به طور حتم در آزمایشگاه فیزیک 2 یا در آزمایشگاه الکترونیک با وسیله‌ای به نام مولتی‌متر آشنا شده‌اید. کار با این وسیله در نگاه نخست بسیار سخت و پیچیده به نظر می‌رسد، زیرا انواع مختلفی از آن در بازار وجود دارد. گرچه انواع مختلفی مولتی‌متر در بازار وجود دارند، به راحتی می‌توانیم انواع مختلفِ این وسیله را به دو گروه کلی تقسیم کنیم:
- مولتی‌متر آنالوگ
- مولتی‌متر دیجیتال
مولتی‌متر آنالوگ چیست؟
در مولتی‌متر آنالوگ از عقربه برای خواندن عدد استفاده شده است. استفاده از این مولتی‌متر و خواندن عدد توسط آن بسیار سخت و با دقت کمی همراه است. همچنین، از مولتی‌متر آنالوگ، تنها می‌توانیم برای انجام برخی کارهای ابتدایی استفاده کنیم. امروز از این مولتی‌متر بسیار کم و به‌ندرت استفاده میشود.
مولتی‌متر دیجیتال چیست؟
مولتی‌متر دیجیتال اعداد را به‌صورت دیجیتالی نشان می‌دهد. مولتی‌مترهای دیجیتالی در مقایسه با مولتی‌مترهای آنالوگ بسیار دقیق‌تر هستند و کارایی بیشتری دارند. این مولتی‌متر به دودسته کلی مولتی‌متر دستی و خودکار تقسیم میشود. دو مولتی‌متر دیجیتال دستی و خودکار در جدول زیر با یکدیگر مقایسه شده‌اند.
| مولتی متر دیجیتال دستی | مولتی متر دیجیتال خودکار |
|---|---|
| استفاده از آن سخت‌تر است. | استفاده از آن آسان‌تر است. |
| کندتر است. | سریع‌تر است. |
| ارزان‌تر است. | گران‌تر است. |
در حالت کلی، با استفاده از مولتی‌متر می‌توانیم ولتاژ، جریان و مقاومت را اندازه‌گیری کنیم. اما با استفاده از مولتی‌مترهای پیشرفته‌تر می‌توانیم کمیت‌هایی مانند دما و ظرفیت خازن را نیز اندازه بگیریم. در ادامه، نحوه اندازه‌گیری کمیت‌ها مختلف را با استفاده از مولتی‌متر دیجیتال خودکار توضیح می‌دهیم.
نحوه انتخاب مولتی‌متر
به هنگام خرید مولتی‌متر به این نکته توجه داشته باشید که چه کمیت‌هایی را می‌خواهید با آن اندازه بگیرید. در حالت کلی، باید مولتی متری را انتخاب کنید که بتوانید با استفاده از آن جریان، ولتاژ، مقاومت و پیوستگی را اندازه بگیرید. اگر بتوانید مولتی متری برای اندازه‌گیری مشخصات خازن، دیود یا اندازه‌گیری دما پیدا کنید، در خرید آن هیچ‌گونه تعللی نکنید.
اندازه‌گیری ولتاژ DC
ولتاژ DC روی مولتی‌متر با استفاده از علامت نشان‌داده‌شده در تصویر مشخص میشود. این ولتاژ را می‌توانیم در باتری‌ها، پنل‌های خورشیدی و بسیاری از وسایل الکترونیکی مشاهده کنیم. DC به معنای مستقیم است. در این نوع ولتاژ، الکترون‌ها، همانند حرکت آب در رودخانه، در یک‌جهت حرکت می‌کنند. به این نکته توجه داشته باشید که ولتاژ DC در اسیلوسکوپ به شکل خطی مستقیم نشان داده میشود. ازاین‌رو، علامت ولتاژ DC روی مولتی‌متر به شکل حرف V به همراه خطی مستقیم روی آن نشان‌داده‌شده است.
برای اندازه‌گیری ولتاژ DC، سیم قرمزرنگ را داخل ورودی V و سیم سیاه‌رنگ را داخل ورودی COM قرار می‌دهیم.
همچنین، سر سوسماری سیم قرمز را به قطب مثبت باتری و سر سوسماری سیم سیاه را به قطب منفی باتری وصل می‌کنیم. سپس، با قراردادن مولتی‌متر روی علامت ولتاژ DC به‌راحتی می‌توانیم ولتاژ باتری را اندازه بگیریم. اگر مولتی‌متر عدد منفی نشان دهد، تنها کافی است جای سیم‌های قرمز و سیاه را در باتری تغییر دهیم.
در مولتی‌مترهای دیجیتال دستی باید محدوده موردنظر را به‌صورت دستی انتخاب کنیم. به‌عنوان‌مثال، فرض کنید باتری دارید که روی آن عدد ۱۲ ولت نوشته شده است. این عدد از ۲ ولت بیشتر، اما از ۲۰ ولت کمتر است؛ بنابراین، برای اندازه‌گیری ولتاژ باتری ۱۲ ولتی، مولتی‌متر دستی را روی ۲۰ ولت قرار می‌دهیم.
