Come utilizzare un multimetro digitale? (Guida per principianti)

Se sei relativamente nuovo nell’elettronica e desideri risolvere i problemi dei dispositivi elettronici da solo, è essenziale avere una conoscenza adeguata dei multimetri.

In passato eravamo limitati ai dispositivi analogici, che erano piuttosto difficili da utilizzare. Ma ora puoi trovare una varietà di multimetri digitali che ti consentono di selezionare un’ampia gamma di misurazioni (manualmente o automaticamente). Inoltre, può visualizzare digitalmente i valori misurati su uno schermo, facilitando l’utilizzo dello strumento anche per i principianti.

Tutti i multimetri digitali possono misurare tensioni, correnti e resistenze AC/DC. Inoltre, alcuni ti consentono persino di testare continuità, hFE, capacità, temperatura, onda quadra e frequenza! In questo articolo, ti guiderò attraverso tutto ciò che dovresti sapere su un multimetro digitale e su come misurare i diversi valori.

Sommario

Suggerimenti per la sicurezza prima di utilizzare un multimetro digitale

Se hai già acquistato un multimetro digitale, ti consiglio vivamente di controllare il manuale dell’utente prima di utilizzarlo. È essenziale conoscere le basi e gli avvertimenti.

Attenzione: il mancato rispetto delle istruzioni di sicurezza può danneggiare il dispositivo o addirittura provocare scosse elettriche o incendi.

Prima di tutto, notate la categoria dello strumento. La IEC (International Electrotechnical Commission) ha definito quattro categorie in base al tipo di carico che andrai a misurare. Puoi trovare questi dettagli nel tuo manuale d’uso o nello strumento stesso.

Categoria	Applicazione
CAT I	Dispositivi elettrici ad alta tensione ma a bassa energia
CAT II	Elettrodomestici o utensili portatili direttamente collegati al sistema di distribuzione elettrica
CAT III	Apparecchiature cablate, motori polifase, sistemi di illuminazione di grandi edifici e interruttori automatici (a livello di distribuzione)
CAT IV	Forniture elettriche primarie e contatori a bassa tensione e ad alta energia

Categorie di multimetri digitali

Oltre alla categoria, suggerisco di controllare anche le istruzioni elettriche, ambientali, meccaniche e di sicurezza.

Cose da fare e da non fare nell’uso del multimetro

Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti di sicurezza aggiuntivi che puoi adottare quando utilizzi un multimetro digitale:

• Evitare che acqua, liquidi e corpi estranei entrino nella custodia e nelle sonde.
• Evitare di utilizzare lo strumento nel caso in cui la batteria sia scarica, i puntali siano danneggiati, il coperchio della batteria sia aperto o si noti qualsiasi tipo di malfunzionamento.
• Tenere il multimetro lontano da gas infiammabili e atmosfere esplosive.
• Non prendere mai in considerazione l’utilizzo su dispositivi elettronici che superano le tensioni e le correnti massime specificate.
• È una buona idea utilizzare dispositivi di protezione come guanti e occhiali di sicurezza quando si utilizza lo strumento.
• Assicurarsi di indossare indumenti elettricamente non conduttivi durante l’esecuzione di qualsiasi tipo di test.
• Quando si stabiliscono i collegamenti, considerare sempre di collegare prima il cavo nero (massa). Inoltre, assicurati di disconnettere questo alla fine.
• Se sei un principiante, è una buona idea imparare prima a testare i componenti elettronicamente morti.
• Rimuovere sempre i puntali e spegnere lo strumento quando si sta per aprire il telaio del multimetro.
• Non prendere mai in considerazione la sostituzione delle parti a meno che tu non sia un professionista o sei supportato da uno.

Diverse parti di un multimetro digitale

Ora che conosci le misure di sicurezza e le precauzioni, è tempo di imparare le basi. Senza comprendere tutte le parti del multimetro digitale e le sue funzioni, non sarai in grado di utilizzarlo correttamente.

