miniatura| Un multimetru analogic, Sanwa YX360TRF Un multimetru este un instrument de măsurare care poate măsura mai multe proprietăți electrice. Un multimetru tipic poate măsura tensiunea, și curentul, caz în care este cunoscut și sub denumirea de volt-ohm-miliamperetru (VOM), deoarece unitatea este echipată cu funcționalitate de voltmetru, ampermetru și ohmmetru. Unele oferă măsurarea proprietăți suplimentare, cum ar fi temperatura și volumul.
Multimetrele analogice folosesc un microampermetru cu un indicator mobil pentru a afișa rezultatele. Multimetrele digitale au afișaje numerice și au depășit multimetrele analogice, deoarece sunt mai ieftine, mai precise și mai robuste din punct de vedere fizic decât multimetrele analogice.
Multimetrele variază ca dimensiune, caracteristici și preț. Pot fi dispozitive manuale portabile sau instrumente de banc de mare precizie. Multimetrele ieftine pot costa sub 10 dolari, în timp ce modelele de laborator cu certificată pot costa peste 5000 de dolari.
Istorie stanga|miniatura| Multimetru de buzunar din anii 1920 miniatura| Ampervoltmetru AVOmeter model 8 Primul dispozitiv de detectare a curentului cu indicator în mișcare a fost galvanometrul din 1820. Aceste dispozitive au fost folosite pentru a măsura rezistența și tensiunea utilizând o punte Wheatstone și comparând cantitatea necunoscută cu o tensiune sau o rezistență de referință. Deși erau utile în laborator, dispozitivele erau foarte lente și nepractice. Aceste galvanometre erau voluminoase și delicate.
Aparatul de măsură D'Arsonval–Weston folosește o bobină mobilă care poartă un indicator și se rotește pe pivoți sau un ligament de bandă întinsă. Bobina se rotește într-un câmp magnetic permanent și este reținută de arcuri spiralate fine care servesc și la transportul curentului în bobina mobilă. Oferă măsurare proporțională, nu doar detecție, iar deviația este independentă de orientarea contorului. Valorile puteau fi citite direct de pe scara instrumentului, ceea ce simplifica și accelera măsurarea.
Aparatul de măsurare cel mai simplu, cu bobine mobile, este potrivit doar pentru măsurători de curent continuu, de obicei în intervalul 10 μA până la 100 mA. Este ușor de adaptat pentru a citi curenți mai mari folosind șunturi (rezistențe în paralel cu mișcarea de bază) sau pentru a citi tensiunea folosind rezistențe în serie cunoscute sub numele de multiplicatori. Pentru a citi curenții sau tensiunile alternative, este nevoie de un redresor. Unul dintre cele mai vechi redresoare adecvate a fost redresorul cu oxid de cupru dezvoltat și fabricat de Union Switch & Signal Company, Swissvale, Pennsylvania, mai târziu parte a Westinghouse Brake and Signal Company, din 1927."A New Electronic Rectifier", L.O Grondahl & P.H. Geiger, Transactions, American Institution of Electrical Engineers, February 1927 pp. 358–366
Prima utilizare atestată a cuvântului „multimetru” listată de Oxford English Dictionary este din 1907.
Invenția primului multimetru este atribuită inginerului Donald Macadie de la Poșta Britanică, inginer care era nemulțumit de nevoia de a transporta multe instrumente separate necesare pentru întreținerea circuitelor de telecomunicații. Macadie a inventat un instrument care putea măsura amperi (amperi), volți și ohmi, și ca urmare contorul multifuncțional a fost numit atunci . Aparatul cuprindea un aparat de măsură cu bobină mobilă, rezistențe de tensiune și de precizie și întrerupătoare și prize pentru a selecta intervalul.
Automatic Coil Winder and Electrical Equipment Company (ACWEECO), fondată în 1923, a fost înființată pentru a produce aparatul Avometer și o mașină de bobinare proiectată și patentată de MacAdie. Deși acționar al ACWEECO, domnul MacAdie a continuat să lucreze pentru Poștă până la pensionare, în 1933. Fiul său, Hugh S. MacAdie, s-a angajat la ACWEECO în 1927 și a devenit director tehnic.Imperial College Library Archives – Papers of Donald Macadie 1871–1956 MS2015/21The Electrician 15 June 1923, p. 666 Primul AVO a fost pus în vânzare în 1923, iar multe dintre caracteristicile sale au rămas aproape nemodificate până la ultimul Model 8.
