Thực hiện theo các bước thực hành sau để có được kết quả đo chính xác mọi lúc.

Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) hiện đại thân thiện với người dùng, chính xác và an toàn khi sử dụng đúng cách! Đọc điện áp rất đơn giản, nhưng phải diễn giải các phép đo đúng cách. Với DMM dạng kẹp, bạn có thể đọc dòng điện chính xác nếu làm theo các mẹo của nghề. Đo điện trở rất dễ nếu bạn biết mình đang đo cái gì. Sau đây là các mẹo để đo điện áp, dòng điện và điện trở để sử dụng DMM an toàn và hiệu quả.

Mẹo giải thích phép đo điện áp

Thực hiện tất cả các biện pháp phòng ngừa an toàn, thiết đặt DMM và đặt các dây dẫn thử nghiệm vào các điểm thử nghiệm. Số xuất hiện trên mặt đồng hồ đo là hiệu số điện áp giữa hai điểm đó. Tuy nhiên, con số đó có thể không phải là điều bạn nghĩ.

Đặt DMM ở mức điện áp chính xác

Một lỗi đơn giản là không thiết đặt công tắc chức năng đồng hồ đo vào loại điện áp phù hợp (AC hoặc DC). Các kỹ thuật viên có kinh nghiệm sẽ nhanh chóng phát hiện ra nhầm lẫn của mình và thay đổi chuyển mạch. Các kỹ thuật viên mới, khi học cách sử dụng đồng hồ đo, có thể cảm thấy bối rối và đi sai hướng. Hãy đảm bảo rằng bạn biết mạch điện là xoay chiều (AC) hay một chiều (DC) và thiết đặt đồng hồ đo cho phù hợp.

Sử dụng DMM hiệu dụng thực khi có thể

Khi đọc các giá trị điện áp trong các mạch điện tử, chẳng hạn như các bộ biến tần (VFD), các bộ lưu điện (UPS), bộ sạc pin và bất kỳ hệ thống phân phối nào cung cấp phụ tải điện tử đáng kể, đều yêu cầu sử dụng đồng hồ đo "hiệu dụng thực” (true-rms) thay vì DMM "phản hồi trung bình". Một đồng hồ đo phản hồi trung bình sẽ hiển thị giá trị hiệu dụng (RMS) của một sóng sin thuần. Do có vô vàn thiết bị điện tử trong các hệ thống phân phối ngày nay, nhiều hệ thống như vậy được tạo thành từ các sóng hình sin bị méo. Các sóng méo này có thể tạo ra các giá trị điện áp thấp và cao tới 40% trên các DMM phản hồi trung bình. Các phụ tải điện tử tạo ra nhiễu tần số cao và các thành phần hài, gây méo dạng sóng và làm biến dạng các giá trị đo đối với tín hiệu không phải sóng sin thuần. Các bộ lọc thông thấp tích hợp trong DMM giúp chặn nhiễu tần số cao. Hãy sử dụng loại DMM phù hợp cho các mạch này, nếu không bạn sẽ nhận được các giá trị đo không chính xác (Ảnh 1).

Ảnh 1. Các kết quả đo này cho thấy sự khác biệt giữa các phép đo điện áp DMM hiệu dụng thực và phản hồi trung bình trên sóng sin biến dạng. Cả hai đầu dò thử nghiệm của DMM đều ở cùng một điểm trên một đầu ra bộ biến tần (không phải hình sin thuần). Biến tần này đặt ở 208V_AC. Lưu ý rằng DMM phản hồi trung bình ở bên trái có giá trị là 298,8V_AC - cao hơn khoảng 30% so với DMM hiệu dụng thực ở bên phải (Ảnh st)

Hãy chú ý đến sụt áp

Khi đo các giá trị điện áp trong các hệ thống phân phối, đừng kỳ vọng đọc được điện áp hệ thống danh định - thường tìm thấy trên nhãn máy biến áp. Các điện áp sụt xảy ra do chạy dây dẫn dài và các thao tác của thiết bị. Các rắc rối không liên tục và phát nóng quá mức có thể xảy ra. Nếu một cuộn dây trong rơle hoặc bộ khởi động động cơ bị sụt áp xuống khoảng 70% đến 80% so với điện áp danh định, rơle sẽ liên tục nhả ra rồi hút lại, gây ra tiếng kêu lạch cạch. Động cơ sẽ có xu hướng hút nhiều dòng điện hơn ở các điện áp thấp hơn, gây ra các rắc rối phát nóng quá mức. Hãy học hiểu khái niệm và các hiệu ứng của việc sụt áp để khắc phục sự cố hệ thống một cách hiệu quả.

