ทำไมมัลติมิเตอร์ใช้แรงดันไฟฟ้ามากขึ้นในการวัดความต้านทานที่เล็กลง

ฉันสังเกตเห็นพฤติกรรมนี้ในมัลติมิเตอร์สองแบบที่แตกต่างกัน (รุ่นและยี่ห้อที่ต่างกัน) ตอนแรกฉันไม่ได้ใส่มัลติมิเตอร์เพื่อวัดความต่างของแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนไปสำหรับเครื่องชั่งต่าง ๆ ของเครื่องวัด: ฉันรู้ว่าโดยใช้ลิ้นของตัวเอง (นรกใช่) สำหรับมัลติมิเตอร์ทั้งที่ฉันเป็นเจ้าของฉันรู้สึกได้เลยว่าเจ้าเล่ห์นั้นแข็งแกร่งขึ้นเมื่อขนาดเล็กลง

ดังนั้น: ฉันพยายามวัดแรงดันที่ใช้กับโพรบของมัลติมิเตอร์หนึ่งตัวที่ระดับการอ่านระดับความต้านทานต่าง ๆ โดยใช้มัลติมิเตอร์ที่สองหนึ่งเพื่ออ่านโวลต์ ฉันค่อนข้างประทับใจกับผลลัพธ์ที่ได้

นี่คือสิ่งที่ฉันอ่าน ทางด้านซ้ายคือการตั้งค่ามัลติมิเตอร์แบบ "วัด" ทางด้านขวาของแรงดันไฟฟ้าที่ฉันอ่าน:

200Ω -> 2,96V
2kΩ -> 2,95V
20kΩ -> 2,93V
200kΩ -> 2,69V
2MΩ -> 1,48V (ลดลง!)

หากฉันเปลี่ยนสิ่งเมตรจะยิ่งทำให้ฉันสับสนมากขึ้น:

200Ω -> 2,71V
2kΩ -> 2,69V
20kΩ -> 0,35V (!!)
200kΩ -> 0,32V
2MΩ -> 0,18V

ใครช่วยได้โปรดชี้แจงเกี่ยวกับสาเหตุที่เกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น? ฉันคาดหวังว่าควรใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อวัดความต้านทานที่มากขึ้น ก่อนที่จะกดปุ่ม "โพสต์" ฉันเลือกที่จะวัดกระแสเช่นกัน - สำหรับระดับโอห์มมิเตอร์ที่แตกต่างกัน คาดเดาสิ่งที่: ผู้ที่ลดลงอย่างแน่นอนเช่นกัน แต่ไม่ได้มีอัตราส่วนเดียวกันกับแรงดันไฟฟ้า ฉันสับสนเหมือนห่า ขอบคุณ!

— Dakatine
แหล่งที่มา

โปรดหยุดใช้ลิ้นของคุณเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าหรือคุณจะสิ้นสุดเช่นจิ้งจกนี้: chat.stackexchange.com/transcript/message/11118485#11118485

— jippie

แนบตัวต้านทานที่รู้จัก (ในช่วง) เข้ากับมิเตอร์และดูว่าแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างไร

— jippie

@ jippie ขอบคุณเพื่อน :) แต่เมื่อทราบว่าเครื่องวัดของฉันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ฉันทราบดีว่าไม่มีอะไรเลวร้ายเกิดขึ้น

— Dakatine

ฉันคิดว่าฉันแก้ไขตัวอย่างอันดับต้น ๆ ในคำตอบที่แก้ไขแล้วของฉัน

— jippie

โปรดอย่าใช้ร่างกายของคุณเป็นมัลติมิเตอร์ผู้คนเสียชีวิตเพราะเหตุนั้น ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ) นี่เป็นเพียง 9 โวลต์ ... หรือคุณสามารถใช้ LED ที่มีหรือไม่มีตัวต้านทาน ยังคงดีกว่าการเผาไหม้ LED กว่าตัวคุณเอง ...

