Чому мультиметр ставить більше напруги для вимірювання меншого опору?

Я помітив таку поведінку на двох різних мультиметрах (різних моделях та марках). Спочатку я не ставив мультиметр, щоб виміряти, як змінилася напруга для різних шкал лічильника: я зрозумів, що використовуючи власний язик (пекло, так). Для обох мультиметрів, якими я володію, я точно міг відчути, що почуття посилюється, коли шкала менше.

Отже: Я спробував виміряти напругу, прикладене до зондів одного мультиметра на різних рівнях зчитування шкали опору, використовуючи другий мультиметр для зчитування вольт. Я дуже вражений результатами.

Ось що я читав. Ліворуч - «виміряна» настройка шкали мультиметра, праворуч напруга, яку я читаю:

200Ω -> 2,96В
2kΩ -> 2,95V
20kΩ -> 2,93V
200kΩ -> 2,69V
2MΩ -> 1,48V (яка крапля!)

Якщо я перемикаю лічильники, речі ще більше заплутують мене:

200Ω -> 2,71V
2kΩ -> 2,69V
20kΩ -> 0,35V (!!)
200kΩ -> 0,32V
2MΩ -> 0,18В

Чи можете будь-хто догодити зрозуміти, чому це відбувається? Я б очікував, що для вимірювання більшого опору слід застосувати більш високу напругу. Перед тим, як натиснути на "Пост", я вирішив також виміряти струм - для різних рівнів омметрів. Здогадайтесь, що: вони теж точно впали, але не з таким же співвідношенням, як напруга. Я розгублений як чорт. Дякую!

— Дакатин
джерело

Будь ласка, перестаньте використовувати мову для вимірювання напруги, інакше у вас вийде така ящірка: chat.stackexchange.com/transcript/message/11118485#11118485

— jippie

Приєднайте відомий резистор (в діапазоні) до лічильника і подивіться, як змінюється напруга з ними.

— jippie

@jippie дякую чувак :) але знаючи, що мої лічильники працюють від 9В акумулятора, я дуже усвідомлював, що нічого поганого не може статися.

— Дакатін

Я думаю, що я вирішив головний приклад у своїй відредагованій відповіді.

— jippie

Plz не використовує ваше тіло як мультиметр, люди насправді загинули через це ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), це також було лише 9 В ... Як варіант, ви можете використовувати світлодіод, з резистором або без нього. Так чи інакше краще спалювати світлодіод, ніж ти сам ...

— magu_

Я думаю, що падіння напруги у вашому головному прикладі спричинене вхідним опором вольтметра (можливо, близько 10 М), який повільно потрапляє в діапазон омметра.
Для діапазону 20k і вище це знову вхідний опір вольтметра. Я думаю, що діапазон 200 Ом пов'язаний з вимірюванням діода, який вимагає аналогічного джерела струму при відносно високій напрузі. Це залишає діапазон 2kΩ, який, ймовірно, реалізований рентабельно на основі джерела струму для діапазону 200Ω.

Тільки за допомогою схеми відповідь може бути на 100% впевнений.

Ваш мультиметр спробує виміряти Ом, відправивши відомий / встановлений струм через доданий резистор. Цей встановлений струм змінюється залежно від діапазону, на якому знаходиться ваш лічильник. Однак ваш мультиметр не має ідеального джерела струму на борту, а намагається реалізувати джерело струму від напруги акумулятора та пари напівпровідників, отже, напруга відкритого затискача ніколи не підніметься за межі напруга акумулятора.

Не впевнені, чому напруга настільки падає для більш високих діапазонів, це буде пов'язано з способом побудови джерела струму. Зауважте, що "високе" напруга не є корисним (наступний стовпець нижче), коли ви розумієте, що добуток струму вимірювання часу вимірювання набагато нижче, ніж напруга відкритого затискача (другий стовпчик).

Також зауважте, що напруга, виміряна в найнижчому діапазоні опору, ідентична напрузі, що використовується для вимірювання діодів на всі три метри. Для вимірювання діода потрібно відносно високу напругу для перевірки відносно високого падіння напруги на діоді. У цьому випадку ви все ще використовуєте постійний струм, але вас більше не цікавить опір, а не фактична вимірювана напруга. Марно будувати два окремих джерела струму для більш-менш однакового струму. З іншого боку, простіше побудувати точне джерело струму, якщо ви дозволите собі більш високий перепад напруги на джерело струму, і напруга вам так чи інакше не потрібна (четвертий стовпець).