سؤالی که به هنگام اندازه‌گیری ولتاژ با مولتی‌مترهای دیجیتال دستی ممکن است مطرح شود آن است که اگر ولتاژ باتری یا وسیله الکترونیکی موردنظر را ندانیم، این‌گونه می‌توانیم محدوده صحیح رو انتخاب کنیم. در این هنگام، مولتی‌متر را روی بزرگ‌تری ولتاژ قرار می‌دهیم. سپس، ولتاژ را تا جایی کاهش می‌دهیم که عبارت 1. روی نمایشگر نشان داده شود. نمایش این عبارت روی نمایشگر بدان معنا است که از محدوده صحیح برای واتاژ خارج شده‌ایم. در نتیجه، به محدوده قبل از نمایش .1 بازمی‌گردیم. در این حالت، می‌توانیم ولتاژ را اندازه‌گیری کنیم.
فرض کنید مداری متشکل از چند مقاومت الکتریکی و یک دیود LED دارید. با استفاده از مولتی‌متر دیجیتال خودکار به‌راحتی میتوانید ولتاژ کل مدار یا ولتاژ هر قطعه در مدار را اندازه‌گیری کنید. به‌عنوان‌مثال، با قراردادن دو سر سیم‌های قرمز و سیاه در دو انتهای LED به‌راحتی میتوانید ولتاژ دو سر آن را اندازه بگیرید.
توجه به این نکته مهم است که تنها می‌توانیم تفاوت ولتاژ بین دونقطه در مدار را اندازه‌گیری کنیم و ولتاژ نقطه تکی را نمی‌توانیم به دست آوریم.
اندازه‌گیری ولتاژ AC
پریزهای الکتریکی در خانه‌ها جریان AC یا متناوب دارند. در جریان DC الکترون‌های تنها می‌توانند در یک‌جهت حرکت کنند. اما در جریان AC، جهت حرکت الکترون‌ها به طور متناوب تغییر می‌کند. این حالت مشابه جزرومد در دریا است. همچنین، جریان AC در اسیلوسکوپ به‌صورت تابع سینوسی نشان داده میشود. ازاین‌رو، ولتاژ AC روی مولتی‌متر با استفاده از علامت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر مشخص خواهد شد.
برای اندازه‌گیری ولتاژ AC، یکی از سیم‌ها را داخل ورودی V و سیم دیگر را داخل ورودی COM قرار می‌دهیم. در ادامه، ابتدا قسمت سوزنی شکل سیم سیاه‌رنگ را به ورودی خنثی متصل کنید. زیر اگر ابتدا قسمت سوزنی شکل سیم قرمزرنگ را به ورودی فعال وصل کتید، بلافاصله از سیم سیاه‌رنگ جریان الکتریکی عبور می‌کند.
اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی
مقاومت روی مولتی‌متر با استفاده از علامت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر مشخص میشود. واحد اندازه‌گیری مقاومت اهم است. همان‌طور که می‌دانیم، مقاومت الکتریکی به ما می‌گوید از سطح مقطع مشخصی از سیم چه مقدار الکترون می‌تواند عبور کند. هرچه تعداد مقاومت الکتریکی کمتر باشد، تعداد الکترون‌های بیشتری می‌توانند از سطح مقطع مشخص شده از سیم عبور کنند.
برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی، سیم قرمزرنگ را داخل ورودی با علامت مقاومت (Ω) و سیم سیاه‌رنگ را داخل ورودی COM قرار می‌دهیم. سپس، مولتی‌متر را روی علامت مقاومت تنظیم می‌کنیم و انتهای سوزنی شکل سیم‌های قرمز و سیاه را به‌صورت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر در دو سمت مقاومت الکتریکی قرار می‌دهیم.
به هنگام اندازه‌گیری مقاومت، به یکای اندازه‌گیری مقاومت روی نمایشگر مولتی‌متر توجه داشته باشید. یکای اندازه‌گیری در سمت راست نمایشگر و پایین آن نوشته میشود.
اندازه‌گیری جریان DC
به تعداد الکترون عبوری از نقطه‌ای مشخص در سیم، جریان الکتریکی گفته میشود. جریان DC یا جریان مستقیم به معنای عبور الکترون‌ها در یک‌جهت است. به طور معمول، جریان مستقیم از باتری‌ها عبور می‌کند. به این نکته توجه داشته باشید که جریان DC در اسیلوسکوپ به شکل خطی مستقیم نشان داده میشود. ازاین‌رو، علامت آن روی مولتی‌متر به شکل حرف A به همراه خطی مستقیم روی آن نشان‌داده‌شده است.
برای اندازه‌گیری جریان DC با استفاده از مولتی‌متر باید آن را به‌صورت سری در مدار قرار دهیم. هیچ‌گاه برای اندازه‌گیری جریان، مولتی‌متر را به‌صورت موازی با قطعه الکترونیکی موردنظر قرار ندهید. در این حالت، جریان بسیار بزرگی از مولتی‌متر عبور می‌کند و آسیب خواهد دید. مولتیمترها سه یا چهار ترمینال یا ورودی دارند.
