איך זה עובד: מפעילים מולטימטר
רוצים לדעת לפרק ולהרכיב גאדג'טים? קודם צריך לדעת להשתמש ברב מודד. הנה השיעור הראשון, אם לאף אחד אין התננגדות
המעגלים האלקטרוניים, כפי שהתלונן אחד המגיבים בשבוע שעבר,
כבשו כל חלקה טובה ודחקו את המכניקה לצד. כבר לא כיף לפרק דברים כמו פעם. הסמארטפונים לקחו על עצמם המון פונקציות שמולאו על ידי מכשירים וכלים אחרים, וגם הגאדג'טים שנותרו עצמאיים כבר לא מכילים הרבה יותר מאשר שבב אלקטרוני ומספר רכיבים עדינים בעובי ציפורן.
עוד ב-ynet מדע:
יחד עם זאת, המגמה החדשה פתחה בפנינו – כלומר, בפני אלה שאוהבים לפרק דברים ולנסות להבין איך הם עובדים – עולם חדש של אפשרויות. פעם היינו צופים פסיביים יחסית (מי יכול, למשל, לייצר בעצמו גלגלי שיניים למנגנון חדש?), אבל היום אנחנו יכולים, תמורת שקלים בודדים ממש, לתקן, להמציא, ליצור ולהרכיב מעגלים חשמליים ואלקטרוניים שמבצעים דברים, שפעם היינו יכולים רק לחלום עליהם.
בשביל לעשות את כל זה לא צריך תואר בהנדסת אלקטרוניקה. למעשה, ברמה ההתחלתית, לא צריך אפילו תעודת בגרות – רק להשיג כמה כלים זולים, לדעת מעט דברים בסיסיים, ומה שלא מבינים אפשר לשאול באינטרנט. הדבר הראשון שצריך לדעת, ושעליו נדבר היום, הוא איך משתמשים ברב-מודד (או מולטימטר בלע"ז). זה יהיה קורס מזורז מאד, שידלג על הרבה פרטים קטנים וכנראה גם יעצבן אנשים שבאמת מבינים בחשמל, אבל למטרות הצנועות שלנו הוא יספיק. מוכנים?
שלב 1: מולטימטר, נעים להכיר
מולטימטר דיגיטלי בסיסי אפשר להשיג בארץ או באתרים סיניים תמורת שלושים עד חמישים שקלים בערך. לא הייתי סומך עליו לבדיקות של ציוד רפואי או של מטוסי קרב, אבל בשביל הצרכים שלנו כרגע הוא יספיק. רוב המולטמיטרים הפשוטים משתמשים בסוללת 9V רגילה (כלולה במחיר) שמספיקה להמון זמן, ומורכבים מיחידה מרכזית ומשני "פרובים" (Probes), אחד שחור ואחד אדום. כל פרוב מתחבר מצד אחד למולטימטר, ומצד שני נוגע במה שמודדים. ככה זה נראה בשטח:
צמד מולטימטרים והפרובים שלהם (צילום: עידו גנדל)
המולטימטר מודד מספר דברים שונים שקשורים לחשמל. אנחנו נדבר על שלושת הבאים:
1. התנגדות (Resistance): פרמטר זה מייצג את מידת ההתנגדות של מה-שאנחנו-מודדים למעבר של זרם חשמלי. ככל שההתנגדות גדולה יותר, כך הזרם החשמלי יהיה חלש יותר. את ההתנגדות מודדים ביחידות שנקראות אום (Ohm), ושמסומנות באות היוונית אומגה גדולה – Ω. עבור חוט חשמל קצר, מפסק במצב ON וכדומה נצפה לראות התנגדות של אפס או כמעט אפס אום.
2. מתח DC: מה שנהוג לכנות ביומיום "זרם חשמלי" מתחלק למעשה לשני פרמטרים, שנתאר אותם לצורך הפשטות ככמות האלקטרונים ("זרם") והפוטנציאל או העוצמה שלהם ("מתח"). ההמחשה המקובלת היא של מפל מים: המתח הוא הגובה הפיזי של המפל, והזרם הוא כמות המים שעוברת בו בפועל. חישבו, למשל, על המפלים הלא-מפוארים של ארצנו, שנראים בעונת היובש כמו ברז עם חסכם סתום: מתח גבוה אבל זרם חלש. ההפרדה בין זרם למתח מסבירה את ההבדל בין סוללת 12V הזעירה של שלט החניה לבין מצבר הרכב האימתני, שגם לו מתח של 12V בדיוק. ה-V מייצג את יחידת המידה וולט (Volt), וה-DC אומר שמדובר בזרם ישר (Direct Current). סוללות ומטענים מספקים זרם ישר, שבו האלקטרונים חולפים תמיד באותו כיוון. אפשרות אחרת היא זרם חילופין, שבו כיוון הזרם משתנה הלוך ושוב בתדר קבוע. זרם כזה מוצאים למשל בשקע החשמל, שבו אנחנו לא נוגעים. נכון? דיר באלקום.
3. זרם (Current): זהו הרכיב המשלים למתח, מעין ספירה של כמות האלקטרונים שעוברים בפועל במשך יחידת זמן. את זה מודדים ביחידות שנקראות אמפר (Ampere) או באלפיות של זה - מיליאמפר. יצרני סוללות נטענות אוהבים להשוויץ בפרמטר שנקרא מיליאמפר/שעה (mAh), שהוא תכל'ס אותו דבר.
אוקיי, אלה היחידות. איך מודדים אותן בפועל?
