Autoelektryka

W trudnych warunkach diagnostycznych warsztatu samochodowego może sprawdzić się multimetr uniwersalny.

Choć taki przyrząd jest pozbawiony paru funkcji uznawanych za typowo samochodowe (nie ma na przykład tachometru), to ma często więcej różnorodnych funkcji pomiarowych i użytkowych, jest też czasem nawet bardziej dokładny, wytrzymały i przystępny cenowo. Do takich przyrządów można zaliczyć multimetr ST-9919E produkowany przez firmę Standard Instruments. Ma on komplet funkcji uniwersalnych zarówno pomiarowych, jak i pomocniczych. Może pracować bezawaryjnie w niesprzyjających warunkach otoczenia, nie jest też zbyt drogi. Multimetr oferuje firma Labimed Electronics.
ST-9919E zastępuje produkowany wcześniej multimetr ST-9919. W porównaniu z nim ma całkowicie zmienioną płytę czołową i poprawione parametry elektryczne. Czarna obudowa multimetru jest zintegrowaną z żółtą osłoną wykonaną z gumy. Gumowy jest też pojemnik na przewody pomiarowe wbudowany w tylną część obudowy. Ma ona klasę szczelności IP67, dzięki czemu multimetr jest odporny na wnikanie do jego wnętrza wody i kurzu. Dzięki osłonie gumowej i odpowiedniej konstrukcji przyrząd jest też w dużym stopniu wytrzymały na wstrząsy mechaniczne. Jak deklaruje jego producent, wytrzymuje upadek z wysokości dwóch metrów na betonową powierzchnię.

Wybór funkcji i podzakresu pomiarowego
Potrzebną funkcję pomiarową ew. zakres prądowy wybiera się, ustawiając w odpowiednim położeniu przełącznik obrotowy. Podzakres dobiera już sam przyrząd zależnie od wielkości sygnału doprowadzanego do wejścia pomiarowego. Ta wygodna dla użytkownika multimetru własność jest nazywana automatyczną zmianą (lub wyborem) podzakresu pomiarowego. Jest to domyślny rodzaj pracy każdego multimetru z tą funkcją. Oznacza to, że na automatyczną zmianę podzakresu ustawia się przyrząd samoczynnie, natychmiast po włączeniu zasilania.
W niektórych aplikacjach pomiarowych może pojawić się jednak potrzeba ręcznego ustawienia podzakresu, zgodnie z wymaganiami użytkownika. Służy do tego niebieski przycisk „RANGE”. Po jego naciśnięciu przyrząd przełącza się w tryb zmiany ręcznej, w którym potrzebny podzakres wybiera się, naciskając wymieniony przycisk odpowiednią liczbę razy.

Wskazywanie wyników pomiarów
Ciekłokrystaliczny wyświetlacz multimetru ST-9919E ma dwa pola odczytowe wyniku pomiaru: cyfrowe i analogowe. Pole cyfrowe charakteryzuje się maksymalnym wskazaniem 40000, co odpowiada długości wskazania równej 4¾ cyfry. Pod nim jest umieszczony analogowy bargraf, czyli wykres słupkowy zastępujący wskazówkę miernika analogowego. Wskazanie pola cyfrowego jest odświeżane 2 razy na sekundę, bargrafu zaś znacznie częściej, dzięki czemu, obserwując wychylenie bargrafu, można monitorować trendy zmian mierzonej wielkości oraz łatwiej niż przy użyciu pola cyfrowego mierzyć wielkości niestabilne oraz szybkozmienne.
Dwie białe diody LED umieszczone po prawej stronie wyświetlacza wspomagają odczyt wyniku pomiaru przy niesprzyjającym oświetleniu zewnętrznym. Podświetlenie włącza się, gdy naciśniemy odpowiedni przycisk. Wyłącza się ono samoczynnie już po 10 sekundach.
Bieżące wskazanie wyświetlacza cyfrowego można w razie potrzeby „zamrozić”, naciskając przycisk „HOLD”.

Funkcje pomiarowe
Wartości podzakresów, czyli wartości pełnozakresowe oraz odpowiadające im wartości rozdzielczości wskazania i dokładności pomiaru dla poszczególnych funkcji pomiarowych multimetru podano w tablicy z jego danymi technicznymi stanowiącej załącznik do niniejszego artykułu.

