ELEKTROHABER - Multimetreler

MULTIMETRELER
Resim-5.7: Avometreler (multimetreler)

Teknolojik gelişmeler; az yer kaplayan, ekonomik ve çok işlevli cihazların üretilmesiyle kullanıcıya birçok avantajlar sağlamıştır. Otomasyonda arızanın en kısa zamanda ve en az cihaz ile bulunabilmesi çok işlevli multimetrelerle (avometre) gerçekleştirilmektedir (resim-5.7) bu nedenle ampermetre, voltmetresi ohmmetre birleştirilerek en basit bir avometre (multimetre) elde edilmektedir. Üretici firmalar multimetreleri daha da geliştirerek, frekans, sıcaklık, kapasite, empedans, polarite, transistör, diyot gibi birçok ölçümü gerçekleştirebilecek şekilde ve bir tek ölçü aleti büyüklüğünde imal etmektedirler. Hatta ölçümleri grafik olarak ekranında verebilen grafik multimetreleri vardır.

Avometrenin (multimetre) yapısı :

Ampermetre, voltmetre ve ohmmetrelerde ortak eleman döner bobinli galvanometredir. Tek bir galvanometre bir ölçü aletine yerleştirilir. Uygun bir anahtarlama düzeniyle üç ölçme yapılabilir. Bu elde edilen cihaz akım, gerilim ve direnç ölçtüğü için multimetre adı verilir. Multimetre hem doğru hem de alternatif sinyal ölçebilecek şekilde dizayn edilebilir.

Ampermetre devresinin ölçme alanı genişletilerek birkaç kademe elde edilir. Voltmetre devresinin ölçme alanı ve ohmmetre devresinin ölçme alanları genişletilerek uygun dirençler kademe anahtarlarına bağlanır. Böylece akım, gerilim ve direnç değişik kademelerde ölçülebilir. Aletin ölçebilmesi için gerilim ve direnç değişik kademelerde ölçülebilir. Aletin direnç ölçebilmesi için içerisine uygun değerde pil yerleştirilir.

Analog ve dijital cihazlar

Son yıllarda dijital elektronik alanında büyük gelişmeler olmuştur. Elektroniğin her alanında olduğu gibi, ölçü aletlerinde de büyük değişiklikler olmuştur. Birçok ölçü dijital olarak yapılmaya başlanmıştır. Genellikle akım, direnç, frekans, hız, zaman, kuvvet gibi büyüklükler analog büyüklüklerdir. Bu büyüklükler ilk aşamada transdüser (dönüştürücü) yardımıyla elektriksel büyüklüğe çevrilirler, daha sonra da analog göstergeler (ibreli göstergeler) ile ölçülmüş olurlar. Günümüzde analog göstergeler, fazla yer kaplamaları, maliyetlerinin fazla oluşu, okuma hatalarına ve güçlüklerine sebep olmaları, ölçme yaptıkları deneyi söntlemeleri nedeniyle yerlerini dijital (sayısal) göstergeli ölçü aletlerine bırakmaktadır. Resim-5.8’de dijital bir ölçü aleti görülmektesir.

Resim-5.8: Dijital bir ölçü aleti

Elektronik ölçü cihazları; analog ve dijital olmak zere iki temel gruba ayrılır. Bazı cihazlarda hem analog hem de dijital devreler vardır. Böyle cihazlar da dijital cihaz ve dijital göstergeli cihaz olmak üzere iki kısımda açıklanabilir. Dijital cihaz ve dijital göstergeli cihaz şekil-5.14’deki blok diyagramda gösterilmiştir.

Dijital cihazlara sinyal işleyen devreler dijital devrelerdir ve analog-dijital dönüştürücüden (ADC) sonra yer alırlar. Halbuki dijital göstergeli cihazlarda sinyal, analog devreler ile işlenir ve sonra ADC’ye uygulanır. Gösterge düzeni her ikisinde de dijitaldir. Dijital göstergeli cihaz analog göstergeli ve analog yapıya sahip olan cihazdan daha doğru olmakla beraber, daha hızlı okuma yapar.

