Русский учёный Д. И. Менделеев сказал: «Наука начинается с того момента, когда начинают что-то измерять». Эта мысль не потеряла актуальность. Разработчики электронных схем всегда стремились к максимальной точности, ограниченной возможностями элементной базы. В статье дается общее представление о современном состоянии рынка диагностических средств.
Время чтения: 20 минут
Классификация средств измерений для диагностики электроники
Мультиметры лидируют в перечне измерительного оборудования для ремонта электроники. Требования к точности и возможностям таких измерителей постоянно возрастают. Этот факт стимулирует вывод на рынок новых устройств с расширенными возможностями.
Другой популярный класс приборов, широко применяемых для ремонта радиоэлектронной аппаратуры, — это тестеры радиодеталей. Они позволяют оценить качественное состояние компонентов по критерию «годен — негоден» и измерять характеристики пассивных элементов с приемлемой для практики точностью.
Мультиметры
Эти аппараты можно разделить на две большие группы: аналоговые и цифровые. Аналоговые устройства появились раньше, чем цифровые. По мере развития цифровой техники стрелочные приборы почти полностью были вытеснены цифровыми тестерами.
Разные цифровые измерители отличаются друг от друга:
- функциональными возможностями;
- точностью измерений;
- степенью автоматизации;
- наличием и объёмом встроенной памяти;
- ценой.
Все они обеспечивают базовые функции, такие как испытание токов, напряжений с определением полярности, сопротивлений, «прозвонку» цепей и полупроводниковых переходов.
В дополнение к базовым ручные мультиметры могут поддерживать следующие дополнительные функции:
- тестирование ёмкости, частоты, температуры (с использованием внешней термопары);
- оценку параметров биполярных транзисторов;
- генерацию некоторых видов тестовых сигналов;
- тестирование LCR;
- работу в качестве мегаомметра и тепловизора;
- автоматическую калибровку и автоматическое выключение;
- режимы испытаний True RMS (истинных среднеквадратических значений), PEAK (амплитудных значений) REL (относительных измерений), Data Hold (удержание данных).
Отдельный класс представляют собой измерители для автоэлектриков. Они, кроме базовых функций, позволяют оценивать исправность катушек и свечей зажигания, сопротивление изоляции, тестировать частоту оборотов коленчатого вала двигателя и т. д.
Многие приборы, входящие в рассматриваемую категорию, включены в Государственный Реестр средств измерений.
Тестеры компонентов
К тестерам относятся измерители индуктивностей, ёмкостей и сопротивлений (LCR), испытатели полупроводниковых приборов и микросхем, а также комбинированные приборы.
Приборы для тестирования LCR имеют одинаковый функционал. Они отличаются друг от друга:
- диапазоном тестируемых величин;
- точностью;
- разрешающей способностью;
- ценой.
Списки функций, поддерживаемых разными испытателями полупроводников и интегральных схем, существенно отличаются.
Отличается и номенклатура семейств микросхем и виды полупроводниковых приборов, которые доступны для диагностики. Такие испытатели служат лишь индикаторами состояния тестируемого объекта.
Комбинированные аппараты представляют собой компромиссное решение, в котором разработчики пытаются совмещать функциональные возможности нескольких измерителей. Любые универсальные устройства существенно уступают специализированным приборам как по функциональным характеристикам, так и по метрологическим параметрам.
Среди тестеров компонентов, включённых в каталог магазина Суперайс, нет ни одного устройства, входящего в состав Государственного Реестра средств измерений, что ограничивает их применение в профессиональных целях.
Критерии выбора аппаратуры для профессионального применения
Цифровой мультиметр для сервисного инженера выбирают, основываясь на следующих основных критериях.
- Обеспечение требуемых видов тестирования.
- Достаточная разрешающая способность и точность измерений.
- Необходимый диапазон тестируемых величин.
- Особенности хранения, обработки и передачи полученных данных на внешние устройства.
- Наличие дисплея, позволяющего наглядно визуализировать результаты тестирования.
- Соответствие прибора требуемой категории электробезопасности. В зависимости от условий эксплуатации, выделяют категории CAT I, II, III, IV.
- Поддержка системы защиты от перегрузок.
