Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра — Chrome World по-русски

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Введение

Как уже говорилось в первой части этого цикла статей, идеального мультиметра не существует, и поэтому наш выбор, как и автора, – это всегда компромисс: с отсутствием чего вы готовы мириться ради получения других преимуществ.

Распаковка

Спустя три дня после заказа мультиметр был отправлен продавцом, а ещё спустя 12 был получен в местном отделении логистической компании – как раз в день появления первой части статьи. Всё послание уместилось в один небольшой пластиковый пакет из воздушно-пузырьковой плёнки (называемой в народе «пупыркой»), который сравним с обычным яблоком:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Внутри этого пакета располагалась обычная картонная коробочка с изделием:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

На коробке изображены различные варианты исполнения мультиметра и наклеен логотип производителя (в нашем случае это HoldPeak) – т.к. одна и та же модель может выпускаться под разными брендами (встречались модели ещё под брендами BTMETER и ANNMETER).

С обратной стороны приведен список из трёх моделей мультиметров и их технические характеристики (список параметров, как оказалось, неточный):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Фото упаковки с ручкой

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Интрига практически сошла на нет, и из трёх моделей мультиметра от HoldPeak из его новой бюджетной линейки HP-сороковой серии только одна модель присутствовала в списке желаний первой части обзора – HP-41B. Внутри коробки было положено:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Комплект поставки

  • Мультиметр
  • Инструкция пользователя
  • Измерительные щупы
  • Термопара открытого типа

Ссылаясь на некие правила для международных авиаперевозок, запрещающие перевозку жидкостей, порошков и батарей, продавцы с AliExpress, как правило, не кладут в комплект поставки устройств сменные элементы питания. В нашем случае отсутствовали две батарейки формата ААА. Хотя на том же AliExpress спокойно продаются отдельно эти самые батарейки, и доставляются они без особых проблем (возможно, что тут задействована не авиаперевозка).

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Комплектные щупы (на фото выше) обычные, длиною около 80 см от кончика до кончика. Имели небольшой неприятный запах, который уже почти выветрился. На щупах в наличии надпись об их принадлежности к категории электробезопасности (CAT) CAT III-600 В. В дополнение к этим щупам были заказаны у другого продавца щупы категории CAT IV-1000 В с внешней силиконовой изоляцией (плавится только при очень высоких температурах) и чуть длиннее.

Термопара:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Внешний вид

Мультиметр HoldPeak HP-41B выделяется на фоне остальных моделей, помимо очень компактных размеров, ещё и своим необычным внешним видом с изогнутыми линями профиля двухцветного чёрно-голубого корпуса (под другими брендами эта модель выпускается в иной расцветке), что в значительной степени повлияло (в положительную сторону) на эргономику обозреваемого прибора.

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

На передней панели можно увидеть ЖК-дисплей с грозной надписью «6000 COUNTS TURE-RMS AUTO POWER OFF», где сразу режет глаз «TURE-RMS», а не «True-RMS», как должно быть правильно. Но это поправимо – мультиметр в ходе тестирования был разобран, а экранный трафарет с надписью перевернут. В итоге экран теперь выглядит так:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Чуть ниже экрана расположился блок из пяти прорезиненных кнопок выбора дополнительных режимов, а под ними – основной поворотный (на 90°) переключатель режимов, который в крайних положениях выключает прибор.

Под переключателем режима расположились три разъёма для подключения измерительных щупов: общий (черный, он же «земля», он же «минус»), основной (красный, он же «плюс») и отдельный разъём для измерения высоких токов (до 10 А). Компактные размеры мультиметра повлияли и на совмещение разъёма измерения малых токов с разъёмом измерения напряжения и прочих параметров (обычно в мультиметрах для измерения токов делают отдельные разъёмы). Для такого компактного мультиметра, как HP-41B, это простительная необходимость, но для приборов большего размера такой подход будет большим минусом, и лично я бы не советовал их брать.

Непривычные гладкие формы корпуса:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

На верхнем скошенном под углом торце имеется надпись с логотипом производителя, названием производителя и номером модели мультиметра, а также три прямоугольных окошка под светодиодные индикаторы:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Наличие перевернутой надписи может сперва натолкнуть на мысль, что производитель опять «налажал» с нанесением надписей, как в случае с «TURE-RMS» на дисплее, но тут всё очень даже правильно, т.к. верхняя часть корпуса имеет скос под некоторым углом и эта самая надпись, если смотреть на экран, читается правильно (см. фото экрана со всеми сегментами). А учитывая тот факт, что на экран в мультиметре мы будем смотреть чаще, чем со стороны, то с логикой разработчиков в нанесении своего логотипа можно согласиться.

