Netradiční recenze multimetrů

K tomuto článku mne vedla absence popisu některých důležitých vlastností běžných multimetrů v recenzích těchto přístrojů. Nechci si činit nějakou významnější důležitost mých, spíše řečeno doplňkových, recenzí. Nebudu srovnávat přesnost či další náročné vlastnosti. Doplním pouze některé důležité maličkosti, které jsou v náročných recenzích z nepochopitelných důvodů vynechány. Do těchto doplňovacích popisů jsem vrhl mých šestnáct typů multimetrů, které zahrnují typy od nejlevnějších přes "nižší střední třídu" až po středně silné "hráče", které by vystačily možná i poloprofíkům. Rozdělení chápu asi takto:

Přesnost displeje

Počet všech možných hodnot čísel na displeji, o jednu zmenšený, se nazývá Counts a odpovídá nejvyššímu zobrazovanému číslu. Nejlevnější přístroje mají counts roven 1999 (říká se tomu 3½ platných číslic). Dále se vyrábějí přístroje s hodnotou counts 3999, 5999, 9999, 19999 a 21999. Vyrábějí se i přístroje s vyššími počty, ty už ale většinou přesahují moji cenovou třídu. Zde bych se chtěl zastavit u jedné, velmi často neznámé skutečnosti. Většinou si lidé myslí, že přístroje s počtem hodnot 1999 ukazují se čtyřmístnou přesností jen jednu devítinu naměřených údajů (od 1000 do 1999), protože údaje začínají devíti různými číslicemi (nula je potlačena) a na jedničku kterou jedinou začínají čtyřmístné údaje, tedy připadá statisticky jedna devítina měřených hodnot.

Není tomu tak. Tyto přístroje ukazují totiž přibližně 30% měřených hodnot se čtyřmístnou přesností, protože měřené hodnoty skoro vždy vyhovují tzv. Benfordovu zákonu rozdělení přirozených dat. Potvrzují nám to například i řady hodnot elektronických součástek: například v řadě E12 jsou hodnoty

1 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2.

Vidíme, že ze dvanácti hodnot čtyři začínají jedničkou, což je celých 33%. Benfordovu zákonu nepodléhají nepřirozené řady čísel, jako třeba telefonní seznam nebo čísla losů loterie. Tento vyšší podíl přesnosti je pak samozřejmě i u vyšších počtů čísel na displejích, takže pravděpodobný počet platných číslic výsledku je u těchto přístrojů následovný:

počet platných číslic naměřené hodnoty:

Do těchto počtů samozřejmě nezapočítáváme ty výsledky, které jsou zlomkem hodnoty na nejcitlivějším rozsahu a proto neobsadí již svou hodnotou všechny platné číslice, které jsou k dispozici pro tento rozsah.

Záhadná závada multimetru Anneng AN9025A - nefunguje měření hFE

Protože multimetr DT9205A mne provázel po velkou část mé činnosti, ale nefungovalo mu měření kapacit, ulomila se mu zdířka pro měření napětí a také zlobila patice pro tranzistory při měření hFE, koupil jsem si za velice levný peníz (200 Kč) velice podobný přístroj Anneng AN9205A , který má shodný displej, velikost i velkou většinu funkcí. Navíc má měření bateriového článku 1,5V a fázovku. A funguje mu měření kapacity, sice jen do 200 µF, ale co by kdo za podobný peníz chtěl. Když jsem ho vyzkoušel, přišlo najednou zklamání. Přístroj neměřil vůbec hFE tranzistorů, a to ani NPN, ani PNP. Po chvíli zkoumání jsem pojal určité podezření a přístroj rozebral. Stačí vyšroubovat jeden šroubek nahoře vzadu, sundat barevné bočnice a přístroj rozlousknout. A závada vyhřeznula na světlo boží - tento stroj neměl osazenu a přiletovánu objímku s kontakty pro zasouvání měřených tranzistorů, takže tranzistor se vstrkal pouze do prázdna, přinejlepším pak do prázdných dírek na plošáku.