- Pomiar napięcia stałego
ST-9919E mierzy napięcie stałe aż do 1000 V, na pięciu podzakresach, poczynając od podzakresu 400 mV. W razie potrzeby dwa dolne podzakresy (400 mV i 4 V) można wykorzystać do pośredniego pomiaru prądu stałego, tj. za pomocą przystawki cęgowej.
Na uwagę zasługuje dobra dokładność podstawowa pomiaru tym przyrządem napięcia stałego (±0,06%), przez podanie której charakteryzuje zwykle ogólnie możliwości pomiarowe każdego multimetru cyfrowego. W instrukcji obsługi multimetru ST-9919E można przeczytać, że wartość dokładności pomiaru (podana w danych technicznych tego przyrządu – patrz tablica) jest słuszna w przedziale od 5% do 100% wartości pełnozakresowej. Oznacza to, że dokładny wynik otrzymuje się na dolnym podzakresie pomiarowym już przy napięciu 20 mV.
Duże maksymalne wskazanie wyświetlacza, które w ST-9919E wynosi aż 40000, pozwala na uzyskanie wysokiej rozdzielczości wynoszącej na dolnym podzakresie 10 μV.

- Pomiar napięcia przemiennego
Przy pomiarze napięcia przemiennego wartości pełnozakresowe i rozdzielczości wskazania są takie same jak przy pomiarze napięcia stałego. Gorsza jest jedynie dokładność pomiaru (±1%), co jest jednak własnością typową dla każdego multimetru cyfrowego.
ST-9919E zachowuje wyspecyfikowaną dokładność także przy pomiarze napięcia odkształconego, czyli kształtem odbiegającego od sinusoidy, np. prostokątnego. Jest to zasługą funkcji True RMS, która w tym przypadku jest czynna w paśmie od 50 do 1000 Hz. Warunkiem jest jednak, jak w każdym multimetrze z tą funkcją, aby sygnał nie był zbyt odkształcony, co charakteryzuje liczbowo wartość współczynnika szczytu (patrz tablica).

- Pomiar prądu stałego i przemiennego
Multimetr ST-9919E ma dwa wejścia pomiarowe prądu. Oznaczono je na płycie czołowej napisami „µA mA” i „10A”. Z wejść tych korzysta się przy ustawieniu przełącznika obrotowego w pozycję „µA”, 4-20mA, „mA” lub „10A”. Dla zaznaczenia, że są to pozycje "prądowe", opisy ich wykonano żółtą farbą.
Maksymalny prąd, który może mierzyć ST-9919E wynosi 10 A. Producent multimetru deklaruje jednak, że można też zmierzyć nim prąd większy, który jednak nie może przekroczyć 20 A, choć pomiar może trwać nie dłużej niż 30 s. W takim przypadku należy też liczyć się z mniejszą dokładnością w porównaniu z dokładnością znamionową.
Przy pomiarze prądów przemiennych działa też funkcja True RMS.

- Pomiar rezystancji oraz testy ciągłości obwodu i diody
Mierząc rezystancję, użytkownik ma do dyspozycji 6 podzakresów od 400 Ω do 40 MΩ. Z funkcją tą są sprzężone (ta sama pozycja przełącznika obrotowego) testy diody i ciągłości obwodu oraz pomiar pojemności. Stan ciągłości jest sygnalizowany dźwiękiem, gdy rezystancja sprawdzanego obwodu jest mniejsza w przybliżeniu od 35 Ω.

- Pomiar pojemność
Mierząc pojemność, ma się do wyboru siedem podzakresów. Wartość pełnozakresowa górnego podzakresu wynosi aż 40 mF, a rozdzielczość wskazania na podzakresie dolnym (40 nF) jest równa 1 pF.

- Pomiar częstotliwości i współczynnika wypełnienia impulsu
Pomiar częstotliwości jest mocną stroną multimetru ST-9919E. Mierzy się ją w dwóch trybach. W pierwszym z nich wskazanie częstotliwości uzyskuje się, mierząc napięcie lub prąd przemienny. Wystarczy nacisnąć w tym celu odpowiedni przycisk. W trybie pierwszym jest dostępnych 8 podzakresów pomiarowych od 40 Hz do aż 100 MHz.
Drugi tryb charakteryzuje się wysoką czułością pomiaru równą 15 mV, dużo większą niż w trybie pierwszym, lecz znacznie mniejszym zakresem pomiaru, bo od 40 do 400 Hz. Mierząc częstotliwość w tym trybie, trzeba wcześniej ustawić przełącznik obrotowy w pozycję „Hz%”.
W obu trybach można też uzyskać wskazanie współczynnika wypełnienia impulsu.

