Na první pohled jednoduchá otázka, ale je to opravdu vždy tak snadné, že nestojí za to se nad tím zamyslet?
První odpoveď, která asi hned napadne, může být přibližně tato: Vezmu rezistor, připojím ho vodiči k ohmmetru (zpravidla multimetru přepnutému do režimu ohmmetru), navolím odpovídající rozsah a z displeje přečtu hodnotu odporu. Je to špatně? Vůbec ne! Přesně takhle to funguje. Tedy většinou. V čem může být problém? V tom, jestli opravdu máme odpovídající rozsah a metodu měření.
Běžné digitální multimetry mívají rozsahy pro měření odporu odvykle od 200 Ω do 20 MΩ, někdy do 200 MΩ. Když potřebujeme změřit odpor 100 Ω, v ideálním případě se nám zobrazí na rozsahu 200 Ω číslo 100,0. Přípustná chyba měření bývá 1% rozsahu (v našem případě 2 Ω) + 2 digit (to je změna na posledním místě displeje), takže přípustná chyba může být ±2,2 Ω. Máme dostatečné rozlišení a dostaneme rozumný výsledek, i když třeba rezistory se běžně prodávají s přesností 1 %, a my měříme s horší přesností.
Co když budeme chtít změřit odpor 10 Ω? Na displeji bude 10,0, přípustní chyba je stejná, ±2,2 Ω, to už je horší. Vzhledem k měřenému odporu je to chyba větší než 20%. Pokus změřit odpor třeba 1 Ω dá opravdu jen čistě informativní výsledek, přípustná chyba je větší než odpor, který se snažíme změřit.
Můžeme z toho odvodit závěr, že odpor větší než asi 100 Ω se nám podaří změřit s rozumnou přesností, pod 100 Ω informativně a nižší hodnoty než asi 10 Ω, i když displej ukazuje smysluplné hodnoty, nelze brát příliš vážně.
No jo, ale s menšími odpory se setkáme běžně, je to odpor tenkých napájecích vodičů, přechodové odpory kontaktů a konektorů, odpor linií na plošném spoji, …. . Jak je tedy změřit?
Jednou z možností je mít podobný multimetr, jako je na fotografii (DT-9606), ten má směrem „dolů“ více rozsahů. Pro rozsahy 20 MΩ až 2 kΩ měříme běžným způsobem jen dvěma vodiči, rozsahy 200 Ω až 200 mΩ vyžadují připojit další dvojici vodičů (do konektoru vlevo dodávanou sondu) a použít čtyřdrátovou metodu. To znamená, že rezistorem se nechá procházet proud (silněji zakreslené přívody) a napětí se snímá co nejblíže k rezistoru, takže se z měření vyloučí odpor přívodních proudových vodičů i jejich kontakt.
Mez odporu, který můžeme s rozumnou přesností změřit, se tím posune asi tak ke 100 mΩ, ale jinak se nic nezmění, třeba přechodový opor kontaktů konektoru může být kolem 1 mΩ, takže na něj ani tento multimetr s rozšířenými možnostmi nestačí.
K měření malých odporů použijeme stejnou čtyřdrátovou metodu, kterou má i multimetr DT-9606, ale proud musíme zajistit větší a stabilizovaný (a přesně známý) nebo měřit dvěma měřidly, jedním procházející proud, druhým napětí na rezistoru.
Nemáme-li zdroj proudu, nastavíme proud procházející obvodem volbou horního rezistoru. Proud bude podstatně větší, než používají obvykle měřidla, třeba ke kontrole kontaktů konektorů se může nechat protékat proud kolem 10 A nebo i větší. Větší proud znamená větší napětí, které můžeme měřit. Odpor spočteme z Ohmova zákona ve tvaru R = U / I.
I když budeme uvažovat jen obvyklý nejmenší rozsah měření napětí 200 mV a údaj v polovině jeho rozsahu, zvládneme v uvedené situaci změřit odpor 10 mΩ (R = 0,1 [V]/ 10[A]), informativně i kolem 1 mΩ. Možná chyba výsledku je součtem chyb měření proudu a měření napětí, ale v praxi situace bývá příznivější.
Problém může být i opačný, potřebujeme změřit odpor větší, než nám rozsah dovoluje, třeba 1 GΩ. Jak na to? Budeme potřebovat zdroj napětí ale vystačíme si s jedním měřidlem.
Musíme znát vnitřní odpor R(i) na všech rozsazích voltmetru daného multimetru a mít k dispozici zdroj stabilního napětí, lépe vyššího (desítky V), v nouzi ale postačí třeba i 9 V baterie. Změříme napětí zdroje U(z) a poznamenáme. Ponecháme nastavený rozsah voltmetru, který odpovídá napětí zdroje, a zapojíme voltmetr tak, jak se běžně zapojuje ampérmetr (tedy sériově s měřeným odporem!!). Obvod připojíme na zdroj. Pokud je to potřeba, přepneme rozsah voltmetru na nižší rozsah. Odečteme napětí U(m), potřebujeme spočítat neznámý odpor R(x). Úvaha je jednoduchá, napětí se v sériovém obvodu měřeného rezistoru a voltmetru rozdělilo ve stejném poměru, v jakém jsou poměry odporů. Takže U(m) / (U(z) – U(m)) = R(i) / R(x), z toho R(x) = R(i) * (U(z) – U(m)) / U(m).
Příklad: Použitý multimetr má na všech rozsazích vnitřní odpor 10 MΩ, jako zdroj byl použit 12 V akumulátor se změřeným napětím 12,34 V. Sériově zapojený voltmetr ukázal 114 mV, v podstatě jsme jej použili jako ampérmetr s rozsahem 200 nA (rozsah 2 V) nebo 20 nA (rozsah 0,2 V). Měřený odpor vychází 10 * (12,34 – 0,114) / 0,114 = 1072 MΩ. V konkrétním příkladu šlo o rezistor WK65005 s odporem 1 GΩ a tolerancí ±20%.
Měření je samozřejmě zatíženo chybou voltmetru a také vnitřního odporu na rozsahu voltmetru, ale ten se zpravidla neliší od jmenovité hodnoty víc než 1% a lze změřit jiným (přesnějším) přístrojem. Pro občasné provozní měření odporů do asi 10 GΩ a orientační měření do 100 GΩ (s vyšším napětím do 1 TΩ) tento způsob vyhovuje. Rozšíření možnosti měření odporu je výrazné, zhruba o čtyři řády.
Kat. 2