Spis treści:
Przyrządy pomiarowe to jedne z najważniejszych elementów wyposażenia pracowni elektronika. Na co jednak zwrócić uwagę wybierając multimetr czy termometr na podczerwień?
Na rynku dostępne są tysiące przyrządów, umożliwiających pomiar dosłownie wszystkich wielkości fizycznych, interesujących nas podczas realizacji codziennych zadań projektowych, uruchamiania prototypów, czy też naprawy rozmaitych urządzeń. Samo określenie rodzaju przyrządu i realizowanych przez niego funkcji to jednak dopiero pierwszy krok procesu wyboru – bardzo ważna jest znajomość najistotniejszych pojęć z zakresu metrologii, gdyż tylko w ten sposób możesz właściwie dopasować model miernika do Twoich indywidualnych potrzeb.
Krótki wstęp do metrologii
W kontekście mierników i metod pomiarów, terminy “precyzja” i “dokładność” są często używane zamiennie, ale w rzeczywistości mają różne, ściśle zdefiniowane znaczenia. Dokładność przyrządu odnosi się do zgodności wyniku pomiaru z rzeczywistą wartością. Jeżeli urządzenie jest dokładne, to jego pomiary będą blisko „prawdziwej” wartości mierzonego parametru. Przykładowo – dobrze skalibrowana waga, po umieszczeniu na niej referencyjnych odważników (np. 1.000kg), wskaże wartości bardzo zbliżone do nominalnych. Wtedy możemy powiedzieć, że waga jest dokładna, zaś miarą owej dokładności będzie dopuszczalny błąd, wyrażony jako wartość względna (np. +/-0.1% wskazania) lub bezwzględna (np. +/- 0.05 g).
Precyzja odnosi się natomiast do zdolności miernika do dostarczenia powtarzalnych i spójnych wyników przy wielokrotnych pomiarach tego samego parametru. Nawet jeżeli pomiary te są niedokładne (tzn. odbiegają od rzeczywistej wartości), miernik może być nadal precyzyjny, o ile tylko wszystkie wyniki wskazane dla tego samego, stabilnego obiektu, są do siebie zbliżone. Jeżeli niewłaściwie skalibrowana waga zawsze pokazuje masę 1 kg jako 1.1 kg, to możemy powiedzieć, że jest ona precyzyjna, ale… niedokładna.
Kolejnym, bardzo ważnym pojęciem, jest rozdzielczość miernika, będąca minimalnym „krokiem”, z jakim przyrząd może wskazywać sąsiadujące ze sobą poziomy mierzonego parametru. Rozdzielczość, w zależności od rodzaju i przeznaczenia przyrządu, określa się zwyczajowo na kilka różnych sposobów, najczęściej jako:
- maksymalne wskazanie, możliwe do zapisania na wyświetlaczu (np. 6000),
- liczbę cyfr znaczących wyniku (np. 4,5 cyfry),
- minimalny krok na danym zakresie pomiarowym (np. 1 μV),
- liczbę bitów przetwornika ADC (np. w oscyloskopach stosuje się zwykle przetworniki 8-bitowe, rzadziej 10- lub 12-bitowe).
Miernik analogowy vs. cyfrowy
Dawniej wszystkie przyrządy pomiarowe były projektowane w oparciu o analogowe wskaźniki wychyłowe (wskazówkowe). Sercem każdego takiego przyrządu był specjalny ustrój elektromagnetyczny, złożony z lekkiej cewki, połączonej na sztywno ze wskazówką i umieszczonej w silnym polu magnetycznym.
Przepływ prądu przez cewkę powodował wychylenie wskazówki o kąt zależny od wartości mierzonego parametru (np. napięcia, natężenia prądu czy rezystancji).
Mierniki analogowe, oprócz niewątpliwych zalet estetycznych, miały niestety dość sporą bezwładność mechaniczną, nie nadawały się zatem do rejestrowania szybkich zmian sygnału wejściowego. Główną wadą wskaźników analogowych była jednak trudność z dokładnym odczytywaniem położenia wskazówki, wynikająca z tzw. błędu paralaksy. Wszystkich tych wad pozbawione są mierniki cyfrowe, zapewniające częste odświeżanie wyników i – co także ważne – banalnie prostą obsługę. Niektóre modele umożliwiają nawet rejestrację wyników pomiaru bądź transmisję ich do komputera, np. za pomocą kabla USB czy nawet… łącza Bluetooth.
Podstawowe przyrządy pomiarowe w warsztacie elektronika
Dla każdego elektronika podstawowym narzędziem pomiarowym jest oczywiście multimetr, zwany także miernikiem uniwersalnym – i to nieprzypadkowo, ponieważ za sprawą szerokiego wachlarza funkcji (niemal każdy multimetr pozwala przynajmniej na pomiar napięcia i prądu stałego, napięcia zmiennego oraz rezystancji), to właśnie ta klasa urządzeń jest wykorzystywana zdecydowanie najczęściej. Niektóre multimetry umożliwiają pomiar pojemności, indukcyjności, częstotliwości czy współczynnika wypełnienia sygnałów zmiennych, bezdotykowe wykrywanie pola elektrycznego, a nawet ocenę natężenia światła (funkcja luksomierza).
Multimetr – co to jest i jaki wybrać?
Multimetry są jak wytrych do problemu. To nieocenione narzędzia do rozwiązywania problemów z szeroką gamą elementów i urządzeń elektrycznych. Oto kilka z ich zastosowań i jednocześnie argumentów za tym, że warto kupić multimetr do domu.
Osobną grupę stanowią mierniki specjalistyczne. W diagnostyce instalacji elektrycznych bardzo istotną rolę odgrywają m.in. mierniki rezystancji uziemienia oraz przyrządy do pomiaru rezystancji izolacji (przy użyciu wysokiego napięcia rzędu 1000 V). Serwisanci starszych urządzeń elektronicznych, a także osoby projektujące i wykonujące własne układy elektroniczne, często wykorzystują w swojej pracy testery elementów, w szczególności specjalne mierniki wzmocnienia tranzystorów bipolarnych.
Poza kategorię typowych mierników wykraczają już oscyloskopy – nieprzypadkowo nazywane „okiem elektronika”, gdyż to właśnie one pozwalają na obserwowanie przebiegów napięcia w układach elektronicznych.
W przeciwieństwie do multimetrów – pokazujących wyniki w postaci liczbowej – oscyloskopy są przeznaczone do generowania wykresów zmian sygnału wejściowego w czasie, co daje nieocenione możliwości w zakresie diagnozowania awarii w serwisowanych urządzeniach elektronicznych czy też badania prototypów układów.
Mierniki wielkości nieelektrycznych
Wykaz przydatnych przyrządów pomiarowych nie kończy się oczywiście na sprzęcie, przeznaczonym do typowo „elektrycznych” pomiarów. Warto zaopatrzyć się w bezdotykowy miernik temperatury (pirometr), a także konwencjonalny termometr elektroniczny z sondą termoparową. Duże zasługi dla robotyków i mechaników odda z pewnością dobry obrotomierz (tachometr), zaś osoby zajmujące się oświetleniem (np. LED) zwykle nie wyobrażają sobie pracy bez luksomierza. Lista przyrządów pomiarowych jest jednak znacznie dłuższa – jeżeli szukasz konkretnego urządzenia, które spełni Twoje wymagania, koniecznie sprawdź ofertę sklepu Botland w kategorii Narzędzia i zasilanie → Urządzenia pomiarowe.
