Ölçü Aletleri: Dijital Multimetreler

Ölçü aleti veya Multimetre, eğitim ve bilimde çeşitli nicelikleri (büyüklük, quantity) ölçmek için kullanılan alet ve araçlara ölçü aleti denilir.

Ölçü aleti örnekleri evde duvar saati ve termometre, okulda cetvel ve iletki, tıpta tansiyon aleti, iş yerinde bakkal terazisi, terzi mezürü ve duvarcı çekülü, taşıt aracında da hız göstergesidir. Bilimde ise sıvıların asit baz oranını ölçen pH metrelerden, radyoaktif bozunum ölçen Geiger sayacına kadar yüzlerce örnek sayılabilir. Ama burada sadece elektrik ve elektronik devrelerinde kullanılan ölçü aletlerinden bahsedilecektir.

Elektrik Devrelerinde Kullanılan Ölçü Aletleri

Elektrik devrelerinde kullanılan ölçü aletleri bir ekranda dalga şekli gösteren ya da sayısal değer gösteren ölçü aletleri olarak sınıflandırılabilir. Dalga şekli gösteren ölçü aletlerine osiloskop denilir. Osiloskopların (filtre karakteristiği vb. için geliştirilmiş) özel türleri de vardır. Sayısal değer gösteren geleneksel ölçü aletleri ise bir skala ve bu skala üzerinde hareket eden ibreden oluşur. Bu tür ölçü aletlerine analog ölçü aleti denilir. Analog ölçü aletleri ibreyi çalıştıran mekanizmaya bağlı olarak, döner demirli, döner mıknatıslı, elektrostatik, elektrodinamik gibi adlarla bilinir. Ancak günümüzde analog ölçü aletleri yerlerini sayısal ölçü aletlerine bırakmışlardır. Sayısal ölçü aletlerinde değerler bir LED ekranda gösterilmektedir.

Multimetre, (Avometre), akım (Amper), gerilim (Volt),direnç (Ohm) ve kısa devre ölçebilen bir elektronik alettir. Avometre sözcüğü, Amper, Volt ve Ohm kelimelerinin baş harflerinden yararlanılarak oluşturulmuştur. Avometreler, elektrik ve elektronik sektöründe kullanılırlar, analog ve dijital olarak imal edilirler. Üzerindeki komutatörle istenilen ölçme değeri seçilip ölçme yapılır. Günümüzde avometreler oldukça gelişmiş ve birçok yeni özellik eklenmiştir. Standart parametreler olan akım gerilim ve direnç dışında, frekans, sıcaklık, kapasitans, duty cycle, buzzer, hfe, ve birçok parametrenin daha ölçümünü yapabilmektedir. Günümüzde pek çok firma multimetre üretimi yapmaktadır ve sektörde yoğun rekabet oluşmaktadır. Holdpeak, Agilent, Gossenmetrawatt, Hioki, Meterman, Kyoritsu, HT Italia, Brymen, Lutron, Sew, Simpson, BK Precision, Yokogawa, Extech, Amprobe, Chauvin Arnoux, Keithley, TTI, National Instruments, Tektronix, Lutron, Cırcutor gibi firmalar Multimetre üretimi yapan firmaların başlıcalarıdır.

Count

Temelde bir multimetrenin ekran yeteneğini ifade eder. Örneğin 6.000 count olan bir multimetre ile 50.000 Count olan multimetreyi karşılaştıralım. Count bir multimetrenin ekranda yazabileceği en büyük rakamı ifade eder. Bu rakam ne kadar yüksek olur ise ölçüm yapılan değer o denli hassas gösterilir. Örneğin 6.000 Count olan bir multimetre ile 500 volt ölçtüğümüzde ekranda 500.0 V görürüz. Yani noktadan sonra bir hane görebiliriz.

50.000 Count bir multimetre ile aynı ölçümü yaptığımızda ise ekranda 50.00 V Görürüz. Yani noktadan sonra iki basamak görebiliriz. Bu bize on kat daha hassas bir ölçüm imkanı verir. Birinci cihazda 0,1 Volt çözünürlük verilirken ikinci cihazda 0,01 Volt özünürlük verilir. Ölçüm doğruluğu da çözünürlükle dorudan ilintilidir. Pek çok üretici multimetrenin ölçüm doğruluğunu şu şekilde belirtir %2+5 Bu ifade şu anlama gelmektedir. Toplam hata ölçülen değerin %2 si ve çözünürlüğün 5 katının toplamı ile bulunur. Bu hesaplama yönteminden de anlaşılacağı üzere, Çözünürlük nekadar düşük ise ölçüm hatası okadar büyük olacaktır. Çözünürlük nekadar yüksek ise ölçüm hatası o kadar düşük olacaktır ve daha doğru bir ölçüm yapılacaktır.