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

На обратной стороне корпуса мультиметра нанесена предупреждающая надпись о необходимости соблюдать правила техники безопасности и отключать измерительные щупы перед тем, как разбирать прибор. Чуть ниже надписи расположилась складная подставка для размещения мультиметра в вертикальном положении. Она имеет два жестких положения, задающих углы наклона прибора:

Для включения мультиметра нужно вставить две батарейки формата ААА. Для этого нужно сзади открутить три самореза. Тот факт, что для этого применяются саморезы с закручиванием прямо в корпус, а не винты с бронзовыми гайками, как в других аппаратах, запишем в минусы:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Зато возможность оперативно заменить сразу оба предохранителя без дополнительной разборки корпуса запишем в дополнительные плюсы, т.к. многие производители считают ненужным так делать. А перед тем, как включить мультиметр, давайте познакомимся с его возможностями:

Возможности гаджета по версии производителя

Приводим лишь «сухие» цифры из спецификаций прибора, по каждому пункту списка пройдёмся дальше подробнее:

  • Размеры: 150х76х33 мм
  • Вес: 160 г (170 г с батарейками)
  • Питание: 2 батарейки формата ААА по 1,5 В
  • True RMS
  • Количество отсчетов: 6000
  • Выбор диапазонов измерений: автоматический
  • Измерение постоянного напряжения (по верхнему пределу шкалы измерений): 600 мВ ~ 600 В
  • Измерение переменного напряжения: 6 В ~ 600 В
  • Измерение постоянного тока: 600 μA ~ 10 A
  • Измерение переменного тока: 600 μA ~ 10 A
  • Измерение сопротивления: 600 Ω ~ 60 MΩ
  • Проверка целостности соединений (она же «прозвонка» цепей)
  • Тест диодов
  • Измерение ёмкости: 6 нФ ~ 60 мФ
  • Измерение частоты: 9,999 Гц ~ 9,999 МГц
  • Измерение скважности сигнала: 0,1% ~ 99,9%
  • Измерение температуры: -20°С ~ 1000°С
  • Бесконтактное измерение напряжения (поиск скрытой проводки)
  • Отдельный режим теста светодиодов и стабилитронов
  • Запоминание значений показаний
  • Фиксация максимальных и минимальных значений показаний
  • Подсветка дисплея
  • Автоотключение
  • Режим относительных измерений

А теперь пройдёмся по каждому из перечисленных пунктов подробнее:

Размеры и вес

Как уже было сказано выше, небольшие размеры и вес, а также эргономичная форма HP-41B, позволяют носить его с собой даже во внутреннем кармане пиджака, не говоря уже о верхней одежде, а сам прибор при этом лежит в руке как влитой. Несмотря на своё бюджетное позиционирование, качество обработки корпуса находится на высоком уровне, как для такого класса устройств – без каких-либо видимых «наплывов» пластика по углам и стыкам, без люфтов и зазоров. Разве что надпись «TURE-RMS» даёт о себе знать.

Вот так выглядит HoldPeak HP-41B в сравнении с обычным смартфоном:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Элементы питания

Питается смартфон от двух небольших батареек формата AAA общим напряжением в 3 вольта. Для компактных размеров прибора и его небольшой цены это самый оптимальный вариант. Лично для меня, если бы пришлось выбирать два прибора со сходными параметрами, но с различным питанием (от 9-вольтовой батарейки и АА/ААА), выбор пал бы на второй вариант (с батарейками АА/ААА). Для вас это может быть несущественным фактом или даже иметь совсем противоположный мотив (как по мне, то лучше 6 элементов АА/ААА, чем одна «Крона»).

True RMS

В прошлой части статьи мы уже говорили о том, что прибор обязательно должен быть True RMS, и это понятие в переводе с английского обозначает «истинное среднеквадратичное значение», или, другими словами, «действующее значение переменного тока». Само это понятие пришло из математики и означает (в упрощенной форме) возможность более точного измерения значения переменного тока, чья форма сигнала отличается от синусоидальной.

Почему именно True RMS? А всё из-за специфики измерения переменного тока в зависимости от формы его сигнала. Но сперва вспомним школьную программу по физике (в максимально сжатой форме). Заранее предупреждаю, что для тех, кто прогуливал уроки по теме «Постоянный ток», дальнейшее чтение будет вызывать большие муки. Для цепей постоянного тока потребляемая мощность (например, лампочки) будет измеряться по следующей формуле:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Где P – собственно мощность, I – сила тока, проходящая через лампочку, а U – напряжение на лампочке.

А вот с измерением мощности переменного тока всё сложнее. Дело в том, что за определенный период времени (величина, обратная частоте) напряжение может меняться от нуля до некоторых отрицательных и положительных значений. Вот пример различных по форме сигналов переменного тока с одинаковым пиковым (амплитудным) значением и одинаковой частоты:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Показания измерения мгновенной (в определенный момент времени) нам ничего особо не дадут, поэтому требуется расчёт среднего значения мощности (активной, которая и указывается на тех самых лампочках накаливания), интегрированной по времени:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

В другом виде эту формулу, подставляя вместо мощности произведение напряжения и силы тока, можно записать так:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Отсюда следует, что среднеквадратичное значение переменного напряжения, которое должно показываться True RMS мультиметром, вычисляется по следующей формуле:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Для синусоидальной формы сигнала переменного тока вышеприведенная формула сворачивается до следующего вида:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Где Ud – действующее значение напряжения, а Um – пиковое значение. Именно по этой упрощенной формуле (для переменного напряжения с синусоидальной формой) и рассчитывают обычные мультиметры, просто умножая пиковое значение напряжения на коэффициент 0.707 независимо от того, какую форму принимает переменный ток.

Читатель справедливо может задать вопрос: «А где на практике, в повседневной жизни обычному человеку может потребоваться True RMS мультиметр?». Самый яркий пример – измерение напряжения на выходе источников бесперебойного питания, где в дешевых моделях форма сигнала далека от правильной синусоиды.