— magu_

คำตอบ:

ฉันคิดว่าแรงดันไฟฟ้าตกในตัวอย่างอันดับต้น ๆ ของคุณเกิดจากความต้านทานอินพุตของโวลต์มิเตอร์ (อาจประมาณ 10M) ที่ค่อยๆเข้าสู่ช่วงของโอห์มเมตร
สำหรับช่วง 20k ขึ้นไปเป็นปัญหาความต้านทานอินพุตของโวลต์มิเตอร์อีกครั้ง ฉันคิดว่าช่วง200Ωนั้นสัมพันธ์กับการวัดไดโอดซึ่งต้องใช้แหล่งกระแสที่คล้ายกันที่แรงดันไฟฟ้าค่อนข้างสูง ซึ่งจะอยู่ในช่วง2kΩซึ่งอาจนำไปใช้ในวิธีที่คุ้มค่าโดยอ้างอิงจากแหล่งปัจจุบันสำหรับช่วง200Ω

เฉพาะกับไดอะแกรมวงจรคำตอบสามารถมั่นใจได้ 100%

มัลติมิเตอร์ของคุณจะพยายามวัดโอห์มโดยการส่งกระแสไฟฟ้าที่รู้จัก / ตั้งค่าผ่านตัวต้านทานที่แนบมา กระแสไฟฟ้าที่ตั้งค่านี้จะแตกต่างกันไปตามช่วงที่มิเตอร์ของคุณอยู่อย่างไรก็ตามมัลติมิเตอร์ของคุณไม่มีแหล่งจ่ายกระแสอุดมคติในตัว แต่พยายามที่จะใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ของคุณและเซมิคอนดักเตอร์คู่ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

ไม่แน่ใจว่าทำไมแรงดันไฟฟ้าตกมากในช่วงที่สูงขึ้นสิ่งนี้จะเกี่ยวข้องกับวิธีการสร้างแหล่งกำเนิดปัจจุบัน ขอให้สังเกตว่าแรงดันไฟฟ้า 'สูง' จะไม่มีประโยชน์ (คอลัมน์ด้านล่างด้านล่าง) เมื่อคุณทราบว่าผลิตภัณฑ์ของช่วงเวลาที่การวัดกระแสไฟฟ้านั้นต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าหนีบเปิดมาก (คอลัมน์ที่สอง)

โปรดสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ในช่วงความต้านทานต่ำสุดนั้นเหมือนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สำหรับการวัดไดโอดทั้งสามเมตร สำหรับการวัดไดโอดคุณต้องการแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูงเพื่อทดสอบการลดลงของแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูงผ่านไดโอด ในกรณีนี้คุณยังคงใช้กระแสคงที่ แต่คุณไม่สนใจความต้านทานมากกว่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้อีกต่อไป ไม่มีประโยชน์ในการสร้างแหล่งข้อมูลสองแห่งแยกกันสำหรับกระแสที่มากหรือน้อยกว่าเดิม ในทางกลับกันมันจะง่ายกว่าที่จะสร้างแหล่งจ่ายกระแสที่แม่นยำถ้าคุณปล่อยให้แรงดันตกคร่อมสูงกว่าแหล่งจ่ายกระแสเดิมและคุณไม่ต้องการแรงดันไฟฟ้าเลย (คอลัมน์ที่สี่)

ด้านล่างคือผลลัพธ์สำหรับมิเตอร์ของฉัน สองในสามของอิมพีแดนซ์อินพุตของโวลต์มิเตอร์ (10M was) ต่ำกว่าช่วงโอห์มเมตรดังนั้นฉันจึงข้ามค่านั้น คอลัมน์มีดังนี้:

พิสัย
แรงดันไฟฟ้าเปิดยึด
การวัดปัจจุบัน
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการสำหรับการวัด (ช่วง×ปัจจุบัน) สังเกตว่าแรงดันไฟฟ้านั้นคงที่พอสมควร!

DVM2000 (แบตเตอรี่ 6V)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA \\ 500 Ω & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA & \Rightarrow & 500 Ω \times 785 µA = 400 mV \\ 5 kΩ & \Rightarrow & 1.19 V & \Rightarrow & 91.5 µA & \Rightarrow & 5 kΩ \times 91.5 µA = 460 mV \\ 50 kΩ & \Rightarrow & 1.18 V^{*)} & \Rightarrow & 11.5 µA & \Rightarrow & 50 kΩ \times 11.5 µA = 575 mV \\ 500 kΩ & \Rightarrow & 1.09 V^{*)} & \Rightarrow & 1.1 µA & \Rightarrow & 500 kΩ \times 1.1 µA = 550 mV \\ 5 MΩ & \Rightarrow & 614 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.1 µA (last digit) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$

*) แรงดันแคลมป์เปิดสำหรับช่วง> 5kΩอาจได้รับอิทธิพลจากความต้านทานอินพุต10MΩของโวลต์มิเตอร์ พวกเขาทั้งหมดควรอ่าน 1.20V