Нижче наведені результати для моїх лічильників. Для двох із трьох вхідний опір вольтметра (10 МОм) був меншим за діапазон омметрів, тому я пропустив це значення. Стовпці такі:

дальність
напруга відкритого затискача
вимірювальний струм
максимальна напруга, необхідна для вимірювання (діапазон × струм), зауважте, наскільки ця напруга є досить постійною!

DVM2000 (батарея на 6 В)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA \\ 500 Ω & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA & \Rightarrow & 500 Ω \times 785 µA = 400 mV \\ 5 kΩ & \Rightarrow & 1.19 V & \Rightarrow & 91.5 µA & \Rightarrow & 5 kΩ \times 91.5 µA = 460 mV \\ 50 kΩ & \Rightarrow & 1.18 V^{*)} & \Rightarrow & 11.5 µA & \Rightarrow & 50 kΩ \times 11.5 µA = 575 mV \\ 500 kΩ & \Rightarrow & 1.09 V^{*)} & \Rightarrow & 1.1 µA & \Rightarrow & 500 kΩ \times 1.1 µA = 550 mV \\ 5 MΩ & \Rightarrow & 614 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.1 µA (last digit) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$

*) На напругу відкритого затискача для діапазонів> 5 кОм, ймовірно, впливатиме вхідний опір вольтметра 10 МОм. Вони, мабуть, повинні прочитати 1,20V.

SBC811 (3В акумулятор)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 517 µA = 103 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 85.4 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 85.4 µA = 171 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 21.7 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 21.7 µA = 434 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 637 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 3.71 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 3.71 µA = 742 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 563 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.44 µA & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.44 µA = 880 mV \\ 20 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & 0.09 µA (last digit) \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$

*) На напругу відкритого затискача для діапазонів> 2 кОм, ймовірно, впливатиме вхідний опір вольтметра 10 МОм. Вони, мабуть, повинні прочитати 645mV.

DT-830B (акумулятор 9 В)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 1123 µA = 224 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 70 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 70 µA = 140 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 23.0 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 23.0 µA = 460 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 297 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 2.95 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 2.95 µA = 590 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 275 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.35 µA (near scale low end) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.35 µA = 700 mV \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$

*) На напругу відкритого затиску для діапазонів> 20 кОм, ймовірно, впливатиме вхідний опір вольтметра 10 МОм. Вони, мабуть, повинні прочитати 300 мВ.

— джиппі
джерело

Дякую за ваше пояснення, це в цілому інформаційно, але я все ще не зрозумів, чому напруга падає. Чи можете ви випробувати те ж саме зі своїм?

— Дакатін

Я додав ще кілька деталей і думаю, що повідомлення про вимірювання діода цікаве.

— jippie

Дякую, що випробували свої лічильники, @jippie. Я все ближче розумію. Деякі думки: * Напруга падає і для вас - і є деякі великі «стрибки» між деякими діапазонами, в той час як падіння невелике по іншому. І все-таки завжди йде вниз або рівно, ніколи не піднімається. * Насправді останній стовпець "досить постійний" лише для вашого першого метра. Я бачу великі варіації для інших, особливо другого. * Найголовніше: я не можу зрозуміти цю останню колонку. "максимальна напруга, необхідна для вимірювання". Чому 224mV - це макс для вимірювання 200 Ом, а 130mV для 2kohm?

— Дакатін

Тому що струм, який використовується для вимірювання, є постійним.

— jippie

Я думаю, що найкраще часткове пояснення вашої «проблеми» - курсивом.

— джиппі

Приємним «лінійним» способом вимірювання опору є подача відомої кількості струму через резистор і вимірювання напруги. Оскільки напруга буде пропорційною опору, вимірювач, показник якого пропорційний напрузі, таким чином зчитує значення, пропорційне опору.

Оскільки резистори змінюються на багато порядків, не існує єдиної кількості струму, яка оптимально працює для вимірювання всіх опорів. Струм одного мікролампу спричинив би втрату вольт на 1 М резистор, але через резистор з одним Омом впаде лише мікровольт. Лічильник з єдиним джерелом струму, який був обмежений 2 вольтами, чий показник напруги в найтоншому діапазоні був точним лише до мікровольту, не міг би виміряти опори, що перевищують 2 меги, і міг вимірювати лише невеликі опори, точні до найближчого ома . Якщо замість одного джерела струму 1uA вимірювач повинен використовувати джерело струму 0,1uA та джерело струму 100uA, то менший джерело струму міг би виміряти резистори до 20 мег,

— суперкат
джерело