1-ANALOG ELEKTRONİK ÖLÇÜ ALETLERİ :

Genel olarak elektronik voltmetre olarak yapılırlar, daha sonra basit ilavelerle akım, gerilim, direnç gibi değerleri ölçebilirler. Analog elektronik ölçü aletlerinin giriş devresi, galvonometre ve bir amplifikatörden oluşur. Amplifikatör ile büyük giriş direnci ve yüksek hassasiyet elde edilir. Gösterge olarak ibreli ölçü aleti olan galvonometre kullanılır.resim-5.9’da analog ölçü aleti, şekil-5.15’te ise blok diyagramı görülmektedir.

a)-Giriş devresi (zayıflatıcı): Giriş devresi, değişik değerli dirençlerden oluşmuştur. Gerilim ve akım ölçmelerinde giriş devresi, gerilim bölücü şeklinde olup, ölçülecek akım veya gerilimin zayıflatılarak amplifikatöre ulaşmasını sağlar. Gerilim bölücü ile voltmetre veya ampermetrenin değişik kademeleri elde edilir. Şekil-5.16 a,b,c’de elektronik ölçü aletlerine ait giriş devreleri görülmektedir.

b)-Amplifikatör: Analog ve dijital ölçü aletlerinin ikinci bloğu olan amplifikatör devresi, giriş devresinden aldığı sinyali kuvvetlendirir. Şekil-5.17’de diferansiyel amplifikatör blok diyagramı ve giriş çıkış sinyalleri görülmektedir. Şekil-5.17 a’da görüldüğü gibi diferansiyel amplifikatörün iki girişi (V1, V2) bir de (V0) çıkışı vardır. Çıkış sinyali iki girişin farkı şeklindedir.

Yani V0=V1-V2 dir.

Eğer V1-V2 aynı frekans ve aynı fazda iki sinüs ise, bunların farkı yine sinüs sinyali ve daha küçük genlikli olur (şekil-5.17 c). Diferansiyel amplifikatörün kazancı A ise, çıkış sinyali şekil-5.17 d’de görüldüğü gibi bir genlikte ve sinüzoidal sinyal olur.
c)-Analog Gösterge: Analog gösterge olarak ibreli ölçü alti olan galvanmetre kullanılır.

Diferansiyel amplifikatörlü elektronik DC voltmetre
Sekil-5.18: FET’li diferansiyel amplifikatörden oluşmuş bir elektronik voltmetre

Şekil-5.18’de FET’li diferansiyel amplifikatörden oluşmuş beş kademeli bir elektronik voltmetre gösterilmiştir. Diferansiyel amplifikatörde FET’lerden birinin kolektör veya emiter akımı artarken, diğerininki azalır. Böylece, sıcaklık yönünden devrenin kararlılığı sağlanır. FET’lerin oluşturduğu köprüde galvanometre, köprü dengesini gösteren bir cihazdır. FET’lerin kapılarına sıfır gerilim uygulanır ve aynı tip iki FET kullanılırsa, köprü dengede olacağından galvanometreden bir akım akar. Bu akımın değeri, uygulanan V1 geriliminin değeri ile orantılıdır. Bu aletin voltmetre olabilmesi için galvanometrenin skalası ölçeklendirilip kalibre edilmesi gerekir.

2-DİJİTAL ELEKTRONİK ÖLÇÜ ALETLERİ

Dijital elektronik ölçü aletleri de yapı olarak analog elektronik ölçü aletlerine benzerler. Aralarındaki fark yalnızca amplifikatör çıkışındaki analog gerilim analog/dijital (A/D) dönüştürücü devre ile dijitale çevrilir. Bu dijital sinyal dijital göstergeye verilerek sayısal büyüklük elde edilir. Şekil-5.19’da dijital elektronik ölçü aletinin blok diyagramı görülmektedir.

Dijital cihazlarda, ölçü ve bilgi işlemi, lojik devre ve metodlara yapılır. Bundan dolayı dijital devrelerin çalışması çok hızlıdır. Bu ve buna benzer özelliklerden dolayı, dijital cihazlarla analog cihazlar arasında aşağıda belirtilen farklar bulunmaktadır.

Dijital ölçü aletleri ile DC ve AC gerilim, akım, direnç ve birçok fiziksel büyüklük ölçülebilir. Bu aletlerin çoğunda dijital çıkışlar vardır. Çıkışlar; bilgisayarlara , yazıcılara, kayır cihazlarına ve diğer dijital cihazlara bağlanabilirler. Birçok elektronik ölçü cihazında dijital devre bulunmaktadır.

DİJİTAL CİHAZLARLA ANALOG CİHAZLARIN KARŞILAŞTIRILMASI

Dijital cihazların üstünlükleri

Ölçme yapılırken dik veya eğik tutulmaları önemli değildir.
Daha hızlı çalışırlar.
Daha doğru ölçme yapılabilir.
Rezolüsyonları (algılama hızı) yüksektir.
Okuma hataları azdır. Kolay okunurlar.
Bunlarla otomatik ölçme yapmak mümkündür.
Gürültülere karşı dayanıklıdırlar.
Aynı anda çok sayıda değişik elektriksel ve fiziksel parametreler ölçülebilir (grafik multimetreler gibi)
Dijital cihazın boyutları çok küçük olabilir.