Chú ý đến phụ tải DMM trong các mạch điện tử

Các DMM có trở kháng đầu vào cao khi đặt ở chế độ đo điện áp, do đó ngăn đồng hồ đo hoạt động như một phụ tải trên mạch điện. Mặc dù không phải là rắc rối khi đọc các điện áp hệ thống phân phối nhưng các giá trị đo trong các mạch điện tử có thể khác nhau. Các DMM hiện đại thường có trở kháng đầu vào đủ lớn, ngăn bất kỳ lượng dòng điện đáng kể nào chạy qua DMM. Tuy nhiên cần đảm bảo đồng hồ đo đáp ứng các thông số kỹ thuật phù hợp khi làm việc với thiết bị điện tử.

Mẹo sử dụng ampemet dạng kẹp

Kẹp trên DMM dạng kẹp cảm nhận cường độ trường từ xung quanh một dây dẫn tạo ra bởi dòng điện chạy qua dây. Dòng điện tăng làm tăng cường độ trường từ này và do đó làm tăng số đọc ampe trên đồng hồ đo. Nắm bắt khái niệm cơ bản này giúp chúng ta hiểu các mẹo sử dụng DMM dạng kẹp.

Chỉ kẹp quanh một dây

Hướng của trường điện từ tạo ra xung quanh một dây dẫn phụ thuộc vào hướng của dòng điện chạy qua dây dẫn. Kẹp trên DMM (cho dù là một bộ phận của thiết kế đồng hồ đo hay một phụ kiện của đồng hồ đo) cảm nhận trường từ này tạo ra xung quanh dây dẫn. Khi dòng điện chạy qua một dây dẫn của mạch điện, nó sẽ quay trở lại trên một dây dẫn theo chiều ngược lại. Do đó, các trường từ tạo ra xung quanh mỗi dây dẫn này sẽ theo các hướng ngược nhau. Nếu đặt cả hai dây dẫn bên trong kẹp cùng một lúc, các trường từ này sẽ triệt tiêu lẫn nhau và các trường mà kẹp cảm nhận sẽ bằng không, do đó DMM sẽ chỉ ra 0 ampe khi thực tế có dòng điện chạy qua mạch điện (Ảnh 2).

Ảnh 2. Trong ví dụ hệ thống điện một pha 240V này, các Ảnh 2(a) và 2(b) cho thấy dòng điện đo được xấp xỉ bằng nhau trên mỗi dây pha (dây không nối đất). Ảnh 2(c) cho thấy điều gì xảy ra khi đặt kẹp đo quanh cả hai dây dẫn. Trường từ sinh ra quanh mỗi dây là bằng nhau nhưng ngược chiều và triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến không có điện áp cảm ứng trong kẹp đo. DMM giờ đây hiển thị giá trị “0” (Ảnh st)

Các mạch động cơ ba pha cũng có thể phức tạp. Nếu dòng điện chạy ra từ nguồn trên một dây dẫn không nối đất, khi đó nó sẽ chạy ngược lại trên hai dây pha khác cùng lúc. Vì ba dây dẫn lệch pha với nhau, kẹp quanh hai trong ba pha sẽ cung cấp kết quả đọc rất không chính xác và vô dụng. Kẹp quanh cả ba pha sẽ lại hiển thị số ampe bằng không trên DMM một lần nữa. Kẹp quanh nhiều hơn một dây trong một mạch một pha hoặc ba pha thay vì chỉ một dây sẽ rất có thể tạo ra kết quả đọc không chính xác.