- Наличие интуитивно понятного пользовательского интерфейса.
- Присутствие в перечне Государственного Реестра средств измерений.
- Оптимальное соотношение цена--качество.
Выбор испытателей LCR производится по аналогичным критериям, за исключением пункта 6.
При подборе аппаратов для оценки работоспособности изделий из полупроводников необязательно соблюдение рекомендаций пунктов 2,3,6 и 9. Устройства этого типа — не измерительные, а индикаторные приборы.
Что важно при работе с электроникой
Важные аспекты исследования электронных схем делятся на общие и частные случаи.
Общие случаи
Важные принадлежности для мультитестеров — щупы и аксессуары. От конструктивного исполнения и качества изготовления принадлежностей зависит удобство работы инженера и безопасность измерений.
Кроме традиционных щупов, входящих в комплект любого мультиметра, существуют специальные. Они предназначены для работы с компонентами для поверхностного монтажа и обеспечивают щуповую точность.
При исследовании характеристики электролитических конденсаторов перед началом тестирования необходимо их разрядить. Если игнорировать эту рекомендацию, существует опасность повреждения измерителя.
В процессе диагностики радиосхем, содержащих электронные компоненты, критичные к статическому электричеству, не обойтись без антистатических инструментов и браслета. К таким чувствительным компонентам относятся:
- полевые транзисторы с индуцированным затвором;
- микросхемы, построенные на основе приборов с индуцированным затвором.
При работе с высокочастотными схемами нужно использовать высокоомные щупы, которые вносят минимальную ёмкость в исследуемый узел. Такие щупы не влияют на режим работы исследуемого узла.
Частные положения
Эти правила распространяются на конкретные аппараты. Они описываются в технической документации, поставляемой производителем в комплекте со средством тестирования: руководстве для пользователя или инструкции по эксплуатации.
Профессиональные бренды и модели
В каталоге магазина Суперайс имеется 360 моделей мультиметров. Даже краткая характеристика каждой из них не представляется возможной.
Был проведён анализ содержимого каталога магазина Суперайс. По результатам этого анализа для сравнения были выбраны несколько моделей приборов. Они относятся к разным ценовым группам.
Далее речь пойдёт о профессиональных мультиметрах. Поэтому будут рассматриваться только аппараты, включённые в перечень Государственного Реестра средств измерений. Это многофункциональный измеритель DT-9908, профессиональный DT-9968BT и промышленный DT-9979.
Основные характеристики этих испытательных средств приведены в следующей таблице.
| Номер п.п | Характеристика | DT-9908 | DT-9968BT | DT-9979 |
| 1 | Диапазон постоянных (переменных) напряжений | 200мВ–1000В (2–700) | 60мВ–1000В (60мВ–1000В) | 50мВ–1000В (50мВ–1000В) |
| 2 | Максимальная погрешность, % | ±0.8 (±5) | ±0.8 (±1) | ±0.025 (±0.8) |
| 3 | Максимальное разрешение, мВ | 0.1 (1) | 0.01 (0.01) | 0.001 (0.001) |
| 4 | Диапазон постоянных (переменных) токов | 20 мА–20А** (20 мА–20А) | 600мкА–10А (600мкА–10А) | 500мкА–10А (500мкА–10А) |
| 5 | Максимальная погрешность, % | ±3 | ± 1.5 (± 1.5) | 0.3 (± 1.5) |
| 6 | Максимальное разрешение, мкА | 0.1 (0.1) | 0.1(0.1) | 0.01 (0.01) |
| 7 | Пределы исследования электрического сопротивления | 200Ом–20МОм | 600Ом–60МОм | 50Ом–50МОм |
| 8 | Максимальная погрешность, % | ±2 | ±2.5 | ±0.05 |
| 9 | Максимальное разрешение, Ом | 0.1 | 0.1 | 0.001 |
| 10 | Пределы тестирования ёмкости | 2нФ–200мкФ | 999нФ–99.9мФ | 5нФ–10мФ |
| 11 | Максимальное разрешение, пФ | 1 | 100 | 1 |
| 12 | Максимальная погрешность, % | ±4 | ±2.5 | ±5 |
| 13 | Диапазон исследования частоты | От 40 до 2000 Гц | От 40Гц до 100кГц | От 40Гц до 10МГц |
| 14 | Максимальное разрешение, Гц | 1 | 0.01 | 0.01 |
| 15 | Число тестов в секунду | 2 | 3 | 3 |
| 16 | Диапазон измеряемых температур, °C | От -40 до +760 | От -40 до +600 | От -20 до +1000 |
| 17 | Разрядность дисплея | 3 | 3 | 5 |
| 18 | Цена, руб* | 7040 | 29150 | 62230 |
| 19 | Ценовой сегмент | Бюджетный | Средний | Премиум |
Примечание.
