Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.2 Diagnostická měření (pracovní listy) Kapitola 1 Použití multimetru Ing. Igor Třaska 1.9.2013
Obsah ÚVOD... 1 BEZPEČNOSTNÍ PŘEDPISY PŘI DIAGNOSTICKÉM MĚŘENÍ... 2 OBSAH ELEKTROTECHNICKÉHO MĚŘICÍHO PANELU... 3 1 POUŽITÍ MULTIMETRU... 4 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 7 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 8
Úvod Výukový materiál obsahuje pracovní list zaměřený na základní funkce a použití multimetru Voltcraft VC120. Součástí pracovního listu jsou bezpečnostní předpisy při diagnostickém měření, obsah elektrotechnického měřicího panelu a kontrolní otázky k procvičovanému tématu. Výukový materiál je přednostně určen studentům 3. a 4. ročníku vzdělávacího oboru 39-41-L/01 Autotronik. Vzdělávací materiál pokrývá nejdůležitější obsahovou část odborných předmětů Diagnostická měření, Aplikovaná elektronika a Odborný výcvik. Pracovní list (dále jen PL) provede studenta probíranou tématikou ve formě praktického zapojování, měření a výpočtu, kdy si student sám ověří platnost fyzikálních a elektrotechnických zákonů. Při všech zapojeních se využívá elektrotechnický měřící panel, který v maximální míře napodobňuje činnost reálných komponentů ve vozidle a zároveň umožňuje jejich měření v podmínkách učebny. Pracovní listy pokrývají oblast analogové, digitální a měřící techniky, jejichž znalost je pro vzdělávací obor Autotronik nezbytná. Pro úspěšné zvládnutí měřicích úloh je nezbytná dostatečná teoretická příprava studentů v elektrotechnických odborných předmětech, zejména v předmětu Elektronika a elektrotechnika. 1
Bezpečnostní předpisy při diagnostickém měření Osoba, pracující s elektrickým zařízením a konávající práci na elektrickém zařízení musí dodržovat platné normy a předpisy, a to vše na vlastní zodpovědnost. Bezpečnostní předpisy jsou platné v průběhu celého měření. Osoby pracující s elektrickým zařízením zahrnujeme do třech skupin: Odborník Poučená osoba Nevyučený / laik Během výuky je každá osoba považována za neškolenou (laika). Z bezpečnostního hlediska se od každého vyučujícího očekává, že před praktickým měřením žáky dostatečně teoreticky připraví Elektrotechnický měřící panel. 1. Zařízení pracuje s malým napájecím napětím, proto bezprostřední dotek s připojovacími body nemůže způsobit úraz elektrickým proudem. 2. Žáci mohou používat zařízení jen v přítomnosti vyučujícího. 3. Před zapnutím zařízení se musí pohledem zkontrolovat stav zařízení! Použití zařízení při jakémkoliv mechanickém poškození je přísně ZAKÁZÁNO! 4. Dotek otáčivých součástek může způsobit úraz, proto dotýkat se jich je přísně ZAKÁZÁNO! 5. Během měření používejte jen přiložené měřící kabely. Měřící kabely a přiložené prostředky na jiné účely je přísně ZAKÁZÁNO! Před začátkem měření je třeba zkontrolovat stav měřících kabelů! Použití měřících kabelů s poškozenou izolací je ZAKÁZÁNO! Použití jiných, popř. poškozených měřících kabelů může způsobit úraz, a nebo může vést k poškození přístroje! 6. Aby nedošlo k poškození zařízení, je při měření nezbytné postupovat opatrně! Během měření, je nezbytné dbát pokynů pro měření a z měřícím zařízením pracovat dle návodu na použití. Sestavovat elektrické obvody je možné jen při vypnutém měřícím panelu v beznapěťovém stavu! Před začátkem měření musí vyučující zkontrolovat zapojený obvod! 7. Před výměnou pojistky zařízení odpojte napájecí napětí od zařízení. Poškozené pojistky je možné nahradit jen pojistkami se shodnými vlastnostmi a charakteristikami! 2
