Калибровка мультиметра в домашних условиях

Некоторое время назад заинтересовал вопрос, как проверить свои мультиметры. В частности, вольтметры. Если есть доступ к точному прибору, то проблема решается просто — подсоединить оба вольтметра к одному источнику напряжений (например, к батарейке или лабораторному источнику питания) одновременно и сравнить результаты. У меня такой возможности не обнаружилось, поэтому родилось следующее решение: Это источник опорного напряжения на основе MAX6350CSA+. Данная микросхема имеет на выходе 5 В с погрешностью ±1 мВ (±0.02%). Подобных микросхем много, на разные напряжения, с разной точностью и ценой. В связи с уже упоминавшейся недоступностью точного вольтметра, выбор именно этого чипа был обусловлен его начальной точностью. Ну и ценой, разумеется. Тепловой коэффициент особо не волновал — все равно использоваться будет при комнатной температуре, но разница в цене невелика, поэтому взял с минимальным. Я покупал на DigiKey, но они есть и на AliExpress — около $10. Схема в точности срисована с даташита. Кроме того добавлен светодиод — чтобы не забыть выключить прибор и не посадить батарейку. Все элементы, кроме, собственно, MAX6350CSA+ — опциональны. Если точный вольтметр недоступен, то R2 лучше вообще не впаивать. Все части на семейном снимке: Плата такая фигурная, чтобы «крона» поместилась в корпус и прижалась платой к стенке. Фоторезист, однокомпонентная маска (держится так себе — облупилась местами). Внешний размер коробочки: 83 x 57 x 24 мм, куплено на AliExpress. Обратная сторона крупным планом: Собрал пару лет назад, а недавно обнаружил на работе в соседнем отделе поверенный Keithley 2000 ±(0.003% + 5). Поэтому быстренько подкрутил R2 до показаний 5,00008-5,00011 (последняя цифра прыгает). Добиваться всех нулей смысла не имеет — это все равно за рамками точности прибора. Оставил чуть выше пяти вольт — просто потому, что 5,00011 смотрится красивее, чем 4,99987 🙂 Итого получил источник точного напряжения 5.0001 В ±0.2 мВ (±0.005%). И вот результат: Это глубоко в пределах допустимого для моего мультиметра ±(0.05% + 5), поэтому разбирать и подстраивать его пока не буду. Разумеется, это только проверка вольтметра постоянного тока, только на одном диапазоне и только для одного значения. Для большинства простеньких мультиметров больше и не имеет смысла — у них только один подстроечный резистор. Но, в принципе, можно проверить и измерение тока — достаточно взять точный резистор порядка килоома и подключить его к клеммам данного устройства. Альтернативно можно посмотреть на www.voltagestandard.com, но дорого. Еще у китайцев есть, некоторые даже прикладывают листочек с измеренными точными значениями. Но нет никакой гарантии, что они действительно измеряют каждый экземпляр, а не пишут от балды. Схема и разводка — в приложении.

Калибровка мультиметра может потребоваться, если необходимо добиться более точных показаний. Каждый мультиметр нужно проверять хотя бы один раз в 2-3 года, потому что настройки сбиваются, и он начинает выдавать неверные данные. Учитывая, что общей методики для всех видов устройств не существует, владельцы прибегает к различным средствам.

Документация

Любой измерительный прибор имеет относительную погрешность. Обычно этот параметр фиксирован и индивидуален для каждого мультиметра. Он отражается в документации, прилагаемой к товару. Данные о погрешности обозначаются знаком процента или «плюса-минуса». Производитель указывает максимально допустимый диапазон отклонений, который получает после калибровки на заводе.

Однако перед использованием можно определить точность мультиметра самостоятельно. Часто два разных экземпляра, выпущенных одним и тем же производителем, могут иметь разные погрешности.

Для правильной оценки лучше использовать абсолютную цифру, которая приводится в конце шкалы погрешностей. Например, если нужно произвести измерения, где диапазон напряжения составляет 2 В, погрешность не должна составлять больше ±41 мВ.

Если паспортные данные мультиметра рассчитывают погрешность в процентном соотношении, например, ± 0,5% и ± 1D, то считаем. 0,5% от 2 В Получается значение 40 мВ, в этом случае единицей меньшего разряда выступает 1 мВ.

Если вы выявили, что на данном отрезке измерений мультиметр показывает отклонения, больше предусмотренных, ему требуется калибровка. Если правильно провести процедуры, показания будут точнее тех, которые указывает производитель в паспорте товара.

Варианты определения погрешности

Как откалибровать прибор – вопрос достаточно сложный, потому что единая методика, описывающая данные действия, не предусмотрена. Каждый пользователь подбирает удобный для себя метод, которых наиболее соответствует модели его мультиметра и является доступным.

Большинство мультиметров используется для измерения напряжения, прозвона электросетей, измерения сопротивления, ими проверяют транзисторы, конденсаторы, некоторые модели способны измерять температуру. Не столь важно, какой модели у вас прибор. Методика калибровки может быть единой для нескольких продуктов разных компаний.

В основном мультиметры имеют стандартную схему. Полученные показания они превращают в напряжение, которое сравнивается с образцовым значением, называемым VREF. Благодаря этому и удается получить измеряемые величины.

