Multimetrar

Med ett mätinstrument går det att mäta sig fram till varför en elektrisk krets eller en komponent inte fungerar. Det finns flera olika typer av instrument och vilket som passar bäst beror på vad som ska mätas.

Multimetern är ett användbart verktyg att ha till hands i hemmet. Med en sådan går det att göra egna felsökningar innan elektriker eller servicetekniker behöver anlitas. Det finns både analoga och digitala multimetrar, men i det här kapitlet kommer vi att koncentrera oss på den digitala varianten. Mätningen görs med två mätprober, där den ena är röd och den andra är svart. De symboliserar plus respektive minus där röd alltid ska vara plus.

DMM - Digital multimeter med mätprober.

En vanlig multimeter har tre eller fyra anslutningar dit mätproberna kan kopplas. Hur de kopplas beror på vad som ska mätas. Oavsett vad ska alltid den svarta (minus) ­kopplas till COM (jord). Det är viktigt att färgerna kopplas rätt, framförallt när polaritet ska avgöras. Det som händer om kablarna kopplats omvänt är att mätvärdet får ett minustecken framför sig och eventuellt tolkas fel.

Att det heter digital multimeter beror på att instrumentet omvandlar mätvärdet till digital data för visning på display. Det digitala mätinstrumentet använder en egen ­intern referensspänning som jämförs med inkommande mätdata. Denna konstruktion gör att en digital multimeter är noggrannare i sitt mätresultat än ett analogt instrument. Digitala multimetrar är dock något långsammare på grund av att mätningen måste omvandlas innan den visas i ­displayen (mätningar med snabba förändringar syns bättre på ett analogt än ett digitalt instrument). En digital multimeter har ett fast antal siffror att visa mätresultatet med. ­Antalet siffror står i proportion till instrumentets upplösning.

Förutom att mäta spänning, ström och resistans kan digitalmultimetern konstrueras för mätning av isolation, frekvens, slagvinkel, kapacitans (kondensatorer), induktans (spolar), transistorer, dioder, temperatur med mera.

Hur hög överspänning en multimeter kan hantera framgår av vilken kategori (eng. category) den tillhör. Var multimetern ska användas avgör vilken kategori som är nödvändig. Detta eftersom ju närmare multimetern befinner sig högspänning desto större är risken för överspänning (kallas ibland transienter). Den nominella (normala) spänningen blir lägre desto längre in i elnätet som multimetern används eftersom spänningen anpassas för ändamålen. Exempelvis krävs en multimeter med en väldigt hög kategori vid mätning på inkommande servisledningar till hushåll och vid mätning utomhus. Detta eftersom risken för transienter i detta område är hög.

All spänning som finns inomhus efter en lokal elcentral har lägre sannolikhet för kraftiga transienter och därför kan en multimeter med lägre kategori användas där. Utrustning som drivs med tre faser kräver dock alltid en högre kategori än utrustning som drivs med en fas. Den lägsta kategorin är endast avsedd för enklare elektronik som finns i en skyddad miljö där inga transienter kan uppstå. Nedan framgår i detalj när de olika kategorierna krävs.

² Alla multimetrar som används utomhus skall uppfylla kategori IV oavsett vad som mäts.

Bredvid kategoriangivelsen på multimetrar anges även godkänd spänningsklass. Spänningsklassen berättar hur hög arbetsspänning multimetern är dimensionerad för, det vill säga den maximala spänning som multimetern normalt får mäta. Notera att spänningsklassen ofta är högre än vad multimetern kan presentera på den inbyggda displayen. Exempelvis kan en multimeter med kategori III 600 VAC ofta endast presentera ­spänningar upp till 500 VAC.

Att välja en multimeter som är dimensionerad för den överspänning som potentiellt kan uppstå i den miljö den används är livsviktigt. Att förbise detta är förenat med livsfara. Skulle en transient uppstå som multimetern inte är dimensionerad för kan i värsta fall personen som håller multimetern få livsfarlig ström i sig. I tabellen nedan går det att utläsa hur kraftig transient en multimeter ur en viss kategori och spänningsklass är dimensionerad för.

En multimeter-lösning kan aldrig ha en högre kategori eller spänningsklass än vad den lägst klassificerade delen i lösningen har. Det involverar både multimetern och proberna. Exempelvis har en kategori IV 600 V-mätare utrustad med kategori III 300 V-prober endast den lägre klassificeringen. En bra regel är att välja prober med som lägst samma klassificering som multimetern eftersom det då inte bildas någon ”flaskhals”.

Kategori och säkerhetsklass involverar både multimetern och proberna.

Onoggrannheten beskriver den största avvikelsen på mätvärdet som multimetern får visa. Onoggrannheten anges vanligen som procent per mätområde. Om multimetern har en onoggrannhet på ±1% för växelspänning kan multimetern visa från 227,7 V till 232,3 V vid mätning av 230 V spänning. 

En funktion som blir allt vanligare på multimetrar är autorange. Vid mätning med en multimeter utan autorange behöver användaren välja mätområde. Vanliga mätområden på en multimeter är till exempel 2000 mV, 20 V, 200 V och 600 V för likspänningsmätning. Vid mätning ska det område som ligger närmast över det förväntade värdet väljas. Mätområdet bestämmer hur höga och hur exakta värden multimetern presenterar. Väljs ett för högt värde blir mätningen inte så exakt som den kan vara och väljs ett för lågt värde visas inte mätningen alls.

Med autorange behöver inte användaren välja vilket mätområde som ska mätas. Det enda som ställs in är vad som ska mätas. Multimetern presenterar automatiskt resultatet så exakt som möjligt med rätt prefix.