שלב 2: יאללה מודדים
באמצע המולטימטר הטיפוסי יש חוגה גדולה, אותה מכוונים אל המדד הרצוי ואל הרזולוציה הרצויה בתוך אותו מדד. ככה זה נראה:
חוגות של מולטימטרים והאזורים הרלוונטיים בהן עבורנו (צילום: עידו גנדל)
נניח שמצאנו חוט חשמל קטן, ואנחנו רוצים לבדוק אם הוא יכול לשמש אותנו, או שאי-שם מתחת לפלסטיק החוט המתכתי התנתק והוא חסר תועלת. במילים אחרות, אנחנו רוצים לבדוק את ההתנגדות שלו.
ראשית, נוודא שהפרוב השחור מחובר לשקע הנכון במולטימטר. ליד השקע הזה כתוב COM, קיצור של Common (משותף), ויש גם ציור של מעין משולש עשוי משלושה קווים אופקיים –
הסימול המקובל להארקה. למעשה, הפרוב השחור צריך להיות מחובר תמיד ל-COM, לא משנה מה מודדים. הפרוב האדום, לעומת זאת, צריך לנדוד בין השקעים האחרים בהתאם לפרמטר הנמדד. בשביל מדידת התנגדות, נאתר את השקע שלידו האות אומגה. אום, זוכרים?
שקעים לפרובים במולטימטר מצוי (צילום: עידו גנדל)
עכשיו לרזולוציה. באזור ההתנגדות של החוגה יש הרבה מספרים: כל אחד מהם מציין את מספר האומים המקסימלי שהמולטימטר יוכל למדוד כשתכוונו לשם. למה לא להשאיר פשוט על המקסימום? כי הרכיבים של המולטימטר אינם עד כדי כך מדויקים. הם יכולים לתת רזולוציה טובה כשההתנגדות נמוכה, אבל מספר הספרות במסך מוגבל והרזולוציה הולכת ומידרדרת ככל שעולים בערכים. אם יש לכם סיבה לצפות להתנגדות מסוימת, כוונו את החוגה בהתאם. במקרה של החוט שלנו, נצפה או להתנגדות אפסית או להתנגדות מלאה, כך שזה לא ממש משנה מה נבחר. נסובב ל-2K, כלומר מקסימום אלפיים אום.
בשלב זה המסך יראה לנו את המספר 1, בלי אפסים, בצד שמאל של המסך. הכוונה היא לא לאום יחיד, אלא לערך גדול יותר מהמקסימום (אם זה היה אום אחד, הוא היה מצד ימין ו/או עם אפסים אחריו). ניגע עם קצות הפרובים בקצות החוט – לא לשכוח לוודא שהמגע יציב – ונסתכל על המסך. קיבלנו אפס? הידד! החוט מוליך, מכל בחינה מעשית, בלי שום התנגדות ואפשר להשתמש בו. לעומת זאת, אם המסך ממשיך להראות את ה-1 ההוא, כנראה שהחוט מנותק.
מדידת התנגדות של חוט חשמל. מימין התנגדות "אינסופית", משמאל "קצר" (צילום: עידו גנדל)
שלב 3: מתח וזרם בסוללה
באתם הביתה, צנחתם על הספה – והשלט של הטלוויזיה בדיוק הפסיק לעבוד. האם הגיע הזמן להחליף סוללות, או שגם החדשות לא יעבדו כי משהו התקלקל בפנים? בואו ונבדוק.
קודם כל מתח. לסוללות אצבע רגילות אמור להיות מתח של 1.5 וולט (או 1.2 לנטענות). המתח כתוב גם על הסוללה עצמה. נעביר את הפרוב האדום לשקע שבו מסומן V (אם כי בדרך כלל זה אותו שקע כמו של ההתנגדות). בניגוד לאומים, כאן הצבעים חשובים: האדום צריך לגעת בפלוס של הסוללה, זה הצד עם הבליטה, והשחור במינוס. נכוון את החוגה למקסימום הקרוב ביותר (מלמעלה) למתח הצפוי. האות m ליד חלק מהמספרים מסמלת מילי-, כלומר אלפיות הוולט, אז שימו לב.
סוללה טריה עשויה לתת לכם מתח גדול יותר מזה הנקוב. זו לא טעות – פשוט אין עליה כרגע עומס. אם התוצאה קרובה יחסית למתח הצפוי, הסוללה בסדר. אם נמדד בערך חצי עד שני שליש מהצפוי, הסוללה חלשה ואולי תתאים ליישום לא תובעני כמו, נניח, שעון מעורר. פחות מזה? למחזר.
לסיום נמדוד את הזרם. מצאו את השקע עם הסימון mA (מיליאמפר) עבור הפרוב האדום. שימו לב שבנוסף, יהיה כתוב ליד השקע מהו הזרם המקסימלי שהוא מסוגל למדוד. אם הזרם צפוי להיות גדול, השתמשו בשקע עם הסימון A (אמפר). הנה, ככה:
תוספת חשובה, ותודה למגיבים שהדגישו את העניין: מדידת זרם אמיתית היא עסק קצת יותר מורכב ממה שמוצג כאן, ומאד לא מומלץ לחבר מקורות זרם חזקים ישירות למולטימטר כי זה עלול להרוס אותם ו/או אותו.
מדידת מתח וזרם בסוללות משומשות-למחצה (צילום: עידו גנדל)
מזל טוב! כעת אתם (קצת) יודעים להשתמש במולטימטר. אפשר למדוד התנגדות של כפיות ומזלגות, למיין סוף כל סוף את כל הסוללות שזרוקות במגירה, ולהתכונן לדברים המגניבים יותר שעליהם נדבר, בשאיפה, בעתיד.
מה שיש בתוך שלט רחוק. לכו תבינו
צילום: עידו גנדל
