با مولتی متر خود شروع به کار کنید

از بین تمام ابزارهای الکترونیکی، مولتی متر را ضروری ترین می دانم. زیرا به شما می گوید که چه میزان ولتاژ بین هر دو نقطه در یک مدار وجود دارد یا اینکه چقدر جریان از مدار عبور می کند. مولتی متر به شما کمک می کند خطای سیم کشی را پیدا کنید، همچنین می تواند مولفه ای را برای تعیین مقاومت الکتریکی و یا انواع خازن آن که توانایی ذخیره بار الکتریکی را دارد،ارزیابی کند.

اگر در این زمینه اطلاعات و دانش کافی ندارید، ممکن است در ابتدا این اصطلاحات گیج کننده به نظر برسد و یا احساس کنید استفاده از مولتی متر پیچیده و دشوار است. اما اینطور نیست. در ادامه با مفهوم مولتی متر چیست؟ و نحوه استفاده از مولتی متر آشنا خواهیم شد.

تصویر A:

قبل از اینکه بگویم کدام مولتی متر را بخرید، باید بگویم کدام نوع آن را نباید بخرید. همانطور که در تصویر A نشان داده شده است، شما مولتی متر قدیمی مدرسه ای را که فقط با یک سوزن و در یک مقیاس کار می کند را نمی خواهید. این یک مولتی متر آنالوگ است.

شما به مولتی متر دیجیتالی نیاز دارید که مقادیر عددی را نشان می دهد و طرحی از تجهیزات موجود را به شما می دهد. من چهار نمونه را انتخاب کرده ام.

تصویر B:

تصویر B ارزان ترین مولتی متری را نشان می دهد که توانستم برایتان پیدا کنم که هزینه ای کمتر از جلد کاغذی یک رمان یا 6 بسته جوش شیرین دارد. این مولتی متر توان اندازه گیری مقاومت های بسیار بالا یا ولتاژهای بسیار پایین را ندارد، صحت و درستی آن ضعیف است و به هیچ وجه ظرفیت خازنی را نمی سنجد. اما اگر بودجه تان کم است، می توانید از این مولتی متر برای پروژه های ساده استفاده کنید.

تصویر C:

مولتی متر موجود در تصویر C ، دقت و ویژگی های بیشتری را ارائه می دهد. اگر در حال یادگیری الکترونیک هستید، این مولتی متر یا چیزی مشابه آن، گزینه خوبی برای شماست.

تصویر D:

برای مثال، مولتی متری که در تصویر D مشاهده می کنید، نسبت به مدل های قبلی کمی گران تر اما با کیفیت تر است. متاسفانه تولید این مدل خاص، متوقف شده اما با این حال، بسیاری از موارد مشابه آن را می توانید پیدا کنید که احتمالا دو یا سه برابر گران تر از برند NT در تصویر C است. شرکت Extech شرکتی معتبر است که سعی دارد در مقابل رقبایی که هزینه هایشان را کاهش می دهند، استانداردهای خود را حفظ کند.

تصویر E:

تصویر E مولتی متر شخصی من را زمانی که از آن استفاده می کردم، نشان می دهد. از نظر فیزیکی سخت و نیرومند است، تمام ویژگی هایی را که می خواهم دارد، و طیف وسیعی از مقادیر را با دقت بسیار خوب اندازه گیری می کند.

با این حال، بیش از 20 برابر قیمت ارزان ترین محصولات زیرزمینی، بها دارد. من آن را سرمایه گذاری بلند مدت می دانم. چطور تصمیم می گیرید کدام مولتی متر را خریداری کنید؟ خوب، اگر شما در حال یادگیری رانندگی هستید، پس لزوما به خودروی گران قیمتی احتیاج نخواهید داشت. به همین ترتیب، هنگام یادگیری الکترونیک نیازی به مولتی متر گران قیمت ندارید. ازطرفی، مولتی متر بسیار ارزان هم می تواند اشکالاتی از قبیل مشکل در فیوز داخلی که به راحتی قابل تعویض نیست و یا مشکل در سوئیچ گردان داشته باشد.

