Стрелочные и цифровые мультиметры — достоинства и недостатки

Время течет, технологии развиваются, а вместе с ними претерпевают совершенствование многие приборы. Газеты и журналы все больше уступают место веб-страницам, мобильные  телефоны почти вытеснили стационарные, а пейджерами уже никто не пользуется. Не обошла модернизация и стрелочные мультиметры, которые теперь почти всюду заменены удобными цифровыми приборами.

Преимущества цифровых мультиметров перед стрелочными очевидны, они обладают значительно более широким функционалом, а их цена не высока. Так, цифровые мультиметры заняли свое место в арсенале не только радиолюбителей, но и инженеров. Тем не менее, стрелочные тестеры рано списывать со счетов, настоящие профессионалы знают, что порой стрелочный прибор просто незаменим. В чем же здесь особенность?

Основные отличия цифровых мультиметров от аналоговых стрелочных, преимущества и недостатки приборов каждого типа

Разница заключается непосредственно во внутреннем устройстве стрелочных (аналоговых) и цифровых мультиметров. Стрелочный прибор, по сути, является идеальным интегратором, имеющим большой динамический диапазон и отличающийся наглядным представлением результата измерений.

Динамический диапазон цифрового прибора ограничен, имеется задержка при измерении и определенный порог срабатывания, по этой причине цифровой прибор просто не в состоянии заметить некоторые из видов сигналов, а значит не заметит их и пользователь.

Дело в том, что каждый цифровой мультиметр содержит в себе АЦП и блок обработки результата , которые изначально имеют ограничения по разрядности оцифровки и времени обработки результата для конечного его отображения.

Ограничение разрядности снижает динамический диапазон работы прибора, а задержка связанная с обработкой результата имеет совершенно определенную длительность, работа прибора замедляется.

Безусловно, цифровые приборы непрерывно совершенствуются, повышается разрядность, увеличивается быстродействие, сокращается время отклика, однако цифровой мультиметр все равно не может сравниться с аналоговым стрелочным прибором.

Стрелочные приборы появились намного раньше, чем цифровые, и поэтому устройство их намного проще. Главным узлом здесь является электромеханическая стрелочная головка, на нее подается электрический ток через набор резистивных делителей.

Протекая по виткам рамки, помещенной в магнитном поле, и подвешенной на пружинках, ток отклоняет стрелку прибора на конкретный угол, отражая значение измеренной величины на градуированной шкале в форме дуги.

Стрелочный прибор содержит набор коммутируемых резисторов с шунтами и пару диодов. Цифровой мультиметр имеет более сложное устройство, вплоть до возможности обработки сигнала сразу или после измерений, на компьютере, но несмотря на сложность, современные цифровые мультиметры все равно не очень дороги, поскольку выпускаются массово на основе специализированных интегральных микросхем.

Давайте же рассмотрим, какие достоинства отличают цифровые мультиметры от стрелочных, и почему цифровые приборы так популярны сегодня.

Точность измерений

Результат измерения на дисплее цифрового тестера виден и понятен точно, ибо значение цифр известно каждому. В стрелочных же тестерах шкал несколько, нужно смотреть на ту шкалу, на которую нужно, в зависимости от выбранного диапазона, и высчитывать показания по делениям. Имеет значение направление взгляда, а также положение корпуса прибора относительно земли, связано это с балансировкой рамки.

Кроме того, постоянное внешнее магнитное поле влияет на рамку, даже магнитное поле Земли оказывает некоторое влияние на показания. Цифровые мультиметры лишены этих недостатков.

Полярность измеряемого сигнала

Цифровому мультиметру все равно, какова полярность измеряемого сигнала, будь то ток или напряжение, на дисплее просто появится знак минус, если полярность обратная. Стрелочный же тестер не покажет правильного значения, его стрелка просто отклонится назад в сторону ограничителя и упрется в него.

Авто настройка диапазона

Многие из современных мультиметров могут автоматически определить диапазон измерения, а стрелочные зачастую лишены такой возможности.

Функционал

Цифровой прибор может многое из того, чего стрелочные приборы не могут, например измерить емкость конденсатора , индуктивность катушки, частоту напряжения и тока, температуру и многие другие параметры. Некоторые цифровые приборы способны измерять соотношения между измерениями, дельту измеренных значений и т. д. Стрелочные приборы этого просто не умеют.

Чувствительность и взаимодействие с объектом измерений

Цифровой прибор оснащен электронными усилителями, поэтому он может измерять даже очень слабые сигналы, и практически без влияния на объект, к которому подключен. При измерении напряжения , цифровой прибор обладает колоссальным входным сопротивлением, а при измерении тока — минимальным. Точность измерений остается при этом очень высокой.

Линейность шкалы

При измерении постоянных напряжений и токов, шкала стрелочного прибора линейна. Если же речь заходит об измерениях сопротивлений, либо переменных напряжений и токов, то используется дополнительная нелинейная шкала, а это вызывает некоторые неудобства и порождает хоть и небольшие, но неточности. В цифровых приборах этой проблемы не возникает, поскольку стрелочная шкала отсутствует, и величины просто считываются наглядно с дисплея в виде готовых цифр.

