Danas je nabavljen univerzalni mjerni instrument za mjerenje napona, struje i otpora YX-1000A, kineski generički proizvod naziva Sunwa. Ovakav instrument, kao i više sličnih inačica i danas se nude u prodaji.
Kako je to uobičajeno kod suvremene kineske proizvodnje bazirane na jeftinim kopijama proizvoda renomiranih svjetskih proizvođača, tako je i ovdje ime Sunwa odabrano kao poveznica na priznatog japanskog proizvođača multimetara i druge električne mjerne opreme Sanwa Electric Instrument. Iako je jedno slovo u nazivu izmijenjeno dizajn loga je u potpunosti kopiran. Također postoji i renomirana japanska tvrtka naziva Sunwa koja se bavi proizvodnjom električne i elektroničke opreme i uređaja. Kinezi ovakve multimetre proizvode pod istim ili vrlo sličnim nazivima ove dvije tvrtke, tipa Sunwa, Samwa, Sunma i slično, iako ti proizvodi nemaju nikakve veze sa spomenutim japanskim tvrtkama.
Sunwa YX-1000A omogućuje slijedeća mjerenja:
- mjerenje istosmjernog i izmjeničnog napona do 1000 V u četiri mjerna opsega
- mjerenje istosmjerne struje do 250 mA u tri mjerna opsega
- mjerenje električnog otpora do 1 MΩ (precizno do 20 kΩ)
Osim ovoga, instrument je opremljen i skalom za mjerenje pojačanja ili slabljenja u dB s obzirom na referentni napon 0,775 V (600 Ω) koja je baždarena za izmjenični naponski opseg 10 V (0 dB do +22 dB). Za proširena mjerenja na drugim izmjeničnim naponskim opsezima potrebno je uračunati korekciju prema tablici desno od skale. Realno gledano ovu skalu nitko neće praktično koristiti na ovakvom instrumentu i možemo reći da je ista dodana više zbog estetskog izgleda nego zbog stvarne koristi. Više o ovoj vrsti mjerenja pisali smo u objavi Multimetar C4313.
Jednako kao i kod prethodno opisanih “mini” multimetara tako je i ovdje riječ o pogonskom mjernom instrumentu kod kojega možemo očekivati pogrešku mjerenja i do 5%. Ovakvi instrumenti u pravilu nemaju ugrađene nikakve kalibracijske krugove te u postupku proizvodnje nisu prošli procese testiranja i umjeravanja no zahvaljujući današnjoj modernoj tehnologiji precizne izrade otpornika i drugih elektroničkih komponenti na kraju se ipak dobije proizvod koji unatoč jeftinoj izradi zadovoljava osnovne potrebe za pogonska električna mjerenja.
Na našim shemama prikazali smo kako se dizajniraju ovakvi i slični multimetri da se uz upotrebu što manjeg broja što jeftinijih komponenti na kraju dobije multimetar što šireg raspona mjerenja.
Izvedene sheme za svaku vrstu mjerenja lijepo pokazuju kako se kombinacijom pojedinih strujnih grana (svaka označena svojom bojom) dobivaju mjerni krugovi za sva mjerenja te kako su pojedini otpornici i mjerne grane višestruko iskorištene da se maksimalno smanji broj potrebnih komponenti i pojeftini konstrukcija multimetra.
Mjerenje struje: Multimetar omogućava mjerenje samo istosmjerne struje do najviše 250 mA. Ukoliko bi se željelo proširiti opseg mjerenja na veće struje trebalo bi ugraditi otpornike (shuntove) koji mogu podnijeti te veće struje. Takvi otpornici velike snage osim što imaju puno veću cijenu od standardnih otpornika, u radu se griju, pa je potrebno osigurati njihovu dobru montažu radi vlastitog hlađenja ali i da zagrijavanjem ne utječu na druge okolne komponente (vidi objavu Iskra Minimer 1). Naravno, svi mjerni krugovi također moraju biti dizajnirani da podnesu maksimalnu mjernu struju (debljina tiskanih vodova, kontakti sklopke i slično).