Giữ dây ở đúng vị trí

Nhiều kỹ thuật viên không biết đến hai đường thẳng song song trên kẹp của DMM (Ảnh 3). Trên thực tế, nhiều người gọi đây là “dấu âm”. Các đường thẳng song song chỉ ra “vùng cảm biến” của kẹp. Các dây dẫn đang thử nghiệm phải đặt tại hoặc bên dưới các đường thẳng song song này để có kết quả đọc chính xác.

Ảnh 3. Hầu hết các DMM dạng kẹp sẽ có một số phương pháp để chỉ ra vị trí đặt dây dẫn bên trong kẹp nhằm có kết quả đọc chính xác nhất. Ảnh 3(a) cho thấy hai đường thẳng song song, đây là thông thường và dây dẫn phải đặt ở hoặc bên dưới các đường thẳng song song này. Ảnh 3(b) cho thấy ví dụ về cách đặt dây dẫn gần đầu kẹp. Đây là mạch trong Ảnh 2 và kết quả cần đọc là 17A. Do đặt sai vị trí, kết quả đọc giờ đây là rất không chính xác (Ảnh st)

Ngoài việc thảo luận về đồng hồ đo hiệu dụng thực so với phản hồi trung bình trước đó, việc sử dụng đồng hồ kẹp phản hồi trung bình cũng có thể đưa ra kết quả đọc sai.

Hãy cẩn thận - việc thăm dò có thể nguy hiểm

Việc dò xung quanh một bảng điều khiển đang mang điện bằng kẹp DMM để cố gắng kẹp xung quanh chỉ một dây có thể dẫn đến tiếp xúc không mong muốn với các bộ phận đang mang điện. Bạn thậm chí có thể làm rơi một dây đang lỏng lẻo ra khỏi đầu nối của nó. Hãy tuân thủ các quy trình an toàn như với tất cả các cách sử dụng DMM và không bao giờ cố gắng đo dòng điện bằng dây thử lắp vào giắc cắm đầu vào.

Mẹo đo điện trở chính xác

Để đo điện trở bằng DMM, một lượng nhỏ dòng điện chạy ra khỏi pin từ bên trong đồng hồ đo, chảy ra khỏi dây thử, qua thành phần đang thử, quay trở lại qua dây thử đối diện, qua mạch đồng hồ và quay trở lại pin. Lượng dòng điện chạy qua chuyển đổi thành ohm điện trở, và đó là số đọc trên mặt đồng hồ đo. Không chú ý đến mạch đơn giản này là nơi phát sinh vấn đề khi đo điện trở.

Không chạm vào đầu của cả hai dây đo khi đang đo điện trở

Dòng điện sẽ chảy qua bất kỳ đường nào có thể quay trở lại nguồn. Tất nhiên, DMM không biết dòng điện đã đi theo đường nào - chỉ biết rằng một lượng nhất định chảy trở lại đồng hồ đo.

Ảnh 4 minh họa lỗi này khi công nhân đặt đầu ngón tay lên dây dẫn thử nghiệm trong khi thử nghiệm một bộ khởi động động cơ. Giữ chặt các đầu của cả hai dây dẫn sẽ khiến DMM cố gắng đo điện trở trên cơ thể của công nhân và sẽ không có được phép đo thực tế mong muốn. Luôn đảm bảo rằng ít nhất một đầu (nếu không phải cả hai đầu) của dây dẫn đồng hồ chỉ tiếp xúc với mạch điện đang thử nghiệm; nếu không, có thể tạo ra một đường dẫn song song cho dòng điện đồng hồ đo chạy qua cơ thể của kỹ thuật viên.

Ảnh 4. Thử nghiệm các tiếp điểm khởi động động cơ là một ví dụ tốt về cách có thể thu được kết quả đọc điện trở không chính xác. Với dây thử màu đen trên L1 và dây thử màu đỏ trên T1, hãy xem Ảnh 4(a), DMM cần chỉ báo “0L” (mạch hở) vì các tiếp điểm khởi động đang hở. Trong Ảnh 4(b), kỹ thuật viên đang dùng ngón tay để giữ các dây thử tại chỗ. Đường dẫn song song tạo ra khi dòng điện DMM chạy qua cơ thể công nhân từ tay này sang tay kia cho kết quả đọc sai là 14,16megohm, chỉ ra các tiếp điểm bị lỗi (Ảnh st)