Guardando l’immagine sopra, dovresti già avere un’idea generale dello strumento. Bene, la maggior parte dei multimetri digitali ha un display digitale, un interruttore rotante e jack di ingresso. Tuttavia, alcuni prodotti di fascia alta sono dotati anche di pulsanti extra per funzionalità aggiuntive. Esploriamo ciascuna delle parti in dettaglio.

Display digitale

Questo è il componente più basilare dello strumento. La maggior parte dei multimetri incorpora schermi LCD illuminati, alcuni sono addirittura retroilluminati per una migliore visualizzazione.

A differenza dei tradizionali misuratori analogici, vengono visualizzati in numeri che facilitano agli utenti la lettura dei valori misurati. Può visualizzare quattro valori/cifre e anche un segno negativo quando la polarità è invertita (errato posizionamento dei puntali rosso e nero).

Interruttore rotante

È semplicemente il selettore o la manopola posizionata al centro che consente di selezionare dalla gamma di tensioni, correnti e resistenze AC/DC. Tutto quello che devi fare è ruotare l’interruttore in diverse direzioni.

Se hai un dispositivo come nella foto sopra (un multimetro a portata manuale), devi impostare manualmente i valori di misurazione. Tuttavia, se si dispone di un misuratore a scala automatica, non è necessario preoccuparsi delle gamme in quanto possono configurarle automaticamente.

Durante le misurazioni, è essenziale conoscere i simboli appropriati. La tensione e la corrente CA hanno una notazione “∿” che si differenzia dalla tensione e dalla corrente CC, che è “⎓”.

Inoltre, tieni presente che alcuni misuratori economici non offrono la misurazione della corrente CA, come quello sopra nella foto.

Puntali/sonde per test

Ogni multimetro digitale viene fornito con due puntali (rosso e nero), noti anche come sonde. Questi sono semplicemente i fili che consentono di collegare un circuito elettrico al misuratore.

Un’estremità del filo è una sonda appuntita destinata a toccare il dispositivo sorgente. Mentre la sonda a punta è la più popolare, ci sono altre varianti, tra cui clip a coccodrillo, clip a uncino o persino sonde a pinzetta!

L’altra estremità del cavo è solitamente un jack a banana, che deve essere collegato alle porte di ingresso del multimetro digitale, di cui parlerò in seguito.

Alcuni modelli più vecchi offrivano connettori BNC, ma al giorno d’oggi la maggior parte dei produttori utilizza i jack a banana protetti nei misuratori secondo le linee guida sulla sicurezza dell’IEC.

Porte di ingresso

Tutti i multimetri digitali hanno almeno tre porte di ingresso: positivo, negativo e un ampere elevato (solitamente per misurare l’intervallo di corrente da 200 mA a 10 A). Tuttavia, gli strumenti più recenti hanno anche una quarta porta per il test di temperatura, volt, resistenza e diodi.

La porta negativa o chiamata anche porta di ingresso comune è solitamente etichettata COM . Qui è dove è collegata la sonda nera ed è collegata alla terra di un circuito elettrico. Non importa cosa stai cercando di misurare, questo deve essere sempre collegato.

D’altra parte, il positivo o anche noto come porta corrente, è dove si collega la sonda rossa. Viene utilizzato per misurare la corrente fino a 200 mA ed è principalmente rappresentato con l’etichetta mAVΩ , VΩmA o V/Ω/Hz .

Porte di ingresso su diversi multimetri digitali

Allo stesso modo, la terza porta (etichettata solo A, 10A⎓MAX o 20A ) viene utilizzata quando si tenta di misurare correnti maggiori (superiori a 200 mA). Qui è necessario collegare la sonda rossa.

Nota: controllare sempre la tensione, la corrente, la resistenza massime supportate e anche il limite di tempo (quando si misurano ampere elevati) accanto alle porte di ingresso prima di utilizzare il multimetro digitale.

