Hướng dẫn sử dụng đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

Hiện nay các hãng về thiết bị đo lớn họ đã bỏ không sản xuất đồng hồ vạn năng tương tự (Chỉ thị kim). Họ thiết kế ra các đồng hồ vạn năng số có thời gian xử lý, đáp ứng nhanh, nhiều tính năng, độ chính xác cao. Nhưng trong việc sửa chữa điện tử, thiết kế thì đồng hồ vạn năng chỉ thị kim không thể thiếu được.

Đồng hồ vạn năng chỉ thị kim.

1) Chức năng của đồng hồ vạn năng kim
Đồng hồ vạn năng chỉ thị kim là đồng hồ đo điện tương tự, chỉ thị thị bằng kim. Với các thông số đo cơ bản :
+ Điện áp : AC, DC, DC (Null)
+ Dòng điện : DC (mA, uA), AC(mA, uA), DC (A), AC (A), . Hiện nay các loại đồng hồ kim đa phần chỉ phổ cập đo DC(mA,uA).
+ Điện trở : Đo thông mạch, Kiểm tra Diode, LED
+ Tụ điện : Tụ hóa, tụ gốm..
+  dB : Đo tín hiệu đầu ra với tần số thấp.
+ LI : Đo dòng rò của Transitor.
+ HV : Đo điện áp cao áp DC (Sử dụng Que đo cao áp)
+ hFe : Đo hệ số khuếch đại Transtor.
2) Ưu nhược điểm, ứng dụng của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim
+ Ưu điểm :
Đáp ứng nhanh nên được sử dụng đo kiểm tra các linh kiện bán dẫn ( Transitor, Mosfet, Diode…)
Kiểm tra nhanh các tín hiệu, các hư hỏng trong các mạch điện tử.
Giá thành rẻ
+ Nhược điểm :
Thông số đọc không trực quan vì phải xem thang chia vạch.
Độ chính xác thấp, các thông số đo  không được mở rộng.
Dễ bị hỏng (kim, mạch) do đo nhầm, đo sai thang.
+ Ứng dụng :
Sử dụng đo đạc, kiểm tra các linh kiện điện tử bán dẫn.
Kiểm tra, đo đạc tín hiệu (Dòng điện, điện áp, điện trở…) trong mạch điện tử, dân dụng.

3) Chú ý khi lựa chọn đồng hồ vạn năng kim
+ Độ chính xác của đồng hồ. Mỗi loại đồng hồ vạn năng kim đều có độ chính xác khác nhau.
+ Độ phân chia giải đo, thang đo. Giải đo càng rộng thì đo sẽ chính xác hơn giải đo hẹp.
+ Chức năng của đồng hồ : Càng nhiều chức năng đo sẽ tiện cho việc sửa chữa, đo đạc.
+ An toàn, trở kháng vào.

4) Cách đọc thông số của đồng hồ vạn năng kim
Đồng hồ vạn năng tương tự : có kim chỉ thị, Thang chia trên mặt chỉ thị, thang đo ở núm xoay. Thang đo, giải đo trên núm xoay tương ứng, đồng bộ với thang chia trên mặt chị thị.