پس اینجا قانونی سرانگشتی وجود دارد، اگر آن چیزی که من ارزان و قابل قبول می دانم را می خواهید: برای اینکه ارزان ترین مدل را پیدا کنید، eBay را جستجو کنید، سپس قیمت آن را دو برابر کنید و از آن به عنوان راهنما استفاده کنید. صرف نظر از هزینه ای که صرف می کنید، ویژگی ها و قابلیت های زیر مهم هستند.

طبقه بندی

مولتی متری که می تواند مقادیر زیادی را اندازه گیری کند، باید راهی برای محدود کردن دامنه داشته باشد. بعضی از مولتی مترها دستی انجام می شوند به این معنی که برای تخمین مقدار مورد نظرتان دامنه ای را انتخاب می کنید. برای مثال، دامنه می تواند از 2 تا 20 ولت متغییر باشد.

مولتی مترهای دیگر دارای تنظیم خودکار هستند که کار کردن با آن راحت تر است، زیرا شما مولتی متر را وصل می کنید سپس منتظر می مانید تا همه چیز را محاسبه کند. با این حال واژه کلیدی “صبر” است. هر بار که با مولتی متر خودکار اندازه گیری می کنید، باید چند ثانیه منتظر بمانید تا ارزیابی داخلی را انجام دهد. من شخصا بی صبر و طاقتم، بنابراین مولتی متر دستی را ترجیح می دهم.

یکی دیگر از مشکلات مولتی متر خودکار این است که چون خودتان دامنه ای را انتخاب نکرده اید، باید به حروف کوچکی که در صفحه نمایش نشان داده می شود توجه کنید تا متوجه شوید مولتی متر کدام واحد را برای استفاده ، انتخاب کرده است. به عنوان مثال، تفاوت بین K و M در اندازه گیری مقاومت الکتریکی عدد 1000 است. این امر مرا به توصیه شخصی ام سوق می دهد: پیشنهاد می کنم برای تجربه های اولیه ی خود از مولتی متر دستی استفاده کنید . در این صورت شانس کمتری برای ایجاد خطا خواهید داشت و هزینه آن نیز کمی کمتر خواهد بود.

توصیف فروشنده از مولتی متر به شما می گوید که آن دستی است یا خودکار، اما اگر توضیحی نداد، می توانید با نگاه کردن به تصویر صفحه ی مدرج آن، نوع آن را تشخیص دهید. اگر در صفحه مدرج عددی مشاهده نکردید، پس یک مولتی متر خودکار است. مولتی متر موجود در شکل D از نوع خودکار است. بقیه تصویر مولتی متر دستی هستند.

کمیت ها

همچنین صفحه مدرج مولتی متر نشان خواهد داد که چه نوع اندازه گیری امکان پذیر است. حداقل باید انتظار داشته باشید:

ولت، آمپر و اهم غالبا با حروف V ، A و نماد اهم که حرف یونانی امگا است کوتاه می شوند، در تصویر F نشاده داده شده اند. در حال حاضر شاید ندانید این نشانه ها چه معنایی دارند ولی آن ها اساسی هستند.

همچنین مولتی متر شما باید قادر به اندازه گیری میلی آمپربا علامت اختصاری mA ، و میلی ولت با علامت mV باشد. ممکن است این مساله فورا روی صفحه مدرج مولتی متر مشخص نباشد اما در فهرست مشخصات آن درج می شود.

DC/AC مخفف جریان مستقیم و جریان متناوب است. می توانید این گزینه ها را با دکمه ی DC/AC انتخاب کنید و یا آن ها را از طریق صفحه مدرج انتخاب کنید. احتمالا انتخاب آن ها از طریق دکمه راحت تر باشد.

تست تداوم ویژگی مفیدی است که شما را قادر می سازد تا اتصالات بد و یا خرابی در مدار الکتریکی را بررسی کنید. در حالت ایده آل باید هشدار شنیداری ایجاد شود، همانطور که در شکل G نشان داده شده است، در این حالت آن را به صورت نمادین با یک نقطه ی کوچک نشان داده است که دارای خطوط نیم دایره ای است.

