Apa yang dilakukan dial multimeter secara internal?

Setiap orang yang pernah menangani multimeter terbiasa dengan tombol cepat ini. Posisi dial menunjukkan kisaran maksimum kuantitas yang dapat diukur.

Tetapi mengapa kita diharuskan menyesuaikan sendiri rentang maksimum? Apa yang terjadi secara internal di multimeter ketika dial disesuaikan, katakanlah, dari 20V ke 200V? Jika kita memiliki tombol pada 20V, dan tegangan yang diukur adalah 50V, mengapa meter tidak dapat memberikan pengukuran? Saya tidak memiliki banyak pengetahuan tentang cara kerja multimeter internal, tetapi saya mengerti bahwa tegangan diukur dengan membiarkan jumlah arus yang sangat kecil melalui meter dan mengukur medan magnet (sesuatu di sepanjang garis ini). Tetapi mengapa meter tidak dapat menyesuaikan rentang mereka sendiri?

EDIT: Saya tahu ada yang autoranging meter, tapi aku tertarik untuk mengetahui mengapa orang lain harus disesuaikan secara manual.

Gambar ( sumber ) ini harus memberi tahu Anda semua yang perlu Anda ketahui tentang cara kerjanya. Ada kontak penghapus pada dial, ditunjukkan di bagian bawah, yang berpasangan dengan bantalan pada PCB meteran.

Bantalan ini terhubung ke keran pembagi tegangan yang berbeda untuk membagi tegangan, atau untuk mengalirkan arus melalui pirau arus.

Secara internal, meteran hanya dapat mengukur tegangan dari, katakanlah, -0.2V hingga + 0.2V. Saklar rentang mengubah pembagi tegangan untuk mengatur tegangan input agar berada dalam kisaran itu, dan pada sebagian besar meter juga akan mengirim sinyal ke LCD untuk memberi tahu di mana harus meletakkan titik desimal.

Adapun mengapa Anda harus melakukannya sendiri, bukan meteran melakukannya untuk Anda: Tidak lebih dan tidak kurang dari harga. Satu meter yang rentang-otomatis lebih mahal daripada yang tidak karena kebutuhan akan perangkat keras tambahan untuk mendeteksi ketika jarak-jauh dan melakukan pergantian.

Sebuah meter analog lama mungkin lebih mudah dipahami (sumber http://fourier.eng.hmc.edu/e84/labs/lab1/node1.html ):

Karena defleksi pengukur tergantung pada arus yang melewatinya, dan rasio defleksi / arus tidak berubah, posisi kontak yang berbeda akan membentuk pembagi tegangan atau arus yang berbeda untuk menyesuaikan skala. Catatan: resistansi koil juga tetap.

Ini tidak jauh berbeda dengan meter digital, kecuali bahwa bukannya koil yang membutuhkan arus tertentu ia memiliki Analog to Digital Converter (ADC) yang membutuhkan tegangan tertentu untuk indikasi skala penuh.

Jika multimeter digital , ia bekerja secara berbeda dari yang analog .

Skema untuk yang analog ditunjukkan dalam jawaban Vangelo.

Skema untuk yang digital terlihat seperti ini:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Untuk pengukuran tegangan, tombol akan memilih rasio pembagi tegangan (seperti yang ditunjukkan dalam skema di atas) dan itu akan mengubah posisi titik desimal pada tampilan.

Voltmeter tidak mengukur arus apa pun. Ada ADC (konverter analog ke digital, yaitu alat pengukur nyata) di dalamnya, yang membandingkan tegangan input dengan tegangan referensi dan memberikan faktor input ke referensi sebagai output digital.

Katakanlah tegangan referensi adalah 2V. Maka tegangan input maksimum juga 2V, karena ini akan menjadi 100%. Jika Anda memutar dial ke rentang input 20V Anda beralih di pembagi tegangan ke input, sehingga Anda mengurangi tegangan input dengan faktor 10. Ini menghasilkan hanya 2V di ADC dengan tegangan input 20V. Mikrokontroler tahu itu dan menunjukkan kepada Anda nilai sebenarnya pada layar.

Autoranging meter dapat memilih pembagi tegangan yang berbeda dengan mengganti relay. Ini membutuhkan bagian tambahan dan oleh karena itu beberapa meter hanya memiliki pengguna mengaturnya secara manual dan dengan itu mengurangi biaya.

Dalam bentuk yang paling sederhana, dial switch resistor yang cocok antara probe dan kumparan meter sehingga berbagai rentang tegangan dan arus dapat diukur dengan meter tunggal.

Jika Anda mencoba mengukur 40V pada kisaran 20V maka meter harus pergi ke pembacaan 200% karena ada dua kali arus yang mengalir perlu menampilkan pembacaan 100%. Koil tidak dapat menggerakkan meter secara fisik dan koil dapat terbakar karena arus berlebih mengalir kecuali ada komponen perlindungan untuk membatasinya.

Meter tidak tahu berapa banyak tegangan yang akan Anda ukur dan tidak memiliki komponen aktif untuk mendeteksi atau mengganti jangkauan secara otomatis.