Analog cihazların üstünlükleri

Dijital göstergelerin birçok üstünlükleri olmasına rağmen uygulamalarda bazen analog göstergeler tercih edilmektedir.

1- İbrenin hareket yönü ve bağıl genlik değişimi söz konusu olduğu zaman analog göstergenin izlenmesi daha kolay olur.

2- Ölçme yaparken ayrı bir enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar.

Analog multimetrelerde skala tanzimi:

Resim-5.10’da görülen aletin kadranı üzerinde, her büyüklüğe ait taksimat bölümleri ayrı olduğundan ölçülecek değerin, hangi bölümden okunacağına önceden bakılır. Genellikle bu bölümler ayrı renkli ( siyah, kırmızı, mavi ve yeşil gibi) olup ayrıca bu bölümlerin baş veya sonlarına da o büyüklüğün sembolü A, V, W gibi sinyaller konur. İşaret yerine bazen doğrudan D.C. , A.C. , OHM olarak da yazılabilir.

Şekil-5.20’de üzerinde ölçtüğü büyüklük sayısı kadar taksimat bölümleri bulunan avometre kadranı verilmiştir.

DİJİTAL CİHAZLARLA ANALOG CİHAZLARIN KARŞILAŞTIRILMASI

Dijital cihazların üstünlükleri

Ölçme yapılırken dik veya eğik tutulmaları önemli değildir.
Daha hızlı çalışırlar.
Daha doğru ölçme yapılabilir.
Rezolüsyonları (algılama hızı) yüksektir.
Okuma hataları azdır. Kolay okunurlar.
Bunlarla otomatik ölçme yapmak mümkündür.
Gürültülere karşı dayanıklıdırlar.
Aynı anda çok sayıda değişik elektriksel ve fiziksel parametreler ölçülebilir (grafik multimetreler gibi)
Dijital cihazın boyutları çok küçük olabilir.

Analog cihazların üstünlükleri

Dijital göstergelerin birçok üstünlükleri olmasına rağmen uygulamalarda bazen analog göstergeler tercih edilmektedir.

1- İbrenin hareket yönü ve bağıl genlik değişimi söz konusu olduğu zaman analog göstergenin izlenmesi daha kolay olur.

2- Ölçme yaparken ayrı bir enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar.

Analog multimetrelerde skala tanzimi:

Şekil-5.20’de üzerinde ölçtüğü büyüklük sayısı kadar taksimat bölümleri bulunan avometre kadranı verilmiştir.

3- MULTİMETRE KULLANIRKEN DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR

Kademe ve ölçülen büyüklüğü seçizi anahtar:

Avamotre (multimetre) ile A.C. gerilim ölçülecekse, seçici anahtar alternatif gerilim bölgesine; D.C. gerilim ölçülecekse, seçici anahtar doğru gerilim bölgesine; A.C. akım şiddeti ölçülecekse, seçici anahtar alternatif akım bölgesine; D.C. akım şiddeti ölçülecekse, seçici anahtar doğru akım bölgesine direnç ölçülecekse, seçici anahtar OHM bölgesine getirilir. Böylece, uygun kademe seçilir.

a) Multimetre ile akim ve gerilim ölçmek

1. Ölçülecek akım veya gerilimin cinsine göre, kademe anahtarının yeri belirlenmelidir.A.C. sinyal ise A.C. kısmına, D.C. sinyal ise D.C. kısmına getirilmelidir.

2. Ölçülecek değer, ister akım ister gerilim olsun ilgili kademe anahtarı aletin ölçebileceği en yüksek kademeye getirilmelidir.

3. Şekil-5.21’de görüldüğü gibi ölçülecek akım veya gerilime göre, aletin bağlantısı yapılmalıdır (ampermetre devreye seri, voltmetre paralel bağlanacaktır.)

4. Ölçme anında, aletin göstergesi aniden sonuna kadar sapıyorsa, ölçme derhal bırakılmalıdır. Alet bu değeri ölçebilecek büyüklükte olmayabilir, yanlış bağlantı yapılmıştır veya kısa devre vardır.

5. D.C. sinyal ölçmelerinde alet ters sapıyorsa, bağlantı uçlarının yerleri değiştirilmelidir.

6. Aletin göstergesi çok az sapıyorsa veya hiç sapıyorsa; kademe anahtarı, en büyük sapma meydana gelinceye kadar küçültülmelidir (Göstergenin sapmasındaki artış oranında, okuma hatası azalacaktır).