Количество отсчетов

Такой параметр мультиметра, как количество отсчетов его цифровой шкалы, показывает, какое наибольшее число данный мультиметр может отобразить на дисплее до того, как произойдет смена пределов измерений, и какое количество значимых цифр в общей сложности он может показать. В нашем случае это 6000.

Другое название для параметра «Количество отсчетов» – «Число отображаемых разрядов», он для нашего мультиметра записывается в виде 3⅚. Здесь первая цифра обозначает число полных отображаемых разрядов (три), числитель – максимальное значение (пять), которое может принимать неполный разряд (самая левая цифра), а знаменатель – число возможных состояний (всего шесть, включая 0).

Выбор диапазонов измерений

Все мультиметры имеют минимальный и максимальный предел измерений для каждого измеряемого параметра. Данная информация обычно приводится в руководстве пользователя на странице с перечнем технических характеристик прибора. Мы же эту информацию привели в разделе «Возможности гаджета по версии производителя». Например, для постоянного напряжения заявленный предел измерений для HP-41B составляет от 600 мВ до 600 В. Соответственно, исходя из разрядности нашего мультиметра общее количество диапазонов для измерения постоянного напряжения будет равняться четырём (600 мВ, 6 В, 60 В и 600 В).

Выбор диапазона будет осуществлять мультиметр самостоятельно в автоматическом режиме с правом передачи ручного управления в руки своего хозяина с помощью кнопки «RANGE». Такая ситуация может возникнуть, например, если мы измеряем где-то напряжение около 4 В, а мультиметр выбрал для отображения диапазон 60 В, где нам доступно будет ещё две цифры после десятичной запятой. Вроде неплохо, но следует учитывать, что прибор имеет некую погрешность в измерениях на каждом из пределов, поэтому иногда имеет смысл сместить диапазон измерений с 60 В на 6 В для повышения точности. Кроме того, выбор предела измерений вручную доступен и до начала самих измерений. Переключения обратно в автоматический режим выбора предела измерений не предусмотрено, и нужно задействовать переключатель режимов измерений (т.е. выбрать поворотным переключателем другой режим и опять вернуться к нужному) или проще – нажимать кнопку «SELECT».

Ну а теперь настало время включить мультиметр и начать:

Измерение постоянного напряжения

Согласно спецификациям, указанным в документации к прибору, заявленная точность гарантируется производителем в течение года после его калибровки при условии осуществления замеров мультиметром в диапазоне температур окружающей среды от 18°С до 28°С и при относительной влажности воздуха не более 70%.

При измерении постоянного напряжения точность составляет ± (0,5% + 5 цифр) во всех диапазонах измерений, которых, как мы уже писали в предыдущей главе, всего 4: 600 мВ, 6 В, 60 В и 600 В. Разрешение для каждого из диапазонов составляет соответственно 0,1 мВ, 1 мВ, 10 мВ и 100 мВ.

Первое положение поворотного переключателя режима устанавливает мультиметр в режим измерения постоянного напряжения (значок «DC» на экране как раз об этом нам и сообщает). В качестве подопытного выступают батарейки формата CR2032.

Сперва берем старую, которую заменили:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Вроде нормально, показывает заявленные 3 вольта. Но стоит включить параллельно ей нагрузку (резистор 57 Ом), и всё меняется кардинальным образом:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Под нагрузкой старая батарейка показывает всего лишь 2,2 мВ (падение более чем в 1000 раз!). Вот именно из-за необходимости подключать параллельно батарейкам нагрузку (что не всегда удобно) при измерении их напряжения и проверке их «рабочего» состояния искался мультиметр со встроенным режимом теста батареек. Но данный режим присутствовал лишь в некоторых недорогих моделях.

Теперь проведём аналогичную процедуру с новой батарейкой:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Тут она показывает 3,3 вольта – немного выше старой. Подключаем к ней нагрузку в виде того же резистора:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

А тут уже напряжение упало всего лишь до 2,78 вольта.

В спецификации к HoldPeak HP-41B указано, что в режиме измерения постоянного напряжения его импеданс (полное внутреннее сопротивление) составляет 10 МΩ, а в диапазоне измерения 600 вольт – более 100 МΩ.

Проверяем справедливость данного заявления с помощью стороннего мультиметра:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Тут все 11 МΩ. Кроме того, производитель заявляет о наличии защиты от перегрузки (при превышении напряжения в 600 вольт).

Далее у нас на очереди:

Измерение переменного напряжения

Но сперва немного справочной информации:

  • Точность измерений переменного напряжения составляет ± (0,8% + 5 цифр)
  • Разрешение для каждого из диапазона измерений (6 В, 60 В и 600 В) составляет соответственно 1 мВ, 10 мВ и 100 мВ
  • Импеданс: 10 МΩ
  • Защита от перенапряжения: 600 В
  • Диапазон частот измеряемого напряжения: от 40 Гц до 2 кГц

Переключение в режим измерения переменного напряжения осуществляется нажатием синей кнопки «SELECT» в том же положении переключателя режимов, что и для постоянного напряжения. На экране должна загореться надпись «AC».

Подключаем щупы к первому попавшемуся источнику переменного тока – розетке:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Почти 220 вольт, а если округлять до целого числа, то идеально. В этом же режиме можно узнать частоту переменного напряжения, нажав среднюю кнопку «Hz/DUTY»:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Идеальные 50 Гц, как и положено. Нажав ещё раз кнопку «Hz/DUTY», переходим в режим измерения скважности (отношение периода следования импульсов к длительности импульса):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Практически идеальные 50% (с учётом округления до целого числа) – как и положено для сети бытовой электропроводки с её синусоидальной формой сигнала переменного тока.