Fluke 113 är utrustad med autorange

Det sanna effektivvärdet är ett mått på en signals verkliga effektinnehåll. De ­flesta multi­metrar som används visar ett korrekt effektivvärde så länge de mäter sinus­formad växel­spänning. Vid mätning av en fyrkantsvåg, trekantsvåg eller en annan ­avvikande kurvform kommer en vanlig multimeter att visa fel. För att vara säker på att ens multimeter visar rätt oavsett vågform, ska en multimeter med funktionen ”sant effektivvärde” (True RMS eller TRMS) väljas. Ett exempel på när en vanlig multimeter visar fel är om ­instrumentet ­mäter spänningen från en inverter (växelriktare från bilens 12 V till 230 V) med ­modifierad sinusvåg. Då krävs det att multimetern kan visa ett sant effektivvärde.

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Växelspänning finns bland annat i våra vägguttag och transformatorer till lågvolts­belysning.

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Ställ mätinstrumentet på lämpligt mätområde utifrån vad som ska mätas. I vårt exempel ska vi kontrollera spänningen i ett vägguttag (bild 1). Vi ställer instrumentets vred på 600 V~ (bild 2) och mäter direkt i vägguttaget. Eftersom växelspänning skiftar polaritet behöver vi inte tänka på vilken mätprob som ska sitta i vilket av hålen.

Schematisk bild som visar hur voltmätaren ska kopplas vid mätning av spänning.

Tips!
I de fall instrumentet inte är utrustat med automatisk avstängning är det en god regel att alltid ställa vredet i läge OFF (bild 3 på föregående sida). Om den möjligheten inte finns: ställ instrumentvredet på högsta spänningsområdet och dra ur mätkablarna ur instrumentet.

I det här exemplet ska det mätas likström (ADC). Anslut den svarta mätproben till uttaget märkt COM. COM står för common vilket i elektroniksammanhang översätts till jord. Detta är instrumentets minussida. Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt mA. ”mA” står för milliampere och betyder att instrumentet klarar upp till mätvärden ­angivna i tusendelar av en ampere. Om mätningen gäller högre strömmar måste den röda mätproben anslutas i ett särskilt uttag. Bild 2 visar ett uttag som klarar maximalt 10 A likström.

Ström mäts alltid i serie med belastningen (bild 3). Vid mätning av ADC (ampere DC) ska röd anslutning kopplas till plussidan. Ställ vredet i något av lägena för likström A= (bild 1).

För mätning av växelström spelar det ingen roll hur mätproberna polariseras eftersom växelström skiftar riktning. Ställ vredet i något av lägena för växelström A ~.

VARNING! Mät ALDRIG ström direkt på ett batteri, över en komponent eller från ett uttag. Det leder till kortslutning och medför risken att både spänningskällan och instrumentet går sönder (bild 4).

Schematisk bild som visar hur amperemätaren ska kopplas vid mätning av ström.

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Mätning av resistans görs på ett lite annorlunda sätt. Börja med att ansluta den svarta mätproben till uttaget märkt COM. COM står för common vilket i elektroniksammanhang översätts till jord. Detta är instrumentets minuspol.

Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt Ω (bild 1). Resistans är detsamma som ­motstånd. Resistansmätning kallas därför också ohm-mätning och betecknas med ­tecknet omega, Ω. OBS! Kontrollera att det du ska resistansmäta inte är anslutet till spänning.

Ställ vredet på något av områdena för resistansmätning (bild 2).

Om det som ska mätas sitter monterat tillsammans med andra komponenter kommer de andra komponenterna att påverka mätresultatet. Koppla därför bort det som ska mätas och mät det separat för att få ett korrekt mätresultat (bild 3).

Börja igen med att ansluta den svarta mätproben till uttaget märkt COM för att mäta förbindelse (COM är instrumentets minuspol). Röd mätprob ska anslutas till uttaget märkt Ω (bild 1). Förbindelsemätning kallas även kontinuitetsmätning och är en av de allra vanligaste mätningarna.

Ett förbindelsetest kan göras på två olika sätt. Antingen används funktionen för resistans­mätning (bild 2) eller funktionen med summer (bild 3).

Vid förbindelsetest med resistansmätning kommer förbindelse att indikeras med att instrumentet visar 0 Ω (eller ett värde nära noll). Saknas förbindelse kommer ­instrumentet att indikera oändlig resistans, vilket indikeras på lite olika sätt på olika ­instrument). Testa att koppla ihop mätproberna med varandra för att se hur instru­mentet indikerar förbindelse respektive oändlig resistans.

Det är ännu enklare att göra ett förbindelsetest med summer och de flesta digitala multi­metrar har en sådan inbyggd. När förbindelse finns hörs en ton från instrumentet. Funktionen används exempelvis flitigt för att kontrollera om en lampa är trasig (bild 4 på föregående sida), om en säkring har gått eller om en kabel är hel.

Tånginstrument kombinerat med multimeter.

Ett tånginstrument är som namnet antyder ett instrument som liknar en tång. Med instrumentet går det att mäta ström i en kabel utan att fysiskt koppla in instrumentet i serie med kabeln. Det bildas nämligen ett magnetfält runt kabeln då en ström flyter genom den. Instrumentet registrerar magnetfältet och räknar om det till ampere.

Tånginstrumentet används mycket av elektriker som snabbt vill kontrollera hur mycket ström som flyter genom en ledare utan att behöva bryta upp kretsen. För att mäta strömmen genom en ledare måste ledaren ligga inne i tångens ögla.

Det går inte att mäta strömmen i en vanlig apparatkabel genom att bara lägga in den i öglan. I en apparatkabel ligger nämligen båda ledarna intill varandra. Detta gör att magnetfälten kring dem tar ut ­varandra. För att utföra mätningen måste tången mäta runt endast en av ledarna.