Tak jsem tedy příslušnou objímku (dvakrát čtyři kontakty) do přístroje vestavěl (měl jsem ještě pár kousků z doby, kdy jsem tuto patici opravoval u předchozího přístroje). Ovšem pak mně padl pohled na výlisek přední stěny a úsměv mi zmrzl na rtech. V místě, kam vycházelo umístění nově zaletované patice byl do hloubky trčící pahýl, který zabíral místo patici a ve kterém ale nebyly kontakty, ale jen prázdné dírky. A tak jsem to odštípal až k vnitřní ploše přední desky stranovými štípačkami a měřák šel hned perfektně sestavit. Nyní již na zasouvané tranzistory přístroj reagoval, ale bohužel měřil nesmysly. Chyba však už byla jen kosmetická - na čelní stěně je nesprávně napsáno označení elektrod (kolektor je tam prohozený s bází) a na některých přístrojích jsou navíc prohozeny polarity NPN a PNP. Nápisy na předním panelu byly pouze vylisovány do černé hmoty, takže byly takřka nečitelné. Použil jsem tedy úžasnou tiskárničku Brother PT-P900W a udělal nápisy na průhledný polyesterový štítek zlatým písmem, takže jsou nyní nejen správné, ale i daleko zřetelnější. A konečně tedy po správném zavstrčení tranzistoru (zde KC509) již je vše v pořádku a přístroj měří hFE jak zamlada.
   Jsem borec.

Měření baterií

Měření baterií je velmi užitečná věc, kterou umí ale jen malá část přístrojů a většinou se o ní recenzenti jen letmo zmíní, pokud se o ní vůbec zmíní. Měření baterií znamená vlastně měření napětí, ale s umělou zátěží, takže se při měření se odebírá z baterie určitý proud. Nejčastěji se pro článek o jmenovitém napětí 1,5V nastaví na přístroji rozsah 2 V a pro měření baterie 9 či 12 V se nastaví 20V rozsah. Toto samozřejmě platí pro přístroje s displejem 1999. Já jsem totiž osobně zatím nenarazil na přístroj s jiným countem, který by měření baterií umožňoval. Pro 1,5V článek se připojuje paralelně rezistor o hodnotě cca 50 Ω, pro 9V baterii rezistor o hodnotě cca 1 kΩ. Pokud by se používal přístroj s countem 5999, mohl by měřit i lithiové články s napětím 4,2V (plně nabitá), protože by byl přepnut v rozsahu 6 V. Tento přístroj (např. UNI-T UNI-133B) však nemám k dispozici a nemohu ho tak vyzkoušet.
Trochu jiným způsobem měří napájecí články přístroj ANENG AN9205A. Tento přístroj je jedna z variací multimetru DT9205, ale má navíc test napájecích článků 1,5V. Při tomto testu přístroj připojí paralelně k měřenému článku rezistor o hodnotě 37,5 Ω. Až dotud je to podobné ostatním přístrojům, ale na displeji neukazuje výsledné napětí na článku jako u jiných přístrojů, ale ukazuje proud, protékající tímto obvodem. Takže se musí spočítat, že při jmenovitém napětí 1,5V (čili plně nabitý článek) ukazuje přístroj výsledný proud 40 mA nebo větší. Pokud bychom měřili 1,2 V akumulátor NiMH, byl by proud při jmenovitém napětí článku 32 mA. Měřicí kabely se při tomto měření připojují do zdířek pro měření proudu. Zajímavé je, že o tomto způsobu měření baterií není v návodu, dodávanému k přístroji, ani zmínky (ten návod je totiž jen nějaký univerzální návod pro určitou množinu přístrojů, protože popisuje také měření veličin, které náš přístroj ani neumí (teplota, kmitočet...)).
Já vlastním 16 typů multimetrů a pouze tři umějí měřit baterie. Do tabulky jsem přidal ještě další tři typy, jejichž údaje jsem opsal z technických specifikací. Měření pod zátěží přinese přesnější údaj o vypotřebovanosti článku. Na rozsahu 1,5V jdou samozřejmě měřit i NiCD a NiMh akumulátorky.

Parametry rozsahů pro měření baterií:

Přístroje REBEL mají podstatně vyšší odpor pro měření 1,5 V článku, takže jsou vhodnější k testování malých knoflíkových alkalických baterií (jako např. LR44 apod.).

