Портативные осциллографы и мультиметры: что надо учесть при выборе
47 Универсальность портативных осциллографов и мультиметров имеет свои границы. Один специалист приезжает на объект для проверки электропроводки и силового оборудования, другой занимается автомобильной электроникой, третий ищет неисправность в промышленном контроллере или импульсном источнике питания. Во всех этих случаях измерительная аппаратура требуется разная. Там, где электрику достаточно надёжного мультиметра, автоэлектрику может понадобиться осциллограф, а сервисному инженеру — ещё и анализатор цифровых сигналов.
В этой статье разберём, какие характеристики действительно имеют значение для портативных мультиметров и осциллографов, насколько важны категории электробезопасности, защита корпуса, автономность и параметры экрана, а также в каких ситуациях возможности компактного прибора могут оказаться недостаточными.
Время чтения: 16 минут
Что выбрать мастеру?
Специалист должен понимать, что лучший мультиметр — это не просто компактное устройство. Это измеритель, к которому предъявляются не такие требования, как к настольным аппаратам для лабораторных тестов. Портативный прибор — всегда компромиссное техническое изделие. Он пригоден для выполнения узкого круга задач. Поэтому покупателю придётся определиться, с какими эксплуатационными ограничениями он готов мириться.
Сформулируем главные критерии выбора портативных измерителей:
- Безопасность эксплуатации.
- Хорошая защита от перегрузок.
- Достаточное время автономной эксплуатации от встроенного источника питания без подключения к промышленной сети 220 В.
- Надёжная защита от внешних механических и климатических воздействий (ударов, вибраций, пыли, влаги, перепадов температуры).
- Остальные параметры подбираются под конкретные задачи.
На сегодня предложение средств измерений в торговых сетях заметно превышает спрос. Многие устройства представлены на сайте компании Суперайс.
Безопасность — то, о чём не думают до первого случая
Категории безопасности определяют способность электроизмерительной техники сохранять работоспособность после воздействия на неё кратковременных скачков амплитуды измеряемого сигнала. Они определены в международном стандарте IEC 61010-1. Краткая информация об этих категориях сведена в таблицу:
| Категория безопасности | Области использования | Примеры устройств | Особенности тестеров и исследуемых процессов |
| CAT I | Аппаратура категории CAT I используется для тестирования электрических цепей, не имеющих гальванической связи с промышленной электросетью. | Электронные платы и цепи управления после развязывающих трансформаторов, аппаратура, питаемая от первичных источников тока. | Амплитуда и мощность импульсных перенапряжений невелики. Переходные процессы подавляются в источнике питания. |
| CAT II | Аппараты группы CAT II предназначены для диагностики однофазных сетей переменного тока. | Бытовая техника, переносные электроинструменты, компьютеры и оргтехника. | Умеренные величины перенапряжений, возникающих при коммутации электрооборудования. Измерители способны выдерживать импульсы амплитудой до 4000 В при рабочем напряжении 600 В. |
| CAT III | Измерители категории CAT III применяются для тестирования трёхфазных стационарных устройств распределения электроэнергии, эксплуатируемых внутри стационарных объектов. | Распределительные щиты, автоматические выключатели, шины и линии электропитания, профессиональное осветительное оборудование, стационарные электродвигатели, климатическое оборудование, солнечные батареи. | Аппаратура способна выдерживать мощные переходные процессы до 6000В при рабочем напряжении 600В и до 8000 В при 1000 В, наличие сильноточных предохранителей и улучшенной изоляции. |
| CAT IV | Устройства группы CAT IV способны выдерживать самые мощные перепады напряжений, вызванные переключением больших промышленных нагрузок или грозовыми разрядами. | Счётчики электроэнергии, вводно-распределительные устройства, силовые воздушные или кабельные линии, компоненты питания, находящиеся до главного распределительного устройства. | Измерители обеспечивают максимальный уровень защиты персонала. Они испытываются короткими импульсами с длительностью фронта (спада) 1.2 (50) мкс амплитудой 6000 В. |
Большинству недорогих бытовых мультиметров присваиваются фиктивные категории CAT II или CAT III без проведения реальных испытаний на заводе-изготовителе. Это не даёт никаких гарантий соответствия этой аппаратуры требованиям безопасности. Поэтому для выездных работ на промышленных объектах или электроустановках нужны измерители с фактически подтверждёнными CAT III или CAT IV.
При выборе тестера автор статьи рекомендует потенциальным покупателям обратить внимание на следующие критерии.
- Защита от перегрузки. Аппарат должен выдержать ошибочное подключение без взрыва или воспламенения.
- Наличие быстродействующих предохранителей. Они обязаны быть достаточного номинала, чтобы первыми выйти из строя.
- Хорошие щупы. Важно присутствие в комплекте тестера щупов, категория защиты которых не ниже, чем самого прибора.
Практическое правило: для диагностирования бытовой техники достаточно аппарата CAT II. При выезде на промышленные предприятия возьмите с собой измеритель CAT III 600 В. Для диагностирования объектов энергетики используйте тестер CAT IV.
