Dlaczego multimetr podaje więcej napięcia, aby zmierzyć mniejszy opór?

Zauważyłem to zachowanie na dwóch różnych multimetrach (również różnych modelach i markach). Na początku nie umieściłem multimetru, aby zmierzyć, ile napięcia zmieniło się dla różnych skal miernika: zdałem sobie sprawę, że używając własnego języka (do diabła, tak). W obu posiadanych multimetrach zdecydowanie czułem, że mrowienie staje się silniejsze, gdy skala jest mniejsza.

Więc: Próbowałem zmierzyć napięcie przyłożone do sond jednego multimetru przy różnych poziomach odczytu skali rezystancji, używając drugiego multimetru do odczytu woltów. Jestem pod wrażeniem wyników.

Oto co czytam. Po lewej stronie znajduje się „zmierzona” skala multimetru, po prawej napięcie, które czytam:

200Ω -> 2,96 V.
2kΩ -> 2,95 V.
20kΩ -> 2,93 V.
200 kΩ -> 2,69 V.
2MΩ -> 1,48 V (co za kropla!)

Jeśli zmienię liczniki, wszystko stanie się dla mnie jeszcze bardziej mylące:

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

Czy ktoś może wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje? Spodziewałbym się, że do pomiaru większej rezystancji należy zastosować wyższe napięcie. Tuż przed naciśnięciem przycisku „Post” zdecydowałem się również zmierzyć prąd - dla różnych poziomów skali omomierza. Zgadnij, co: zdecydowanie spadły, ale nie w tym samym stosunku co napięcie. Jestem zdezorientowany jak cholera. Dzięki!

— Dakatine
źródło

Przestań używać języka do mierzenia napięcia, w przeciwnym razie skończysz jak ta jaszczurka: chat.stackexchange.com/transcript/message/11118485#11118485

— jippie

Podłącz znany rezystor (w zasięgu) do miernika i zobacz, jak zmienia się wraz z nim napięcie.

— jippie

@jppie dziękuję koleś :) ale wiedząc, że moje mierniki są zasilane z baterii 9V, byłem bardzo świadomy, że nic złego się nie stanie.

— Dakatine,

Myślę, że rozwiązałem najlepszy przykład w mojej zredagowanej odpowiedzi.

— jippie

Plz nie używaj swojego ciała jako multimetru, ludzie faktycznie umarli z tego powodu ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), było to również tylko 9V ... Alternatywnie możesz użyć diody LED, z rezystorem lub bez. W każdym razie nadal lepiej palić diodę niż siebie ...

— magu_

Myślę, że spadek napięcia w twoim najlepszym przykładzie jest spowodowany impedancją wejściową woltomierza (prawdopodobnie około 10M), która powoli wchodzi w zakres omomierza.
Dla zakresu 20k i więcej znowu występuje problem impedancji wejściowej woltomierza. Myślę, że zakres 200Ω jest związany z pomiarem diody, który wymaga podobnego źródła prądu przy stosunkowo wysokim napięciu. Pozostawia to zakres 2kΩ, który prawdopodobnie jest realizowany w opłacalny sposób w oparciu o źródło prądu dla zakresu 200Ω.

Tylko ze schematem obwodu odpowiedź może być w 100% pewna.

Twój multimetr spróbuje zmierzyć omy, wysyłając znany / ustawiony prąd przez podłączony rezystor. Ten ustawiony prąd różni się w zależności od zasięgu, w którym znajduje się miernik. Jednak multimetr nie ma na pokładzie idealnego źródła prądu, ale raczej próbuje zaimplementować źródło prądu z napięcia akumulatora i kilku półprzewodników, dlatego napięcie otwartego cęgów nigdy nie wzrośnie powyżej napięcie baterii.

Nie wiadomo, dlaczego napięcie tak bardzo spada dla wyższych zakresów, będzie to miało związek ze sposobem zbudowania źródła prądu. Zauważ, że „wysokie” napięcie nie jest użyteczne (czwarta kolumna poniżej), gdy uświadomisz sobie, że iloczyn prądu pomiaru czasu i zakresu jest znacznie niższy niż napięcie cęgów otwartych (druga kolumna).