- Pomiar temperatury
Znamionowy zakres pomiaru temperatury multimetrem ST-9919E rozciąga się od -50 do 1000˚C. Rzeczywisty zależy od własności użytej sondy. Multimetr współpracuje wyłącznie z sondami temperaturowymi z czujnikiem termoparowym typu K. Sondę dołącza się do gniazd pomiarowych napięcia (ST-9919E nie ma osobnego gniazda pomiarowego temperatury), stąd też do dołączenia trzeba użyć specjalnej przejściówki „na wtyki banankowe”. Przejściówkę dostarcza producent wraz z przyrządem. Dostarcza też sondę, lecz jest to proste narzędzie pomiarowe zawierające nieosłonięty czujnik termoparowy, o górnej mierzonej temperaturze równej w przybliżeniu 250˚C. Ze względu na to, że własności pomiarowe sondy są mocno ograniczone (nie można na przykład używać jej do pomiaru temperatury cieczy), warto w razie potrzeby użyć specjalistycznej sondy. W handlu przyrządami i akcesoriami pomiarowymi są dostępne sondy mierzące w szerszym zakresie i mające konstrukcję mechaniczną dostosowaną do pomiarów temperatury gazów (w tym powietrza), płynów, powierzchni płaskich i innych. Są też dostępne sondy określane jako uniwersalne.

Funkcje pomocnicze
Bezpośrednio pod wyświetlaczem multimetru umieszczono w jednym rzędzie cztery prostokątne przyciski. Trzy z nich służą do obsługi funkcji pomocniczych.
Przycisku „REL” używa się w razie potrzeby wyświetlenia wskazania wartości względnej. Wartość ta jest różnicą między bieżącym wynikiem pomiaru, a wartością odniesienia wprowadzoną wcześniej przez użytkownika do pamięci przyrządu. Wartością odniesienia jest wskazanie, które jest na wyświetlaczu w momencie pierwszego naciśnięcia przycisku „REL”. Aktywność tej funkcji sygnalizuje na wyświetlaczu wskaźnik „REL”.
W podobny sposób korzysta się z funkcji wskazywania wartości maksymalnej i minimalnej. Proces rejestracji tych wartości w pamięci przyrządu rozpoczyna pierwsze naciśnięcie przycisku „MAX-MIN”. Uaktualnienie danych następuje w momencie, gdy bieżący wynik pomiaru jest większy od zapisanej wartości maksymalnej i mniejszy od zapisanej wartości minimalnej. Wskazania wartości maksymalnej i minimalnej uzyskuje się, naciskając kolejno wymieniony przycisk. Ich rozróżnianie ułatwia wyświetlany wskaźnik „MAX” lub „MIN”.
Użyteczną funkcją pomocniczą jest też „zamrażanie” wartości szczytowej sygnału impulsowego „Peak Hold”. Funkcja ta jest dostępna w trybach pomiarowych napięcia i prądu przemiennego po naciśnięciu przycisku „PEAK”. Oprócz wskazania amplitudy impulsu jest też wskazywana jego polaryzacja (dodatnia lub ujemna). Aby uzyskać komplet wskazań, szerokość impulsu sygnału doprowadzonego do wejścia pomiarowego przyrządu musi być większa od 1 ms.
Do funkcji pomocniczych ułatwiających użytkownikowi zarówno samo wykonywanie pomiaru, jak i późniejszą obsługę uzyskanych danych można też zaliczyć funkcję „zamrażania” bieżącego wskazania wyświetlacza „Data Hold”. Zamrożenie bieżącego wyniku pomiaru uzyskuje się przez naciśnięcie czarnego przycisku „HOLD”. Funkcja ta jest przydatna w sytuacjach, w których trudno odczytać wskazanie wyświetlacza. Zamrażając wskazanie, można odczytać je później w wygodnym do tego miejscu i czasie.

Zasilanie
Multimetr ST-9919E jest zasilany napięciem stałym 9 V z baterii 6F22. Bieżący stan baterii wskazuje na wyświetlaczu pionowy bargraf złożony z trzech segmentów oraz wskaźnik baterii. W trakcie pracy multimetru, gdy bateria jest powoli rozładowywana, segmenty te stopniowo znikają. Wyświetlony sam wskaźnik baterii bez segmentów sygnalizuje użytkownikowi multimetru konieczność niezwłocznej wymiany zużytej baterii na nową.
Czas pracy baterii wydłuża funkcja automatycznego wyłączania zasilania wyłączająca przyrząd po ok. 15 minutach braku aktywności operatora. W razie potrzeby prowadzenia długotrwałych pomiarów funkcję tę można wyłączyć.

Ochrona przed przeciążeniem
Należy podkreślić, że w przeciwieństwie do wielu multimetrów dostępnych na rynku są w ST-9919E chronione przed przeciążeniem, za pomocą bezpieczników, oba wejścia pomiarowe prądu. Są to szybkie bezpieczniki ceramiczne.

Akcesoria
Wraz multimetrem ST-9919E producent dostarcza futerał, sondę temperaturową, przejściówkę do tej sondy, komplet przewodów pomiarowych oraz instrukcję obsługi.

mgr inż. Leszek Halicki