而一般常見的數字萬用電表中,萬用代表多功能,電表的設計原理以基本電學V(電壓)=I(電流)×R(電阻)為理論依據。儀器與測量在現今社會科學普及的情況下越來越重要,研發人員的學習歷程以數字電表為入門,開始鑽研電子、電力、元件、溫度等測量概念,將測試的結果量化顯示,並且透過無線通訊傳輸紀錄與分析。此外,研究人員藉由實驗過程累積經驗,實現量測為設計之母的學習目的,有助於培育工程人才。
以OWON推出的掌上型藍牙數位電表為例,在數位化的需求下,為了增加學生、工程師或是研究人員在資料儲存的便利性,以及應對工作中常見的複雜測試情況,測試產品的某個參數時,需同時監測其他關聯指標。此產品在2015年4月由OWON基礎量測儀器商設計發表第一代藍牙電表B35,之後陸續推出B41/W16/OW18等藍牙與非藍牙兩種形式的數位電表(圖1)。
數位電表具靈活性且易於使用
新款數位電表有電壓、電流、電阻、溫度、二極體、電容、週期/頻率以及非接觸電壓量測等多種量測功能,同時有螢幕背光/LED以及藍牙資料傳輸通訊介面,可透過手機/平板App或者專用USB線與NB/PC連線(圖2)。大幅提升多機一體的量測功能性,顧及攜帶方便性以及紀錄資料實用性,滿足使用者多種環境的測試需要。而電表稱為基礎儀表,一直以來在使用上是最入門的電學量測工具。
對於新款的藍牙電表,需要讓使用者理解如何快速使用藍牙連線,因此團隊製作QRcode與說明書在包裝盒內,同時提供影片教學,使得使用者輕鬆上手。
多功能電表減輕電流監測負擔
就數位電表的實際使用經驗,以產品測試工程師Iwait.Lee的工作情境為例,可以應用在一些相對複雜的測試情況,測試產品的某個參數時需同時監測其他關聯指標。例如在一個電源產品上測試某個取樣電阻Rs上的電流以及溫度隨時間變化情況,Iwait.Lee需要一台電流表監測電流,同時使用一台溫度表或者紅外溫度測試儀測量溫度,而且還需開啟手機的碼表功能計時。開始測試時,碼表開始計算時間,10秒、20秒、30秒過去,還需要另外準備好紙和筆,記錄每個所需時間點的電流、溫度。若是一個人記錄、讀取兩個儀器的數值、並且查看時間,稍有疏忽測試資料就有偏差。
然而若是改用藍牙萬用表,Iwait.Lee僅需要2台B35和OWON免費的App。一台B35用來測量電流,另一台用來測量溫度,然後打開手機App,設置好取樣間隔時間10秒,再打開被測系統。透過數位化的量測技術,Iwait.Lee可以等到測試時間一到,關閉被測系統,直接查看手機測試資料,而且可以將這些資料選擇合適的格式保存起來或者分享出去,減少工作負擔。
電表設計趨向準確/耐用
數位電表基本的功能是穩定、準確且不易損壞,必須注意以下設計重點。
·準確度:解析度/位數Counts
1.萬用表的每個檔位元測量時對小訊號的分辨能力,量程越密就可以越靈敏地呈現被測訊號的變化(圖3),例如在220mV檔位設定,可以將量到最小的電壓解析為0.01mV。
2.Counts位數:比如選用B35/6位元的數位電表,最大顯示數位為5,999,解析度為量程的6,000分之一,同理Counts數越高解析度越高,可量測的訊號變化越細微。
3.準確度就是在特定條件下測量數值與真實數值的最大誤差。數位萬用表的準確度通常用讀數的百分比表示。準確度為讀數的1%,如果測量數值是100V,則實際顯示數值可能是99V和101V之間的任何數值。技術參數包括加到基本精度參數上的一位範圍(最後一位)。
耐用度20A保險絲與左邊的mA檔的自恢復保險(圖4),產品耐用度高於w同級產品的10A。
藍牙電表的設計理念,即是減少使用者在資料紀錄與儲存上花費時間、精力與大筆的金錢來完成一件可以輕鬆完成的事情。用戶只需要:
1.下載App連線
2.啟用離線紀錄
3.下載圖檔或者csv的紀錄(圖5)
即可簡單輕鬆完成資料紀錄,並繼續下一個實驗或者分析、報告(圖6)。
藍牙電表兼具操作/讀取便利性
研發藍牙電表有一個很重要的關鍵,在於協助使用者遠離危險的環境,因此無論用戶的身體大小,姿勢或活動性如何,電表的設計上都為接近、觸及、操控和使用的情境提供了適當的大小和空間。
若將電表結合藍牙的即時傳輸和記錄,在很多工作中增進用戶體驗,包含高電壓、高溫、粉塵氣體等高污染有毒、有害的地方,以及操作空間狹小、觀察位置彆扭等不方便人工即時讀取、記錄的環境,藍牙遠端測量和記錄的功能就可展現出它的優勢。
(本文作者為OWON資深工程師)