اغلب، پیدا کردن یک قطعه سوخته در یک مدار یا یک هادی شکسته حداقل مستلزم “آزمایش” مدارهای جداگانه و عناصر آن‌ها است. این کار بدون اهم متر قابل حل نیست. در سیستم‌های ابزار دقیق که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توان از انواعی از دستگاه‌های اندازه‌گیری استفاده کرد. یکی از انواع مهم این دستگاه‌ها اهم متر است. اهم متر یک سنسور دقیق است که جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسور به طور فراوان در پیاده‌سازی سیستم‌های جریان، ولتاژ و مقاومت به کار می‌رود.
در این مقاله، به بررسی اهم متر به عنوان یکی از ابزارهای مهم در سیستم‌های دقیق می‌پردازیم. در این مطلب به تعریف دقیق و مفصل اهم متر پرداخته و به مزایا و کاربردها آن در صنایع متنوعی همچون صنایع برق، الکترونیک، خودروسازی و… پرداخته می‌شود. همچنین در ادامه، شرح مفاهیم پایه‌ای مانند مقاومت، جریان و ولتاژ را در قالب اهم متر بیان می‌کنیم و به انواع اهم متر، نحوه کارکرد آن‌ها و اهمیت انتخاب درست اهم متر برای کاربردهای خاص می‌پردازیم.
اهم متر چیست؟
اهم‌متر یا اهم‌سنج یک نوع دستگاه الکترونیکی است که عمدتاً برای محاسبه مقاومت الکتریکی مدار استفاده می‌شود و واحد مقاومت اهم است. این دستگاه برای محاسبه میزان مقاومت یک جسم هنگام عبور جریان از آن به کار می‌رود. انواع مختلفی از مقاومت با سطوح حساسیت مختلف مانند میکرو، مگا و میلی اهم متر در دسترس هستند. میکرو اهم متر برای محاسبه مقاومت‌های بسیار کم با دقت بالا در جریان‌های آزمایشی خاص استفاده می‌شود.
یک اهم‌سنج بر این اساس کار می‌کند که وقتی یک جریان را به مدار یا جزیی از آن اعمال می‌کنید، ولتاژ حاصل را اندازه‌گیری می‌کند و مقدار مقاومت را با استفاده از فرمول قانون اهم V = IR محاسبه می‌کند. همچنین می‌توانیم از مولتی متر آنالوگ و دیجیتال برای اندازه‌گیری مقاومت استفاده کنیم.
تاریخچه اهم متر
تاریخچه اهم‌متر به سال ۱۸۲۶ بازمی‌گردد که یک دانشمند بریتانیایی به نام گئورگ تلاش‌هایی برای ایجاد یک گالوانومتر حساس به جریان‌های کوچک انجام داده بود. گئورگ اهم بنیان‌گذار نظریه اهم متر مدرن بود. او یک گالوانومتر عقربهای را از طریق مقاومتی با مقاومت محدود R به صورت سری به باتری متصل کرد. او دریافت که قدرت جریان به صورت خطی نه تنها به ولتاژ باتری بلکه به مقدار مقاومتی که جریان از آن عبور می‌کند نیز بستگی دارد.
قانون اهم، اساس ایمنی الکتریکی و کار اهم‌مترها است. این کشف موجب شد تا برای اولین بار، دستگاهی برای اندازه‌گیری شدت جریان الکتریکی طراحی شود. اهم متر بعدها به دو صورت آنالوگ و دیجیتال توسعه یافت و تلاش‌های فراوانی برای بهبود دقت و صحت آن انجام شد. در حال حاضر، اهم‌مترهای دیجیتال با ظرفیت‌های مختلف برای اندازه‌گیری جریان، ولتاژ و مقاومت در صنایع مختلف به کار می‌روند.
اهم‌مترها در ابتدا فقط جریان مستقیم را اندازه‌گیری می‌کردند، اما توسعه آن‌ها به اندازه‌گیری جریان متناوب به ویژه در فرکانس‌های بالا، انجامید. همچنین، بسیاری از اهم مترها با امکانات بیشتری مانند قابلیت اندازه‌گیری برق‌های فازی و چند زمینه‌ای، توسعه یافتند که امروزه با کاربردهای مختلف در بسیاری از صنایع و سازمان‌های تولیدی به کار می‌روند.
مهم‌ترین ویژگی‌های اهم متر
ویژگی‌های اصلی اهم‌متر را می‌توان در 8 مورد زیر خلاصه نمود:
- محدوده اندازه‌گیری: محدوده اندازه‌گیری یک اهم‌سنج به حداکثر و حداقل مقادیری که می‌تواند اندازه‌گیری کند بستگی دارد. مهم است که یک اهم‌متر با محدوده مناسب انتخاب کنید که بتواند قرائت‌های دقیقی را برای مدار خاص مورد آزمایش ارائه دهد.
- دقت: دقت، بیان کننده انحراف از مقدار واقعی مقاومت است. انتخاب یک اهم‌سنج با سطح دقت بالا برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق مهم است.
- وضوح: وضوح کوچک‌ترین تغییر قابل اندازه‌گیری مقاومت است که توسط دستگاه قابل تشخیص است. انتخاب یک اهم‌متر با وضوح بالا برای اندازه‌گیری دقیق تغییرات بسیار کوچک در مقاومت مهم است.
- حساسیت: حساسیت یک اهم‌متر به توانایی آن در اندازه‌گیری تغییرات کوچک در مقاومت اشاره دارد. یک اهم‌سنج با حساسیت بالا قادر به تشخیص تغییرات بسیار کوچک در مقاومت است که برای کاربردهای خاصی مانند آزمایش نیمه هادی مهم است.
- سرعت: سرعت اهم‌متر به سرعت اندازه‌گیری آن اشاره دارد. در برخی از برنامه‌ها، به دست آوردن قرائت سریع برای عیب‌یابی و تشخیص مهم است.
- نمایشگر: صفحه نمایش باید واضح و خوانا باشد و دارای مقیاس یا صفحه نمایش عددی باشد. اهم سنج دیجیتال یک صفحه نمایش عددی ارائه می‌دهد، درحالی‌که نوع آنالوگ از یک سوزن یا اشاره‌گر برای نشان دادن اندازه‌گیری استفاده می‌کند.
- کیفیت پروب‌ها: کیفیت پروب‌های تست برای حفظ اندازه‌گیری‌های دقیق مهم است. پروب‌های تست باید با اتصال دهنده‌های بادوام که اتصالات قابل اعتمادی را فراهم می‌کنند، به خوبی عایق‌بندی شوند.
- عمر باتری: عمر باتری یک اهم‌متر برای واحدهای قابل حمل و دستی مهم است. عمر باتری طولانی‌تر، دوره‌های طولانی‌تری از کارکرد بدون نیاز به تعویض مکرر باتری را فراهم می‌کند.
در نظر گرفتن این ویژگی‌ها هنگام انتخاب یک اهم متر برای استفاده در کاربردهای مختلف به اطمینان از اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد کمک می‌کند.
انواع اهم متر
به طور کلی، اهم‌مترها ابزار مهمی درزمینهٔ الکترونیک هستند و ویژگی‌ها و ساختار آن‌ها در طول زمان برای پاسخگویی به نیازهای در حال تغییر صنعت تکامل یافته است. اهم مترها را می‌توان بر اساس روش اندازه‌گیری مقاومت و نمایش به دو نوع زیر دسته‌بندی کرد:
1- اهم متر آنالوگ
اهم‌سنج آنالوگ نوعی اهم متر است که از نمایشگر مکانیکی یا آنالوگ برای نشان دادن مقاومت استفاده می‌کند.
عملکرد اهم متر آنالوگ ازنظر فیزیکی و الکتریکی ضعیف‌تر از اهم متر دیجیتال است و همواره با درصد خطا همراه است. بسیاری از اهم مترهای آنالوگ دارای یک مرحله سوئیچ با علامت “خاموش” هستند تا از حرکت اهم‌سنج در حین حمل و نقل محافظت کند که باعث مقاومت کم در برابر حرکت و ایجاد ترمز دینامیکی می‌شود.
این دستگاه از یک سیم‌پیچ متحرک یا سوزن متصل به متر برای نمایش اندازه‌گیری مقاومت در مقیاس استفاده می‌کنند. اهم مترهای آنالوگ با عبور جریان کمی از مدار مورد آزمایش و اندازه‌گیری افت ولتاژ در مقاومت کار می‌کنند. سپس این افت ولتاژ بر روی صفحه نمایش آنالوگ که برحسب اهم کالیبره شده است نشان داده می‌شود. بسته به طراحی اهم متر، مقیاس ممکن است خطی یا لگاریتمی باشد.
اهم مترهای آنالوگ به دلیل استحکام و دوام خود محبوب شده‌اند. آن‌ها اغلب در محاسبات صنعتی استفاده می‌شوند که در آن دقت به اندازه قابلیت اطمینان و استحکام مهم نیست. با این حال، آن‌ها دارای محدودیت‌هایی مانند محدوده اندازه‌گیری، دقت کمتر و نیاز به تنظیم و کالیبراسیون دستی هستند.
برای استفاده از نوع آنالوگ، مدار مورد اندازه‌گیری باید از هر منبع برقی جدا شده و پروب‌های اهم متر باید به مدار متصل شوند. مقیاس باید با توجه به محدوده مقاومت مورد انتظار مدار مورد آزمایش انتخاب شود. قرائت روی یک اهم متر آنالوگ ممکن است مدتی طول بکشد تا تثبیت شود و مقدار باید با دقت از صفحه نمایش آنالوگ خوانده شود.
2- اهم متر دیجیتال
اهم‌سنج دیجیتال از یک صفحه نمایش الکترونیکی برای نشان دادن مقاومت استفاده می‌کند. این وسیله با عبور جریان کمی از مدار مورد آزمایش قرار گرفته و با اندازه‌گیری افت ولتاژ در مقاومت با استفاده از یک مدار الکترونیکی کار می‌کنند. سپس مقدار اندازه‌گیری شده بر روی یک صفحه نمایش دیجیتال نمایش داده می‌شود. اهم مترهای دیجیتال بر اساس فناوری نمایشگر استفاده شده به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- صفحه نمایش LED (دیود ساطع کننده نور) اهم متر دیجیتال: این مدل‌ها از فناوری نمایشگر LED برای نشان دادن مقدار اندازه‌گیری شده استفاده می‌کنند. صفحه نمایش LED دارای وضوح بالا و صفحه نمایش روشن است.
- LCD (نمایشگر کریستال مایع) اهم متر دیجیتال: این اهم‌سنج‌ها از فناوری LCD برای نشان دادن مقدار اندازه‌گیری شده استفاده می‌کنند. منبع تغذیه آن‌ها باتری است و مصرف انرژی کمتری نسبت به همتایان LED دارند.
- اهم متر دیجیتال OLED (Organic Light Emitting Diode): این نوع اهم‌مترهای دیجیتالی از فناوری نمایشگر OLED برای نشان دادن مقدار اندازه‌گیری شده استفاده می‌کنند. نمایشگرهای OLED مصرف انرژی کم، وضوح بالا و صفحه نمایش روشن دارند.
انواع اهم‌سنج بر اساس محدوده مقاومت
همچنین انواع اهم متر با توجه به محدوده مقاومت، به موارد زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- میکرو اهم‌متر: اندازه‌گیری مقاومت تا 1 میلی اهم؛
- میلی اهم‌متر: تا 1 اهم – برای ارزیابی شنت‌ها استفاده می‌شود.
- اهم‌متر: تا 1 کیلو اهم – برای فراخوانی خطوط، سیم‌پیچ‌ها، مارپیچ‌های الکتریکی، دیودها، ترانزیستورها و سایر عناصر استفاده می‌شود.
- کیلو اهم‌متر: 1000 اهم تا 1 مگا اهم هستند.
- مگا اهم‌متر: تا 1 GOhm؛
- رطوبت سنج: تا 1 TOM، برای ارزیابی قابلیت سرویس عایق و سایر رسانه‌های غیر رسانای حرارتی استفاده می‌شود.
- ترا اهم متر: در حال حاضر برای ارزیابی محیطی که هادی‌های جدا شده قوی استفاده می‌شود. به طور مشروط، مقاومت دی‌الکتریک به بینهایت تمایل دارد. مقاومت خلأ در حال حاضر چنین است.
انواع اهم متر بر اساس کاربرد
به‌علاوه طبقه‌بندی را می‌توان بر اساس کاربرد در سه نوع اهم‌متر سری، نوع شنت و نوع Multi-Range با تعاریف زیر انجام داد:
1- اهم متر نوع سری
در اهم‌سنج سری، مؤلفه‌ای را که می‌خواهیم اندازه‌گیری کنیم، می‌توان به صورت سری به اهم متر متصل کرد. مقدار مقاومت را می‌توان از طریق مقاومت شنت R2 با استفاده از حرکت D’Arsonval که موازی متصل است محاسبه کرد. مقاومت R2 را می‌توان به صورت سری با باتری و همچنین مقاومت R1 متصل کرد. جزء اندازه‌گیری به صورت سری توسط دو پایانه A و B به یکدیگر متصل می‌شود.
هر زمان که مقدار مؤلفه اندازه‌گیری صفر باشد، جریان بزرگی از دستگاه وجود خواهد داشت. در این شرایط، مقاومت شنت را می‌توان تا زمانی که سنجش جریان تمام بار انجام می‌شود، اصلاح کرد. برای این جریان، سوزن در جهت 0 اهم می‌چرخد.
هرگاه جزء اندازه‌گیری از مدار جدا شود، مقاومت مدار به جریان و جریان نامحدود در مدار تبدیل می‌شود. عقربه به سمت بینهایت منحرف می‌شود. این اهم متر مقاومت نامتناهی را هنگامی‌که جریان جاری نیست و مقاومت صفر را هنگامی‌که جریان بزرگی از آن عبور می‌کند نشان می‌دهد.
2- اهم متر نوع شنت
اتصال اهم‌متر نوع شنت را می‌توان هر زمان که جزء محاسباتی موازی با باتری متصل شود، انجام داد. این نوع مدار برای محاسبه مقاومت کم استفاده می‌شود. مدار زیر را می‌توان با متر، باتری و قطعه اندازه‌گیری ساخت. مؤلفه اندازه‌گیری را می‌توان از طریق پایانه‌های A و B متصل کرد.
هنگامی‌که مقدار مقاومت قطعه صفر باشد، جریان در اهم‌متر صفر می‌شود. به طور مشابه، هنگامی‌که مقاومت قطعه بسیار زیاد می‌شود، جریان از طریق باتری و پراب، انحراف کامل مقیاس را در جهت چپ نشان می‌دهد. این نوع اهم‌سنج هیچ جریانی در مقیاس در جهت چپ و همچنین نقطه بینهایت در جهت راست خود ندارد.
3- اهم متر Multi-Range
محدوده اهم‌متر Multi-Range بسیار زیاد است و شامل یک تنظیم کننده می‌شود و بر اساس نیاز می‌توان برد یک مقیاس موردنظر را با تنظیم کننده انتخاب کرد. به عنوان مثال، در نظر بگیرید که ما از یک اهم‌متر برای محاسبه مقاومت زیر 10 اهم استفاده می‌کنیم؛ بنابراین در ابتدا باید مقدار مقاومت را روی 10 اهم ثابت کنیم. جزء اندازه‌گیری به صورت موازی به اهم متر متصل می‌شود. مقدار مقاومت را می‌توان با انحراف عقربه تعیین کرد.
اهم متر مغناطیسی
این اهم متر بر اساس یک سیستم مغناطیسی الکتریکی ساخته شده و به صورت سری به مداری که مقاومت آن در لحظه اندازه‌گیری می‌شود وصل می‌شود. محدوده مقادیر اندازه‌گیری شده از 10 تا 100 اهم است. مقاومت، اهم متر و منبع تغذیه به صورت سری متصل می‌شوند. یک باتری 1.2 تا 9 واتی برای تغذیه کل مدار کافی است. هنگام استفاده از اهم متر مغناطیسی به عنوان مگا اهم متر، ولتاژ تا 120 ولت ممکن است موردنیاز باشد. اگر مقاومت مورد اندازه‌گیری فقط تا چند اهم باشد، مقاومت به صورت موازی وصل می‌شود نه سری؛ بنابراین، ولتاژ اهم متر کاهش می‌یابد. مقدار نشان داده شده مقاومت مورد نظر شما خواهد بود. نقطه ضعف آن تخلیه سریع باتری است.
اهم متر لگومتریک
اساس این اهم متر یک لوگومتر مغناطیسی الکتریک است. سیستم ساخت و ساز مانند نوع قبلی است. محدوده اندازه‌گیری 1-1000 MOhm است. لوگومترها بر اساس محاسبات مقاومت‌های همبسته کار می‌کنند. نتیجه این کار جستجوی مقدار بهینه (نه لزوماً متوسط) است. به نوبه خود، در مقیاس دستگاه نشان داده شده است. منبع جریان که به صورت یک ژنراتور دستی است به روش مستقیم استفاده می‌شود.
** به طور کلی هر نوع اهم متر ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارد. انتخاب نوع مناسب اهم متر به کاربرد خاص، دقت مورد نیاز، محدوده اندازه‌گیری و وضوح بستگی دارد.
اهم سنج چگونه کار می‌کند؟
اصل کار یک اهم متر نسبتاً ساده است. اهم‌سنج بر اساس قانون اهم کار می‌کند که بیان می‌کند که ولتاژ در یک مدار برابر است با جریان عبوری از مدار ضربدر مقاومت مدار.
اهم‌مترها در اصل دستگاه‌هایی هستند که مقاومت مدار را اندازه‌گیری می‌کنند. آن‌ها با عبور جریان کمی از دستگاه مورد آزمایش و اندازه‌گیری افت ولتاژ در دستگاه عمل می‌کنند. اهم مترها برای تولید یک ولتاژ کوچک و شناخته شده در یک دستگاه و اندازه‌گیری جریانی که از طریق آن می‌گذرد طراحی شده‌اند. سپس مقاومت دستگاه با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود. به طور خاص، مقاومت برابر با ولتاژ تقسیم بر جریان است.
برای استفاده از اهم متر، ابتدا باید دستگاه مورد آزمایش را از هر منبع تغذیه جدا کرد. سپس، سیم‌های تست اهم متر در سراسر دستگاه متصل می‌شوند. سپس اهم متر مقدار کمی جریان را از طریق دستگاه می‌فرستد و افت ولتاژ آن را اندازه‌گیری می‌کند. با تقسیم ولتاژ بر جریان، اهم متر می‌تواند مقاومت دستگاه را محاسبه کند.
اهم مترهای آنالوگ با استفاده از یک سیم پیچ یا سوزن متحرک متصل به متر کار می‌کنند که بر اساس افت ولتاژ در دستگاه مورد آزمایش منحرف می‌شود. قرائت حاصل را می‌توان در مقیاس مدرج مشاهده کرد. از طرف دیگر اهم مترهای دیجیتال از مدارهای الکترونیکی برای اندازه‌گیری و نمایش مقاومت به صورت ارقامی بر روی نمایشگر LCD، LED یا OLED استفاده می‌کنند. به طور کلی، اصل عملکرد یک اهم متر بر اساس قوانین فیزیک حاکم بر مدارهای الکتریکی و اندازه‌گیری مقاومت است.
چگونه از اهم‌سنج استفاده کنیم؟
دو دلیل زیر برای اندازه‌گیری مقاومت وجود دارد:
- شما کد رنگی مقاومت‌های جدید را نمی‌دانید یا شما جدولی از نوارها در دست ندارید که با آن مقاومت شمارش شود.
- مقاومت قدیمی است. هرگونه علائم شناسایی فرسوده شده، پوسته شده است. بارها لحیم شده یا در محیطی که با رنگ‌های زیاد شلوغ شده است ذخیره می‌شود.
استفاده از اهم متر به صورت کلی به دو مرحله تقسیم می‌شود:
- مرحله اتصال اهم متر
- مرحله انتخاب بخش مناسب و خواندن نتایج
مرحله اول برای استفاده از اهم متر، ایجاد شرایط ایمنی برای کاربر بسیار مهم است؛ بنابراین، قبل از هر کاری باید مطمئن شوید که تمامی تجهیزات الکتریکی قطع وصل شده و هیچ‌گونه ولتاژ الکتریکی در دسترس نیست. در مرحله بعد، باید دو سر تست اهم متر را به دو سر منشعب موردنظرتان اتصال دهید. اتصالات را باید به گونه‌ای انجام دهید که در وضعیت کاربری اهم متر، احتمال ایجاد نقص در اتصالات بسیار کم باشد.
مراحل بعدی بستگی به نوع اهم متر و قابلیت‌های آن دارد. برخی اهم مترها می‌توانند در محدوده ولتاژ‌های متناوب و مستقیم کار کنند، درحالی‌که برخی دیگر قابلیت اندازه‌گیری تنها در یکی از این دو حالت را دارند.
بعد از بررسی وضعیت جریان الکتریکی، می‌توانید مقدار خوانده شده بر روی نمایشگر اهم متر را بخوانید. درصورتی‌که اهم متر آنالوگ باشد، دقت بیشتری در این روش و موقعیت نمایشگر باید به کار گرفته شود که این موضوع در اهم مترهای دیجیتال پیچیده نیست.
درهرصورت، قبل از شروع به کار با اهم‌سنج، بهتر است دستورالعمل‌های تولید کننده را دقیقاً مطالعه و رعایت کنید. همچنین، به دقت بررسی کنید همه پارامترهای موجود در اهم‌سنج به درستی تنظیم شده و درست کالیبره شده‌اند.
مقاومت را از قسمت اصلی آن بگیرید و سرب‌های آن را بدون دست زدن به پروب‌ها قرار دهید. اگر مقاومت را در مدار موجود اندازه‌گیری می‌کنید، برق آن دستگاه را قطع کنید.
ولتاژ باتری نصب شده در اهم‌سنج به ولتاژی که روی مقاومت اندازه‌گیری شده دستگاه کار می‌افتد اضافه می‌شود. (طبق قانون اضافه کردن ولتاژ در اتصال سری عناصر).
اگر مدار دستگاه پیچیده است. شامل قطعات الکترونیکی حاوی دیودها، ترانزیستورها و ریزمدارها است، لازم است مقاومت را لحیم کنید که مناسب بودن آن بررسی می‌شود. واقعیت این است که نیمه‌هادی‌ها که همه این عناصر از آن‌ها ساخته شده‌اند، هنگامی‌که جریان به یک طرف جریان می‌یابد، مقاومت محدودی تا ده‌ها اهم دارند. آگاهی از این امر مستلزم دانش خوبی از فیزیک، برق و مهندسی مدار است که بدون آن شما مجاز به تعمیر لوازم الکترونیکی نخواهید بود.
لیست منابع:
سلام
مقاله ای کاملی بود
من تو سایت یاب چی هم این مطلب خوندم ولی سایت شما خیلی جامع تر نوشته
ممنونم