شما باید مولتی متری را خریداری کنید که اندازه گیری های زیر را به ترتیب اهمیت انجام دهد:

ظرفیت خازنی: بیشتر مدارهای الکترونیکی به اجزای کوچکی به نام خازن احتیاج دارند، زیرا از آنجایی که واحدهای کوچک معمولا مقادیرشان را روی مولتی متر نشان نمی دهند، توانایی اندازه گیری مقادیر بسیار مهم است، به ویژه اگر برخی از آن ها با هم ترکیب شوند. مولتی مترهای ارزان قیمت معمولا قادر به اندازه گیری خازن نیستند. اگر این ویژگی وجود داشته باشد، معمولا با حرف F که به معنی واحد ظرفیت خازن است مشخص می شود که واحدهای اندازه گیری هستند. مخفف CAP نیز ممکن است استفاده شود.

تست ترانزیستور با حفره های کوچکی به نام های E، B ، C و E نشان داده می شوند. می توانید ترانزیستور را به حفره ها وصل کنید تا مشخص کنید که ترانزیستوررا سوزانده اید یا می توانید آن را در مدار قرار دهید.

فرکانس که به اختصار Hz نوشته می شود.

نیروی برق را بچشید

آیا می توانید برق مزه کنید؟ به نظر می رسد که می توانید. چیزهایی که نیاز دارید:

• باطری 9 ولت
• مولتی متر

احتیاط: از باطری بیش از 9 ولت استفاده نکنید! این آزمایش فقط باید با باطری 9 ولت انجام شود. با ولتاژ بالاتر آن را انجام ندهید و از باطری بزرگتری که جریان بیشتری دارد استفاده نکنید. همچنین اگر بر روی دندان هایتان اورتودنسی فلزی دارید، مراقب باشید باطری با آن ها برخورد نداشته باشد. از همه مهم تر، هرگز جریان الکتریکی در هر اندازه از باطری را با پوستی که خراش یا بریدگی دارد امتحان نکنید.

روش انجام کار

زبان خود را مرطوب کرده و نوک آن را به پایانه های باطری 9 ولتی متصل کنید.

آیا احساس سوزش می کنید؟ حالا باطری را کنار بگذارید، زبانتان را بیرون بیاورید و نوک آن را با دستمال کاملا خشک کنید. دوباره باطری را با زبانتان لمس کنید، این بار باید احساس سوزش کمتری داشته باشید.

چه اتفاقی می افتد؟ برای فهمیدن آن می توانید از یک مولتی متر استفاده کنید.

مولتی مترتان را تنظیم کنید

آیا مولتی مترتان باطری از پیش نصب شده دارد؟ عملکردی را بر روی صفحه مدرج انتخاب کنید و منتظر باشید تا ببینید صفحه نمایش عددی را نشان می دهد یا خیر. اگر چیزی قابل مشاهده نباشد، ممکن است قبل از استفاده مجبور شوید مولتی متر را باز کرده و باطری را درون دستگاه قرار دهید. قبل از استفاده دستورالعمل های مربوط به مولتی متر را بررسی کنید.

شکل 1:

مولتی مترها دو سیم رابط قرمز و مشکی دارند. هر سیم رابط دارای فیش در یک طرف و یک میله ی سوزنی استیل (پروب) در طرف دیگر است. شما باید فیش ها را وارد مولتی متر کنید، سپس میله های سوزنی (پروب) را، جایی که می خواهید بدانید چه اتفاقی در حال رخ دادن است، متصل کنید. شکل 1 را ببینید. پروب ها برق را تشخیص می دهند; اما آن را در مقادیر قابل توجهی منتشر نمی کنند. هنگامی که با ولتاژها و جریان های کوچک مواجه می شوید، پروب ها به شما آسیبی نمی زنند ( مگر اینکه انتهای تیز آن با دستتان برخورد کند).

شکل 2:

بیشتر مولتی مترها سه سوکت دارند، اما بعضی از آن ها دارای چهار سوکت هستند.(شکل 2 و 3 را ببینید).

اینجا قانونی کلی وجود دارد:

یکی از سوکت ها باید دارای برچسب COM باشد. این در تمام اندازه گیری ها مشترک است. فیش سیم رابط مشکی را به این سوکت وصل کنید.