7. Kademe anahtarı en küçük seviyesinde olduğu halde gösterge yine sapmıyorsa, genel olarak üç durum düşünülebilir:

A) Devrede, ölçülecek sinyal, aleti çalıştıramayacak kadar küçüktür.

B) Devrede bir kopukluk vardır.

C) Alet bozuktur.

Sekil-5.21: Avometre ile gerilim ve akimin ölçülmesi

b) Multimetre ile direnç ölçmek

Şekil-5.22’de ohmmetre ile direnç ölçümünün yapılışı görülmektedir.

Ölçülecek direnç üzerinde kesinlikle enerji olmamalıdır.
Kademe anahtarı en büyük direnç değerinde olmaldır.
Ölçme yapılmadan önce aletin bağlantı uçları kısa devre edilip, sıfır ayarı yapılmalıdır. Ancak bu işlemden sonra direnç ölçümü gerçekleştirilebilir. Kısa devrede alet ibresi sıfırı göstermiyorsa, aletin pili zayıflamıştır. Pilin yenilenmesi gerekir.
Kademe anahtarı, en büyük sapma meydana gelinceye kadar küçültülmelidir. (Her kademe değişiminde sıfır ayarı yeniden kontrol edilmelidir.)
Ohm kademesinde alet açık bırakılmamalıdır. Enerji sarfiyatından dolayı aletin pili biter.

Dijital multimetrenin kullanılışı

Dijital multimetrelerde tüm ölçümler, ibreli avometrelerde olduğu gibidir. Ancak; ibre yerine gösterfe vardır. Ölçüm sonuçları doğrudan rakam olarak görünür. Skalada ölçü birimi aramaya gerek kalmaz; çünkü kademede belirtilen ölçüm değeri doğrudan göstergede birimiyle birlikte görülür. Bu özelliğinden dolayı okuma en hatası en aza indirilmiştir. Rahat okunur. Ölçme işlemi ibreli avomotrelere göre kolaydır. Resim-5.11’de dijital multimetreler görülmektedir.

4-KAPASİTE, İNDÜKTANS VE SICAKLIK GİBİ NİCELİKLERİN ÖLÇÜLMESİ

a- Multimetre ile kondansatör kapasitesinin ölçülmesi:Bazı avometrelerde kondansatör uçları avometre üzerindeki özel sokete takılarak ölçüm yapılır. Avometre kademe komitatörü kapasite (F) konumuna alınır. Kapasitesi ölçülecek kondansatör enerjisiz olarak avometrenin ilgili uçlarına paralel olarak bağlanır. Ölçüm sonucu göstergeden birimiyle birlikte görünür. Resim-5.11’de dijital avometreler verilmiştir. Görüldüğü gibi kondansatör F durumuna getirilmeli ve ölçü proplarından birisi F soketine, diğeri ortak uç (şese) soketine takılmalıdır.

b- Multimetre ile endüktansin ölçülmesi: Öncelikle ölçülecek bobinde enerji olmamalıdır.avometrenin seçici komütatörü, endüktans, (L) konumuna getirilir. Ölçülecek bobin avometrenin ilgili uçlarına paralel bağlanır. Ölçüm sonucu göstergede birimiyle birlikte görülür.

c- Multimetre ile frekansın ölçülmesi: Kademe komütatörü, Hz konumuna getirilir. Ölçü aleti uçları (probları) frekansı ölçülecek kaynağa paralel bağlanır. Avometre frekans değerini hertz (Hz) veya kilohertz (kHz) olarak birimiyle birlikte gösterir. Hz kademesi resim- 5.11’de görülebilir.

5-MULTiMETRE iLE DiYOT, TRANSiSTÖR VB. TESTiNiN YAPILMASI

a-Multimetre ile diyotun sağlamlığının ölçülmesi:

Bir yönde akım geçiren, diğer yönde akım geçirmeyen en basit yarı iletken elemana diyot denir. Basit bir anahtara benzeyen yapısıyla elektronik sistemlerde en basitinden en karmaşık devrelere kadar çeşitli uygulamalarda karşılaşılır. En önemli özelliği alternatif akımı doğrultmasıdır. Elektronik devreler,elektroliz işlemleri, akü şarj devreleri, elektromıknatıslarda kullanılan DC gerilimler, diyotun kullanma alanlarından bazılarıdır.

Diyotu oluşturan P ve N tipi maddelerden P tipi maddeye anot denir (+) sinyallidir. N tipi maddeye ise katot denir ve (-) sinyallidir. Şekil-5.23 a’da diyotun yapısı ve sembolü verilmiştir. Sekil-5.23-b’ de ise diyot sembolü, uç sinyalleri ve görünüşü verilmiştir.
Resim-5.12: Pens avometre

PENS MULTİMETRELER