*Цена указана на момент подготовки материала.
**Измерение тока величиной 20А допускается в течение не более 30 сек. С интервалом между тестами не менее 15 минут.
Для сопоставления основных функциональных возможностей выбранных приборов была составлена следующая таблица.
| Номер п.п. | Функционал | DT-9908 | DT-9968BT | DT-9979 |
| 1 | Виды измерений переменного напряжения (тока) | RMS | True RMS, PEAK | True RMS, PEAK |
| 2 | Бесконтактное тестирование напряжения (тока) | нет (нет) | нет (есть) | есть (нет) |
| 3 | REL | нет | есть | есть |
| 4 | AVG | нет | есть | нет |
| 5 | Bluetooth* | нет | есть | есть |
| 6 | Запись результатов в память и чтение из памяти | нет | есть | есть |
| 7 | Создание отчётов о продолжительных тестах | нет | нет | до 200 часов |
| 8 | Составление графика результатов за выбранный промежуток времени | нет | нет | есть |
Примечание.
*При включённом режиме можно отображать и сохранять данные на внешнем устройстве Bluetooth. Это может быть смартфон, планшетный, настольный компьютер или ноутбук.
Из данных, представленных в приведённых выше таблицах, можно сделать следующие выводы.
Особенности DT-9908:
- худшие значения погрешности и разрешения для режима диагностики постоянных и переменных напряжений и токов;
- самые узкие пределы тестируемой электрической ёмкости, сопротивления и частоты сигнала;
- минимальное число измерений в секунду и малая разрядность дисплея;
- самая большая погрешность при оценке электрической ёмкости;
- невозможность тестирования параметров True RMS, PEAK, REL, AVG, бесконтактного диагностирования тока;
- отсутствие Bluetooth, встроенной памяти, опции построения графиков результатов испытаний;
- цена.
Особенности DT-9979:
- самый широкий диапазон измеряемых напряжений (токов) с наименьшей погрешностью и максимальным разрешением;
- минимальная погрешность и лучшее разрешение при испытаниях резисторов и самая широкая полоса в режиме исследования частоты сигнала;
- наибольшая разрядность жидкокристаллического дисплея, который может работать в графическом режиме;
- отсутствие бесконтактной диагностики тока;
- поддержка работы со встроенной памятью;
- возможность создания отчётов о продолжительных тестах и построения графиков;
- относительная дороговизна.
Особенности DT-9968BT:
- по большинству метрологических характеристик занимает промежуточное положение между описанными выше моделями;
- наибольшая погрешность оценки сопротивлений;
- худшее разрешение в режиме диагностирования ёмкости;
- в комплект входит датчик тока, который заменяет традиционные токовые клещи;
- средняя цена.
Рассмотренные аппараты поддерживают набор базовых функций.Чем шире функционал аппарата, тем он дороже.
Сравниваемые средства измерений позволяют тестировать ёмкость конденсаторов, частоту сигналов, температуру, прозванивать электрические цепи, проверять полупроводниковые переходы. Они поддерживают режим Data Hold, ручное и автоматическое переключение пределов измерения и автоматическую калибровку.
DT-9908, DT-9968BT и DT-9979 снабжены индикатором полярности измеряемого напряжения и защитой от перегрузки. Она реализована на встроенных предохранителях.
Устройства соответствуют категориям защиты CAT III/CAT IV (до 1000В и до 600В) соответственно.
Заводская гарантия на оборудование составляет 12 месяцев.