سوکت دیگری باید دارای نماد امگا برای اهم و حرف V برای ولت باشد. از طریق این سوکت مقاومت یا ولتاژ اندازه گیری می شود. فیش سیم رابط قرمز را به این سوکت وصل کنید.

سوکت ولتاژ/اهم ممکن است برای اندازه گیری جریان های کوچک در میلی آمپر نیز استفاده شود… یا ممکن است سوکت جداگانه ای برای این کار وجود داشته باشد که به شما این امکان را می دهد که گاهی فیش سیم رابط قرمز را درون آن سوکت وارد کنید.

ممکن است سوکت دیگری وجود داشته باشد که دارای برچسب 2A، 5A، 10A، 20A یا چیزهایی مشابه این ها باشد تا حداکثر آمپر را نشان دهد. این سوکت برای اندازه گیری جریان های زیاد استفاده می شود.

اصول پایه: اهم

میخواهید مقاومت زبانتان را در اهم ارزیابی کنید. اما اهم چیست؟

ما مسافت را با مایل یا کیلومتر، جرم را با پوند یا کیلوگرم و دما را با فارنهایت یا سانتیگراد اندازه گیری می کنیم و مقاومت الکتریکی را با اهم اندازه گیری می کنیم که نامش را از جورج سیمون اهم، کسی که پیشگام در زمینه ی الکترونیک بود، گرفته است.

نماد یونانی امگا، نشانگر اهم است، اما برای مقاومت های بالاتر از 999 اهم از حرف بزرگ K استفاده شده است، این حرف به معنای کیلواهم و معادل هزار اهم است. برای مثال، مقاومت 1500 اهم برابر با 1.5 K است.

برای مقاومت های بالاتر از 999999 اهم از حرف بزرگ M استفاده می شود که به معنای مگ اهم (یک میلیون اهم) است. در گفتار روزمره، اغلب از مگ اهم به عنوان مگ یاد می شود. مقاومت “دو، نقطه، دو مگ” معادل 2.2M است.

شکل 4 ، جدول تبدیل اهم، کیلو اهم و مگ اهم را نشان می دهد.

شکل 4:

در اروپا، حروف K ، R ،  یا M با نقطه اعشار جایگزین می شود تا خطر خطاها را کاهش دهد. بنابراین، 5K6 در نمودار مدار اروپایی به معنی 5.6K کیلواهم، 6M8 به معنی 6.8M مگ اهم است. من اینجا از سبک اروپایی استفاده نمی کنم اما شما ممکن است آن را در بعضی از مدارها در جای دیگر پیدا کنید.

ماده ای که در برابر الکتریسیته مقاومت بسیار بالایی دارد، عایق نامیده می شود. بیشتر پلاستیک ها، از جمله پوشش های رنگی دور سیم ها، عایق هستند.

ماده ای با مقاومت بسیار کم، رسانا نامیده می شود. فلزاتی مانند مس، آلومینیوم، نقره و طلا رساناهای خوبی هستند.

زبانتان را اندازه گیری کنید

صفحه مدرج مولتی مترتان را بررسی کنید، دست کم موقعیتی را با نماد اهم پیدا خواهید کرد. بر روی مولتی متر خودکار، مطابق شکل 5، صفحه مدرج را به سمت نقطه ی اهم بچرخانید و پروب (میله سوزنی) را به آرامی با زبانتان لمس کنید و منتظر بمانید تا مولتی متر به طور خودکار دامنه را انتخاب کند. به حرف K روی صفحه عددی توجه کنید. هرگز پروب ها را به زبان خود نچسبانید!

شکل 5:

در مولتی متر دستی، باید طیف وسیعی از مقادیر را انتخاب کنید. احتمالا در اندازه گیری زبان، 200K (200000 اهم) درست است. توجه داشته باشید که اعداد اطراف صفحه مدرج، بالاترین ارقام هستند، بنابراین 200K بدین معناست که “بیشتر از 200000 اهم وجود ندارد” در حالی که 20K به این معناست که “بیشتر از 20000 اهم وجود ندارد”. در شکل 6، نمای نزدیک مولتی مترهای دستی را ببینید.