Для того чтобы они были максимально точными, необходимо, чтобы образцовое напряжение было приближено к идеальному. Так как величину ему в большинстве случаев задает обычный резистивный делитель, точность данных может зависеть от того, насколько свежая у прибора батарея. Если она разряжена, мультиметр будет выдавать неверные данные.

Неточность образцового напряжения сделает неверными и все остальные величины, получаемые при помощи мультиметра. Методика калибровки требует точной установки именно этого исходного параметра.

Совет. Перед тем как настраивать прибор, замените батарею или убедитесь в том, что она хорошо заряжена.

Многие мультиметры имеют подстроечные элементы для калибровки. Это переменные резисторы с дополнительным выводами. Искать их несложно, они имеют специальные обозначения на плате.

Если прибор старого образца, и плата таких обозначений не имеет, найдите примерное их месторасположение, а затем сравните со схемой мультиметра.

Калибратор или образцовое напряжение

Для калибровки может быть применен специальный прибор типа АКИП-2201. Он выдает показания с высокой точностью, и на них можно ориентироваться для подгонки своего мультиметра.

Однако стоимость такого калибратора высока, поэтому им пользуются только специализированные компании, которые занимаются калибровкой приборов и вопросами метрологии.

Более доступный вариант для калибровки в домашних условиях – применить источник образцового напряжения. С его помощью можно провести калибровку популярных мультиметров Mastech и других марок.

В качестве источника можно использовать микросхему REF5050 на 5 В или специальный контрольный источник AD584, или любой другой с высокой точностью, который удастся найти. У нее заявленная точность 0,05%. Подключив мультиметр к схеме, подстроечными элементами добиваются правильные показания прибора.

Этапы процедуры

Нужно в первую очередь сделать следующее:

• настроить делитель, который и определяет исходное VREF, для этого вам потребуется потенциометр VR1;
• переключите мультиметр на деление 200мВ для измерения постоянного тока;
• используйте вольтметр, точность которого известна, подайте на вход нужное напряжение. Чем ближе оно к указанной точке диапазона, тем лучше: например, подойдет напряжение 190мВ;
• после этого можно настраивать показания мультиметра. Если вы меняете полярность, прибор должен реагировать и выдавать соответствующий знак.

Кроме этого, проверяется работа устройства и в других диапазонах. Если он исправен, расхождений не появится. Для того чтобы проконтролировать показатели, можно произвести повторное измерение напряжения, используя 36 вывод АЦП.

В этом случае напряжение должно составить 100 мВ. Однако не стоит ожидать высокой точности прибора. Дело в том, что часто производители устанавливают однооборотные потенциометры с сопротивлением 20 кОм, в результате чего не удается получить высокоточных показаний устройства.

Резистор переменный VR2 применяется для калибровки мультиметра при работе с переменным напряжением тока. Потребуется установить мультиметр в тот же диапазон, что использовался ранее – 200 мВ, но напряжение уже следует давать переменное.

На выход подают 190 мВ, частота должна составлять 100 Гц. Оцените полученные данные и настройте показания мультиметра, стараясь приблизить их к максимально точным.

Измеритель емкости настраивается при помощи переменного резистора VR3, но для этого нужен эталонный конденсатор. Благодаря ему удается измерить коэффициент усилия. Выходное напряжение мультиметра в этом случае будет прямо пропорциональным величине емкости, подвергнутой измерению; измерять требуется, используя АЦП.

Настройка измерителя температуры

Если мультиметр имеет внутренний датчик температуры, чаще всего для этого применяют диодD13: падение напряжения будет зависеть от температуры.

Например, если ТКН р-n перехода имеет отрицательное значение, типовым параметром будет являться 2 мВ/°С. Если требуется измерить значение температуры внешней среды, применяется термопара К-типа, чаще всего она является стандартной, прилагаемой к прибору. Изготавливается она из биметаллического сплава, подключать ее требуется параллельно внутреннему датчику.

Для калибровки показателя температуры надо отталкиваться от двух точек: 0°С (для этого требуется резистор VR5) и любая температура, которая известна вам точно, используется резистор VR4.

Совет. Для того чтобы добиться от мультиметра максимальной точности, нужно выбирать максимально высокое значение температуры, которое доступно вам для измерения.

Например, проводя калибровку дома, можно использовать емкость со льдом, температуру собственного тела или кипящую воду. Однако с последней стоит проявлять осторожность, так как в зависимости от атмосферного давления температура кипения воды может меняться в значении, достаточном, чтобы прибор показывал неточные данные.

Используя температуру собственного тела, контроль вы сможете осуществить при помощи ртутного термометра.

Вывод можно сделать следующий. Методика проверки мультиметров таким способом не является универсальной, однако она наиболее удобна для настройки оборудования в домашних условиях.

Правила Обновленный Форум Hi-Fi.ru: через неделю этот форум будет закрыт и осуществится полный переезд на новый форум—> Данный форум работает только в режиме чтения. Добро пожаловать на https://www.hi-fi.ru/forums/Форум» Проектирование и ремонт аппаратуры» Сделай сам

Используемые источники:

• http://we.easyelectronics.ru/tools/proverka-multimetra-v-domashnih-usloviyah.html
• https://evosnab.ru/instrument/avo/metodika-kalibrovki-multimetra
• https://www.hi-fi.ru/forum/messages/forum52/topic45103/message405128/