Proprietățile generale ale multimetrelor Orice aparat de măsură va încărca într-o oarecare măsură circuitul testat. De exemplu, un multimetru care utilizează o mișcare a bobinei mobile cu un curent de deviație la cap de scală de 50 microamperi (μA), cea mai mare sensibilitate disponibilă în mod obișnuit, trebuie să atragă cel puțin 50 μA din circuitul testat pentru ca indicatorul să ajungă la capătul de sus al scalei sale. Acest lucru poate încărca un circuit cu impedanță ridicată atât de mult încât să afecteze circuitul, măsurând o intensitate mai scăzută decât cea reală. Curentul de deviație la cap de scală poate fi exprimat și în termeni de „ohmi pe volt” (Ω/V). Numărul de ohmi pe volt este adesea numit „sensibilitatea” instrumentului. Astfel un metru cu o mișcare de 50 μA va avea o „sensibilitate” de 20.000 Ω/V. „Per volt” se referă la faptul că impedanța pe care contorul o prezintă circuitului testat va fi de 20.000 Ω înmulțit cu tensiunea de cap de scală la care este setat contorul. De exemplu, dacă aparatul este setat la un interval de 300 V la cap de scală, impedanța sa va fi de 6 MΩ. 20.000 Ω/V este cea mai bună (cea mai mare) sensibilitate disponibilă pentru multimetrele analogice tipice care nu au amplificatoare interne. Pentru contoarele care au amplificatoare interne (VTVM, FETVM-uri etc.), impedanța de intrare este fixată de circuitul amplificatorului.
Avometer Primul Avometer avea o sensibilitate de 60 Ω/V, trei domenii de curent continuu (12 mA, 1,2 A și 12 A), trei domenii de tensiune continuă (12, 120 și 600 V sau opțional 1.200 V), și un interval de rezistență de 10.000 Ω. O versiune îmbunătățită a lui 1927 a crescut la 13 game și o mișcare de 166.6 Ω/V (6 mA). O versiune „universală” cu intervale suplimentare de curent alternativ și tensiune alternativă a fost oferită din 1933, iar în 1936 Avometer Model 7 cu dublă sensibilitate oferea 500 și 100 Ω/V.Advertisement – The Electrician, 1 June 1934 De la mijlocul anilor 1930 până în anii 1950, 1.000 Ω/V a devenit un standard de facto al sensibilității pentru operarea în domeniul radioului și această cifră a fost adesea citată pe fișele de service. Cu toate acestea, unii producători precum Simpson, Triplett și Weston, toți din SUA, au produs VOM-uri de 20.000 Ω/V înainte de al Doilea Război Mondial și unele dintre acestea au fost exportate. După 1945–46, 20.000 Ω/V a devenit standardul așteptat pentru electronice, dar unii producători au oferit instrumente și mai sensibile. Pentru utilizări în industrie și în alte domenii de „curenți mari” au continuat să fie produse multimetre cu sensibilitate scăzută, care erau considerate mai robuste decât modelele mai sensibile.
Multimetre analogice de înaltă calitate continuă să fie produse de mai mulți producători, inclusiv Chauvin Arnoux (Franța), Gossen Metrawatt (Germania) și Simpson and Triplett (SUA).
Aparate de măsură-ceas de buzunar miniatura| Un aparat de mășură în stil ceas de buzunar fabricat în anii 1930. Poate măsura tensiunea, curentul, continuitatea și elementul de încălzire al tuburilor cu vid. Aparatele de tip ceas de buzunar au fost utilizate pe scară largă în anii 1920. Carcasa metalică se conecta de obicei la borna negativă, aranjament care a provocat numeroase accidente cu electrocutare. Specificațiile tehnice ale acestor dispozitive erau adesea rudimentare, de exemplu cel ilustrat are o de doar 25 Ω/V, o scară și îi lipsește ajustarea nulului pe ambele game.
