Що робить циферблат мультиметра всередині?

Всі, хто коли-небудь працював з мультиметром, знайомі з цими циферблатами. Положення циферблата вказує на максимальний діапазон кількості, яку можна виміряти.

Але чому від нас вимагають самі регулювати максимальний діапазон? Що відбувається всередині мультиметра, коли циферблат регулюється, скажімо, від 20 В до 200 В? Якщо у нас є циферблат на 20 В, а вимірювана напруга - 50 В, чому лічильник не може забезпечити вимірювання? Я не маю багато знань про внутрішні роботи мультиметра, але я розумію, що напруга вимірюється шляхом пропускання нескінченно малої кількості струму через лічильник і вимірювання магнітного поля (щось за цими лініями). Але чому прилади не можуть самостійно регулювати свій діапазон?

EDIT: Я знаю, що є лічильники для автоматичного налаштування, але мені цікаво знати, чому інші мають регулюватися вручну.

Це зображення ( джерело ) повинно розповісти вам все, що потрібно знати про те, як воно працює. На циферблаті є контакти склоочисників, показані внизу, що з'єднуються з прокладками на друкованій платі лічильника.

Ці колодки з'єднані з різними кранами дільника напруги, щоб розділити напругу або пропустити струм через струмовий шунт.

Всередині лічильник може вимірювати напруги лише від, скажімо, від -0,2 В до + 0,2 В. Перемикач діапазону змінює дільник напруги, щоб призначати вхідну напругу в межах цього діапазону, і на більшості лічильників також надсилається сигнал на РК-дисплей, щоб повідомити, куди слід поставити десяткову точку.

Що стосується того, чому ви повинні робити це самостійно замість лічильника, роблячи це за вас: Нічого більше і не менше ціни. Лічильник, що автоматично діапазон, дорожчий, ніж той, який не пов'язаний з необхідністю додаткового обладнання, щоб виявити, коли він перевищений, і виконати комутацію.

Старий аналоговий лічильник може бути простішим для розуміння (джерело http://fourier.eng.hmc.edu/e84/labs/lab1/node1.html ):

Оскільки відхилення датчика залежить від струму, що його проходить, а співвідношення відхилення / струму не змінюється, різні позиції контакту формуватимуть різні подільники напруги чи струму для адаптації шкали. Примітка: опір котушки також фіксовано.

Це не так вже й відрізняється від цифрових лічильників, за винятком того, що замість котушки, яка потребує певного струму, у неї є аналого-цифровий перетворювач (АЦП), якому потрібна певна напруга для повномасштабної індикації.

Якщо це цифровий мультиметр, він працює інакше, ніж аналоговий .

Схеми аналогового представлені у відповіді Вангело.

Схеми для цифрового виглядають так:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Для вимірювання напруги циферблат вибере відношення дільника напруги (як показано на схемі вище) і змінить положення десяткової крапки на дисплеї.

Вольтметр не вимірює струмів. Всередині є АЦП (аналоговий цифровий перетворювач, тобто реальний вимірювальний прилад), який порівнює вхідну напругу з опорною напругою і видає коефіцієнт входу на еталон як цифровий вихід.

Скажімо, опорна напруга 2В. Тоді максимальна вхідна напруга також 2В, тому що це було б 100%. Якщо ви повернете циферблат до діапазону входу 20В, ви перемикаєте дільник напруги на вхід, щоб зменшити вхідну напругу на коефіцієнт 10. Це призводить до лише 2В на АЦП із вхідною напругою 20В. Мікроконтролер це знає і показує вам реальне значення на дисплеї.

Автоматичні лічильники напруги можуть вибирати різні дільники напруги, перемикаючи реле. Для цього потрібні додаткові деталі, а отже, деякі лічильники просто встановлюють користувач її вручну, що зменшує вартість.

У найпростішій формі комутатори перемикають відповідні резистори між щупами та вимірювальною котушкою, щоб декілька діапазонів напруг та струмів кулачків вимірювались одним метром.

Якщо ви спробуєте виміряти 40 В у діапазоні 20 В, то лічильник повинен був перейти на 200% зчитування, оскільки в два рази більше, ніж струм, що протікає, він повинен відображати 100% показання. Котушка не може фізично переміщувати лічильник, а котушка може згоріти через надлишковий струм, якщо немає захисних компонентів, які обмежують його.

Лічильник не знає, скільки напруги ви збираєтеся вимірювати, і не має активних компонентів для автоматичного виявлення або перемикання діапазону.