Измерение постоянного тока

Информация из технических спецификаций HoldPeak HP-41B:

  • Точность измерений постоянного тока составляет ± (1,2% + 5 цифр) и ± (1,5% + 5 цифр) для диапазонов 6 А и 10 А
  • Разрешение для каждого из диапазона измерений (600 µА, 6000 µА, 60 мА, 600 мА, 6 А, 10 А) составляет соответственно 0,1 µА, 1 µА, 10 µА, 100 µА, 1 мА, 10 мА
  • Защита от перегрузок: с помощью быстродействующего плавкого предохранителя (10 А / 250 В) для диапазонов 2 А и 10 А. Для остальных диапазонов – 250 мА / 250 В.

При измерении силы тока у новичков зачастую возникают проблемы в виде сгоревших предохранителей в мультиметре или даже наблюдается выход из строя измерительного прибора из-за того, что они подключают его так же, как и при измерении напряжения, т.е. параллельно нагрузке, просто воткнув щупы в розетку сети бытовой электропроводки. Так делать категорически запрещено! Потому что при измерении силы тока («амперов») измерительный прибор следует подключать исключительно последовательно нагрузке (оборвать один из проводов, идущих к нагрузке – той же лампе, и к этим двум оторванным проводам подключать амперметр или мультиметр в режиме измерения силы тока). А вот тут и возникает тупик даже у бывалых – если в случае с низковольтными цепями можно ещё как-то организовать такую схему:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

То с высоковольтной бытовой сетью такой фокус не проделать – и не нужно даже пытаться это делать, жизнь дороже. Но почему не загорается светодиод? Подключаем его напрямую:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Есть контакт! Светодиод горит. Замеряем сопротивление прибора на концах щупов в режиме измерения силы тока – более 10 мегаом:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Непорядок. Значит, нужно проверить целостность предохранителей в мультиметре:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Подозреваемый найден. Посмотрим на него поближе:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Идём в магазин за новым предохранителем. Но найти предохранитель нужного номинала (800 мА) после обеда – не такая уж простая задача: есть или большего, или меньшего номинала. Их пришлось и взять – на 700 мА и 1 А. Вставляем в прибор предохранитель на 700 мА. Собираем заново схему со светодиодом и замеряем силу тока:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Как видно, потребление составляет 35,83 мА.

Измерение переменного тока

Технические спецификации:

  • Точность измерений переменного тока составляет ± (1,5% + 5 цифр) и ± (2% + 5 цифр) для диапазонов 6 А и 10 А
  • Разрешение для каждого из диапазонов измерений (600 µА, 6000 µА, 60 мА, 600 мА, 6 А, 10 А) составляет соответственно 0,1 µА, 1 µА, 10 µА, 100 µА, 1 мА, 10 мА
  • Защита от перегрузок: с помощью быстродействующего плавкого предохранителя (10 А / 250 В) для диапазонов 2 А и 10 А. Для остальных диапазонов – 250 мА / 250 В.
  • Диапазон частот переменного тока: от 40 Гц до 2 кГц

Для измерения силы переменного тока, который будет проходить через прибор, подключенный к сети бытовой электропроводки, придётся собрать специальное устройство. В качестве заготовки для такого устройства будет использована новая колодка для удлинителя на два гнезда без заземления:

И силовой кабель от старого удлинителя, который в буквальном смысле рассыпался в руках от длительного пребывания на солнце:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Приступим к операции. Для начала раскручиваем колодку:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Разбираем центральную часть красного цвета, в которой находится вся силовая часть колодки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Достаем одну контактную площадку и разбираем её:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Наша задача теперь состоит в том, чтобы разомкнуть цепь между двумя контактами для вилки на этой площадке. Для этого воспользуемся обычными плоскогубцами и переломаем обе половинки площадки по отверстию. Вставляем «перекусанную» площадку на прежнее место:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Следующий этап операции заключается в подключении силового кабеля к этим двум разомкнутым половинкам контактной площадки. Подключать будем с помощью паяльника. Теперь зачищаем концы кабеля и отрезаем провод заземления (он зелёного цвета), продевая два оставшихся конца кабеля в крышку силовой колодки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Теперь нужно залудить контакты площадки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

И подпаять к ним два провода таким образом, чтобы можно было без проблем закрыть крышку силовой части колодки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Собираем колодку:

Помечаем на колодке контакты, к которым подключены провода:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Наше устройство для измерения тока, потребляемого бытовыми приборами, подключаемыми к сети переменного тока, готово. Принцип его работы такой – в одну розетку вставляем любой бытовой прибор, работающий от сети переменного тока, а во вторую розетку – пару щупов нашего мультиметра, включенного в режиме измерения силы тока. Помечать на колодке контакты нужно было для того, чтобы выяснить, какой из них «ноль», а какой «фаза», с целью включения мультиметра в разрыв фазного провода. Там, где будет «0», вставляем вилку от бытового прибора, а где покажет «фазу» – щупы мультиметра.

О том, как определить «фазу» в силовой проводке мультиметром, не имеющим для этой цели специального режима (как наш HP-41B), расскажем подробнее в главе «Лайфхаки».