Тестеры компонентов: когда и зачем использовать отдельно
Тестеры в инженерной практике приходится применять тогда, когда функциональные возможности мультиметров не позволяют проводить необходимые измерения или не обеспечивается необходимый диапазон измеряемой величины, либо не достигается требуемая точность результатов.
Ниже будут кратко рассмотрены некоторые модели измерителей LCR, устройств для диагностики полупроводниковых приборов и микросхем, а также комбинированные приборы, предлагаемые магазином Суперайс.
Измеритель LCR
Недорогой аппарат XJW01 выполнен в ударопрочном алюминиевом корпусе.
Устройство обеспечивает следующие диапазоны тестирования с точностью не хуже 0.5%:
- электрической ёмкости от 1пФ до 20000мкФ с разрешением 0.01пФ;
- индуктивности от 0.05мкГн до 2000Гн;
- электрического сопротивления от 0.0001 Ом до 20 Мом с разрешением 0.1мОм.
Испытания могут проводиться на одной из частот 100Гц, 1 или 7831 кГц.
На дисплее типа LCD 2004 отображаются следующие дополнительные характеристики испытываемых объектов: добротность, коэффициент диэлектрических потерь, угол сдвига фаз, эквивалентное последовательное и параллельное сопротивление.
Габариты XJW01 150х115х35 мм, вес 913 г. Цена — 8119 р.
Испытатель полупроводниковых приборов и микросхем
Универсальный аппарат этого типа — TSH-06F.
Изделие позволяет определять исправность цифровых микросхем серий 74HC, 74LS, CD40, HEF40, 45/145, MAX232, MAX485, 75175, 75176, 75c11.
Кроме того, TSH-06F обеспечивает испытание аналоговых микросхем серий LM324, LM358, LM339, LM393, LM2902, биполярных транзисторов и приборов типа N-MOS и P-MOS, стабилитронов и оптронов.
Габариты устройства 70 мм х 25 мм х 135 мм, вес 122 г. Цена 6069 р.
Комбинированный прибор
Портативный прибор BSIDE ESR02 PRO представляет собой тестер компонентов SMD для поверхностного монтажа, который незаменим при диагностике печатных плат.
Измеритель обеспечивает испытания биполярных и полевых транзисторов, диодов, тиристоров, индуктивностей, стабилитронов в корпусах SOT23, SOP8, конденсаторов и резисторов типоразмеров 0603, 0805, 1206. В режиме тестирования конденсаторов аппарат позволяет оценивать параметр ESR (equivalent series resistance — эквивалентное последовательное сопротивление).
Кроме того, устройство обеспечивает следующие диапазоны тестирования параметров пассивных компонентов:
- электрической ёмкости от 25пФ до 100мкФ с разрешением 1пФ;
- индуктивности от 0.01мкГн до 20Гн с разрешением 0.01 мГн;
- электрического сопротивления от 0.1 Ом до 50 Мом с разрешением 0.01Ом.
Габариты устройства 140 x 82 x 46 мм, вес 299 г. Цена 3789 р.
За рамками этой части статьи остались узкоспециализированные измерители индуктивностей, ёмкостей и сопротивлений, позволяющие оценивать один или два из перечисленных параметров.
Большая часть времени, необходимого для восстановления работоспособности электронных устройства, затрачивается на поиск отказавших элементов. Их замена происходит в разы быстрее.
Правильно подобранное метрологическое обеспечение позволяет специалистам ремонтных органов упростить и ускорить свою работу.
В статье не рассматривались переносные и настольные измерители, так как сервисным инженерам чаще всего приходится работать в местах эксплуатации оборудования. При разъездном характере работы применяемые специалистами средства измерений должны быть максимально компактными и, желательно, работать от автономных источников питания.
При существующем уровне развития торговых сетей ответ на вопрос «где купить мультиметр» очевиден. Эти устройства продаются в специализированных магазинах, в торговых точках, где реализуются электротовары и даже в местах продаж автотоваров и автомобильной электроники.
Приобрести мультиметр для электроники, отвечающий всем требованиям самого искушённого пользователя, можно в магазине Суперайс. В каталоге товаров имеются тестеры радиодеталей, средства для измерения LCR, испытатели полупроводниковых приборов и микросхем, токовые клещи, инструменты и расходные материалы, необходимые для ремонта радиоаппаратуры.