شکل 6:

میله ی سوزنی را حدودا تا 2 سانتی متر به زبانتان بچسبانید. دقت داشته باشید عددی که مولتی متر می خواند باید حدودا 50K باشد. مانند قبل، میله سوزنی را کنار بگذارید، زبانتان را بیرون بیاورید و با استفاده از دستمال کاملا زبانتان را خشک کنید. بدون اینکه اجازه دهید زبانتان دوباره خیس شود، آزمایش را دوباره تکرار کنید، عددی که مولتی متر می خواند باید بالاتر باشد. اگر از مولتی متر دستی استفاده می کنید، شاید مجبور باشید برای دیدن مقدار مقاومت، دامنه ی بالاتری را انتخاب کنید.

هنگامی که پوستتان مرطوب است (به عنوان مثال، اگر عرق کرده باشید)، مقاومت الکتریکی آن کاهش می یابد. این اصل در آشکارسازی دروغ استفاده می شود، زیرا کسی که آگاهانه دروغ بگوید، به خاطر استرس ممکن است عرق کند.

نتیجه می گیریم که این تست به این اشاره دارد که، مقاومت پایین باعث می شود جریان الکتریکی بیشتری جاری شود و در آزمایش اولیه، جریان بیشتر، سوزش بیشتری را ایجاد می کند.

اصول پایه: درون باطری

هنگامی که از باطری برای تست اصلی زبان استفاده کردید، به این موضوع اشاره نکردم که باطری چطور کار می کند. حالا زمان اصلاح این کوتاهی است.

باطری 9 ولت حاوی مواد شیمیایی است که الکترون هایی (ذرات الکتریسیته) را که می خواهند در نتیجه ی یک واکنش شیمیایی از پایانه ای به پایانه ی دیگرجریان یابند را آزاد کند. به سلول های درون باطری به عنوان دو مخزن آب فکر کنید; یکی از آن ها پر و دیگری خالی است. اگر مخازن با یک لوله و شیر به هم وصل شوند و شما شیر را باز کنید، آب تا زمانی که سطح آن ها برابر باشد، بینشان جریان پیدا می کند. شاید شکل 7 به شما در تجسم این موضوع کمک کند. به همین ترتیب، زمانی که مسیر الکتریکی بین دو طرف باطری را باز می کنید، الکترون ها بین آن ها جاری می شوند، حتی اگر این مسیر فقط از طریق رطوبت روی زبان شما باشد.

شکل 7:

الکترون ها از طریق برخی مواد (مانند زبان مرطوب) آسان تر از سایر مواد (مانند زبان خشک)، جریان می یابند.

بررسی های بیشتر

آزمایش زبان، آزمایش کنترل شده ای نبود، چون ممکن است فاصله ی بین پروب ها در یک آزمایش و آزمایش دیگر کمی متفاوت باشد. فکر می کنید مهم است؟ بیایید بفهمیم.

پروب های مولتی متر را طوری نگه دارید که نوک تیز آن ها به اندازه ¼ اینچ از هم فاصله داشته باشند. آن ها را با زبان مرطوب خود لمس کنید. حالا پروب ها را به اندازه 1 اینچ از زبانتان فاصله دهید و دوباره امتحان کنید. مولتی متر چه عددی را قرائت می کند؟

هنگامی که الکتریسیته از مسافت کمتری عبور می کند، با مقاومت کمتری مواجه می شود. در نتیجه، جریان افزایش می یابد.

همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، آزمایش مشابهی را روی بازوی خود انجام دهید. شما می توانید فاصله بین پروب ها را در مراحل ثابت تغییر دهید، مثلا ¼ اینچ. حالا مقاومت نشان داده شده توسط مولتی متر را یادداشت کنید. آیا فکر می کنید دو برابر شدن فاصله ی بین پروب ها، مقاومت نشان داده شده توسط مولتی متر را دو چندان می کند؟ چطور می توانید این موضوع را اثبات و یا نفی کنید؟

شکل 8:

اگر اندازه گیری مقاومت برای مولتی متر شما بسیار بالا باشد، به جای نشان دادن اعداد، پیام خطایی مانند L را مشاهده خواهید کرد. پوستتان را مرطوب کنید، سپس آزمایش را تکرار کنید و نتیجه بگیرید. تنها مشکل این است که چون رطوبت روی پوستتان تبخیر می شود، مقاومت تغییر می کند. می بینید کنترل همه عوامل در یک آزمایش چقدر دشوار است. فاکتورهای تصادفی بطور مناسب به عنوان متغییرهای کنترل نشده شناخته می شوند.