SBC811 (แบตเตอรี่ 3V)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 517 µA = 103 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 85.4 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 85.4 µA = 171 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 21.7 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 21.7 µA = 434 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 637 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 3.71 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 3.71 µA = 742 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 563 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.44 µA & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.44 µA = 880 mV \\ 20 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & 0.09 µA (last digit) \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$

*) แรงดันแคลมป์เปิดสำหรับช่วง> 2kΩอาจได้รับอิทธิพลจากความต้านทานอินพุต10MΩของโวลต์มิเตอร์ พวกเขาน่าจะอ่านทั้งหมด 645mV

DT-830B (แบตเตอรี่ 9V)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 1123 µA = 224 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 70 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 70 µA = 140 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 23.0 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 23.0 µA = 460 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 297 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 2.95 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 2.95 µA = 590 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 275 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.35 µA (near scale low end) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.35 µA = 700 mV \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$

*) แรงดันเปิดแบบเปิดสำหรับช่วง> 20kΩอาจได้รับอิทธิพลจากความต้านทานอินพุต10MΩของโวลต์มิเตอร์ พวกเขาน่าจะอ่าน 300mV

— jippie
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำอธิบายของคุณนี่เป็นข้อมูลโดยรวม แต่ฉันก็ยังไม่รู้เหตุผลว่าทำไมแรงดันไฟฟ้าตก คุณสามารถสัมผัสกับสิ่งเดียวกันกับคุณได้ไหม?

— Dakatine

ฉันเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมและฉันคิดว่าการแจ้งเตือนการวัดไดโอดน่าสนใจ

— jippie

ขอบคุณสำหรับการทดสอบด้วยมิเตอร์ของคุณ @jippie ฉันใกล้จะเข้าใจแล้ว ความคิดบางอย่าง: * แรงดันไฟฟ้ากำลังลดลงเช่นกัน - และมี "กระโดด" ขนาดใหญ่บางส่วนระหว่างช่วงบางช่วงในขณะที่หยดมีขนาดเล็กข้ามกัน ถึงกระนั้นมันก็จะลงหรือเสมอไม่เคยขึ้น * จริง ๆ แล้วคอลัมน์ล่าสุดของคุณคือ "คงที่พอสมควร" สำหรับมิเตอร์แรกของคุณเท่านั้น ฉันสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงที่ยิ่งใหญ่สำหรับผู้อื่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สอง * สำคัญที่สุด: ฉันไม่เข้าใจคอลัมน์ล่าสุด "แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการสำหรับการวัด" ทำไม 224mV เป็นจำนวนสูงสุดในการวัด 200 ohm และ 130mV สำหรับ 2kohm?

— Dakatine

เพราะกระแสที่ใช้สำหรับการวัดนั้นคงที่

— jippie

ฉันคิดว่าคำอธิบายบางส่วนที่ดีที่สุดสำหรับ 'ปัญหา' ของคุณนั้นเป็นตัวเอียง

— jippie

วิธี "เชิงเส้น" ที่ดีในการวัดความต้านทานคือการป้อนจำนวนกระแสที่ทราบผ่านตัวต้านทานและวัดแรงดัน เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนกับความต้านทานมิเตอร์ที่อ่านค่าได้สัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าจึงจะอ่านค่าตามสัดส่วนของความต้านทาน

เนื่องจากตัวต้านทานแตกต่างกันไปตามขนาดของคำสั่งจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าจำนวนเดียวที่จะทำงานได้ดีที่สุดสำหรับการวัดค่าความต้านทานทั้งหมด กระแสของไมโครแอมป์หนึ่งตัวจะทำให้ตัวต้านทาน 1 ล้านหยดโวลต์ แต่จะทำให้ตัวต้านทานหนึ่งโอห์มหยดไมโครโวลต์เพียงตัวเดียว มิเตอร์ที่มีแหล่งจ่ายกระแสเดียวที่ถูก จำกัด ไว้ที่ 2 โวลต์และแรงดันไฟฟ้าที่อ่านได้ในช่วงที่ดีที่สุดนั้นแม่นยำเพียงไมโครโวลต์จะไม่สามารถวัดความต้านทานใด ๆ ที่มีขนาดใหญ่กว่า 2 megs และสามารถวัดความต้านทานขนาดเล็กที่แม่นยำ . หากแทนที่จะใช้แหล่งจ่ายกระแส 1uA เดียวมิเตอร์จะใช้แหล่งจ่ายกระแส 0.1uA และแหล่งกำเนิดกระแส 100uA แหล่งกระแสขนาดเล็กกว่าจะสามารถวัดตัวต้านทานได้มากถึง 20 megs

— SuperCat
แหล่งที่มา