Hình 1 : Thang đo và cung vạch chỉ thị

     Trên mặt chỉ thị có hiện thị phân chia rõ các tính năng đo ( Ohm, V, A…). Giữa giải đo chức năng và thang chia chỉ thị có hệ số 10, 100, 1000 tùy theo giải đo chọn.
Khi đo một tín hiệu cần xác định  :
+ Loại tín hiệu thuộc chức năng đo nào của đồng hồ.
+ Tín hiệu đo thuộc giải đo nào để chọn giải đo trên đồng hồ.
+ Xác định chiều của tín hiệu (Nếu có). Để kết nối que đo cho đúng. Tránh ngược chiều hỏng đồng hồ.
Các đọc giá trị đo :
Trên núm xoay chọn thang đo và giải đo ở vị trí nào thì chúng ta nhìn trên mặt hiện thị chọn phần thang đo và giải đo tương xứng. Đọc giá trị đo kim chỉ trên thang đó. Nếu trên núm xoay chọn giải đo thấp, mặt hiện thị lại có thang đo cao hoặc ngược lại nhưng đều là hệ số nhân hoặc chia (10, 100, 1000). Từ đó giá trị đọc cũng nhân hoặc chia (10,100,100)
Chọn giải đo càng sát mức tín hiệu đo sẽ cho kết quả chính xác nhất.
Ví dụ như sau : Đo điện áp DC 1.5V.
Trên núm xoay ta chọn phần thang đo đo điện áp DC, chọn giải đo gần nhất với giá trị đo, ta chọn giải đo 2.5V, Kết nối que đo đỏ vào cực dương, Que đo đen vào cực âm.
Khi đó trên màn hình hiện thị ta nhìn vào phần hiện thị DC, nhìn vào thang chia 250 (Vì không có thang chia hiện thị 2.5, do 250 gấp 100 lần 2.5). Đọc giá trị kim chỉ thị trên cung thang 250. Giá trị đo kim chỉ thị : 150V. Nên giá trị đo là : 150V/100 = 1.5V.
Các thang đo, giải đo khác đều đọc tương tự như vậy.

5) Tổng quan đồng hồ vạn năng kim
Đa phần các đồng hồ vạn năng chỉ thị kim đều có hình dáng giống nhau. Chức năng có loại đầy đủ, có loại thiếu.
a) Phần máy chính
Hầu hết các đồng hồ vạn năng chỉ thị kim có thân vỏ, giao diện người dùng giống nhau.

Hình 2 : Giao diện sử dụng của đồng hồ vạn năng kim

  + Hand strap : Dây đeo máy
+ Meter cover : Phần hiện thị
+ Scale : Thang chia
+ Pointer : Kim chỉ đo
+ Zero Position adjuster : Điều chỉnh điểm 0 cho kim chỉ thị.
+ Range selector knob : Chọn thang đo  đo, giải đo
+ Panel : Thân thiết bị đo
+ Test lead storage space : Chỗ để que đo khi không sử dụng
+ 0 Ohm adjuster knob : Điều chỉnh điện trở về 0
+ Test probe : Que đo đỏ, Que đo đen.
+ Test pins : Đầu kiểm tra
b) Phần hiện thị
Phần hiện thị của mỗi loại đồng hồ chỉ kim có thể khác nhau, từ thang chia, giải đo và tùy thuộc vào thang  đo của đồng hồ.

Hình 3 : Mặt hiện thị và thang chia, giải đo

6) Cách thức đo
a ) Đo điện áp DC
Dùng để đo điện áp điện một chiều. Tùy loại đồng hồ có giá trị đo điện áp đo được lớn nhất là bao nhiêu. Thông thường 1000V là lớn nhất (nếu ko sử dụng phụ kiện cao áp)
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 4 : Kết nối đo điện áp DC

Chú ý : Chọn giải đo phù hợp với tín hiệu đo, không được đo giá trị điện áp DC quá giải đo, kết nối đúng chiều dương âm của nguồn đo với que đo.
+ B1 – Chọn thang đo DC và giải đo điện áp phù hợp với điện áp cần đo.
+ B2 – Kẹp que đo đỏ vào cực dương nguồn DC, que đen vào cực âm nguồn DC.
+ B3 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên màn hình (Cung đo DCV). Tương ứng với thang chia, giải đo đã chọn.
b ) Đo điện áp DC (Null)
Dùng để xác định điểm 0 của điện áp DC. Ứng dụng trong xác định chiều của điện áp DC và điện áp của nguồn điện DC.
+ Nếu kim lệch về phía âm thì que đỏ sẽ là chiều âm, que đen chiều dương của nguồn điện DC
+ Nếu kim lệch về phía dương thì que đỏ là dương và que đen là âm của nguồn điện DC
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 5 : Kết nối đo điện áp DC (Null)