Мультиметр — что важно учитывать, а что нет
Мультиметр характеризуется целым набором параметров. С учётом специфики портативного устройства и мобильной работы выделим наиболее значимые из них:
- поддержка режима измерений True RMS (True Root Mean Square — истинные среднеквадратичные значения);
- автоматический выбор предела измерения;
- Data Hold (удержание данных), т. е. возможность зафиксировать текущее значение измеренного параметра на дисплее, чтобы оно не менялось и оставалось неизменным до следующего нажатия кнопки Hold;
- подсветка дисплея;
- прочный пыле- и влагозащищённый корпус.
Выбор True RMS позволяет получить максимально достоверные результаты тестирования в условиях, когда форма исследуемого сигнала отличается от чистой синусоиды. Такая ситуация характерна для диагностирования объектов, где применяются мощные нелинейные нагрузки, частотные преобразователи, источники бесперебойного питания.
Автоматический выбор предела измерения удобен в работе инженера. Хорошо, если в измерителях имеется возможность отключения автовыбора, т. к. при исследовании быстро меняющихся сигналов быстродействие прибора в этом режиме ухудшается.
Функция Data Hold обеспечивает дополнительное удобство, когда нужно отвлечься от измерений для выполнения каких-то манипуляций с оборудованием.
Подсветка дисплея позволяет специалисту комфортно тестировать аппаратуру в условиях недостаточной освещённости — в подвалах, в обесточенных электрощитовых и т. д.
IP-защита корпуса тестера не хуже класса 54 позволяет уберечь аппарат от воздействия влаги и твёрдых частиц. Прибор с резиновым бампером будет защищён от повреждения при падениях.
Менее важны поддержка мультиметром функции проверки диодов и транзисторов, точность измерений более 0,5% и много режимов температуры, если последнее не оговорено специально.
Несколько слов об автономности эксплуатации. Аппарат с питанием от щелочных батареек типоразмера АА или ААА имеет преимущества перед устройством, работающим от встроенного аккумулятора. Батарейку можно приобрести в любом магазине. Для заряда встроенного аккумулятора потребуется зарядное устройство или сетевой адаптер, а это лишний вес.
Время непрерывной эксплуатации мультиметров существенно продлевает функция автоматического выключения питания при бездействии оператора в течение определённого времени. Во многих дешёвых моделях её нет.
Практическое правило: автор рекомендует выбирать портативный мультиметр в следующей последовательности: категория безопасности — поддержка True RMS — категория защиты от внешних воздействий — режим Hold и подсветка — бренд и поддержка.
Осциллограф — когда он нужен и что от него ждать
Переносной осциллоскоп понадобится далеко не всем категориям инженеров. Без него точно не обойдутся следующие специалисты:
- Инженеры, специализирующиеся на обслуживании автоэлектроники. Портативный осциллограф для автоэлектрика понадобится при диагностике различных датчиков, контроле формы импульсов форсунок и диагностировании CAN-шин. Для решения этих задач выпускаются осциллографы для выездной автодиагностики.
- Выездные сервисные инженеры, обслуживающие любую электронику. Аппарат потребуется для проверки качества электропитания и наличия сигналов на шинах обмена данными.
- Специалисты по монтажу промышленного оборудования. Осциллограф будет использоваться ими для контроля сигналов на выходах программируемых логических контроллеров и функционирования частотных преобразователей.
- Полевым инженерам, работающим с различной встроенной электроникой, которым приходится отлаживать вновь созданные прошивки непосредственно на объектах заказчика.
При принятии решения о том, какой выбрать портативный осциллограф, автор бы рекомендовал отталкиваться от следующих ключевых параметров: полосы пропускания каналов вертикального отклонения и их числа, автономности и характеристик экрана. Разберём их подробнее:
- Полоса пропускания портативного осциллографа. Величина полосы зависит от решаемых испытателем задач. Для автоэлектроники достаточно 20–50 МГц. Для цифровых шин типа I2C, SPI не менее 50 МГц. Для USB 2.0 и выше — от 100 МГц. Полосу пропускания лучше брать с запасом 20–30%.
- Число каналов. Для большинства тестов достаточно 2 канала. Для отладки протоколов понадобится осциллоскоп с 4 каналами.
- Автономность. Она определяется временем непрерывной эксплуатации от встроенного аккумулятора и возможностью оперативной замены съёмного источника электропитания. В осциллографах функция автоотключения отсутствует. Это обстоятельство обостряет проблему обеспечения автономности этих измерителей.
- Характеристики экрана. Рекомендуется дисплей с диагональю не менее 4 дюймов и хорошей яркостью для эксплуатации в условиях интенсивной внешней засветки. Матовое покрытие экрана обеспечивает лучшее качество изображения по сравнению с глянцевым при боковом свете.
Практическое правило: компактный осциллограф — отличный инструмент лишь для разъездных работ. Он не может заменить стационарный прибор. Ведь у него уже полоса пропускания каналов вертикального отклонения и объём памяти захвата меньше, чем у настольных моделей той же ценовой категории. Однако его характеристик вполне достаточно, чтобы закрыть потребности выездного инженера или автодиагноста.
