Multimeeter

Multimeeter on mõõteriist, millega saab mõõta mitut suurust, näiteks pinget, voolutugevust ja takistust, samuti temperatuuri jm. Mõõdetava suuruse väärtust – näitu – saab lugeda osutiga skaalalt (analoogmultimeetrites) või elektrooniliselt näidikult numbernäiduna (digitaalmultimeetrites). Pikka aega kasutusel olnud analoogmultimeetreid hakkasid alates 1990. aastatest asendama digitaalmultimeetrid, mis esitavad mõõtetulemuse LCD- või LED-näidikul. Multimeetri tähenduses mõistetakse eelkõige kompaktset (kaasaskantavat) patareitoitega universaalmõõteriista. Mitmeotstarbelised profimõõtevahendid võivad olla suurema täpsusega ja lisavõimalustega, ka võrgutoitega statsionaarsed seadmed. Multimeeter (sageli koos ostsilloskoobiga) on esmane mõõtevahend elektriseadmetes rikete avastamisel ja seadistustoimingutel (nt autotestrid). Nimetus multimeeter tuli kasutusele koos digitaalsete mõõteriistadega. Analoogtehnikal põhinevad mitmefunktsioonilised mõõteriistad olid tuntud kui avomeetrid (mõõdetavate suuruste ühikute amper, volt, oom järgi) ja ka testrid. Iga multimeetriga saab mõõta elektripinget, voolutugevust ja elektritakistust: alalispinge, tähis V– või DCV (ingl k sõnadest Direct Current Voltage); vahelduvpinge, tähis V~ või ACV (Alternating Current Voltage); alalisvool, tähis A– või DCA (Direct Current Amperage); vahelduvvool, tähis A~ või ACA (Alternating Current Amperage); takistus, tähis Ω. Seega sisaldab iga multimeeter ampermeetrit, voltmeetrit ja oommeetrit. Lisaks põhifunktsioonidele võib multimeeter pakkuda võimalusi mõõta mitmeid muid elektrilisi ja mitteelektrilisi suurusi ning testida vooluahelaid: elektrilise mahtuvuse (harvmini ka induktiivsuse) mõõtmine; füüsikalise suuruse kahe väärtuse suhte mõõtmine detsibellides; elektripinge sageduse mõõtmine; ümbrustemperatuuri mõõtmine sisseehitatud anduriga või temperatuuri mõõtmine külgeühendatava anduri (harilikult termopaari) abil; suure takistuse (sadades megaoomides mõõtmine, vajab enamasti välist toiteallikat); suure voolutugevuse mõõtmine, kasutades juurdeühendatavaid voolutange; vooluahela katkematuse kontroll ahela takistuse mõõtmise teel: mõõteriist näitab väikest takistust (harilikult alla 50 Ω) ja annab märku helisignaaliga (või ka valgussignaaliga); dioodide korrasoleku kontroll ja polaarsuse kindlakstegemine; lihtsa harmoon- või impulss-signaali genereerimine kõrgsagedustraktide korrasoleku testimiseks. Analoogmultimeetritel on mõõdetavate suuruste valik reeglina piiratum kui digitaalsetel multimeetritel. Analoogmultimeeter on pöördpool-mõõtemehhanismiga osutimõõteriist, mille pinge- ja voolumõõtepiirkonnad valitakse mõõtemehhanismiga ühendatavate jada- ja rööptakistite ümberlülitamise teel. Voolu mõõtepiirkondadel mõõdetakse mõõdetava voolu poolt tekitatavat pingelangu sisseehitatud kindla väärtusega mõõtetakistusel (ehk voolušundil), mille takistust mitme mõõtepiirkonna saamiseks ümber lülitatakse. Vahelduvpinge ja -voolu mõõtepiirkondadel mõõdetav vahelduvvool alaldatakse enne näidikule andmist eelnevalt mõõtealaldi abil. Takistuse mõõtepiirkondadel kasutatakse sellist järjestikoommeetri lülitust, mille puhul mõõdetakse voolu, mis läbib järjestikku lülitatud mõõdetavat takistust ja eeltakistust (ehk etalontakistust), mis vastavalt takistuse mõõtepiirkonnale on erinev. Takistuste skaalal on selle mõõtelülituse kasutamisel null paremal (mida väiksem takistus, seda tugevam vool) ja skaala on tugevalt mittelineaarne. Mõnedes üksikutes analoogmultimeetrites on kasutusel ka lineaarne takistusskaala. Analoogmultimeetri mõõtetäpsus on suures osas määratud kasutatava näidiku (indikaatori) täpsusega. Reeglina on see 1% suurusjärgus või veelgi halvem (näiteks 2,5%). Oluliselt ebalineaarsete skaalade puhul (oommeeter, detsibell-skaalad) võib täpsus olla veelgi väiksem. Mõõteviga on enamasti suurem ka vahelduvpinge ja -voolu mõõtmisel, tingituna alaldusdioodide pinge-voolu karakteristiku mittelineaarsusest Digitaalmultimeetris muudetakse mõõdetav suurus temale vastavaks alalispinge väärtuseks. See alalispingesignaal digiteeritakse