Chú ý : Cần chú ý điện áp DC (Null đo) chỉ nằm trong giải đồng hồ cho phép.
+ B1 – Chọn thang đo DCV (null) và giải đo phù hợp.
+ B2 – Điều chỉnh nút 0 ohm để cho kim hiện thị giữa vạch chia ( -DCV – 0 – +DCV)
+ B3 – Kẹp que đo đỏ vào cực dương nguồn DC, que đen vào cực âm nguồn DC
+ B4 – Đọc giá trị đo kim hiện thị trên màn hình (Cung đo DCV Null) và xác định chiều của điện áp DC.
c ) Đo điện áp AC 
Dùng để đo điện áp xoay chiều. Tùy loại đồng hồ sẽ có thang đo xoay chiều lớn. Thông thường lớn nhất là 750VAC hoặc 1000VAC.
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 6 : Kết nối đo điện áp AC

Chú ý : Chọn thang đo ACV và giải đo phù hợp trước khi đo. Không cần chú ý đến chiều của nguồn điện AC. Không được đo quá điện áp cho phép của đồng hồ.
+ B1 – Chọn thang đo điện AC và giải điện áp đo phù hợp
+ B2 – Kết nối 2 đầu que đo vào điện áp AC
+ B3 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên màn hình (Cung đo điện áp ACV). Tương ứng với thang đo, giải đo.
d ) Đo dòng DCA (mA)
Dùng để đo dòng DC nhỏ trong các mạch điện tử, dòng cỡ dưới mA.
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 7 :  Kết nối đo dòng điện mA DC

Chú ý : Không được đo quá dòng điện  DC cho phép của đồng hồ. Cần xác định dòng đo trước khi đưa thiết bị vào đo. Cần phải chú ý chiều của dòng điện để kết nối que đo cho đúng.
1 – Chọn thang đo dòng điện DC và giải đo phù hợp (mA DC)
2 – Kết nối que đo nối tiếp thiết bị tải cần đo (mA). Chú ý như hình vẽ
3 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên màn hình (Cung đo uA, mA). Tương ứng với giải đo, thang đo.
e) Đo dòng AC(mA), AC(A), DC(A)
Hiện nay các đồng hồ chỉ thị kim ít có những chức năng đo này. Vì không ứng dụng được thực tế nhiều, khi đo không cận thận dễ làm hỏng đồng hồ. Chỉ những ít đồng hồ chuyên dụng thì có thêm chức năng này.
Cách thức đo : Nếu đồng hồ có chức năng đo trên  thì phương pháp đo giống như đó “ mA DC”

f ) Đo điện trở (Ohm)    
Dùng để xác định giá trị điện trở của linh kiện.Thông thường dưới 20M Ohm
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 8 : Kết nối đo điện trở

Chú ý : Khi đo điện trở cần phải đo không điện. Tức nếu trong mạch điện tử thì ko được có điện.
+ B1 – Chọn thang đo, giải đo điện trở phù hợp với giá trị điện trở cần kiểm tra. (Nếu không rõ khoảng giá trị thì chúng ta thử giải đo từ thấp đến cao)
+ B2 – Chập hai que đo vào với nhau . Nếu kim không chỉ thị bằng không thì ta vặn núm Ohm zero để cho kim về bằng 0.
+ B3 – Kết nối que đo vào hai đầu của điện trở (Đo không điện)
+ B4 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên màn hình (Cung đo điện trở). Tương ứng với thang đo, giải đo.
Trong thang đo điện trở, ta chọn thang đo điện trở thấp nhất để đo thông mạch.
g) Đo kiểm tra, tụ điện C
Dùng để xác định điện dung của tụ điện, thông thường các trị từ uF, nhỏ hơn khó đo.  Nếu đo giá trị nhỏ và lớn thì phải dùng đồng hồ số.
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 9 : Kết nối đo tụ điện