Měření tranzistorů

Některé přístroje umožňují měřit parametr hFE křemíkových tranzistorů (proudový zesilovací činitel v zapojení se společným emitorem, také značený β). Měření je to spíše informační, protože tato hodnota je závislá na velikosti kolektorového proudu I_C a napětí U_CE, její hodnotu ovlivňuje i velikost zbytkového proudu kolektoru I_CE0 (u germaniových tranzistorů, které jsou právě kvůli chybějící kompenzaci tohoto proudu na moderních přístrojích vlastně neměřitelné (uměl to třeba analogový měřák PU120). Pokud chci ale zjistit, zda je křemíkový tranzistor v pořádku a porovnat si jeho zesílení pro aplikace, kde by mělo být zesílení některých tranzistorů pokud možno stejné, poslouží mi tato možnost docela dobře. Musím však měřit zesílení na stejném přístroji, protože různé přístroje měří tento parametr při různých podmínkách. Přístroj UNI-UT132D má pro měření tohoto parametru adaptér (umoźňující měřit i tranzistory SMD), který má pouze dva propoje s měřákem, takže přístroj prostě musí sčítat měřené proudy báze a kolektoru, čili vlastně měří I_E, a také mu se zvyšujícím se zesílením tranzistoru zřejmě musí klesat I_B. Výsledkem jsou zvýšené hodnoty malých hFE a snížené hodnoty vysokých hFE. Také z předložené tabulky tento přístroj má nejvyšší hodnotu nízkého hFE (u měřeného treanzistoru mají ostatní přístroje okolo 40, tento má 73 a tranzistot C2545 s vysokým hFE (okolo 600) má zde nejméně (387). Metex C-3830 měří celkově nižší hodnoty hFE (zřejmě měří při nižším I_B.

Parametry pro měření tranzistorů:

Samostatnou kapitolu u těchto přístrojů tvoří kvalita připojovacích objímek pro měřený tranzistor. U některých přístrojů by člověk spíše vyrostl, než by dosáhl vodivého spojení všech tří pinů.V tabulce jsem označil kvalitu objímky (= jednoduchost a rychlost správného zasunutí tranzistoru) známkami jako ve škole. Nejlepší je jednoznačně přístroj Jablotron, s ním je skutečně radost pracovat. Velmi dobrá je i mnou namontovaná objímka do přístroje Anneng AN9205A,, kde předtím chyběl její vnitřek a přístroj nebyl schopen původně hFE měřit vůbec. U přístrojů UNI-UT132D a UNI UT39+ není v objímce počítáno s alternativním zapojením nožiček tranzistoru, kdy je uprostřed kolektor, což způsobuje problém při připojování takového tranzistoru (například 2SC2545). Nejhorší kvalitu objímky má přístroj Range 830D, kam zastrčit tranzistor dobře je skutečné umění a test vytrvalosti.

Diodový test

Diodový test je velmi jednoduchý úkol, se kterým by si měl hravě poradit každý multimetr. Diody se testují na velikost propustného napětí (U_f - prahové napětí), při kterém dioda již propouští proud. Většina multimetrů měří toto napětí při proudu cca 1 mA. Původně byl tento test zaměřen na stanovení U_f přechodu křemíkové diody nebo tranzistoru, které je cca 0,6 V. Jenže doba se mění a k obyčejným křemíkovám diodám přibyly LED, které mají U_f o trochu vyšší - infračervené v okolí 1,1 V, červené 1,6 V, žluté 1,7 V, zelené 1,7 - 2,3 V, modré a bílé okolo 2,6V a ultrafialové (UV) okolo 2,8 V. Jak si má kutil otestovat LED? Jednoduše ji prožene testem diod na multimetru a ten mu ji nejen rozsvítí, což je v případě bezbarvého pouzdra diody velmi příhodné, a navíc ukáže i její prahové napětí, což je velmi vhodné například v pětivoltovém systému, kde bych třeba chtěl dávat diody i do série. Většina přístrojů rozsvítí všechny LED, ale u UV, modrých, bílých a některých zelených neudávají prahové napětí, mají symbol "přetečeno". Ještě bych pochopil přístroje s countem 1999, které se přepnou při měření U_f do dvouvoltového rozsahu, ale přístroje s countem 3999 a výše opravdu nechápu. Já mám šestnáct typů multimetrů a pouze pět z nich se chovají při testu diod tak, jak bych si představoval. Změří nejen U_f od germaniových, přes Schottkyho i obyčejných diod a přechodů BE či BC tranzistorů včetně Darlingtonů až po U_f LED všech barev včetně ultrafialových, které přitom samozřejmě rozsvítí.
Co musí přístroj splnit, aby takto dokonale fungoval i pro LED? Za prvé: musí použít k testování napětí větší než 3V a za druhé musí používat k měření U_f rozsah větší než 2V. A tahle druhá podmínka je problém u přístrojů s countem 1999 a vlastně i 19999 a 21999. Tyto přístroje prostě při testu diod nejsou schopny změřit napětí nad 2 V (nebo nepochopitelných 1,9 V v případě countu 21999 u OWON B41T+), protože se přepnou pouze na dvouvoltový rozsah. Automatické přepnutí na vyšší rozsah v nich není při měření diod vestavěno.
Zde se ještě musím zmínit o zajímavé chybě, která doprovází oba nejlevnější přístroje v tomto testu - UT20B od UNI-T a Range DT830D. Z nějakého neznámého důvodu tyto přístoje měří napětí na diodě, které překračuje 0,7V, s čím dále větší plusovou chybou. Přidávají na hodnotě tak, že číslo 1999 displej překročí již při necelých 1300 mV skutečného napětí na diodě (viz následující graf):