Для измерения силы тока в сети бытовой электропроводки будем использовать силиконовые щупы, которые как раз вовремя приехали из Поднебесной. Они имеют провода большего сечения и помечены как соответствующие категории CAT IV-1000 В:

Кроме того, они длиннее комплектных почти на 30 см (109 см против 80 см), и в комплекте с ними есть пара зажимов типа «крокодилы» в изоляции:

В наличии защитные колпачки:

Сама форма щупов имеет немного изогнутый профиль:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Зажимы «крокодилы» специально предназначены для подключения к таким щупам:

К мультиметру подключаются как родные:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

При их замыкании мультиметр показывает нулевое сопротивление:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Сами щупы больше комплектных и по длине, и в диаметре:

Разъёмы «бананы» для подключения щупов к мультиметру, другой формы (эргономичнее):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Насечка в новых щупах нанесена поперечно, в отличие от комплектных, где они нанесены параллельно разъёму, из-за чего доставать комплектные щупы не так удобно, как новые.

А теперь вернёмся к измерению силы тока. Подключаем сперва щупы к фазной розетке, а затем уже саму нагрузку, в качестве которой выступает утюг:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Потребляемый ток составил 8,36 А (на самом первом уровне, когда сработало термореле утюга при повороте ручки регулировки температуры):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Если напряжение на нашем утюге составляет 236,6 вольт:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

То, согласно закону Ома, потребляемая утюгом мощность в этом режиме при известных величинах силы тока и напряжения вычисляется, как мы уже говорили выше, по следующей формуле:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

И составляет 8,36*236,6=1977,976 Вт (почти два киловатта).

С измерением напряжения и силы тока покончено, переходим к измерению параметров электронных компонентов. Переводим переключатель режимов измерений мультиметра в следующее за измерением напряжения положение, в котором производятся замер сопротивления, «прозвонка» цепей, тест диодов и измерение ёмкости конденсаторов. По умолчанию предлагается:

Измерение сопротивления

Но сперва несколько цифр из спецификаций, касающихся этого раздела:

  • Точность измерений сопротивления
    для диапазонов до 6 МΩ составляет ± (1% + 5
    цифр), а для диапазона в 60 МΩ это уже ± (1,5%
    + 5 цифр)
  • Разрешение для каждого из
    диапазона измерений (600 Ω, 6 кΩ, 60 кΩ, 600 кΩ, 6
    МΩ, 60 МΩ) составляет соответственно 0,1 Ω, 1 Ω, 10 Ω, 100 Ω, 1 кΩ, 10 кΩ
  • Защита от перенапряжения: 300 В

Берем резистор на 100 Ом:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Наш мультиметр показал 98,7 Ом, что в пределах допустимых отклонений измеряемого резистора (последнее четвертое кольцо на нём золотого цвета означает допуск отклонения от номинала в пределах ±5%).

В автоматическом режиме измерение малых сопротивлений занимает порядка двух секунд – прибор начинает перебор с верхнего, 60-мегаомного предела измерений. Для ускорения этой процедуры можно воспользоваться режимом ручного выбора пределов измерений. Причём для измерения сопротивлений после мегаомной шкалы HP-41B перескакивает сразу на измерение омов, что очень удобно (но не совсем логично), а затем уже после омов шкала переключается на измерение килоомов.

Следующим режимом, выбираемым синей кнопкой «SELECT», стоит:

Проверка целостности соединений

Или, как его ещё называют в народе, «прозвонка». Согласно документации, мультиметр будет издавать звуковой сигнал и зажигать светодиод красного цвета, если сопротивление между щупами будет составлять менее 50 Ом. В этом режиме имеется защита от перегрузок до 300 вольт, а для самой «прозвонки» используется напряжение в 2,1 вольта, что соответствует действительности:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Сама «прозвонка» очень шустрая, без каких-либо временных лагов:

Нажав ещё раз кнопку «SELECT», выбираем режим:

Тест диодов

В этом режиме (на экране появляется схемное изображение диода) на диоды (т.е. на щупы) подаётся напряжение около 3,3 вольта, а мультиметр измеряет на них напряжение падения. Данный режим также защищен от перенапряжения до 300 вольт (т.е. можно воткнуть щупы в вилку бытовой электросети при включенном режиме теста диодов). Данное напряжение падения мы увидим на приборе при подключении плюса мультиметра (красный провод) к аноду светодиода (длинный вывод), а минуса (черный провод) – к катоду светодиода (короткий вывод):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Правильное подключение прибора к светодиоду, и мы наблюдаем его слабое свечение, а наш прибор при этом показывает напряжение падения, равное 1,8 В (поэтому светодиод не будет светиться при подключении к нему одной батарейки на 1,5 вольта).

