Mengapa multimeter memberi tegangan lebih untuk mengukur resistansi yang lebih kecil?

Saya memperhatikan perilaku ini pada dua multimeter yang berbeda (model dan merek yang berbeda juga). Pada awalnya saya tidak meletakkan multimeter untuk mengukur seberapa banyak tegangan berubah untuk skala meter yang berbeda: Saya menyadari bahwa dengan menggunakan lidah saya sendiri (neraka, ya). Untuk kedua multimeter yang saya miliki, saya pasti bisa merasakan bahwa tingle semakin kuat ketika skalanya lebih kecil.

Jadi: Saya mencoba mengukur tegangan yang diterapkan pada probe satu multimeter pada berbagai level pembacaan skala resistansi, dengan menggunakan multimeter kedua untuk membaca Volts. Saya cukup terkesan dengan hasilnya.

Inilah yang saya baca. Di sisi kiri adalah pengaturan skala multimeter "terukur", di sebelah kanan tegangan yang saya baca:

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

Jika saya mengganti meteran, hal-hal itu bahkan lebih membingungkan bagi saya:

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

Bisakah tolong ada yang menjelaskan mengapa ini terjadi? Saya berharap bahwa tegangan yang lebih tinggi harus diterapkan untuk mengukur hambatan yang lebih besar. Tepat sebelum menekan "Post" saya memilih untuk mengukur arus juga - untuk tingkat skala ohmmeter yang berbeda. Coba tebak: yang pasti turun juga, tetapi tidak dengan rasio yang sama dengan tegangan. Saya bingung sih. Terima kasih!

— Dakatine
sumber

Tolong berhenti menggunakan lidah Anda untuk mengukur tegangan atau Anda akan berakhir seperti kadal ini: chat.stackexchange.com/transcript/message/11118485#11118485

— jippie

Pasang resistor yang dikenal (dalam jangkauan) ke meteran dan lihat bagaimana tegangan berubah bersama mereka.

— jippie

@ Jippie terima kasih Bung :) tetapi menyadari bahwa meter saya didukung oleh baterai 9V saya sangat menyadari bahwa tidak ada hal buruk yang bisa terjadi.

— Dakatine

Saya pikir saya telah memecahkan contoh teratas dalam jawaban yang diedit.

— jippie

Jika Anda tidak menggunakan tubuh Anda sebagai multimeter, orang benar-benar mati karena itu ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), ini juga hanya 9V ... Atau Anda dapat menggunakan LED, dengan atau tanpa resistor. Bagaimanapun, masih lebih baik membakar LED daripada diri Anda sendiri ...

— magu_

Saya pikir penurunan tegangan pada contoh teratas Anda disebabkan oleh impedansi input voltmeter (mungkin sekitar 10M) yang perlahan masuk ke dalam kisaran ohm-meter.
Untuk kisaran 20k dan yang lebih tinggi lagi adalah masalah impedansi input voltmeter. Saya pikir kisaran 200Ω terkait dengan pengukuran dioda yang membutuhkan sumber arus serupa pada tegangan yang relatif tinggi. Yang meninggalkan kisaran 2kΩ yang mungkin dilaksanakan dengan cara yang hemat biaya berdasarkan sumber saat ini untuk kisaran 200Ω.

Hanya dengan diagram sirkuit jawabannya bisa 100% pasti.

Multimeter Anda akan mencoba mengukur ohm dengan mengirimkan arus yang diketahui / set melalui resistor yang terpasang. Setel arus ini bervariasi sesuai dengan rentang meter Anda. Namun multimeter Anda tidak memiliki sumber arus ideal di papan, melainkan upaya untuk menerapkan sumber arus dari tegangan baterai Anda dan beberapa semikonduktor, maka tegangan klem terbuka tidak akan pernah naik melebihi tegangan baterai.

Tidak yakin mengapa tegangan turun begitu banyak untuk rentang yang lebih tinggi, ini harus dilakukan dengan cara sumber saat ini dibangun. Perhatikan bahwa tegangan 'tinggi' tidak berguna (kolom keempat di bawah) ketika Anda menyadari bahwa produk dari rentang waktu pengukuran arus jauh lebih rendah daripada tegangan penjepit terbuka (kolom kedua).

Juga perhatikan bahwa tegangan yang diukur dalam kisaran resistansi terendah identik dengan tegangan yang digunakan untuk pengukuran dioda untuk ketiga meter. Untuk pengukuran dioda, Anda menginginkan tegangan yang relatif tinggi untuk menguji penurunan tegangan yang relatif tinggi di suatu dioda. Dalam hal ini Anda masih menggunakan arus konstan, tetapi Anda tidak lagi tertarik pada resistansi daripada tegangan yang diukur sebenarnya. Tidak berguna untuk membangun dua sumber arus terpisah untuk lebih atau kurang dari arus yang sama. Di sisi lain lebih mudah untuk membangun sumber arus yang akurat jika Anda membiarkan sendiri penurunan tegangan yang lebih tinggi di sumber arus dan Anda tetap tidak memerlukan tegangan (kolom sebagainya).