Voltmetre cu tub vid Voltmetrele cu tub vid sau voltmetrele cu valvă (VTVM, VVM) au fost utilizate pentru măsurătorile de tensiune în circuitele electronice în care era necesară o impedanță de intrare mare. VTVM aveau o impedanță de intrare fixă de 1 MΩ sau mai mult, de obicei prin utilizarea unui circuit de intrare cu colector comun și, prin urmare, nu încărca în mod semnificativ circuitul testat. VTVM-urile au fost utilizate înainte de introducerea tranzistoarelor electronice analogice de înaltă impedanță și a voltmetrelor cu tranzistoare cu efect de câmp (FETVOM). Aparatele digitale moderne și unele aparate analogice moderne folosesc și ele circuite electronice de intrare pentru a obține impedanță de intrare mare intervalele lor de tensiune sunt echivalente funcțional cu VTVM. Impedanța de intrare a unor aparate digitale prost proiectate (în special unele modele mai vechi) variază pe parcursul unui ciclu de măsurare internă de , provocând perturbări unor circuite sensibile.
Scale suplimentare Multe multimetre sunt prevăzute cu scale suplimentare, cum ar fi decibelii și funcții de măsurare, cum ar fi capacitatea, amplificarea tranzistoarelor, frecvența, raportul ciclic, și continuitatea, care produc un sunet atunci când rezistența măsurată este mică. Multimetrele pot fi suplimentate cu echipamente mai specializate în setul de instrumente al unui tehnician, dar unele multimetre includ funcții suplimentare pentru aplicații specializate (temperatura cu o sondă de termocuplu, inductanță, conectivitate la un computer, valoare măsurată vorbită etc.).
Funcționarea miniatura| Un multimetru digital cu cifre, Fluke 87V Un multimetru este combinația dintre un voltmetru de curent continuu (CC), un voltmetru de curent alternativ (AC), un ampermetru și un ohmmetru. Un multimetru analogic fără amplificare combină mișcarea unui ac indicator, rezistențe și comutatoare; VTVM-urile sunt aparate de măsură analogice amplificate și conțin circuite active.
Pentru un aparat analogic, tensiunea de CC este măsurată cu un rezistor în serie conectat între acul indicator și circuitul testat. Un comutator (de obicei rotativ) permite introducerea unei rezistențe mai mari în serie cu mișcarea contorului pentru a citi tensiuni mai mari. Produsul curentului la cap de scală și suma rezistenței în serie cu rezistența proprie a aparatului dă tensiunea la cap de scală a intervalului. De exemplu, o mișcare a unui aparat care necesită 1 mA pentru deviație la cap de scală, cu o rezistență internă de 500 Ω, ar fi, pe o gamă de 10 V a multimetrului, 9.500 Ω de rezistență în serie.Frank Spitzer, Barry Howarth Principles of modern instrumentation, Holt, Rinehart and Winston, 1972 pp. 32–40
Pentru intervalele analoge de curent, se conectează șunturi de rezistență scăzută în paralel cu aparatul de măsură pentru a devia cea mai mare parte a curentului în jurul bobinei. Din nou pentru cazul ipotetic de aparat de 1 mA, și 500 Ω, pe un interval de 1 A, rezistența șuntului ar fi puțin peste 0,5 Ω.
Instrumentele cu bobine mobile pot răspunde doar la valori medii ale curentului prin ele. Pentru a măsura curentul alternativ, care schimbă sensul în mod repetat, se introduce în circuit un redresor, astfel încât fiecare semiciclu negativ să fie inversat; rezultatul este o tensiune de CC variabilă și diferită de zero, a cărei valoare maximă va fi jumătate din tensiunea maximă de CA, presupunând o formă de undă simetrică. Deoarece valoarea medie rectificată și valoarea medie pătratică (RMS) a unei forme de undă sunt aceleași doar pentru o undă pătrată, circuitele simple de tip redresor pot fi calibrate numai pentru forme de undă sinusoidale. Alte forme de undă necesită un factor de calibrare diferit pentru a raporta RMS și valoarea medie. Acest tip de circuit are de obicei un domeniu de frecvențe destul de limitat. Deoarece redresoarele practice au cădere de tensiune diferită de zero, acuratețea și sensibilitatea sunt slabe la valori scăzute ale tensiunii de CA.Stephen A. Dyer, Wiley Survey of Instrumentation and Measurement, John Wiley & Sons, 2004 , pp. 277–281