Tester per transistor

La maggior parte dei multimetri digitali ha un tester a transistor incorporato. Esistono due campi separati per testare entrambi i tipi di transistor (NPN o PNP). Quando si esegue questa operazione, è necessario configurare in modo appropriato Emitter-Base-Collector, assicurandosi che si trovino sui terminali corretti.

Inoltre, quando si testano i transistor, è essenziale puntare il selettore rotativo sul campo hFE. Nel caso in cui non ricevi la lettura, potresti voler invertire la loro posizione per ottenere risultati accurati.

Pulsanti di ingresso

Se disponi di un modello DMM più recente, è probabile che sia dotato di più pulsanti. In alcuni modelli, ottieni un pulsante Intervallo per impostare manualmente l’intervallo o semplicemente impostarlo su Auto.

Allo stesso modo, ci sono altri pulsanti con funzioni dedicate, come Data Hold, Min/Max Mode, Back Light, On/Off, Frequency Counter, Relative Measurement, Shift e molti altri.

Dal momento che il numero di pulsanti varia in base al tipo di DMM, non li approfondirò. Invece, puoi consultare il manuale dell’operatore per sapere come funzionano e quando dovresti usarli.

Come funziona un multimetro digitale?

Sebbene possa esistere un’ampia gamma di multimetri digitali, il principio di funzionamento rimane lo stesso. Una volta che sai come funziona il dispositivo, non è affatto noioso usarlo.

Schema a blocchi del multimetro digitale

Secondo lo schema a blocchi sopra, per trovare la tensione CA del circuito, è necessario prima impostare il selettore rotativo su un intervallo appropriato. Successivamente, l’attenuatore calibrato converte i volt più alti in volt più bassi. Quindi, il circuito raddrizzatore (noto anche come convertitore CA/CC di precisione) converte la tensione CA in tensione CC. Infine, i valori analogici generati vengono trasformati in digitale dal convertitore analogico-digitale che viene quindi visualizzato sullo schermo LCD.

Allo stesso modo, se stai cercando di misurare una tensione CC, è necessario impostare prima il selettore rotativo. Quindi, i volt più alti vengono calibrati in volt più bassi come discusso in precedenza. Poiché si tratta di una tensione CC, non richiede una connessione al circuito raddrizzatore e il convertitore CA/CC converte il segnale analogico CC in digitale, che viene ora visualizzato sullo schermo.

Mentre la misurazione delle tensioni richiedeva un attenuatore calibrato, la misurazione delle correnti richiede shunt, che in pratica convertono l’alta corrente in bassa. Ora, se stai cercando di misurare una corrente CA, passa prima attraverso il circuito del raddrizzatore (per convertire CA in CC) prima della conversione in un segnale digitale. D’altra parte, quando si misura la corrente continua, questo viene fatto direttamente. Una volta completata la conversione finale, il valore finale viene visualizzato sullo schermo digitale.

Per trovare la resistenza, dovremmo prima puntare il selettore rotativo sull’intervallo di resistenza appropriato. A differenza delle altre misurazioni, qui richiediamo una sorgente di corrente costante che fornisca la quantità necessaria di amplificatori.

Ora, il multimetro digitale trova la caduta di tensione nel circuito e, con l’aiuto della legge di Ohm ( Resistance = Voltage / Current ), viene calcolata la resistenza. Infine, l’amplificatore buffer fornirà la trasformazione dell’impedenza elettrica (ovvero, fornirà la migliore condizione di caricamento) ei segnali analogici verranno convertiti in digitali prima dell’uscita finale sullo schermo.

Come utilizzare un multimetro digitale?

Come accennato in precedenza, un multimetro digitale ti aiuta a misurare tensione, corrente e resistenza. Inoltre, consente di testare la continuità , l’hFE di un transistor, la frequenza e altro ancora. Per quanto riguarda lo stesso, discuterò la guida passo-passo sulla misurazione di ciascuno di essi.