При обратном подключении щупов к исправному светодиоду мультиметр не должен показывать никакого падения:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Последний режим, который выбирается кнопкой «SELECT» во втором положении переключателя режимов, это:

Измерение ёмкости

Как всегда, начнём с записей в спецификациях:

  • Разрешение для каждого из
    диапазона измерений (6 нФ, 60 нФ, 600 нФ, 6 µФ, 60 µФ, 600 µФ, 6 мФ, 60 мФ) составляет
    соответственно 1 пФ, 10 пФ, 100 пФ, 1 нФ, 10 нФ, 100 нФ, 1 µА, 10 µА
  • Точность измерения ёмкости для
    диапазона в 6 нФ составляет ± (2,5% + 10 цифр)
  • Точность измерения ёмкости для
    диапазона от 60 нФ до 600 µФ составляет ± (2% + 6 цифр)
  • Точность измерения ёмкости для
    диапазонов 6 мФ и 60 мФ составляет ± (5% + 15 цифр)
  • Защита от перенапряжения: 300 В

Чем выше ёмкость конденсатора, тем дольше проводится процесс её измерения, вплоть до нескольких секунд. Ёмкость старых конденсаторов может составлять до половины своего номинала:

Ёмкость новых конденсаторов близка к заявленному значению:

Ёмкость старых керамических конденсаторов тоже может значительно отличаться от указанной (4,7 нФ):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Ёмкость плёночных конденсаторов со временем мало чем отличается от указанной:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

А ёмкость новых (неиспользованных) полимерных конденсаторов даже чуть выше, несмотря на их 7-летний возраст с момента покупки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Закончив с измерением ёмкости конденсаторов, переходим к отдельному режиму измерения:

Частоты и скважности сигнала

Данный режим помечен на переключателе пиктограммой «Hz%». По умолчанию мультиметр измеряет частоту. Для перехода в режим измерения скважности следует нажать кнопку «SELECT». Стоит отметить, что при измерении частоты мультиметр задействует полностью все 4 разряда своей цифровой шкалы, т.е. её количество отсчетов составляет 10000.

Согласно спецификации для режима измерения частоты и скважности:

  • Точность измерения частоты составляет
    ± (0,15% + 5 цифр)
  • Разрешение для каждого из
    диапазона измерений частоты (9,999 Гц, 99,99 Гц, 999,9 Гц, 9,999 кГц, 99,99
    кГц, 999,9 кГц, 9,999 МГц) составляет соответственно 0,001 Гц, 0,01 Гц, 0,1 Гц,
    1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц
  • Диапазон измерения скважности: 1% ~ 99% с точностью измерения ±0,5
  • Защита от перенапряжения: 300 В

Измерение данных параметров ничем не отличается от их измерения в режиме измерения переменного напряжения, когда нажималась отдельная кнопка «Hz/DUTY». Единственное отличие – частота теперь не ограничивается 2 кГц, при которых гарантировалась точность измерения переменного напряжения.

А теперь настала очередь:

Измерение температуры

Данный режим на поворотном переключателе следует за предыдущим режимом измерения частоты и скважности и помечен как «°С/°F». Диапазон измеряемых величин находится, согласно спецификации, в пределах -20°С ~ 1000°С с точностью измерения ± (3% + 3 цифры) и разрешением в 1°С. В этом режиме предусмотрена защита от перенапряжения до 600 вольт.

По умолчанию измерение температуры производится в градусах Цельсия. Также возможно измерять температуру и в градусах Фаренгейта. Для этого необходимо нажать синюю кнопку «SELECT». Повторное её нажатие опять переводит мультиметр на измерение температуры в градусах Цельсия.

HoldPeak HP-41B позволяет измерять температуру и без подключения термопары – для этого у него на плате распаян терморезистор, который худо-бедно справляется со своей задачей как при комнатной температуре:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Так и на улице:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Но так как измерительный элемент находится внутри самого прибора, точность его показаний будет существенно отличаться от температуры снаружи. Тем более что измерить температуру кипящей или талой воды, а также расплавленного припоя, невозможно. Для этой цели воспользуемся термопарой (термоэлектрический преобразователь), идущей в комплекте с мультиметром. Её датчик на конце жесткого провода выглядит так:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Общая длина термопары от кончика датчика до конца разъёмов «бананы» составляет около 102 см. Для измерения температуры с помощью термопары её нужно подключить к мультиметру, обязательно соблюдая полярность, – черный разъём термопары подключаем к общему (черному) разъёму мультиметра, а красный штекер – в красное гнездо.

Для контроля точности калибровки мультиметра по измерению температуры, не имея при себе прецизионных приборов, предназначенных для этих целей, воспользуемся методом измерения талой и кипящей воды.

Набираем в стакан лёд и доливаем в него немного воды. Опускаем в наш коктейль термопару:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Мультиметр показывает 1°С. Неплохо. Но как покажет себя испытуемый при измерении кипящей воды? Для этого воспользуемся таким нехитрым устройством, в которое нальём воду:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Включаем устройство, полностью заполоненное водой, и доводим её до кипения:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Здесь мультиметр также успешно справился со своей задачей и показал 99°С. Значит, калибровать температуру жал паяльной станции этим прибором можно будет смело.

А теперь нас ждёт:

Бесконтактное измерение напряжения

На поворотном переключателе данный режим следует за измерением температуры и помечается пиктограммой «NCV», чья аббревиатура обозначает «Non-Contact Voltage» (в переводе с английского будет дословно «бесконтактное напряжение»). Другое «народное» название у этого режима – «поиск скрытой проводки». В русскоязычной документации к мультиметрам можно встретить название «бесконтактный детектор/датчик напряжения».

В этом режиме можно с помощью мультиметра определить, находится ли какой-либо кабель под высоким напряжением, а также найти в стене, где проложен кабель бытовой электропроводки. Подключать щупы к мультиметру в этом режиме не нужно.

При отсутствии рядом с мультиметром источника высокого напряжения он показывает:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Данная аббревиатура означает «Electromotive Force» (электродвижущая сила, или ЭДС). Т.е. прибор сообщает нам, что находится в режиме измерения ЭДС. При этом постоянно горит зеленый светодиод.