Chú ý : Đối với tụ hóa cần phải đúng cực của tụ với que đo, Que đỏ vào cực dương tụ và que đen vào cực âm tụ. Với tụ không phân cực thì không cần.
+ B1 – Chọn thang đo C (uF)
+ B2 – Kết nối que đo vào đầu tụ điện. Chú ý kết nối que đo với điện cực của tụ điện
+ B3 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên thang chia vạch (Cung C trên đồng hồ).
h ) Đo dòng rò Iceo của Transitor
Đây là chức năng kiểm tra dòng Ic của Transitor trong khi Ib chưa được phân cực hoặc không phụ thuộc vào điện áp Uce (Đặc trưng mỗi loại Transitor).
Cách thức kết nối đo như sau :

Hình 10 : Kết nối đo dòng rò Iceo của Transitor

Chú ý : Đối với đồng hồ vạn năng chỉ thị kim khi ở chế độ điện trở (Chế độ phát nguồn để đo). Que đen sẽ phát tín hiệu dương, Que đỏ sẽ phát tín hiệu âm.
+ B1 –  Chọn thang đo x 1 ~ x 1K, Tùy theo giải dòng rò, được ghi rõ trên mặt đồng hồ.
+ B2 – Chập 2 que đo và điều chỉnh về giá trị điện trở về bằng 0.
+ B3 – Đối với NPN, PNP thì ta kiểm tra và kết nối que đo như hình trên.
+ B4 – Đọc giá trị kim chỉ Iceo trên màn hình (Cung LI của đồng hồ). Tương ứng với thang đo, giải đo
Quá trình kiểm tra Transitor cần chú để xác định xem transitor hỏng hay không.
+ Với Transitor Germanium thì dòng điện rò này rất lớn, nhưng transitor vẫn hoạt động tốt (Xem thêm thông số trong Datasheet)
+ Với transistor Silicon thì dòng điện rò này rất nhỏ, có thể đồng hồ không đo được (Xem thêm thông số trong Datasheet)
+ Dòng rò Iceo phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ  (Thường tăng khi nhiệt độ tăng)
k ) Đo Diode và LED
Dùng để kiểm tra Diode, LED còn sống hay đã chết. Có bị chập hay đứt không.
Cách thức kết nối đo như sau : 

Hình 11 : Kết nối đo Diode, LED

Chú ý : Đối với đồng hồ vạn năng chỉ thị kim khi ở chế độ điện trở (Chế độ phát nguồn để đo). Que đen sẽ phát tín hiệu dương, Que đỏ sẽ phát tín hiệu âm
+ B1 –  Chọn x1 (150 mA) ~ x100 k (1 .5 µA), tùy vào Diode, LED
+ B2 –  Chập hai que đo điều chỉnh về 0 ohm
+ B3 – Kết nối que đo vào Diode, LED như trên hình bên.
+ B4 –  Đọc giá trị kim chỉ trên màn hình (Cung LI, LV). Tương ứng với thang đo, giải đo. Nếu Diode, LED không đứt ta đọc được giá trị điện áp thuận trên cung LV và dòng trên cung LI. Nếu Diode, LED đứt thì kim chỉ thị không nhảy, Nếu Diode, LED chập thì kim sẽ về vị trí 0.
l) Đo dB với tín hiệu ra tần số thấp
dB (decibel) là một đơn vị dùng để đo tỉ lệ giữa đầu ra và đầu vào của mạch khuếch đại hoặc một mạch truyền đạt, mạch hồi tiếp…tần số thấp (Các bạn xem thêm tài liệu)
Ở các đồng hồ vạn năng kim giá trị dB trên thang chia là (-10 dBm ~ 22dBm), ở điện áp 10 VAC. Nên ở điện áp 10 VAC ta đọc trực tiếp trên cung dB của thang chia. Nhưng với những điện áp lớn hơn ta có hệ số mở rộng.
+ Với giải đo 50V, hệ số mở rộng +14dB, Giá trị cực đại : +42dB
+ Với giải đo 250V, hệ số mở rộng +28dB, Giá trị cực đại : +50dB
Cách thức đo :
+ B1 – Chọn thang đo điện AC và giải điện áp đo phù hợp
+ B2 – Kết nối 2 đầu que đo vào tín hiệu điện áp AC
+ B3 – Đọc giá trị kim chỉ thị trên màn hình (Cung dB). Tương ứng với thang đo, giải đo. Cần chú ý hệ số mở rộng vì trên thang chia (-10 dBm ~ 22dBm) ứng với 10VAC.