Závislost údaje na displeji při měření diod na skutečné velikosti U_f u nejlevnějších přístrojů (červeně)

Všimněte si, že nad cca 0,7 V se začne zobrazované napětí čím dál více zvětšovat a lišit tak od skutečné hodnoty, až u hodnoty 1,286 V dosáhne maxima displeje s countem 1999, takže tyto nejlevnější přístroje neukážou U_f ani u červené LED, a u infračervené ukazují neskutečně špatnou (větší) hodnotu (přes 1,8 V místo cca 1,2 V). Proč se toto děje, skutečně nevím, ale kvůli tomu tyto přístroje nejsou schopny ukázat U_f u žádné svítivé diody (přestože jich většinu alespoň rozsvítí) a fungují dobře tak do maximálně U_f = 0,7 V. Ostatní přístroje ukazují napětí na diodě správně v celém svém rozsahu. Myslel jsem i na to, že by přístroje takto špatně měřily při slabých napájecích bateriích, ale nebylo tomu tak. Porovnal jsem dva přístroje UNI-T UT20B a ani po výměně baterek za nové, plně nabité, nenastala změna k dobrému.

Přístroje s countem 19999 a 21999 by se mohly přepnout rovnou do rozsahu 20 V, protože ztráta jednoho místa přesnosti by vůbec při těchto testech nevadila. K čemu je mi, že dioda má U_f třeba přesně 0,5879 V, když druhý přístroj, měřící při trošku větším proudu I_f mi ukáže třeba 0,5922 V? V následující tabulce zpracovávám data všech patnácti mých multimetrů, jak se chovají při testu diod, kteroužto "maličkost" právě recenzenti velmi často přehlížejí. Multimetry budou v tabulce srovnány podle velikosti napětí používaného k diodovému testu. Na konci pak je pět přístrojů, které z diodového testu dostaly jedničku s hvězdičkou. A co je smutné, tabulku začínají přístroje s countem 3999, které by mohly měřit napětí i modrých a UV LED, ale bohužel používají k měření max. napětí pouze 1,5V, což nerozsvítí ani červenou LED. Většina přístrojů při testu diod rozsvítí všechny barvy LED, ale napětí určí pouze u červených, oranžových, žlutých a části zelených diod. Silně svítící zelené, modré, bílé a UV jsou vždy nad hranicí 2V a proto přístroje s countem 1999 jejich U_f neurčí. Jen pouze pět přístrojů z mé sbírky měří U_f i modrých, bílých i UV LED - UNI-T UT133A, UT139C a ANENG AN8008 a AN8009.

Nejdražší můj multimetr OWON B41T+ sice modrou diodu zažehne, ale ukáže houbeles, kdežto UNI-T UT133A jí i změří U_f.

Parametry přístrojů pro měření diod:
zaškrtnutí znamená, že dioda alespoň svítí, pokud je udaná hodnota, pak přístroj umí této diodě změřit U_f.
Pokud v políčku není nic, přístroj si na této diodě ani neškrtne.