Ngắt kết nối một phần của mạch điện (nếu cần)

Một ví dụ khác về điện trở song song là đọc qua nhiều thành phần khi khắc phục sự cố. Ngay cả người khắc phục sự cố thông minh nhất cũng có thể bị bất ngờ bởi điều này. Điều này đặc biệt đúng khi đọc điện trở trong mạch điều khiển. Sẽ có nhiều đường dẫn song song cho dòng điện chạy qua trong mạch điều khiển thông thường, do đó cần đảm bảo cách ly thành phần đang thử nghiệm khỏi phần còn lại của mạch.

Chỉ đo điện trở trên các mạch không mang điện

Đừng dựa vào DMM để được bảo vệ. Hiểu cách đồng hồ đo hoạt động để đọc điện trở cũng là chìa khóa cho sự an toàn. Hãy tưởng tượng đặt một vài cục pin AA vào mạch điện 120V, 240V hoặc thậm chí là 480V đang hoạt động. Không chỉ đồng hồ đo rất có khả năng bị phá hủy mà người công nhân cũng có thể bị thương nghiêm trọng. May mắn thay, hầu hết các DMM sẽ có mạch bảo vệ tích hợp để bảo vệ công nhân cũng như đồng hồ đo. Nếu thiết đặt để đọc điện trở mà lại đặt trên mạch điện đang mang điện, DMM có thể phát ra âm thanh có thể nghe thấy, đèn LED nhấp nháy hoặc đơn giản là không đọc được giá trị, tùy thuộc vào DMM. Đây cũng là một lý do chính đáng khác để sử dụng thiết bị thử nghiệm chất lượng và tìm hiểu về DMM trước khi sử dụng.

Tóm tắt

Đừng để sự thân thiện với người dùng của DMM hiện đại đánh lừa. Việc sử dụng một thiết bị chất lượng đúng cách tuy có thể cho thợ điện biết thông số cụ thể của mạch điện nhưng nếu không tuân thủ chặt chẽ một số khía cạnh chính của các kỹ thuật đo lường, có thể dẫn đến các phép đo không chính xác - đôi khi là các phép đo không chính xác gây ra hậu quả nghiêm trọng. Hãy cẩn thận để biết chắc chắn rằng đồng hồ đo của bạn và các sắc thái của nó trước khi áp dụng nó vào mạch điện lần đầu tiên. Hãy hiểu cách DMM hoạt động và các hạn chế của nó. Làm theo các chỉ dẫn sử dụng của nhà chế tạo và áp dụng các mẹo DMM đã cung cấp để khai thác lợi thế tối đa DMM.

Hãy đảm bảo DMM thực hiện điều mà bạn cần nó làm

Sau đây là một danh sách thử nghiệm hữu ích cần tuân theo khi sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM).

Kiểm tra DMM, các dây đầu nối và các phụ kiện khác trước mỗi lần sử dụng.
Thay pin DMM trước khi sử dụng nếu thấy có dấu hiệu pin yếu.
Sử dụng một DMM có thể ghi lại dữ liệu để phân tích về sau này và phát hiện các xu hướng/các rắc rối bất thường.
Để an toàn và thuận tiện, hãy sử dụng DMM không dây để đo lường từ xa từ thiết bị.
Hãy cân nhắc sử dụng một DMM có khả năng đo nhiệt độ, tần số, điện dung, miliampe, microampe và các năng lực đo lường khác nếu cần.
Sử dụng chức năng thử nghiệm diode thay vì chức năng điện trở để thử nghiệm khả năng hoạt động của các linh kiện điện tử có tiếp giáp PN như diode, bóng bán dẫn và đèn LED.
Sử dụng tính năng chế độ tương đối (REL) để chỉ ra sự khác biệt giữa giá trị lưu trữ và giá trị hiện tại.
Sử dụng cài đặt min/max để ghi lại các sự kiện xảy ra tính bằng micro giây và có thể sẽ bị mất.
Sử dụng các DMM có độ an toàn nội tại ở những nơi nguy hiểm.