Çözünürlük

Count konusunda da açıklandığı gibi çözünürlük bir multimetrenin yapabildiği en hassas ölçüm değerini ifade eder. Pek çok kullanıcı bu konuda şu hataya düşer. Kullanıcı büyük değerler ölçmektedir ve küçük değerleri de gösterebilen bir multimetreye ihtiyacı olmadığını düşünür. Örneğin Çoğunlukla 380 V, 220V, 500V gibi değerler ölçen bir kullanıcı cihazının 1mV ya da 0,1mV hassasiyete sahip olmasını önemsemez. Bu değer ölçtüğü değerler içinde dikkate alınmayacak seviyededir. Oysaki yukarıda hata hesaplama bölümünde de anlattığımız gibi burada önemli olan cihazın ne kadar hassas ölçüm yaptığının yanı sıra ne kadar doğru ölçüm yaptığıdır. Çözünürlük ölçüm doğruluğunu doğrudan etkileyen bir parametre olduğu için 1mV çözünürlüğe sahip bir cihaz ile 0,1mV ölçüm doğruluğuna sahip iki cihaz arasında 10 kat hatalı ölçüm farkı oluşabilir ve bu durum da yaptığınız ölçümlerin tamamının hatalı oluşuna sebep verebilir.

Doğruluk

Doğruluk bir cihazın ekranda gösterdiği değerin gerçeğe ne kadar yakın olduğunu ifade eder.

Günümüzde belirli standartlar gereğince ölçü aletinin doğruluğu Kalibrasyon Sertifikası ile belgelendirilmektedir. Bu Konu kalibrasyon başlığı altında detaylandırılacaktır. Kullanmakta olduğumuz ölçü aleti nekadar çok fonksiyonlu , teknolojik ve pahalı olursa olsun ölçüm doğruluğu düşük ise tüm değerini ve önemini yitirir. Unutmamak gerekir ki yapmış olduğumuz ölçümler sistemimiz hakkında bilgi edinmek içindir. Hatalı ölçümlere dayanarak alınan kararlar sistemimizi iyileştirmek yerine daha da kötü sonuçlar doğurabilir.

Sağlamlık

Sağlamlık bir multimetre için önemli parametrelerden biridir. Günümüzde çalışma koşullarının iyileştirilmesi için detaylı çalışmalar yapılmasına rağmen her zaman pek çok güçlük ile karşılaşırız. Zorlu çalışma koşullarına dayanıklı bir ölçü aleti her zaman avantaj sağlayacaktır. Yüksek sıcıklık, Nem, Toz, Manyetik alan, gibi etkenler hem ölçüm doğruluğunu hem de cihazın ömrünü olumsuz etkiler. Çok müsait koşullarda çalışırken dahi çeşitli aksilikler oluşabilir.

Örneğin çalışma masamızın üzerinden cihazımızı düşürebiliriz. Bu durumda sağlam bir cihaz ile dayanıksız bir cihaz arasındaki fark yerden cihazımızı alık hiçbir şey olmamız gibi cihazı kullanmaya devam etmek ile bir daha kullanılmayacak hale gelen cihazı çöpe atmak kadar keskindir. Günümüzde multimetreler üretilirken, Düşme testi, Titreşim testi, Şok Testi gibi testlere tabi tutulmaktadır.

Güvenlik

Güvenlik bir ölçü aletinde tüm parametrelerin önünde gelmektedir. Kulanmakta olduğumuz ölçü aleti kullanıcının güveninin tehdit ediyor ise o cihazın ne kadar doğru ölçtüğü ya da ne kadar fonksiyonel olduğunun hiçbir önemi yoktur. Örneğin bir elektrik panosunda multimetre ile voltaj ölçerken sistemdeki gerilim bizim farkına dahi varamayacağımız kadar kısa bir süre içerisinde binlerce volta ulaşabilir. Yani tarnsient meydana gelebilir.

Bu durumda kullanmış olduğumuz ölçü aletinin anlık gerilim artışlarına nasıl tepki verdiği çok önemlidir çünkü o esnada sistemdeki gerilimi doğrudan ellerimizle tuttuğumuz probların ucundadır. Örneğin iyi güvenlik kategorisine sahip bir multimetre, normal koşullarda maksimum 1.000 V ölçüm yapmak için tasarlanmışken, anlık transientlerin oluşumu esnasında 6.000V değerine kadar dayanabilmektedir. Bir multimetrenin güvenlik seviyesini CAT. Parametresi belirler. CAT, kısaca kategori demektir ve hangi güvenlik kategorisie ait olduğunu belirtir.