m) Đo hệ số hFE
Đây là hệ số khuếch đại của Transitor.  hFe = Ic/Ib. (hệ số Bê ta)

Hình 11 : Phụ kiện đo hFE

Chú ý :
+ Trong quá trình đo không được chạm tay vào bất kỳ chân nào của Transitor
+  Không đo hệ số hFE trong mạch điện tử và phải đo không điện
+ Có những đồng hồ không tích hợp sẵn công cụ đo hFE trên máy, ta phải dùng thêm phụ kiện ngoài   (Như trên hình vẽ)
Cách thức đo :
+ B1 –  Chuyển thang đo về chức năng đo hFE (Riêng hoặc tích hợp cùng thang đo điện trở).
+ B2 – Kết nối Transitor theo hướng dẫn công cụ có sẵn trên mặt đồng hồ (Cần xác định chính xác loại Transitor, chân B, C, E) hoặc phụ kiện đo hFE transitor ngoài. Phân cực chính xác cho PNP, NPN.
+ B3 – Đọc giá trị hFe kim chỉ thị trên cung (hFE).
n) Đo điện áp cao (HV)
Đo điện áp cao áp AC, DC cần phải có que đo cao áp, hệ số chia là 1000, 10000, 100…Ở chức năng đo này dùng thang đo DC, AC.
Chú ý :
+ Chức năng này dùng để đo các cao áp trong các thiết bị dân dụng như cao áp tivi, cao áp bóng đèn… không dùng đo các áp của lưới điện như (6kV, 10kV,22kV…) vì đo cao áp này ko chuẩn an toàn.
+ Các que đo cao áp dùng cho đồng hồ vạn năng thường có đầu ra sẽ kết nối vừa đồng hồ vạn năng.
+ Giá trị đọc điện áp đo như cách đo điện áp AC, DC. Nhưng giá trị đọc được cần phải nhân với hệ số chia của que đo cao áp.

Giá trị cao áp = Giá trị đọc đồng hồ x hệ số chia

Cách thức đo : 
+ Kết nối đầu cao áp của que đo cao áp vào tín hiệu cần đo (AC, DC) và đầu phía hạ áp của que đo cao áp vào đồng hồ vạn năng.
+ Chọn thang đo điện áp AC, DC (Theo điện áp ACV hay DCV) và chọn giải đo phù hợp với đầu ra của que đo cao áp
+ Đọc kim chỉ thị trên màn hình và giá trị đọc được nhân với hệ số chia của que đo cao áp là giá trị của điện áp đo.
Ví dụ : Đo cao áp của Tivi có điện áp khoảng 15kV. Ta sử dụng que đo cao áp có độ chia là 1000. Như vậy điện áp đầu ra của que đo cao áp là : 15V. Chọn thang đo DC, giải đo 50V. Giá trị đọc được trên giải đo 50V là bao nhiêu thì ta nhân với hệ số 1000 sẽ ra giá trị của điện áp cao cần đo.
7 ) Chú ý
+ Khi quá trình đo cần đảm bảo an  toàn trong quá trình thực hiện đo.
+ Cần chú ý giải đo, thang đo lớn nhất mà máy đo được so với tín hiệu cần đo
+ Thay thế PIN khi thiết bị hết PIN để đảm bảo kết quả đo chính xác nhất
+ Để thiết bị nơi khô giáo, thoáng mát.