Výrobce	typ	cena	displej	max (mV)	napájení (V)	Uf naprázdno (V)	If zkrat (mA)	Si	infra	LED	LED	LED	LED	LED	UV LED
UNI-T	UT120C	450,-	3999	999	3	1,568	0,62	0,508
UNI-T	UT125C	500,-	3999	999	3	1,619	0,60	0,502
JABLOTRON	OEM	350,-	1999	1999	9	2,54	1	0,663	1,134	1,648	1,982	✓	✓	✓
UNI-T	UT132D	450,-	1999	1999	9	2,574	1,15	0,548	1,256	1,641	1,795	1,890	✓	✓
UNI-T	UT20B	150,-	1999	1999**	12	2,67	1,23	0,56	1,876**	✓	✓	✓	✓	✓
METEX	M-3830	2000,- *	3999	1999	9	2,778	1,59	0,56	1,277	1,379	1,832	1,852	✓	✓	✓
TFY	DT9205A	250,-	1999	1999	9	2,846	1,16	0,584	1,040	1,402	1,610	1,642	✓	✓	✓
OWON	B41T+	2100,-	21999	1899,9	3	2,856	2,17	0,5909	1,2938	1,6963	1,8533	1,8900	✓	✓	✓
RANGE	DT-830D	180,-	1999	1999**	9	2,922	1,18	0,562	1,886**	✓	✓	✓	✓	✓	✓
ANENG	AN9205A	250,-	1999	1999	9	2,995	1,46	0,563	1,206	1,700	1,769	1,825	✓	✓	✓
UNI-T	UT39E+	900,-	19999	1999,9	3	3,208	1,05	0,5466	1,2743	1,6764	1,8327	1,8507	✓	✓	✓
UNI-T	UT139C	1200,-	5999	3000	3	3,208	1,21	0,538	1.280	1,626	1,703	1,812	2,233	2,542	2,795
ANENG	AN8008	600,-	9999	3000	3	3,219	1,57	0,545	1,292	1,774	1,865	1,861	2,266	2,535	2,895
ANENG	AN8009	600,-	9999	3000	3	3,219	1,57	0,545	1,292	1,774	1,865	1,861	2,266	2,535	2,895
UNI-T	UT133A	600,-	5999	3299	3	3,945	1,35	0,557	1,289	1,699	1,864	1,882	2,291	2,564	2,844
ANENG	SZ02	500,-	9999	3299	3	3,969	1,75	0,627	1,028	1,799	1,876	1,885	2,316	2,578	2,952

Všechny přístroje samozřejmě měří běžné křemíkové, germaniové i schottkyho diody. Jak se dalo čekat, přístroje s dvouvoltovým rozsahem (count 1999 a 19999) končí měření U_f diod na 1,999 V, respective na 1,9999V, V případě OWON B41T+ s countem 21999 trochu nepochopitelně na 1,8999 V. To stačí na změření infra, červených, žlutých a části zelených LED. Zelené LEDky s vysokou svítivostí mají U_f okolo 2,3 V, modré a bílé nad 2,5 V a UV nad 2,7 V, takže zde se dvouvolťáky z principu nechytají. První dva přístroje mají na displeji rezervu až do čtyř voltů a uměle jsou při měření diod přepnuty do přetečení na hodnotě 999 mV. Mají také pro diody i malé měřicí napětí (cca 1,5V). Škoda, že konstruktéři nevyužili větší rozsah jejich displeje (až 3999) a nízkým napětím pro měření diod zazdili možnost testu i LED. Kvůli omezení nad 999 mV nejsou schopny indikovat ani infračervenou diodu, kterou při cca 1,2 V sice rozsvítí, ale velmi slabě, pro člověka samozřejmě neviditelně a pohled přes digitální foťák odhalí opravdu jen těžko poznatelný svit. Kdyby se ale na displeji ukázalo třeba 1140, víme, že diodou proud prochází. U symbolu přetečení si tím nemůžeme být jisti.
Zjištění maximálního napětí, které přístroj při diodovém testu je schopen zobrazit, je velmi jednoduché. Místo diody připojíme k přístroji vybitý elektrolytický kondenzátor o kapacitě cca 5000 µF. Napětí na displeji pozvolna vzrůstá a rychlost vzrůstu se snižuje. Musíme dávat pečlivý pozor, které číslo se na displeji zobrazí jako poslední před přetečením. No, a máme to.
Metex dostal červenou kartu za to, že má dostatečný rozsah displeje i měřicího napětí a přesto ho konstruktéři uměle omezili na 1,999 V. Kdyby to udělali na 2,599 V, uměl by všechny běžné LED až do modra či bíla. Takže všeumělů je tedy pět, dva UNI-T, a to UNI-T UT139C a UT133A s displejem do 5999 a tři ANENGy AN8008, AN8009 a ZS02 s displejem do 9999, měřicím napětím 3,2, resp. 3,9 V a maximální zobrazovanou hodnotou až 3 V, což bohatě stačí jak pro modré, tak bílé či UV diody. Také za to dostalo ode těchto pět přístrojů "zelenou kartu" .

Absolutorium z nich pak patří přístroji UNI-T UT133A a ANENG SZ02, kterÉ dokážou zobrazit U_f až do hodnoty 3,299 V.

Chcete-li mi něco napsat, tak na adresu k1@kreteni.cz