هنوز متغییر دیگری وجود دارد که در موردش بحث نکرده ام، و آن میزان فشار بین هر پروب و پوست است. گمان می کنم اگر فشار بیشتری بیاورید، مقاومت کاهش میابد. آیا می توانید این موضوع را اثبات کنید؟ چطور می توانید آزمایشی را برای از بین بردن این متغییر طراحی کنید؟

اگر از اندازه گیری مقاومت پوست خسته شده اید، می توانید پروب ها را درون یک لیوان آب فرو کنید. سپس مقداری نمک را در آب حل کنید و دوباره آزمایش را انجام دهید. بدون شک شنیده اید که آب برق را هدایت می کند، اما داستان آن قدرها هم ساده نیست. ناخالصی های موجود در آب نقش مهمی دارند.

فکر می کنید چه اتفاقی می افتد اگر مقاومت آبی را اندازه گیری کنید که هیچ ناخالصی نداشته باشد؟ اولین قدم این است که مقداری آب خالص به دست آورید. به اصطلاح به آب تسویه شده بعد از تسویه مواد معدنی اضافه می شود، بنابراین این چیزی نیست که شما می خواهید. به همین ترتیب، آب چشمه کاملا خالص نیست. آنچه شما نیاز دارید آب مقطر است که به عنوان آب دیونیزه نیز شناخته می شود. آب مقطر اغلب در سوپر مارکت ها فروخته می شود. فکر می کنم متوجه خواهید شد که مقاومت آن، به ازای هر اینچ بین پروب های مولتی متر بالاتر از مقاومت زبان شماست. این تست را انجام دهید تا خودتان متوجه شوید.

همه ی این ها تجربیاتی است که مربوط به مقاومت است که در حال حاضر به آن ها فکر میکنم. اما هنوز اطلاعات کمی به شما داده ام.

پیشینه: مردی که مقاومت را کشف کرد

جورج سیمون اهم، که در شکل 9 نشان داده شده است، در سال 1787 در باواریا به دنیا آمد و بیشتر زندگی خود را بطور گمنام کار کرد. او با سیم فلزی که مجبور بود برای خودش بسازد، ماهیت الکتریسیته را مطالعه کرد (در اوایل دهه 80 قرقره های سیم چیزی نبودند که بشود به راحتی آن ها را در گوشه انبار خانه پیدا کرد).

شکل 9:

اهم، علیرغم منابع محدود و اطلاعات ناکافی در زمینه ریاضی، در سال 1827 نشان داد که مقاومت الکتریکی رسانایی مانند مس، در نسبت معکوس با مساحت خود متفاوت است و جریان جاری از طریق آن، تا زمانی که دما ثابت نگه داشته شود، متناسب با ولتاژ اعمال می شود. چهارده سال بعد، سرانجام انجمن سلطنتی لندن، اهمیت کار اهم را به رسمیت شناخت و مدال کوپلی را به وی اعطا کرد. امروزه، اکتشاف او به قانون اهم مشهور است.

پاکسازی و بازیافت

در این آزمایش، باطری نباید آسیب ببیند یا شارژ آن بطور کامل خالی شود. شما دوباره می توانید از آن استفاده کنید. به یاد داشته باشید، بعد از اتمام کار، مولتی مترتان را خاموش کنید. بسیاری از مولتی مترها بوق می زنند تا به شما یادآوری کنند که اگر برای مدتی از آن استفاده نمیکنید.

مولتی مترتان را خاموش کنید، اما برخی دیگر این کار را نمی کنند. مولتی متر(Multimeter) که روشن است، مقدار بسیار کمی برق مصرف می کند حتی زمانی که با آن چیزی را اندازه گیری نمی کنید.