در مولتی‌مترهایی با ۴ ورودی باید به بیشینه جریان عبوری نوشته شده روی مولتی‌متر توجه داشته باشیم. در ادامه، چگونگی اندازه‌گیری جریان مستقیم را با استفاده از مولتی‌متری با سه ورودی توضیح می‌دهیم. ابتدا مولتی‌متر را روی علامت جریان مستقیم قرار و سیم قرمزرنگ را داخل ورودی A و سیم سیاه‌رنگ را ورودی COM قرار می‌دهیم.
در ادامه، انتهای دیگر سیم سیاه‌رنگ را به قطعه الکترونیکی و انتهای دیگر سیم قرمزرنگ را به منبع تغذیه به‌صورت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر متصل می‌کنیم.
اندازه‌گیری جریان AC
الکترون‌ها در جریان AC یا متناوب به طور پیوسته تغییر جهت می‌دهند. واحد اندازه‌گیری جریان آمپر است. جریان متناوب روی مولتی‌متر با حرف A به همراه علامت سینوس روی آن نشان داده میشود.
برای اندازه‌گیری جریان AC، ابتدا مولتی‌متر را روی علامت جریان متناوب قرار و سیم قرمزرنگ را داخل ورودی Aو سیم سیاه‌رنگ را ورودی COM قرار می‌دهیم. در ادامه، انتهای دیگر سیم سیاه‌رنگ را به قطعه الکترونیکی و انتهای دیگر سیم قرمزرنگ را به منیع تغذیه به‌صورت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر متصل می‌کنیم.
اندازه‌گیری دیودها
دیودها به جریان الکتریکی اجازه می‌دهند تنها در یک‌جهت جریان داشته باشد. علامت دیود روی مولتی‌متر و در مهندسی الکترونیک در تصویر زیر نشان‌داده‌شده است. برای اندازه‌گیری دیودها با استفاده از مولتی‌متر، ابتدا آن را روی علامت دیود قرار می‌دهیم.
سپس، سیم قرمزرنگ را به ورودی دیود و سیم سیاه‌رنگ را به ورودی COM وصل می‌کنیم.
اگر انتهای سوسماری سیم‌های سیاه و قرمز را به‌صورت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر به دو سر دیود متصل کنیم، عبارت OL روی نمایشگر مولتی‌متر نشان داده میشود. زیرا دیود از خواندن ولتاژ توسط مولتی‌متر جلوگیری می‌کند. با تغییر جای سیم‌ها، مولتی‌متر می‌تواند ولتاژ دو سر دیود را نشان دهد.
اگر با تغییر جای سیم‌های قرمز و سیاه با یکدیگر، عبارت OL روی نمایشگر تغییر نکند یا عددی در محدود ۴/۰ روی نمایشگر نشان داده شود، دیود به درستی کار نمی‌کند و نمی‌توانیم از آن استفاده کنیم. همچنین، با تنظیم مولتی متر روی مقاومت، می‌توانیم مقاومت دیود را اندازه بگیریم. مقاوت دیودها در محدوده یک کیلو اهم تا ۱۰ مگا اهم قرار دارد. LEDها نیز نوعی دیود هستند که نور با رنگ‌های مختلف تابش می‌کنندو با تنظیم مولتی متر روی دیود، به راحتی می‌توانیم LEDهای مختلف را بررسی کنیم.
اندازه‌گیری خازن‌ها
خازن‌های می‌توانند الکترون‌ها را در خود ذخیره و پس از مدتی آن‌ها را آزاد کنند. خازن با علامت نشان‌داده‌شده در تصویر زیر روی مولتی‌متر نمایش داده میشود.
به طور معمول، ولتاژ بیشینه، ظرفیت و قطب منفی روی خازن‌ها نوشته شده‌اند. اما این اطلاعات در برخی خازن‌ها نشان داده نشده‌اند، بنابراین برای یافتن اطلاعات موردنظر باید از راهنمای خازن استفاده کرد. برای اندازه‌گیری ولتاژ خازن، مولتی‌متر را روی علامت ولتاژ DC و سیم سیاه را داخل ورودی COM و سیم قرمز را داخل ورودی V قرار می‌دهیم. در ادامه، انتهای سوسماری سیم سیاه را به قطب منفی و انتهای سوسماری سیم قرمز را به قطب دیگر خازن متصل می‌کنیم. پس از انجام این کار، مولتی‌متر ولتاژ ذخیره شده در خازن را به ما نشان می‌دهد.
در برخی مولتیمترها در کنار علامت دیود، علامت خازن با رنگ زرد نوشته شده است. در این صورت برای اندازه‌گیری مشخصات خازن مانند ظرفیت آن، مولتی‌متر را روی علامت دیود قرار و با فشاردادن دکمه زردرنگ در بالای مولتی‌متر، آن را در حالت استفاده برای خازن قرار می‌دهیم.
کاربردی بود. ممنون