Misurazione della tensione

1. Prima di tutto, collegare la sonda/il puntale nero alla porta COM del multimetro digitale.
   
2. Successivamente, inserire la sonda rossa nella porta mAVΩ, VΩmA o V/Ω/Hz (corrente) .
   
3. Quindi, accendi il multimetro (se il tuo dispone di un pulsante dedicato).
4. Ruotare ora il selettore/selettore verso il campo di tensione CA/CC a seconda del tipo di tensione immagazzinata dal dispositivo. Quindi, utilizzare le sonde per calcolare la tensione CA/CC.

Ad esempio, per controllare la tensione di alimentazione CA della tua casa, ecco cosa puoi fare:

1. Innanzitutto, cerca la tensione di alimentazione del tuo paese. Di solito, questo è di circa 120-250 V.
2. Impostare la manopola su AC Voltage (V con il simbolo ~) e il valore dovrebbe essere maggiore della tensione di alimentazione . Diciamo che la tensione di alimentazione è 230V. Ciò significa che dovrai impostarlo almeno su 250 o superiore. Nel nostro dispositivo, il valore più alto di 230V è 750V. Quindi, ho impostato il quadrante su 750V. Nota che se imposti il ​​quadrante su una tensione inferiore, potresti danneggiare il dispositivo!
   
3. Ora, tieni i puntali in basso assicurandoti di non toccare la punta dei puntali e che le due punte non si tocchino. Come sempre, presta particolare attenzione anche quando ti avvicini alla presa a muro.
4. Quindi, collega uno dei fili a sinistra e un altro a destra. Puoi persino ripristinarli per testarli tu stesso.
5. Quindi, puoi anche provare a testare la tensione del foro di terra. Inserire la sonda nera nell’unico foro in alto/in basso. Quindi, inserisci il rosso in uno qualsiasi dei fori sinistro/destro e annota la lettura. Se non ottieni alcuna lettura o un valore basso rispetto alla tensione di alimentazione standard, tieni presente che la tua casa non è adeguatamente messa a terra.

Mentre questo serviva per misurare la tensione CA, ecco un semplice esempio di come controllare la tensione CC di una batteria CC AA da 1,5 V:

1. Innanzitutto, è necessario spostare il quadrante sulla tensione CC (CC) e impostare il valore su 2 V o superiore. Nel nostro, lo imposterò a 20V.
   
2. Quindi, tocca la punta della sonda nera sul lato negativo della batteria .
3. Quindi, toccare con la punta della sonda rossa il lato positivo della batteria .
4. Ora, osserva la lettura della tensione dallo schermo digitale. Se ricevi la quantità effettiva di tensione, significa che è completamente carica.
   
5. Se ottieni un valore negativo, significa che hai toccato le punte sui lati sbagliati della batteria. Non devi preoccuparti perché questo non distruggerà il tuo contatore. Invece, ti sta solo fornendo la lettura per il terminale negativo del circuito.
6. Tuttavia, se lo stai eseguendo con una batteria elettronicamente scarica, probabilmente otterrai una lettura inferiore a 1. Ecco cosa abbiamo ottenuto quando ho testato su una batteria da 9 V CC:
   

1. Dopo aver annotato le letture della tensione, puoi impostare il quadrante su Off .
2. Infine scollegare prima la sonda rossa e poi quella nera.

Misurazione della resistenza

A scopo di test, controllerò la resistenza di un resistore da 220Ω. Se non sei a conoscenza del suo valore, puoi confrontare il codice colore con la tabella online.

1. Inizia collegando la sonda nera alla porta COM e quella rossa alla porta VΩmA.
2. Ora, ruota la manopola sul campo Ω e impostalo sul valore appropriato (impostalo sempre su quello più alto della resistenza). Come puoi vedere, per il resistore da 220Ω, l’ho impostato su 2000.
   
3. Successivamente, tieni premuta la sonda nera contro un’estremità del resistore .
4. Quindi, tocca la sonda rossa all’altra estremità .
5. Notare la resistenza dello schermo digitale.
   