Nadalje, ukoliko se osim istosmjernih žele mjeriti i izmjenične struje, onda je osim ispravljačkih elemenata potrebno dodati i korekcijske krugove koji će izjednačiti efektivne vrijednosti istosmjerne i ispravljene izmjenične struje. Iako je električki gledano za to dovoljan možda jedan otpornik, puno veći problem predstavlja složenost sklopke za odabir mjernih opsega kojoj onda treba dodati mogućnost preklapanja i tog kruga. Stoga su kod ovakvih malih džepnih multimetara strujni opsezi najčešće ograničeni na vrijednosti nekoliko stotina miliampera, a s obzirom da je to ionako rijetko dovoljno za mjerenje struja na izmjeničnom mrežnom naponu onda se izmjenični strujni opsezi uglavnom izostavljaju, posebice jer se time dodatno uštedi na komponentama i pojednostavni konstrukcija.
Mjerenje napona: Svaki multimetar mora ima mogućnost mjerenja istosmjernog i izmjeničnog napona u što širem opsegu jer su to zapravo i najčešća električna mjerenja u praksi. Za proširenje naponskih mjernih opsega dovoljno je promijeniti otpornik u djelitelju napona i to su redom standardni (precizni) otpornici jer kroz njih teku vrlo male struje. Međutim, ni ovdje se ne može ići unedogled, jer kod visokih napona raste mogućnost proboja izolacije tako da su za visoke napone ipak potrebni specijalni (skuplji) otpornici, a i njihova montaža više ne može biti bilo kakva nego treba paziti na dovoljan razmak i izolaciju od ostalih električnih elemenata kruga. Do granice vršnih vrijednosti mrežnih napona (cca 700 V) uglavnom neće biti većih problema, a istini za volju vjerojatno se ništa neće dogoditi ni ukoliko ovaj naš multimetar Sunwa YX-1000A ostavimo spojenog na maksimalnih 1000 V koliki je domet najvećeg mjernog opsega. No, usprkos tome, nitko ozbiljan ovakvim instrumentom neće vršiti mjerenja na naponu većem od mrežnog (i to kratkotrajno, tek toliko da se očita vrijednost) jer ukoliko već radimo sa visokonaponskim uređajima onda ćemo za to svakako koristiti i specijalnu mjernu opremu certificiranu za te napone koja će nam osigurati puno veću zaštitu od neželjenih situacija, u najgorem slučaju i strujnog udara operatera.
Kod malih multimetara ispravljanje napona je redovno poluvalno (radi uštede broja elemenata) pri čemu se obično koriste dvije diode. Jedna služi kao ispravljačka za pozitivne poluperiode, a druga kao bypass dioda za negativne poluperiode kako ispravljačka dioda tijekom negativnih poluperioda ne bi bila previše opterećena i kako bi imala linearniju karakteristiku ispravljanja.
Problem razlike između istosmjernog napona i poluvalno ispravljenog efektivnog izmjeničnog napona može biti riješen na više načina. U našem slučaju koriste se posebni mjerni opsezi za istosmjerne i posebni za izmjenične opsege. Druga mogućnost je upotreba zajedničkih opsega i dodatne sklopke za prebacivanje vrste mjerenja. Za mini-multimetre je bolja opcija upotrebe jedne rotacijske sklopke jer zauzima manje prostora, a broj položaja za cijeli krug može biti prilično velik.
Na našim izvedenim shemama za svaku vrstu mjerenja lijepo se vidi kompenzacija razlike između istosmjernih i izmjeničnih mjerenja. Kod izmjeničnih mjerenja, gdje struja kroz instrument mora biti veća, ispravljeni napon se dovodi izravno na mjerni instrument. Kod istosmjernih mjerenja, gdje struja kroz instrument mora biti manja, napon se na mjerni instrument dovodi preko djelitelja napona.
