым щупом среднего вывода, а минусовым левого и правого, мультиметр показывает сопротивление переходов.
Отсюда делаем вывод, от то базой данного транзистора является средний вывод.
Теперь анализируя значение сопротивлений переходов нетрудно определить где у транзистора находится эмиттер. Дело в том, что значения сопротивлений база — эмиттер и база — коллектор неодинаковое. У перехода база — эмиттер это значение будет больше. На фотографии видно, что между базой (средний вывод) и правым выводом сопротивление перехода больше, значит это и есть эмиттер.
У транзисторов имеющих теплоотвод для установки на радиатор, вывод коллектора напрямую связан с корпусом и находится в середине между базой и эмиттером. Зная расположение коллектора, базу и эмиттер определить будет и вовсе легко.
Отсюда можно определить, что это за транзистор (его структуру), p-n-p (прямой) или n-p-n (обратный). База определилась плюсовым выводом

n-p-n обратный транзистор
(красным), это соответствует n-p-n обратному транзистору.

p-n-p прямой транзистор
Если база определилась минусовым щупом, то это p-n-p транзистор. Рис. выше.
Задание 5
Проверить исправность транзистора.
Пояснение:
Проверка биполярных транзисторов основана на том, что они имеют два n-p перехода, поэтому транзистор можно представить как два диода, общий вывод которых – база. Для n-p-n транзистора эти два эквивалентных диода соединены с базой анодами, а для транзистора p-n-p катодами. Транзистор считается исправным, если исправны оба перехода.

Для проверки транзистора один щуп мультиметра присоединяют к базе транзистора, а вторым щупом поочередно дотрагиваются к эмиттеру и коллектору. Затем меняют щупы местами и повторяют измерение.
Теперь чуть подробнее: Возьмем транзистор структуры N-P-N и проверим эмитерный переход для этого плюсовой щуп тестера подключаем к базе, а минусовой к эммитеру.

Как видим эмитерный переход в прямом подключение имеет небольшое сопротивление, затем мы должны увидеть аналогичные результаты на коллекторном переходе.
А вот затем мы меняем щупы местами и подключаем к области P - минусовой щуп мультиметра, а к области N соотвественно плюсовой щуп. На экране мы должны увидеть бесконечно большое сопротивление.
По результатам четырех измерений мы делаем вывод, что данный транзистор исправен и успешно может быть применен нами в наших радиолюбительских опытах