Danas je nabavljen multimetar C4342-M1 (Ц4342-М1) proizvod ukrajinske tvornice Električnih mjernih instrumenta Электроизмеритель (Elektroizmeritel) iz 1991. godine. Ova tvrtka je osnovana 1956. godine te je i danas prisutna na tržištu sa širokom ponudom različitih električnih mjernih instrumenata, koje uglavnom izvozi u zemlje bivšeg SSSR-a, odnosno kasnije za države ZND-a. Zanimljivo je da se preko ove tvornice još uvijek može kupiti 20-tak modela multimetara sa starih zaliha iz 1970-tih do 1990-tih godina.
Ovdje nedostaje poklopac baterija na kojem su otisnute osnovne upute za upotrebu instrumenta.
Multimetar C4342-M1 omogućuje slijedeća mjerenja:
- mjerenje istosmjernog napona do 1000 V u sedam mjernih opsega (0,1 V / 1 V / 5 V / 10 V / 50 V / 250 V / 1000 V)
- mjerenje izmjeničnog napona do 1000 V u šest mjernih opsega (1 V / 5 V / 10 V / 50 V / 250 V / 1000 V)
- mjerenje istosmjerne struje do 2500 mA u osam mjernih opsega (0,05 mA / 0,25 mA / 1 mA / 5 mA / 25 mA / 100 mA / 500 mA / 2500 mA)
- mjerenje izmjenične struje do 2500 mA u sedam mjernih opsega (0,25 mA / 1,25 mA / 5 mA / 25 mA / 125 mA / 500 mA / 2500 mA)
- mjerenje otpora do 10 MΩ u pet mjernih opsega (Ω / kΩ / kΩ x 10 / kΩ x 100 / MΩ)
- mjerenje pojačanja/gušenja u opsegu -10 do +15 dBm
- mjerenje parametara bipolarnih tranzistora (BJT) snage do 150 mW
- strujno pojačanje tranzistora u spoju sa zajedničkim emiterom u rasponu 0-3000 u dva mjerna opsega (h21E / h21E x 10)
- mjerenje preostalih kolektorskih struja u dva mjerna opsega (Ic za opseg h21E / Ic1 za opseg h21E x 10):
- mjerenje preostale struje između kolektora i baze uz odspojeni emiter (ICBO)
- mjerenje preostale struje između emitera i baze uz odspojeni kolektor (IEBO)
- mjerenje preostale struje između kolektora i emitera uz odspojenu bazu (ICEO)
- mjerenje preostale struje između kolektora i emitera uz bazu kratko spojenom sa emiterom (ICES)
Preostale struje su male struje (reda µA) koje mogu teći, odnosno probijati se između PN slojeva poluvodiča u suprotnom (zapornom) smjeru. Mjerenjem strujnog pojačanja i preostalih struja mogu se dobiti statičke (istosmjerne) karakteristike tranzistora, odnosno karakteristične krivulje ulaznih, izlaznih i prijenosnih statičkih karakteristika tranzistora. Više o tome pisali smo u objavi High-kit TRANSISTOR ANALYSER UK560. Tako na primjer područje zapiranja možemo odrediti mjerenjem preostale struje kolektora (curenje struje) ICEO, a to je mala struja (reda µA) koja teče kroz tranzistor i kad je struja baze jednaka nuli (odspojena baza). Isto tako, ako mjerimo preostalu struju između kolektora i baze uz odspojeni emiter (ICBO) dobit ćemo područje rezanja (cutoff region). Preostala struja kolektora ICEO je veća od preostale struje kolektora ICBO približno za onoliko koliki je faktor strujnog pojačanja tranzistora. Danas postoje automatski snimači statičkih krivulja tranzistora koji uvelike olakšavaju ispitivanje karakteristika tranzistora. Pa ipak, za sva ova mjerenja je potrebno imati određeno temeljno znanje da bi uopće znali što mjerimo.