6. Infine, scollegare la sonda nera seguita da quella rossa.

Continuità di prova

In questa sezione, verificherò la continuità su un pezzo di cavo di collegamento. È possibile utilizzare qualsiasi altra attrezzatura per assicurarsi che non sia danneggiata e che funzioni correttamente.

1. Prima di tutto, collega le sonde nera e rossa alle rispettive porte, come discusso sopra.
2. Quindi, imposta il quadrante sul campo di continuità (uno con un simbolo di diodo e un simbolo di onda sonora).
   
3. Ora, tocca il puntale nero a un’estremità del filo e quello rosso all’altra . Il DMM dovrebbe produrre un suono “bip” e il valore dovrebbe cambiare da “1” se c’è continuità.
   
4. Utilizzando una tecnica simile, ecco come testare la continuità di un cavo jumper. Se ottieni un valore 0 o minimo , significa che c’è una continuità perfetta. Tuttavia, se ottieni una lettura più alta o semplicemente 1 o OL , significa che il circuito è aperto e non c’è continuità, il che significa che la corrente non scorre).
   
5. Al termine, imposta la manopola su Off e scollega entrambe le sonde.

Misurazione della corrente

A scopo di test, ho prima creato un semplice circuito comprendente una batteria da 2,68 V CC, un LED verde (requisito di tensione di 1,9-4 V) e un cavo jumper. e una scheda matrice per misurare la corrente continua (DC).

Poiché questa è solo una guida per principianti all’utilizzo di un multimetro, non ho incluso i passaggi necessari per misurare la corrente alternata (CA). Può essere un processo rischioso e può rivelarsi fatale. Se sei già un esperto, puoi utilizzare una procedura simile con precauzioni estreme o utilizzare una pinza amperometrica.

1. Inserire la sonda nera nella porta COM.
2. Quindi, collegare la sonda rossa alla porta 10A. Tuttavia, se sei consapevole che il circuito creato è inferiore a 200 mA, puoi utilizzare anche la porta VΩmA.
3. Successivamente, sposta il quadrante sul campo DC Current .
   
4. Interrompere il circuito semplicemente scollegando il terminale positivo del circuito.
5. Quindi, collegare il DMM in serie al circuito. Ciò significa che tocco la sonda rossa sul lato positivo della batteria e la sonda nera sul lato negativo del LED.
   
6. Ora il LED dovrebbe accendersi e dovresti vedere la lettura sul display digitale.
7. Una volta completata la misurazione, ora puoi scollegare tutto e anche impostare il quadrante su Off.

Test HFE per transistor

Il parametro ibrido Forward current gain, common Emitter (hFE) determina il guadagno di corrente o il fattore di amplificazione di un transistor. Ogni transistor ha il proprio valore hFE e va da 10 a 500. Per testare il tuo, segui questi rapidi passaggi:

1. Impostare il quadrante sul campo hFE .
   
2. In base al tipo di transistor (NPN o PNP), inserire il collettore (C), la base (B) e l’emettitore (E) negli appositi fori del rispettivo campo.
   
3. Nel caso in cui non ci sia lettura, prova a regolare nuovamente il transistor finché non vedi il valore hFE sullo schermo digitale.
   
4. Una volta annotati i valori, non è possibile impostare il selettore rotativo su Off e scollegare le sonde.

Calcolo dell’uscita dell’onda quadra, della frequenza e della temperatura

Insieme a tensione, corrente, resistenza, continuità e hFE, è anche possibile calcolare l’uscita dell’onda quadra utilizzando qualsiasi multimetro digitale. Per verificarlo, puoi utilizzare un oscilloscopio o crearne uno utilizzando Arduino . Quindi, usa il suo software per misurare la frequenza.

A differenza dei DMM di fascia bassa, alcuni strumenti di fascia alta consentono di misurare direttamente la frequenza in quanto dispongono di un campo Hz separato.

Allo stesso modo, alcuni consentono anche di misurare la temperatura. Puoi controllare il tuo manuale per saperne di più su di loro.