analoog-digitaalmuunduriga. Paljudes mõõteriistades kasutatakse numbrilise näidu saamiseks (kondensaatori laadimisel-tühjendamisel põhinevat) integreerivat muundurit (''dual-slope ADC''), mis muundab pinge väärtused vastavateks ajavahemikeks, mille kestust väljendatakse selle ajavahemiku jooksul loendatud tugisageduse allika perioodide arvuga. Integreerimisvahemike kestuseks on kuni 0,3 sekundit, mis on vajalik selleks, et vähendada näidiku viimaste numbrite vilkumist tingituna sellest, et mõõdetav suurus pole tavaliselt püsiva väärtusega. Niisugune muundamismeetod tagab analoog-digitaalmuundamise suure ajalise stabiilsuse ja häirekindluse, nii et mõõtetäpsus on kõigis mõõtepiirkondades küllalt hea (mõõteviga ei ületa ka lihtsamatel, 4-kohalise näiduga riistadel 1%. Pinge mõõtmisel on mõõtelülituse suure sisendtakistuse (tüüpiliselt 10 MΩ) tõttu mõõteriista enda mõju mõõdetavale ahelale enamasti tühiselt väike. Vahelduvvoolusuuruste mõõtmise jaoks kasutatakse täppisalaldi lülitust, mis praktiliselt välistab alaldusdioodi mittelineaarsuse mõju näidule (madalatel signaali sagedustel). Takistuse mõõtmine põhineb tavaliselt püsivooluallikaga lineaarse mõõtelülituse (lineaarse oommeetri) kasutamisel (vt digitaaloommeeter). Digitaalmultimeeter vajab kõigiks mõõtetoiminguteks elektrienergiat. Toiteallikaks on tavaliselt patarei pingega 9 V (6LF22). Multimeetri lahutusvõime (resolutsiooni) all mõeldakse suurimat mõõteväärtuste – mõõtesammude – arvu, mida multimeeter saab näidikul kuvada. See arv on kõige sagedamini kas 4- või 5-kohaline. Igal kümnendkohal võivad olla numbrid 0...9, välja arvatud esimene, kõrgeima väärtusega koht. Lahutusvõimet tähistatakse täisarvu ja murdosaga: 3½ või 3,5 – suurim mõõtesammude arv 1999, kusjuures esimese koha number võib olla 0 või 1 (nulli ei kuvata); 3¾ või 3,75 – suurim arv (olenevalt tootjast) 3999 või 5999, esimese koha number vastavalt 0...3 või 0...5; 4½ või 4,5 – suurim arv 19999, kusjuures esimese koha number võib olla 0 või 1. Seega viiekohalisel (4½) näidikul on võimalik kuvada 20 000 mõõteväärtust, nt pinge mõõtepiirkonnas 200 mV vahemikus 00,00 kuni 199,99 mV, mõõtesamm 0,01 mV. Mõõtetäpsust (mõõtemääramatust) väljendatakse protsentides, millele võib lisanduda viimase numbrikoha viga. Viga sõltub mõõdetava suuruse liigist ja mõõtepiirkonnast. Kui näiteks alalispinge 200 V piirkonnas on märgitud veaks ±(0,8% + 2 digit) ja mõõteriist näitab 183,5 V, siis suurim mõõteviga on 0,008 × 183,5 + 2 × 0,1 = ±1,7 V ja mõõdetava suuruse tegelik väärtus asub pingevahemikus 181,8–185,2 V. Mida suurem on numbrikohtade arv näidikul, seda suurem on üldiselt ka multimeetri mõõtetäpsus. Kõrgemasse hinnaklassi kuuluvatel multimeetritel on mitmeid eriomadusi ja -võimalusi: lisaks numbernäidule näidu võimalus horisontaalsel skaalal (ingl Bar graph); automaatne piirkonna valik (Auto-ranging) koos automaatse ülepingekaitsega; õige efektiivväärtuse näit (TrueRMS või TRMS) ka mittesiinusvoolu korral; mõõtesuuruse maksimaalse, minimaalse ja hoideväärtuse indikatsioon ja fikseerimine(MAX, MIN, HOLD); mõõtetulemuste salvestamine ja talletamine; lühiseindikatsioon, annab väikesest takistusest (nt alla 30 Ω) märku heli- või/ja valgussignaali abil (sellest tulenevalt nimetatakse vooluläbivuse kontrolli ka ahelate läbihelistamiseks); see funktsioon võib olla ühendatud dioodi testiga; automaatne väljalülitumine (Auto power off), kui mõõteriista teatud ajavahemiku jooksul ei kasutata (oluline toitepatarei kestvuse seisukohast); mõõteriista sisendahela elementide ja mõõtemehhanismi kaitse ebaõigesti valitud mõõtepiirkonna korral (näiteks katsel mõõta patarei pinget voolu mõõtmise režiimis); kaitseks võib olla automaatkaitselülitil või sulavkaitse (analoomultimeetrites); sisendahelate kaitse takistuse mõõtmise režiimis juhusliku pinge eest, mis võib näiteks püsida suuri mahtuvusi sisaldavas ahelas veel ka mõnda aega toite väljalülitamise järel; toitepatarei laetuse indikaator; ülekoormuse indikaator. Multimeetriga mõõtmine Digitaalne multimeeter Digital Multimeter Measurement Fundamentals