Sličan je slučaj i sa mjerenjem pojačanja/gušenja na dBm skalama multimetara. To je zapravo uspoređivanje odnosa izmjerene snage sa nekom referentnom snagom. Međutim, za mjerenje snage je potrebno istovremeno mjerenje struje i napona. Ovdje pak decibele mjerimo na izmjeničnom naponskom opsegu od 5 V. Prema poznatoj formuli P=U²/R snagu možemo izračunati samo mjerenjem napona uz konstantni (poznati) otpor. U tome i leži trik. Unutrašnji otpor našeg instrumenta na mjernom opsegu 5 V jednak je unutrašnjem otporu izvora na kojem mjerimo napon. Tako su zapravo odnosi napona i snaga jednaki te mjerna skala za napon može biti baždarena u dB. Taj unutrašnji otpor je obično 600 Ω jer su za taj otpor (impedanciju) dizajnirane žičane telefonske električne komponente i vodovi, a upravo za ta mjerenja je i namijenjen ovaj opseg. Više o tome smo pisali u objavi Multimetar C4313.
Većina multimetara i dan danas ima zadržanu tu dBm skalu iako ju vjerojatno nitko više ne koristi. Telefonske instalacije su odavno evoluirale na neke druge standarde, a čak i oni koji se bave mjerenjima na telekomunikacijskim linijama koriste za to specijalizirane instrumente. Isto tako većina multimetara ima mogućnost mjerenja statičkih parametara tranzistora, no većina korisnika to ne koristi jer su potrebna određena znanja za takva mjerenja. Oni pak kojima je mjerenje karakteristika tranzistora od nekog praktičnog značaja također za to koriste specijalizirane instrumente. Općenito gledano, dBm skale su danas su više jeftin dodatak (ukras) na nekim multimetrima nego što to ima praktičnu vrijednost, dok je mogućnost mjerenja strujnog pojačanja dobar alat za provjeru ispravnosti tranzistora.
Mjerni opsezi su označeni prilično zbrkano, a i upotrijebljene boje nisu baš jako kontrastne u odnosu na podlogu. Ovo je ispravljeno kod drugih inačica ovog instrumenta. Na našoj već djelomično zahrđaloj pločici treba dobro gledati oznake da se instrument postavi na pravilnu vrstu mjerenja i ispravan mjerni opseg.
Datumi na tvorničkoj kartici nisu čitljivi no ovaj tip instrumenta vjerojatno se počeo proizvoditi oko 1990. godine.
Elektroničke sheme multimetara, iako na prvi pogled jednostavne, zapravo mogu biti vrlo komplicirane za praćenje. Razlog tome je puno složenih sklopki preko kojih se preklapaju pojedina mjerenja i koje mogu biti nacrtane na različite načine. Također i sami mjerni krugovi mogu sadržavati više serijskih i paralelnih kombinacija elemenata kojima se vrši kalibracija, frekvencijska kompenzacija ili ispravljanje mjerenih veličina. Multimetar C4342-M1 osim mjernih otpornika (shuntova) i ispravljačkih dioda za izmjenična mjerenja ima i dva dodatna specifična kruga: DC/DC pretvarač napona za najviši omski mjerni opseg (MΩ) i automatski krug za zaštitu mjernog instrumenta od preopterećenja.
DC/DC pretvarač napona podiže baterijski napon od 4,5 V na 40 V kako bi se dobio dovoljno visok napon za MΩ mjerenja. Bazira se na transformatoru gdje primar pogoni oscilator na cca 50 kHz sa dva tranzistora (push-pull), a sekundarni napon se ispravlja preko dioda.
Krug automatske zaštite od preopterećenja je malo specifične izvedbe. Navikli smo da mjerni instrument sa zakretnim svitkom štite dvije antiparalelno spojene germanijske diode koje kratko spajaju sve napone veće od cca 0,3 V. Ovdje pak se koristi specijalni detektorski integrirani krug KMP203UP1 (КМП203УП1) specijalno namijenjen za ugradnju u multimetre kao zaštita mjernog sistema sa zakretnim svitkom od preopterećenja.
Elementi DC/DC pretvarača napona za mjerenje velikih otpora i detektorski integrirani krug KMP203UP1 za automatsku zaštitu mjernog sistema od preopterećenja.