Obsah elektrotechnického měřicího panelu Síťový adaptér. 230 V AC / 12V DC (2A) Digitální multimetr (Voltcraft VC120) Spojovací vodiče (15 ks bílý, 8 ks černý, 5 ks červený, 1 pár červený/černý banánek) Permanentní magnet zapuštěný do šroubu M5 Uvedení měřícího panelu do provozu Napájecí napětí měřícího panelu je U = 12-15 V DC (stejnosměrných). Maximální proud je 2A (jištěno přístrojovou pojistkou). Síťový adaptér se připojuje na dvojpólovou svorku nacházející se v pravém horním rohu měřícího panelu. Při zapojení dbejte na správnou polaritu! Správné zapojení signalizuje zelená LED, nesprávné zapojení červená LED. Po správném zapojení naměříme mezi svokou 30(kladná svorka) a svorku 31 (kostra) 12 V DC. Spínač K1, symbolizuje spínací skříňku. Jeho zapnutím se přivede napájecí napětí na svorku 15, přitom zapne i pomocné napájecí napětí (+5V DC, +10V DC). 3
1 Použití multimetru Elektrotechnický měřící panel obsahuje 2ks multimetrů Voltcraft VC120. Jedná se o standardní měřicí přístroj, který umožňuje měřit elektrické napětí, proud, odpor a několik dalších elektrických veličin na stejnosměrném (DC) nebo střídavém (AC) rozsahu. 1. Display 2. Otočný přepínač 3. Měřící vstupy Technické údaje multimetru Voltcraft VC120: Displej Displej 3 1/2, max. 1999 indikací Rychlost měření 2,5 měření/minutu Překročení rozsahu 1 Max.vstupní proud DC 10A, max. do 10 sekund Provozní teplota 0 až +40 o C Skladovací teplota -10 až +50 o C Relativní vlhkost vzduchu Do 31 o C max. 80% nekondenzující, do 31-40 o C lineárně klesající max. na 50% Referenční teplota +23 o C +/- 5 o C (garantovaná přesnost) Stejnosměrné napětí 200mV/2000mV/20V/200V/600V, +/- (0,5 % + 2 digit) Střídavé napětí frekvence 40Hz 400Hz, 200V/600 V, (+/- 1,2 % + 10 digit) Stejnosměrný proud 200 µa/2000µa/20ma/200ma/10a, +/- (2 % + 5 digit) Elektrický odpor 200 Ω/2000 Ω/20kΩ/200kΩ/ 20 MΩ, +/- (1 % + 5 digit) Testování diod Měřený proud max. 1,0 ma Měřené napětí max. 3 V dc Testovaní tranzistorů hfe 0-1000 Prou báze přibl. 10uA VCE (UCE) max. 3V 4
Maximální vstupy, použité ochrany: Napětí 600V DC resp. V ACrms, galvanicky oddělené od sítě, CAT I.; 300V DC resp. V ACrms, CAT II. Proud V režimu amper 10 A DC, max. 35V DC, max. 10 sekund po 15ti minutách (zabezpečené) V režimu ma max. 35V DC, 200mA AC/DC, ochrana proti přetížení, rychlá 0,5A pojistka. Odpor 20 MΩ, ochrana proti přetížení 250V DC/AC V režimu testování tranzistorů a diod je vypnutá ochrana proti přetížení a proti velkému napájecímu napětí. Překročení max. vstupních hodnot v nevýhodných podmínkách může způsobit poškození zařízení a ohrožení života. Zapínání multimetru: Multimetr je napájen z 9V baterie. Pokud nelze multimetr zapnou, zkontrolujte baterii. Otočením otočného přepínače z polohy OFF přístroj zapnete. Dejte pozor při zapínaní přístroje, aby nebylo zmáčknuté tlačítko HOLD! Před připojením měřících vodičů si vyberte otočným přepínačem režim provozu. V případě