ניתוח ההשפעה של שגיאות מולטימטר על תוצאות המדידה

ניתוח ההשפעה של שגיאות מולטימטר על תוצאות המדידה

ככל שההתנגדות הפנימית Rv של מד המתח גדולה יותר, כך הערך הנמדד קרוב יותר לערך בפועל הקטן מהמתח הנמדד, כך השגיאה קטנה יותר והרגישות גבוהה יותר. לכן, טווח ההתנגדות של המולטימטר הוא פרמטר של המולטימטר. מאמר זה מסיק את המסקנות הבאות באמצעות ניתוח:

1. אם משתמשים בשני מולטימטרים בעלי רגישות מתח שונה למדידת אותו אובייקט, טעות המדידה של המולטימטר בעל רגישות המתח גבוהה יותר תהיה קטנה מזו של המולטימטר בעל רגישות המתח נמוכה יותר.

2. עבור טווחים שונים של אותו מולטימטר, ככל שטווח המתח גדול יותר, ההתנגדות הפנימית גבוהה יותר, והשפעת השגיאות על תוצאות המדידה קטנה יותר.
הנה דוגמה להמחשת ההשפעה של שגיאות על תוצאות המדידה. ניתוח השגיאות במהלך מדידת המתח מוצג באיור.

באיור, ספק הכוח DC U=10v, עם התנגדות פנימית r=200K Ω. מודד עם רגישות מתח של 20K Ω/V נבחר למדידת מתח זה. עד כמה השגיאה משפיעה על תוצאות המדידה? אם נבחר 50V במקום 10V, עם התנגדות פנימית של 1M Ω, כמה השפעה יש לשגיאה על תוצאות המדידה?

פִּתָרוֹן:
בעת מדידה בפעם הראשונה, בחר את טווח המתח של 10V ואת ההתנגדות הפנימית Rv=200k Ω, ולאחר מכן:

השגיאה היחסית היא:

בעת מדידה שנייה, בחר את טווח המתח של 50V ואת ההתנגדות הפנימית Rv=1M Ω, ואז:

השגיאה היחסית היא:

ניתן לראות שלטעות היחסית יש השפעה קטנה יותר על תוצאות המדידה במהלך המדידה השנייה. כלומר, בתהליך המדידה, כדי להבטיח את רגישותו ולצמצם טעויות מדידה, לעיתים ניתן לבחור גם טווח מתחים גדול יותר. הסיבה לכך היא שככל שטווח המתח גדול יותר, כך ההתנגדות הפנימית גדולה יותר ורגישות המתח גבוהה יותר. כמובן שלא ניתן לבחור את טווח המתח גדול מדי, אחרת זווית סטיית המצביע תהיה קטנה מדי והקריאה לא תהיה מדויקת. ההתנגדות הפנימית של ספק כוח AC היא בדרך כלל נמוכה, וניתן להשתמש במולטימטר בעל רגישות מתח נמוכה למדידת מתח AC.

מהניתוח הנ"ל ניתן להסיק שכאשר מודדים מתח במולטימטר, עדיף שתהיה התנגדות פנימית גבוהה יותר בטווח המתח של המולטימטר, שכן ראש המונה של המולטימטר מחובר במקביל למעגל הנמדד. ככל שההתנגדות הפנימית של המונה גדולה יותר, כך השפעת השגיאות על תוצאות המדידה קטנה יותר והרגישות גבוהה יותר.