По мере приближения мультиметра к источнику напряжения он начинает издавать короткий сигнал с длительными промежутками, медленно мигая красно-зеленым светодиодом, а на экране появляется одна черточка:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

И чем ближе к источнику напряжения (или чем выше на нём напряжение), тем больше черточек появляется на экране, а сигнализация и перемигивание светодиодов будут учащаться:

Следом за режимом бесконтактного измерения напряжения на поворотном переключателе режимов мультиметра выбирается:

Тест светодиодов и стабилитронов

Этот режим примечателен тем, что, в отличие от обычного режима проверки диодов, доступного на подавляющем большинстве мультиметров, в т.ч. и этом, на тестируемые светодиоды и стабилитроны подаётся повышенное напряжение (согласно спецификации, напряжение холостого хода превышает 18 В):

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Видим, что HP-41B показывает напряжение около 15,31 В, которое на другом мультиметре почти равно этому значению.

Повышенное напряжение нужно для некоторых типов светодиодов, которые применяются в обычных светодиодных лампах освещения, пришедших на смену лампам накаливания, а также для теста светодиодов в светодиодных лентах.

Мощный SMD-светодиод из лампы освещения в режиме обычного теста светодиодов показывает «обрыв»:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Тогда как в режиме теста светодиодов этот полупроводник показывает падение напряжения в 7,72 вольта:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

И он начинает светиться. Неисправный светодиод из этой же лампы «коротит» (слишком маленькие значения напряжения) и не светится:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Неисправные светодиоды могут светиться, но не так ярко, а их падение напряжения не такое высокое:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Неисправность светодиодов может проявляться и в их внутреннем обрыве:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Вот таким образом проходит тестирование мощных светодиодов с помощью HP-41B, что обычным мультиметрам, как правило, недоступно. Аналогичным образом в этом режиме проводится тестирование низковольтных стабилитронов.

С основными функциональными возможностями HoldPeak HP-41B покончено. Теперь приступаем к описанию его «плюшек», и первым на очереди стоит:

Запоминание значений показаний

Иногда возникает ситуация, когда измерения мультиметром производятся в таких условиях, что на его экран нельзя посмотреть во время измерений. Спасёт в данном случае нажатие кнопки «HOLD», которая зафиксирует на экране показания. Кстати, она очень пригодилась при написании этого обзора – держать два щупа и камеру для съёмки процесса измерения практически нереально. Поэтому в ход пошла кнопка «HOLD», которая фиксировала показания измерений на экране мультиметра, после чего бралась камера и делались снимки экрана мультиметра. Такие фокусы можно определить по наличию на снимках дисплея мультиметра пиктограммы «DH» (Data Hold – фиксация/удержание данных).

Фиксация максимальных и минимальных значений показаний

Данная функция чем-то похожа на предыдущую, но активируется перед началом измерений показаний путём нажатия кнопки «MAX/MIN». Служит она для фиксирования максимальных (активируется после первого нажатия кнопки) или минимальных (активируется при повторном нажатии кнопки) показаний за промежуток времени, пока происходит измерение. Возникнуть потребность в такой функции может в тех ситуациях, когда измеряемые показания быстро меняются или же нужно зафиксировать максимальное или минимальное значение (например, потребляемый ток) за определенный период времени (например, пока работает утюг). Примерно так и составляются пункты спецификации «минимальный и максимальный потребляемый ток» в руководстве пользователя к бытовой технике.

Подсветка дисплея

В этой модели она нежно-голубого цвета и включается вручную нажатием с последующим удержанием в течение двух секунд кнопки «HOLD». Отключение подсветки происходит автоматически – через 30 секунд или же повторным двухсекундным удержанием «HOLD».

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Наблюдается боковая (справа) засветка экрана в месте расположения светодиода подсветки. Если смотреть на экран под углом снизу, то наблюдается эффект «засвета» сегментов дисплея:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Если смотреть на экран под углом сверху, то сегменты дисплея тускнеют:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

С включенной подсветкой вообще всё сливается:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Автоотключение

Данный мультиметр имеет функцию автоматического отключения через 15 минут бездействия (отсутствия каких-либо нажатий на кнопки или поворота переключателя режимов). Вернее, он через 15 минут подаёт несколько коротких сигналов, а ещё через минуту – отключается, если ничего не делать. О том, что включен режим автоотключения, сигнализирует пиктограмма таймера в виде кружочка со стрелкой внутри него, которая находится в верхнем левом углу крайней левой цифры.

Чтобы отключить режим автоотключения мультиметра, необходимо перед его включением зажать кнопку «SELECT». При этом пиктограмма автоотключения пропадает, а прибор подаст три коротких сигнала. Для возврата режима автоотключения мультиметр необходимо перезагрузить (выключить и заново включить).

Режим относительных измерений

Этот режим активируется нажатием с последующим удержанием в течение двух секунд кнопки «RANGE». Служит он для выставления текущего значения измеряемого параметра в качестве нулевой точки отсчета для последующих измерений. Этот режим можно сравнить с весами, когда на них положили определенное количество одного товара и необходимо доложить какое-то количество другого, предварительно обнулив значения после взвешивания первого товара.