Należy również zauważyć, że napięcie mierzone w najniższym zakresie rezystancji jest identyczne z napięciem stosowanym do pomiarów diod dla wszystkich trzech metrów. Do pomiaru diody chcesz, aby stosunkowo wysokie napięcie przetestowało stosunkowo duży spadek napięcia na diodzie. W takim przypadku nadal używasz stałego prądu, ale nie jesteś już zainteresowany rezystancją, a nie rzeczywistym zmierzonym napięciem. Bezużyteczne jest budowanie dwóch oddzielnych źródeł prądu dla mniej więcej tego samego prądu. Z drugiej strony łatwiej jest zbudować dokładne źródło prądu, jeśli pozwalasz sobie na większy spadek napięcia na źródle prądu i i tak nie potrzebujesz napięcia (czwarta kolumna).

Poniżej znajdują się wyniki dla moich mierników. Dla dwóch na trzech impedancja wejściowa woltomierza (10 MΩ) była niższa niż zakres omomierza, więc pominąłem tę wartość. Kolumny są następujące:

zasięg
napięcie otwartej klamry
prąd pomiarowy
maksymalne napięcie wymagane do pomiaru (zakres × prąd), zwróć uwagę, jak to napięcie jest w miarę stałe!

DVM2000 (bateria 6 V)

\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}

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

*) Na napięcie otwartej klamry dla zakresów> 5 kΩ prawdopodobnie wpłynie impedancja wejściowa woltomierza 10 MΩ. Prawdopodobnie wszyscy powinni odczytać 1,20 V.

SBC811 (bateria 3 V)

\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}

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

*) Na napięcie otwartej klamry dla zakresów> 2kΩ prawdopodobnie wpłynie impedancja wejściowa woltomierza 10MΩ. Prawdopodobnie wszyscy powinni odczytać 645 mV.

DT-830B (bateria 9 V)

\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}

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

*) Na napięcie otwartej klamry dla zakresów> 20 kΩ prawdopodobnie wpłynie impedancja wejściowa woltomierza 10 MΩ. Prawdopodobnie wszystkie powinny odczytać 300 mV.

— jippie
źródło

Dzięki za wyjaśnienie, jest to ogólnie pouczające, ale wciąż nie mam pojęcia, dlaczego napięcie spada. Czy możesz doświadczyć tego samego ze swoim?

— Dakatine,

Dodałem więcej szczegółów i myślę, że zawiadomienie o pomiarze diod jest interesujące.

— jippie

Dziękujemy za testowanie przy pomocy liczników, @jippie. Jestem coraz bliżej do zrozumienia. Kilka myśli: * Napięcie spada również dla ciebie - i są pewne duże „skoki” między niektórymi zakresami, podczas gdy spadek jest niewielki w innych. Mimo to zawsze spada lub jest równa, nigdy nie rośnie. * W rzeczywistości ostatnia kolumna jest „w miarę stała” tylko dla pierwszego miernika. Widzę duże różnice dla innych, zwłaszcza drugiego. * Najważniejsze: nie mogę zrozumieć tej ostatniej kolumny. „maksymalne napięcie wymagane do pomiaru”. Dlaczego 224 mV to maksimum do zmierzenia 200 omów, a 130 mV dla 2 omów?

— Dakatine

Ponieważ prąd używany do pomiaru jest stały.

— jippie

Myślę, że najlepszym częściowym wyjaśnieniem twojego „problemu” jest kursywą.

— jippie

Dobrym „liniowym” sposobem pomiaru rezystancji jest doprowadzenie znanej ilości prądu przez rezystor i zmierzenie napięcia. Ponieważ napięcie będzie proporcjonalne do rezystancji, miernik, którego odczyt jest proporcjonalny do napięcia, odczyta zatem wartość proporcjonalną do rezystancji.

Ponieważ rezystory różnią się w wielu rzędach wielkości, nie ma jednej ilości prądu, która działałaby optymalnie do pomiaru wszystkich rezystancji. Prąd jednego mikroampera spowodowałby, że rezystor 1M spadłby wolt, ale spowodowałby, że opornik o impedancji 1 upuściłby mikrowolt. Miernik z pojedynczym źródłem prądu, który był ograniczony do 2 woltów i którego odczyt napięcia w najlepszym zakresie był dokładny tylko do mikrowolt, nie byłby w stanie zmierzyć żadnych rezystancji większych niż 2 megmoskopy, i mógł jedynie zmierzyć małe rezystancje z dokładnością do najbliższego omu . Gdyby zamiast pojedynczego źródła prądu 1uA miernik używałby źródła prądu 0,1uA i źródła prądu 100uA, wówczas mniejsze źródło prądu byłoby w stanie zmierzyć rezystory do 20 megapikseli,

— supercat
źródło