Khi quan sát mặt số của đồng hồ vạn năng kim, thang đo điện trở Ω có cách chia khá khác so với thang điện áp hoặc dòng điện. Các vạch ở vùng gần 0 Ω cách nhau rộng, càng tiến về phía ∞ Ω khoảng cách càng thu hẹp.
Đây là kết quả từ nguyên lý đo điện trở không tuyến tính của
đồng hồ vạn năng VOM. Thiết bị không đo trực tiếp giá trị Ω mà sử dụng pin bên
trong để tạo dòng điện chạy qua điện trở cần kiểm tra. Cơ cấu đo biến sự thay đổi
của dòng điện thành chuyển động của kim.
Điện trở và dòng điện quyết định hình dạng thang Ω
Nguyên lý đo điện trở không tuyến tính của đồng hồ đo điện
đa năng dựa trên quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở:
I = U/R
Trong mạch đo, pin cung cấp điện áp cho dòng điện chạy qua
điện trở cần kiểm tra. Khi điện trở nhỏ, dòng điện lớn và kim lệch nhiều. Khi
điện trở tăng, dòng điện giảm và kim dịch chuyển ít hơn.
Dòng điện thay đổi không tuyến tính theo điện trở.
Ví dụ, nếu điện trở tăng từ 10 Ω lên 20 Ω, dòng điện thay đổi
rất rõ. Nhưng khi điện trở tăng từ 1.000 Ω lên 1.010 Ω, mức thay đổi dòng điện
nhỏ hơn nhiều.
Cơ cấu kim lại phản ứng theo dòng điện. Vì vậy, cùng một khoảng
dịch chuyển của kim không thể đại diện cho cùng một mức thay đổi điện trở.
Đó là lý do thang Ω trên đồng hồ vạn năng kim phải được chia
theo dạng phi tuyến. Giá trị thấp được trải rộng trên mặt số, còn giá trị cao dần
bị nén lại về phía ∞ Ω.
Vì sao 0 Ω nằm bên phải và ∞ Ω nằm bên trái ?
Thang Ω của đồng hồ vạn năng kim thường có chiều đọc
ngược với thang V hoặc A.
Khi hai que đo để hở, gần như không có dòng điện chạy qua cơ
cấu đo. Kim nằm ở vị trí tương ứng với ∞ Ω.
Khi chập hai que đo, điện trở ngoài gần bằng 0 Ω. Dòng điện
trong mạch đo tăng lên mức cao nhất theo thiết kế, làm kim lệch tối đa về phía 0
Ω.
Vì vậy, người sử dụng sẽ thấy: ∞ Ω ← giá trị trung gian →
0 Ω
Đây cũng là lý do trước khi đo điện trở cần chập hai que đo
và chỉnh núm Ω Zero để kim về đúng vị trí 0 Ω.
Nếu kim không thể về 0 Ω dù hai que đã chập, nên kiểm tra
pin, dây đo, đầu tiếp xúc hoặc mạch đo.
Thang Ω không đều giúp đọc được dải điện trở rộng
Một mặt số chia đều sẽ không phù hợp với đặc tính của phép
đo điện trở. Nếu các giá trị Ω được bố trí tuyến tính, vùng điện trở cao sẽ bị
dồn vào một khoảng rất nhỏ và khó đọc.
Thang phi tuyến giúp tận dụng hành trình của kim tốt hơn.
Đây là điểm đáng chú ý trong thiết kế đồng hồ vạn năng kim: mặt số được
xây dựng theo đặc tính của cơ cấu đo thay vì chia khoảng cách cơ học thành những
phần bằng nhau.
Các thang ×1, ×10, ×100, ×1k... tiếp tục mở rộng phạm vi đo.
Ví dụ, nếu kim chỉ 30 trên thang Ω và núm chọn ở vị trí
×100:
R = 30 × 100 = 3.000 Ω = 3 kΩ
Khi kim nằm quá gần ∞ Ω hoặc 0 Ω, nên chuyển sang thang khác để đưa kim về khu vực có khoảng chia dễ quan sát hơn. Cách chọn thang này có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng ước lượng giá trị giữa các vạch.
Pin và que đo có thể làm kết quả Ω thay đổi
Thang Ω sử dụng nguồn pin bên trong để tạo dòng điện thử.
Khi pin yếu, điện áp cấp cho mạch đo giảm và vị trí kim có thể không còn tương ứng
chính xác với thang Ω.
Đó là lý do chức năng chỉnh Ω Zero cần được thực hiện
trước mỗi lần đo điện trở. Nếu đã chập hai que nhưng kim vẫn không thể đưa về 0
Ω, thì cần kiểm tra pin.
Với điện trở thấp, bản thân dây đo và đầu tiếp xúc cũng ảnh
hưởng đến kết quả. Khi chập hai que đo, nếu đồng hồ vạn năng kim vẫn chỉ một
giá trị nhỏ thay vì 0 Ω, phần chênh lệch có thể đến từ điện trở của dây, đầu
que và tiếp điểm.
Chi tiết này đặc biệt đáng chú ý khi dùng đồng hồ đo điện
đa năng để kiểm tra dây dẫn, cầu chì, cuộn dây hoặc các điện trở có giá trị
rất nhỏ.
Cách đọc thang điện trở của đồng hồ vạn năng kim
Không nên đọc thang Ω giống cách đọc thang V hoặc A. Người
đo cần xác định đúng dãy Ω, kiểm tra vị trí 0 Ω, chọn hệ số phù hợp rồi mới đọc
giá trị.
Nếu cần đo một điện trở khoảng vài chục ohm nhưng chọn thang
×10k, kim sẽ nằm sát phía ∞ Ω. Các vạch tại khu vực này rất sít nhau nên sai số
khi ước lượng có thể tăng đáng kể.
Ngược lại, chọn thang quá thấp với điện trở lớn có thể khiến
kim tiến sát 0 Ω và vượt khỏi vùng đọc thuận tiện.
Một thang đo phù hợp là thang đưa kim vào khu vực có khoảng
chia đủ rộng để quan sát và nội suy.
Đồng hồ vạn năng điện tử cũng đo điện trở dựa trên các quan
hệ điện tương tự, nhưng tín hiệu được xử lý bằng mạch điện tử trước khi hiển thị
thành con số.
Hiểu được nguyên lý này giúp người dùng đọc đúng chiều thang Ω, chọn hệ số đo phù hợp và nhận biết những yếu tố gây sai số như pin yếu, điện trở của que đo hoặc tiếp xúc kém.