Подстройка нуля у стрелочных приборов

Цифровым мультиметрам, как правило, не нужна настройка нуля — ни для амперметра, ни для вольтметра, ни для омметра. Стрелочным же приборам подстройка нуля необходима. Сначала осуществляется балансировка рамки, левое положение стрелки на шкале, которое выстраивается юстировочным шлицем, расположенным на передней панели прибора.

Еще у стрелочных приборов подстройка нуля необходима для измерения сопротивлений. По мере разряда питающей батареи и при переключении между пределами измерений, регулировочным резистором выставляется в ноль правое положение стрелки омметра.

Влияние состояния батареи на показания

Вне зависимости от того, насколько разряжена питающая батарея, цифровые мультиметры работают точно.

Если же заряд батареи окажется критически низким, то на дисплее отобразится индикатор, который будет сигналом к тому, что батарею пора заменить новой, а до этого, пока индикатор низкого заряда на дисплее отображается, показания уже не будут точными, и пользователь будет об этом знать. Но пока на дисплее не появился индикатор, в точности показаний можно быть уверенным на 100%.

Со стрелочным мультиметром дело обстоит несколько иначе — точность показаний омметра связана с выставлением регулировочным резистором нуля при замкнутых щупах. По мере снижения заряда батареи ноль плывет, и об этом важно всегда помнить и делать регулярно настройку нуля.

С цифровым мультиметром проще — если высвечивается индикатор, то точность не гарантируется, пока же индикатора низкого заряда батареи на дисплее нет, можно быть уверенным в точности.

Вибростойкость, устойчивость к механическим повреждениям

Конструкция рамки стрелочного прибора не терпит сильных вибраций и ударов. Волоски, на которых подвешена рамка могут от удара порваться. Цифровой прибор не боится тряски, и гораздо более устойчив к ударам.

Теперь давайте рассмотрим, каковы же есть преимущества у стрелочных тестеров перед цифровыми мультиметрами, почему они остаются незаменимыми на протяжении многих лет, несмотря на появление широко доступных функциональных цифровых приборов.

Энергопотребление

В режиме измерения тока и напряжения, стрелочные мультиметры не потребляют обычно энергии от встроенной батареи. Можно даже оставить стрелочный тестер в этом режиме, и не опасаться за сохранность батарейки, разве что со временем она просто стареет, как и при обычном хранении. Цифровой же мультиметр во включенном состоянии всегда потребляет энергию, его электроника иначе не может.

По этой причине, если оставить цифровой прибор включенным, его батарея просто окончательно разрядится. Однако во множестве современных мультиметров реализована функция автоматического отключения, она то и сбережет батарейку. Таким образом, в этом аспекте преимущество стрелочных мультиметров не очень значимо.

Стрелочный аналоговый тестер инерционен

Изначально стрелочные тестеры аналоговые, они не производят оцифровку сигнала, требующую времени, к тому же механизм их стрелки инерционен. Именно по этой причине стрелочные тестеры являются отличными интеграторами, они наглядно отражают динамику сигнала, не тратя времени на его оцифровку.

Цифровой тестер не может похвастаться такой наглядностью, там на дисплее просто цифры — результат вычислений, в то время, как движение стрелки аналогового прибора дает мгновенное представление о том, что происходит с измеряемым сигналом. Однако есть и совмещенные измерительные приборы, оснащенные и стрелкой и цифровым дисплеем, но это лишь редкие исключения.

Главное достоинство стрелочных приборов, поддерживающее их популярность, — наглядная динамика стрелки.

Восприимчивость к помехам

Инерционность стрелочного прибора делает его устойчивым к помехам, которые могут содержаться в сигнале, приложенном к щупам. Цифровой прибор не сможет нормально отображать показания, ему будут мешать помехи, например при измерении постоянного напряжения с разного рода пульсациями. Стрелочный же прибор просто усреднит измерения, просто интегрируя их автоматически.

Динамика стрелки легко заметна

Даже не глядя прямо на шкалу стрелочного прибора, движение его стрелки легко заметно боковым зрением. Это удобно, если прибор стоит сбоку, а мастер занимается работой, он может не отводя взгляда от рук, заметить отклонение стрелки, не отвлекаясь.

Динамическое измерение емкости

Поскольку стрелочный прибор — отличный интегратор, то в процессе заряда конденсатора можно отслеживать динамику тока по движению стрелки, это очень удобно, а цифровой прибор так не сможет.

Измерение напряженности ВЧ колебаний поля

Стрелочный прибор является отличным индикатором напряженности высокочастотного поля, например электрическое поле от трансформатора Тесла не каждый цифровой мультиметр вынесет, в то время, как стрелочный прибор можно без опаски поместить даже в сильное поле, и измерить таким образом его напряженность.

Из перечисленного легко понять, что как цифровые, так и стрелочные мультиметры отличаются как достоинствами, так и недостатками, и для каждого конкретного случая будет удобен тот или иной тип прибора. Так или иначе, хорошо иметь в арсенале приборы обоих этих типов.

Смотрите также по этой теме: Как выбрать мультиметр , Как пользоваться мультиметром

И еще дополнительно одна интересная статья по это теме: Чем профессиональные мультиметры отличаются от бытовых