Одно из применений данного режима – калибровка мультиметра при измерении сопротивлений, когда измерительные щупы при их замыкании показывают не нулевое значение. С помощью данного режима можно найти из множества самый ёмкий конденсатор или батарейку с максимальным значением напряжения. Ну а в случае с переменным резистором определить, насколько изменится его сопротивление при повороте ручки, например, на 45 градусов – и не надо никаких калькуляторов и вычислений «в уме».

О том, что включен режим относительных измерений, сигнализирует пиктограмма «REL» на дисплее.

Лайфхаки

Кроме заявленных возможностей, HoldPeak HP-41B имеет ряд скрытых функций, среди которых:

Возможность определять фазный провод.

Для этого необходимо переключить мультиметр в режим поиска скрытой проводки (NCV) и подключить к нему только один щуп – красный, с помощью которого и будем искать фазу. Из-за высокой чувствительности HP-41B в этом режиме сам прибор следует расположить подальше от источника высокого напряжения (насколько позволяет длина щупов), чтобы избежать наводок на антенну NCV. Подключаем щуп к одному из разъёмов розетки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Показывает EF, а это означает, что тут «ноль». Проверяем другой контакт разъёма розетки:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Сразу загораются все четыре полоски и слышен частый писк – мы попали на «фазу».

В большинстве случаев этот «фокус» применим и к другим моделям мультиметров, обладающим соответствующим режимом бесконтактного поиска напряжения (NCV). Стоит, однако, оговориться, что если провод трехжильный (трехконтактная розетка), предназначенный для электросетей с заземлением, но с отсутствующим заземлением, то наш прибор покажет «фазу» на таком проводе из-за наводок, связанных с близким расположением к нему фазного провода (и отсутствия этого самого заземления).

Ещё одна интересная особенность HP-41B:

Бесконтактное измерение частоты и скважности

Из-за своей высокой чувствительности HP-41B позволяет измерять частоту и скважность переменного напряжения. Для этого не надо подключать к нему никаких щупов, а переключатель нужно перевести в режим измерения переменного напряжения и нажать кнопку «Hz/DUTY»:

А теперь настало время заглянуть во:

Внутренности мультиметра

Чтобы добраться до «внутренностей» мультиметра, необходимо повторно проделать операцию по «удалению» батареек с откручиванием трёх саморезов на задней панели:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Открутив ещё четыре самореза, получаем доступ к «внутренностям»:

Наблюдаем неплохое качество сборки для своего ценового диапазона. Почти не видно следов флюса. Основной чип – бескорпусный, кварцевый резонатор на 8 МГц и отсутствие микросхемы EEPROM. Это даёт понять, что в этом мультиметре применяется чип, отличный от DTM0660/DM1106EN. Схемное включение чипа подсказывает, что это SD7501 от китайской компании Hangzhou SDIC Microelectronics Co.,Ltd., а именно модификация SD7501A6. Буква «А» говорит о модификации чипа с автоматическим выбором диапазонов измерения (для мультиметров с ручным выбором диапазонов используется модификация с буквой «М», как в модели UNI-T UT89XD). Цифра «6» в конце маркировки чипа означает, что он поддерживает количество отсчетов, равное 6000.

Данный чип характеризуется высокой скоростью и точностью измерений, встроенной OTP памятью (одноразово программируемой) без необходимости применять внешние EEPROM микросхемы, что сразу отрезает возможность «апргрейда» мультиметра и программного расширения его функциональных возможностей в виде, например, увеличения количества отсчетов до 10000, как это проделывается с мультиметрами на чипах DTM0660/DM1106EN.

В верхней части платы можно заметить кусок припаянного черного провода – эта та самая антенна для бесконтактного измерения напряжения (поиска скрытой проводки). А внизу, возле красного разъёма под щупы, можно увидеть терморезистор (круглый, зеленого цвета и с маркировкой на плате «PTC»), который отвечает в т.ч. за измерение температуры без подключения к прибору термопары.

Открутив ещё четыре винта, полностью снимаем плату:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра

Здесь уже заметно больше следов неотмытого флюса. Но качество в целом остается на высоком уровне, разве что можно предъявить претензии к пайке проводов подсветки дисплея.

Заключение

Рассмотренная в обзоре модель мультиметра (HP-41B) от компании HoldPeak является очень хорошим вариантом для покупки при условии, что вам нужно следующее:

  • Компактные размеры и небольшой вес
  • Невысокая стоимость
  • Высокая точность показателей
  • Высокая скорость работы
  • «Прозвонка» без задержек
  • True
    RMS измерения переменного тока
  • Повышенное напряжение для теста
    светодиодов и стабилитронов
  • Вполне приемлемое качество сборки
    для своего ценового сегмента

Ещё из дополнительных плюсов можно добавить высокую чувствительность детектора ЭДС (режим поиска скрытой проводки), но для некоторых такая чувствительность может оказаться слишком избыточной.

Явных минусов у HP-41B нет, разве что не очень сильная защита входных цепей – но это расплата за невысокую стоимость прибора. Многие могут занести в минусы HP-41B совмещенный (с основным красным) разъём для измерения силы тока. Но тут приходиться выбирать – или компактные размеры, или же отдельные разъёмы. Поэтому если вас не устраивают какие-то нюансы этой модели и вы не готовы с ними мириться, то вам лучше обратить внимание на другие мультиметры, которых на рынке великое множество.

P.S.: бонус для тех, кто дочитал до этого места:

Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра