تاریخچه مولتی متر
اولین اشاره گر سنج برای اندازه گیری جریان به نام گالونومتر در سال 1820 اختراع شد. با استفاده از پل ویت استون می توان مقاومت و ولتاژ مجهول اندازه گیری شده را با ولتاژ و مقاومت شناخته شده مقایسه کرد و سپس ولتاژ، جریان، مقاومت مربوطه را اندازه گرفت. و غیره استفاده از این روش برای اندازه گیری در آزمایشگاه کاری پر زحمت و ناخوشایند است. این دستگاه دست و پا گیر و پیچیده است و حمل آن آسان نیست.
▲ گالوانومتر
گالوانومتر فقط می تواند تقریباً وجود جریان را منعکس کند، اما نمی تواند مقدار دقیق مقدار جریان را ارائه دهد. آمپرمتر با استفاده از مکانیسم سیم پیچ فعال (مکانیسم انتقال D'Arsonval/Weston) می تواند مقدار جریان را نمایش دهد.
سیم پیچ توخالی با سیم لعابی ظریف در قطب مغناطیسی آهنربای دائمی معلق است و گشتاور چرخشی را می توان پس از عبور جریان DC ایجاد کرد تا نشانگر را به چرخش سوق دهد. میدان مغناطیسی به صورت یک حلقه دایره ای طراحی شده است، به طوری که نیروی آمپر روی سیم پیچ جریان ربطی به زاویه ندارد و یک سیم فنر فلزی نازک یک گشتاور بازیابی ایجاد می کند که باعث ایجاد زاویه بین چرخش اشاره گر و جریان عبوری از سیم پیچ متناسب. این مکانیزم که به مکانیزم دنده D'Arsonval معروف است، هنوز به طور گسترده در انواع سر ساعت های الکترونیکی آنالوگ استفاده می شود.
▲ مکانیسم انتقال D'Arsonal
آمپرمتر مبتنی بر مکانیزم سیم پیچ متحرک، نیاز به پل وتستون را برای اندازه گیری آسان و راحت جریان از بین می برد. بر این اساس، با افزودن مقاومت شنت، مقاومت سری و منبع تغذیه DC پایدار، می توان ولتاژ، جریان و مقاومت محدوده دنده های مختلف را اندازه گیری کرد.
در دهه 1820، هنگامی که دستگاه های لوله ای بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند، مولتی متر متولد شد. گفته می شود که اولین مولتی متر به معنای امروزی در سال 1920 توسط دونالد مکای، مهندس اداره پست بریتانیا اختراع شد. در کار او برای حفظ امکانات ارتباطی، اندازه گیری مداوم ولتاژ، جریان، مقاومت و غیره در مدار ضروری است. او نمی توانست سختی حمل چند متر را همزمان تحمل کند، بنابراین مولتی متری ساخت که می تواند ولتاژ، جریان و مقاومت را به طور همزمان اندازه گیری کند که در آن زمان آوومتر نامیده می شد.
▲ مولتی متر دونالد مکدی
مولتی متر Amvohm از یک آمپرمتر اشاره گر با مکانیزم سیم پیچ فعال استفاده می کند و به یک تقسیم کننده ولتاژ دقیق و مقاومت شنت مجهز شده است. از یک سوئیچ دنده و سوکت برای انتخاب دسته اندازه گیری و محدوده فرآیند استفاده می کند.
مکدی آوومتر طراحی شده خود را به شرکت سیم پیچی و تجهیزات الکتریکی اتوماتیک (ACWEEC، تاسیس در سال 1923) منتقل کرد و در آن سال به یک تولید تجاری و فروش تبدیل شد. Avometer، قبل از 8 بهبود یافته، فقط می تواند سیگنال های ولتاژ و جریان DC را اندازه گیری کند.
در آن زمان یک ولت متر به سبک ساعت جیبی نیز با بدنه فلزی رایج بود که بسیار ارزان تر از آوومتر بود. پوسته آن معمولا به ترمینال منفی کنتور متصل می شود. اگرچه این ساده سازی برای کار راحت بود، اما باعث شد بسیاری از مهندسان الکترونیک بی دقت در آن زمان دچار شوک الکتریکی زیادی شوند.
این نوع ساعت معمولاً نسبتاً ساده است. برای مثال، دفترچه راهنما فقط 33Ω/V را نشان میدهد، شمارهگیر اغلب یکنواخت نیست، و هیچ پیچ تنظیم نشانگر صفر وجود ندارد.
▲ ولت متر ساعت جیبی
مولتی متر نوع اشاره گر معمولاً باید جریان خاصی را از مدار اندازه گیری شده جذب کند تا سیم پیچ دوار را به حرکت درآورد، مانند یک متر 50 میکرو آمپر در مقیاس کامل، یک متر با حساسیت بالا که معمولاً استفاده می شود. در حین اندازه گیری، اگر نشانگر کاملاً افست شود، باید به دریافت 50 میکروآمپر جریان از مدار مورد آزمایش ادامه دهد، که بر نتایج اندازه گیری برخی از مدارهای امپدانس بالا تأثیر می گذارد و مقدار خوانده شده را کمتر از مقدار عادی می کند.
استفاده از لوله های خلاء برای افزایش امپدانس ورودی مولتی متر ضروری است و به آنها مولتی متر لوله خلاء (VTVM, VVM) می گویند. این مولتی متر لوله خلاء الکترونیکی معمولا دارای امپدانس ورودی بیش از 1MΩ است. از مدار خروجی پیرو کاتد لوله خلاء (بازخورد منفی سری ولتاژ) برای افزایش امپدانس ورودی استفاده می کند، به طوری که مولتی متر در طول اندازه گیری تأثیر قابل توجهی بر مدار مورد آزمایش نخواهد داشت.
▲ مولتی متر لوله خلاء
قبل از اختراع مولتی متر دیجیتال (یکپارچه)، از مدارهای ترانزیستور آنالوگ امپدانس بالا یا تریودهای اثر میدانی (FET) برای جایگزینی لوله های خلاء در دستگاه های مولتی متر استفاده می شد. مولتی مترهای دیجیتال مدرن از مدارهای مجتمع با امپدانس بالا با امپدانس ورودی استفاده می کنند که می تواند با مولتی مترهای لوله خلاء اصلی مطابقت داشته باشد یا بیشتر از آن باشد.
▲ مولتی متر دیجیتال مدرن
مولتی مترهای امروزی بسیاری از عملکردهای اضافی مانند دسی بل متر برای اندازه گیری قدرت، اندازه گیری ظرفیت خازن، بهره ترایود، فرکانس، چرخه وظیفه، نگه داشتن نمایشگر و غیره اضافه کرده اند. وقتی مدار اندازه گیری روشن و خاموش است، زنگ مولتی متر می تواند به صدا درآید و بازخورد سریع اندازه گیری را ارائه دهد.
