ההיסטוריה של המולטימטרים
מד המצביע הראשון למדידת זרם, הנקרא גלבונומטר, הומצא בשנת 1820. שימוש בגשר Wheatstone בשילוב יכול להשוות את ההתנגדות והמתח הלא ידועים שיש למדוד עם המתח וההתנגדות הידועים, ולאחר מכן למדוד את המתח, הזרם, ההתנגדות הרלוונטיים וכו' שימוש בשיטה זו למדידה במעבדה היא עמלנית ולא נוחה. מכשיר זה מסורבל ומסובך ולא קל לנשיאה.
▲ גלוונומטר
הגלוונומטר יכול לשקף רק באופן גס את קיומו של הזרם, אך אינו יכול לתת את הערך המדויק של גודל הזרם. מד הזרם המשתמש במנגנון הסליל הפעיל (מנגנון שידור D'Arsonval/Weston) יכול להציג את גודל הזרם.
הסליל החלול הכרוך בחוט אמייל עדין תלוי בקוטב המגנטי של המגנט הקבוע, וניתן ליצור את המומנט המסתובב לאחר העברת זרם ה-DC כדי להניע את המצביע לסיבוב. השדה המגנטי מתוכנן כטבעת מעגלית, כך שלכוח האמפר על סליל הזרם אין שום קשר לזווית, וחוט קפיץ מתכתי דק יוצר מומנט מחזיר, מה שהופך את הזווית בין סיבוב המצביע לבין השדה המגנטי. זרם העובר דרך הסליל. יַחֲסִי. מנגנון זה, המכונה מנגנון הילוכים D'Arsonval, נמצא עדיין בשימוש נרחב בראשי שעונים אלקטרוניים אנלוגיים מכל הסוגים.
▲ מנגנון שידור D'Arsonal
מד זרם המבוסס על מנגנון סליל נע מבטל את הצורך בגשר Wheatstone למדידת זרם בקלות ובנוחות. על בסיס זה, על ידי הוספת התנגדות shunt, התנגדות סדרתית ואספקת כוח DC יציבה, ניתן למדוד את המתח, הזרם וההתנגדות של טווחי הילוכים שונים.
בשנות ה-20 של המאה ה-20, כאשר מכשירי צינור הפכו לשימוש נרחב יותר, המולטימטר נולד. אומרים שהמולטימטר הראשון במובן המודרני הומצא ב-1920 על ידי דונלד מקיי, מהנדס במשרד הדואר הבריטי. בעבודתו, על מנת לשמור על מתקני תקשורת, יש צורך למדוד באופן רציף מתח, זרם, התנגדות וכו' במעגל. הוא לא יכול היה לסבול את הטרחה של לשאת מספר מטרים בו-זמנית, אז הוא פיתח מולטימטר שיכול למדוד מתח, זרם והתנגדות בו-זמנית, שנקרא אז Avometer.
▲ המולטימטר של דונלד מקדי
המולטימטר Amvohm מאמץ מד זרם מצביע בעל מנגנון סליל פעיל, ומצויד במחלק מתח מדויק והתנגדות shunt. הוא משתמש במתג ושקע הילוכים כדי לבחור את קטגוריית המדידה וטווח התהליך.
Macadie העביר את ה-Avometer שתכנן לחברת הפיתולים והציוד החשמלי האוטומטי (ACWEEC, שהוקמה ב-1923), והוא הפך לייצור מסחרי ולמכירות באותה שנה. Avometer, לפני ה-8 המשופר, יכול למדוד רק אותות מתח DC וזרם.
גם מד מתח בסגנון שעון כיס היה פופולרי באותה תקופה, עם מעטפת מתכת, שהייתה זולה בהרבה מהאבומטר. הקליפה שלו מחוברת בדרך כלל למסוף השלילי של המונה. למרות שהפישוט הזה היה נוח לתפעול, הוא גם גרם למהנדסי אלקטרוניקה רשלניים רבים באותה תקופה לסבול מהרבה מכות חשמל.
שעון מסוג זה הוא בדרך כלל פשוט יחסית. לדוגמה, המדריך מציין רק 33Ω/V, החוגה לרוב אינה אחידה ואין בורג כוונון מצביע אפס.
▲ מד מתח של שעון כיס
המולטימטר מסוג מצביע בדרך כלל צריך לספוג זרם מסוים מהמעגל הנמדד כדי להניע את הסליל המסתובב, כמו מד בקנה מידה מלא של 50 מיקרואמפר, מד רגישות גבוהה בשימוש נפוץ. במהלך המדידה, אם המצביע מוסט במלואו, הוא צריך להמשיך לקבל זרם של 50 מיקרואמפר מהמעגל הנבדק, מה שישפיע על תוצאות המדידה של כמה מעגלים בעלי עכבה גבוהה, מה שהופך את ערך הקריאה לנמוך מהערך הרגיל.
יש צורך להשתמש בצינורות ואקום כדי להגביר את עכבת הכניסה של המולטימטר, והם נקראים מולטימטרים של צינור ואקום (VTVM, VVM). מודד צינור ואקום אלקטרוני זה יש בדרך כלל עכבת כניסה של יותר מ-1MΩ. הוא משתמש במעגל עוקב קתודה של צינור ואקום (משוב שלילי בסדרת מתח) כדי להגדיל את עכבת הכניסה, כך שלמולטימטר לא תהיה השפעה משמעותית על המעגל הנבדק במהלך המדידה.
▲ מודד צינור ואקום
לפני המצאת המולטימטר הדיגיטלי (המשולב), נעשה שימוש במעגלי טרנזיסטורים אנלוגיים בעלי עכבה גבוהה, או Triodes של אפקט שדה (FETs), להחלפת צינורות ואקום במכשירי מולטימטר. מולטימטרים דיגיטליים מודרניים משתמשים במעגלים משולבים בעלי עכבה גבוהה, עם עכבות כניסה שיכולות להתאים או לעלות על המולטימטרים המקוריים של צינור הוואקום.
▲ מודד דיגיטלי מודרני
המולטימטרים של היום הוסיפו פונקציות רבות נוספות, כמו מדי דציבלים למדידת הספק, מדידת קיבול, רווח טריודה, תדר, מחזור עבודה, החזקה של תצוגה וכן הלאה. הזמזם על המולטימטר יכול להישמע כאשר מעגל המדידה מופעל וכבוי, ונותן משוב מהיר למדידה.