neznámého režimu vyberte největší možný měřící rozsah! Polohy otočného přepínače v jednotlivých provozních režimech: V = : stejnosměrné napětí 200mV-2000mV-20V-200V-600V V ~ : střídavé napětí 600V-200V A = : měření stejnosměrného proudu 200µA-2000µA-20mA-200mA-10A ->I- = měření kontinuity a testování diod Ω : měření odporu 200Ω-2000Ω-20kΩ-200kΩ-20MΩ hfe : měření tranzistoru Měření stejnosměrného a střídavého napětí: Nastavte přepínač provozních režimů do V= případně V~ polohy. Červený vodič připojte do zdířky V/ohm/mA, černý do zdířky COM. Spojte měřící hroty s měřeným obvodem. Na displeji se objeví měřená hodnota. Vstupní odpor (impedance) je 10M ohmů, při vstupní kapacitě max. 100 pf. Jestli se před měřenou hodnotou objeví znak -, tak je měřené napětí záporné, nebo jsou vodiče přehozené. Měření stejnosměrného proudu: POZOR! Během měření proudu je přísně ZAKÁZÁNO otáčet přepínačem provozních režimů! 5
Přepínač provozních režimů: do max. měřeného proudu 200mA v poloze A= 200µ - 2000µ - 20m nebo 200 m a v poloze 10 A při měřeném proudu nad 200 ma, max. 10A (max. do 10 sekund v 15 minutových intervalech). Měřící hroty: černý vodič v zdířce COM, červený vodič do 200 ma v zdířce ma, při proudu nad 200 ma v zdířce 10 A. Přístroj zapojte sériově a potom obvod zapněte. POZOR! Měřit napětí v režimu měření proudu je přísně ZAKÁZÁNO! Testování diod a kontrola přerušení obvodu: POZOR! Přesvědčte se o tom, že měřící bod, elektrický obvod a součástka jsou bez napětí. Přepínač provozních režimů přepněte na symbol diody. Měřící hroty: v měřící zdířce COM černý vodič, v měřící zdířce V/ohm/mA - červený vodič. Měřící hroty připojte na elektrický obvod bez napětí. Pokud se na displeji ukáže 1, znamená to překročení rozsahu (nebo přerušený obvod). Při neporušeném PN přechodu se u Si diod objeví hodnota v rozpětí 0,45-0,75 V DC, u Ge diod hodnota v rozpětí 0,2-0,4 V DC. Jestli se místo hodnoty napětí objeví 1 (překročení rozsahu), je dioda vadná nebo jsou měřící vodiče přehozené. Jestli se při měření tranzistorů naměří napětí nad 1V, jde o tranzistor se zabudovaným elektrickým odporem. Při měření LED diod naměříme otevírací napětí o hodnotě cca 1,4 2,2 V DC. Pokud půjde o nízkoproudovou LED, může měřící napětí stačit k rozsvícení diody. Měření odporu: POZOR! Přesvědčte se o tom, že všechny měřící body, elektrické obvody a součástky jsou bez napětí. Výměna baterie Přepínač provozních režimů v poloze: Ohm 200-2k - 20k - 200k - 2M nebo 20M. Měřící hroty: V/ohm, COM. Spojte měřící hroty s měřeným předmětem. Přístroj pracuje s jednou 9 V baterií. Baterie se musí vyměnit, jakmile se na displeji objeví symbol baterie. Přístroj odpojte od měřeného obvodu, vypněte, odpojte měřící vedení a odstraňte gumový kryt. Vyšroubujte šrouby u krytu baterie na zadní straně, použitou baterii vyjměte a vložte novou. Přišroubujte kryt baterie. 6
2 Doporučená literatura 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. 3. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 4. Maťátko, Ján. ELEKTRONIKA, Praha : IDEA SERVIS., 2007. ISBN 978-80-85970-64-7. 7
3 Použitá literatura a zdroje 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. 3. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 8