Integrirani krug ne može dati veliku struju za aktivaciju releja pa je sam relej izveden na specifičan način. Naime, kod releja je uobičajeno da magnetsko polje koje stvara elektromagnet bude dovoljno jako da privuče kotvu (savlada oprugu kotve) i onda zajedno sa njom aktivira i kontakte sklopke. Ovdje pak je stvar obrnuta. Kotva releja je u zatvorenom položaju sklopke privučena (savladana) posebnim permanentnim magnetom i to silom koja je jedva dovoljna da savlada oprugu kotve i zadrži ju u položaju. Kad se pak aktivira elektromagnet releja, njegovo relativno slabo magnetsko polje je sada dovoljno da nadjača polje permanentnog magneta, te opruga privuče kotvu i razdvoji kontakte. Na taj način, za aktivaciju releja kotva se ne privlači, nego se zapravo otpušta (odapinje) magnetskom (protu)silom koju stvara elektromagnet releja.
Ova zaštita ima dva očita problema. Neće raditi ukoliko nema potrebnog napona napajanja (baterija) i vrijeme reakcije čitavog kruga zbog releja je relativno dugo čime instrument vjerojatno neće biti zaštićen u slučaju naleta vrlo visokog napona. Ovo može doći do izražaja primjerice kod mjerenja visokog (mrežnog) napona, a instrument je ostao na nekom strujnom ili omskom mjernom opsegu. Tu će sigurno stradati pojedini shuntovi i mjerni otpornici, a vrlo vjerojatno će pregorjeti i neke tiskane veze te kontakti sklopki. Zaštita ovdje štiti samo mjerni sistem od uništenja (kao najskuplji i najteže popravljivi element multimetra), no treba biti svjestan da ni jedna zaštita nije svemoguća. Zaštita će ovdje dobro odraditi posao u slučaju izbora pogrešnog mjernog opsega, no u slučaju izbora pogrešne vrste mjerenja mogu nastati znatna oštećenja na kompletnom instrumentu.
Posebna izvedba relejne sklopke za automatsku zaštitu mjernog sistema od preopterećenja.
Interna shema integriranog kruga KMP203UP1 i shema spajanja zaštitnog kruga sa relejnom sklopkom u multimetru C4342-M1.
Točnost multimetra C4342-M1 je ±1,5 % na istosmjernim, te ±4 % na izmjeničnim mjerenjima (do 1 kHz). Ovo naravno vrijedi samo ako se instrument koristi u pravilnom vodoravnom položaju (±2°), na sobnim temperaturama (20°C ±5°), na sobnoj vlažnosti zraka (30-80%), pod normalnim atmosferskim tlakom (630-800 mmHg) i ako su očitanja na gornjoj polovici skale. Sve ovo se može činiti smiješno, no analogni mjerni instrumenti su doista osjetljivi na uvjete i način upotrebe te strana magnetska polja, a mnogi korisnici to ignoriraju. Zakretni mjerni sistem je vrlo precizna i osjetljiva elektromehanička naprava te s vremenom opada snaga magneta i opruga, ležajevi se troše, maziva gube svojstva i slično.
Mjerni sistem je napet na tankoj torzionoj niti. Takvim načinom montaže zakretnog mjernog sistema dobiva se osjetljiviji instrument, no isti je više podložan mehaničkim oštećenjima nego kad je zakretni sistem na osovini sa ležajevima i balansiran spiralnim oprugama.
U današnje vrijeme ne vidim niti jedan razlog zašto bi se umjesto nekog modernog digitalnog multimetra koristio neki preko 30 godina star analogni instrument, osim eventualno ako nije riječ o nekom specijalno konstruiranom namjenskom preciznom laboratorijskom instrumentu. Analogna skala može biti u prednosti kod nekih mjerenja (praćenja) promjenjivih veličina, no današnji bolji multimetri već imaju vrlo brze ADC-ove i vrlo realnu simulaciju analogne skale, čime pokrivaju i tu jedinu preostalu prednost analognih mjernih sistema.