Kompenzaciju je bilo moguće izvesti i tako da se ne koriste isti mjerni otpornici za obje vrste mjerenja (R5-R7) nego da se za izmjenične mjerne opsege koriste zasebni mjerni otpornici manjih vrijednosti. Međutim, to bi značilo da je potrebno ugraditi tri dodatna otpornika sa proračunatim vrijednostima, a osim toga time više ne bi bili jednaki unutrašnji otpori instrumenta na izmjeničnim i istosmjernim opsezima, a i točnost bi donekle bila dodatno narušena jer sada svaki opseg ima svoju toleranciju mjernog otpornika.
Mjerenje otpora: Mali multimetri su za mjerenje otpora obično opremljeni jednom baterijom od 1,5 V čime se mogu relativno dobro mjeriti otpori do cca 20 kΩ. Vidimo da će tu kazaljka doseći oko 20 % skale što je neki minimum za relativno precizno mjerenje, a ta vrijednost u našem slučaju odgovara mjernoj struji od 100 µA.
Kao što se vidi na slikama, naš primjerak multimetra Sunwa YX-1000A već je doživio je električku havariju uslijed koje je došlo do uništenja jednog otpornika i taljenja dijela tiskanih veza. Riječ je shunt otporniku R1 vrijednosti 1,1 Ω koji sudjeluje u svim mjerenjima, a tiskane veze su pregorile na čak tri mjesta: na pozitivnoj i negativnoj mjernoj priključnici te na spoju R1 i R2. Otpornik R1 ima najmanji otpor u krugu te je kroz njega tekla većina struje tako da je logično da je prvi pregorio, a prava sreća je što su ostali otpornici te sam mjerni sistem preživjeli strujni udar. Nakon što smo zamijenili R1 i pokrpali pregorene veze naš instrument je opet funkcionalan.
Zbog dostizanja što niže cijene proizvodnje ali i zbog ograničenog prostora u unutrašnjosti u ovakve male multimetre se uglavnom ne ugrađuju nikakvi zaštitni elementi. U našem slučaju je u rukohvat pipalice mjernog kabla ugrađen rastalni osigurač od 500 mA koji štiti od prevelike struje i to je jedini zaštitni element uređaja.
Jednostavni jeftini mali pogonski multimetri zbog svojih niskih performansi vjerojatno nisu zanimljivi većini profesionalnih elektroničara, no korisnici koji nisu prioritetno posvećeni elektronici u ovakvim uređajima vide jeftinu i zgodnu napravicu za povremenu kontrolu kakvog izvora napajanja, odnosno kontrolu kratkog spoja ili prekida na žičanim instalacijama i mrežnim uređajima i aparatima. Pa ipak, kad se izvede shema jednog takvog na prvi pogled jednostavnog elektroničkog kruga, mogu se provesti sati i sati u proračunu struja i napona koji se granaju kroz krugove i koji na kraju dovode do željenih struja na mjernom instrumentu. Nakon što smo tako ponovili Ohmov i savladali neke osnovne Kirchhoffove zakone, kod tih malih mjernih instrumenta redovito ćemo naići na još neke električne trikove kojima su primjerice riješene nelinearnosti ispravljačkih elemenata, a također i na razna konstrukcijska praktična rješenja kojima se na najjeftiniji mogući način rješava problem višepolnih i višesegmentnih preklopnika, utičnih mjesta, baterijskih držača i drugih konstrukcijskih i dizajnerskih elemenata koji nas na kraju privuku da kupimo takav multimetar, ako zbog ničeg drugog, a ono zbog dobrog izgleda i smiješne cijene 🙂
Iskra Minimer 1 (Slovenija), Unisound TS-60R (Japan), Sunwa YX-1000A (Kina), Pantec Carlo Gavazzi PAN 603 (Italija), WG-WZ MF-100A (Kina).