Три сценария — три разных ответа
На примере нескольких рабочих ситуаций рассмотрим необходимые требования к метрологическому обеспечению выездных специалистов разного уровня.
1. Выездной электрик (электромонтажник)
При работе с электрикой специалисту понадобится мультиметр категории защиты CAT III–IV 600 В. Обязательно наличие в аппарате хорошей подсветки и функции True RMS. Прибор должен иметь прочный корпус. Защита измерителя от внешних воздействий должна соответствовать IP54.
Осциллограф нужен тем сотрудникам, чья работа связана с частотными преобразователями и импульсными источниками бесперебойного электропитания.
2. Автоэлектрик (автодиагност)
Специфика работы автоэлектрика состоит в том, что большую часть времени он копается в моторном отсеке в условиях значительных перепадов температур. Поэтому необходимо, чтобы рабочий диапазон температур применяемого оборудования был шире, чем диапазон возможных перепадов.
Автодиагносту не обойтись без двухканального осциллоскопа с полосой пропускания каналов вертикального отклонения 20–50 МГц. Время работы осциллографа на встроенном аккумуляторе должно быть не менее 4 часов.
Прибор должен обеспечивать совместимость с протоколами обмена данными CAN, LIN, FlexRay и др. Желательно, чтобы измеритель поддерживал встроенную библиотеку форм сигналов и запись данных в реальном времени.
С советами экспертов компании Суперайс по выбору портативного осциллографа можно ознакомиться в следующем материале.
Диагностическая аппаратура должна обеспечивать удобство для работы специалиста одной рукой.
3. Выездной сервисный инженер
Специалисту по сервисному обслуживанию и ремонту понадобится компактный четырёхканальный DSO осциллограф с полосой пропускания каналов вертикального отклонения 50–100 МГц и встроенными декодерами протоколов. Кроме того, ему не обойтись без мультиметра с поддержкой режима True RMS.
В редких случаях пригодится портативный логический анализатор, например для организации flicker-тестов.
Практическое правило: в природе не существует одного универсального «лучшего портативного прибора». Но есть лучший аппарат для конкретного сценария применения.
Автор рекомендует соблюдать следующее ранжирование важности параметров приборов:
- Для мультиметра: CAT-True RMS, защита IP, Hold-подсветка дисплея, автоотключение измерителя по истечении периода неактивности оператора.
- Для осциллографа: полоса пропускания каналов вертикального отклонения, время автономной работы, количество каналов, характеристики экрана.
- Для обоих тестеров: сначала сценарий использования аппаратуры и лишь потом характеристики. В самостоятельном подборе необходимых измерителей читателям поможет каталог Суперайс.
При затруднении в выборе измерительных приборов лучше проконсультироваться со специалистами компании. Для коммуникаций можно использовать электронную почту, многоканальный телефон, социальные сети.
Часто задаваемые вопросы
Нужен ли осциллограф с функцией анализатора спектра?
Не нужен. Измерение спектров сигналов — это редкий и специфичный вид работ. Инженер средней квалификации по внешнему виду осциллограмм поймёт, что в работе диагностируемой схемы происходит преобразование спектра, которого не должно быть. Причинами этого могут быть отклонения режимов работы активных элементов по постоянному току от нормы или дефектные детали в цепях фильтрации сигналов.
Можно ли использовать один портативный осциллограф вместо мультиметра и осциллографа?
Нельзя, поскольку эти измерители не заменяют, а дополняют друг друга. Мультиметры обеспечивают большую точность тестирования медленно изменяющихся во времени напряжений и токов. Но они не дают представления о форме исследуемых сигналов. Осциллографы идеально подходят для отображения форм периодических и непериодических процессов и их временных параметров.
Каковы требования к защите измерителя, если он применяется для диагностики бытовой электроники?
Если планируется ремонт бытовой техники, то достаточно аппаратов класса CAT II. Если речь идёт об измерениях в сетях переменного тока 220 В, распределительных щитках и т. д., потребуются приборы CAT III или выше.
Нужен ли мультиметр с интерфейсом Bluetooth?
Если нужно автоматически фиксировать результаты и условия тестирования в лог-файле, то нужен. Но нужно учитывать, что Bluetooth обладает повышенным энергопотреблением и быстрее разряжает аккумулятор.
Какова минимальная полоса пропускания осциллографа может потребоваться?
Это зависит от особенностей тестируемых устройств. Для работы с автомобильной и простой электроникой достаточно 20–50 МГц. Для USB и высокочастотных и (или) быстродействующих схем может потребоваться полоса более 250 МГц.
Нужна ли в мультиметре функция измерения параметров транзисторов?
Да. Простая «прозвонка» целостности полупроводниковых переходов не гарантирует того, что транзистор будет усиливать сигнал. Для получения такой гарантии необходимо оценить параметр h21э.
199
1K
1K