Di bawah ini adalah hasil untuk meter saya. Untuk dua dari tiga impedansi input voltmeter (10MΩ) lebih rendah dari kisaran ohm-meter, jadi saya melewatkan nilai itu. Kolomnya adalah sebagai berikut:

jarak
tegangan penjepit terbuka
pengukuran arus
tegangan maksimum yang diperlukan untuk pengukuran (rentang × arus), perhatikan bagaimana tegangan itu cukup konstan!

\begin{matrix} jarak & \Rightarrow & tegangan penjepit terbuka & \Rightarrow & arus konstan & \Rightarrow & tegangan skala penuh \\ dioda & \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 (digit terakhir) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

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

*) Tegangan penjepit terbuka untuk rentang> 5kΩ mungkin akan dipengaruhi oleh impedansi input 10MΩ dari voltmeter. Mungkin mereka semua harus membaca 1.20V.

SBC811 (baterai 3V)

\begin{matrix} jarak & \Rightarrow & tegangan penjepit terbuka & \Rightarrow & arus konstan & \Rightarrow & tegangan skala penuh \\ dioda & \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 (digit terakhir) \end{matrix}

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

*) Tegangan penjepit terbuka untuk rentang> 2kΩ mungkin akan dipengaruhi oleh impedansi input 10MΩ dari voltmeter. Mungkin mereka semua harus membaca 645mV.

DT-830B (baterai 9V)

\begin{matrix} jarak & \Rightarrow & tegangan penjepit terbuka & \Rightarrow & arus konstan & \Rightarrow & tegangan skala penuh \\ dioda & \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 (dekat skala low end) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0,35 μA = 700 mV \end{matrix}

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

*) Tegangan penjepit terbuka untuk rentang> 20kΩ mungkin akan dipengaruhi oleh impedansi input 10MΩ dari voltmeter. Mungkin mereka semua harus membaca 300mV.

— jippie
sumber

Terima kasih atas penjelasan Anda, ini informatif secara keseluruhan, tetapi saya masih tidak mengerti mengapa tegangan turun. Bisakah Anda mengalami hal yang sama dengan Anda?

— Dakatine

Saya menambahkan beberapa detail dan saya pikir pemberitahuan pengukuran dioda menarik.

— jippie

Terima kasih telah menguji dengan meter Anda, @ jippie. Saya semakin dekat untuk mengerti. Beberapa pemikiran: * Tegangan turun untuk Anda juga - dan ada beberapa "lompatan" besar di antara beberapa rentang sementara penurunannya kecil di beberapa lainnya. Tetap saja, selalu turun atau sama, tidak pernah naik. * Sebenarnya kolom terakhir Anda "cukup konstan" hanya untuk meter pertama Anda. Saya bisa melihat variasi besar untuk yang lain, terutama yang kedua. * Paling penting: Saya tidak bisa mengerti kolom terbaru itu. + msgstr "tegangan maksimum yang diperlukan untuk pengukuran". Mengapa 224mV adalah maks untuk mengukur 200 ohm, dan 130mV untuk 2kohm?

— Dakatine

Karena arus yang digunakan untuk pengukuran adalah konstan.

— jippie

Saya pikir penjelasan parsial terbaik untuk 'masalah' Anda dicetak miring.

— jippie

Cara "linear" yang bagus untuk mengukur resistansi adalah dengan memberi makan sejumlah arus yang diketahui melalui resistor dan mengukur tegangan. Karena tegangan akan sebanding dengan resistansi, meter yang pembacaannya sebanding dengan voltase akan membaca nilai yang sebanding dengan resistansi.

Karena resistor bervariasi berdasarkan banyak urutan besarnya, tidak ada jumlah arus tunggal yang akan bekerja secara optimal untuk mengukur semua hambatan. Arus satu microamp akan menyebabkan resistor 1M untuk menjatuhkan volt, tetapi akan menyebabkan resistor satu ohm hanya menjatuhkan microvolt. Sebuah meteran dengan sumber arus tunggal yang dibatasi hingga 2 volt dan pembacaan tegangan pada kisaran terbaik hanya akurat untuk microvolt tidak akan dapat mengukur resistansi yang lebih besar dari 2 mc, dan hanya bisa mengukur resistansi kecil yang akurat hingga ohm terdekat. . Jika alih-alih menggunakan sumber arus tunggal 1uA, satu meter menggunakan sumber arus 0.1uA dan sumber arus 100uA, maka sumber arus yang lebih kecil akan dapat mengukur resistor hingga 20 MB,

— supercat
sumber