При проведении измерений напряжения, вольтметр или мультиметр должен подключаться к определенному участку электрической цепи параллельным образом, а при измерении силы тока, амперметр располагают последовательно. Поэтому для замера силы тока производят искусственный разрыв цепи и подключают к нему устройство для измерений.
Чтобы упростить и ускорить процесс, используют токоизмерительные клещи, работающие по абсолютно другому методу. Они позволяют произвести замер интенсивности электромагнитного поля, которое всегда появляется вокруг любого проводника. В этом материале будут разобраны токовые клещи постоянного тока, каков принцип их работы и какие виды токовых клещей бывают.
Токоизмерительные клещи — это инструмент позволяющий замерять силу электротока не создавая разрывов цепи. К примеру, при использовании мультиметра при таком замере, придется всякий раз разрывать провод, что неудобно на практике.
Выглядят они как простой мультиметр с клещами типа «прищепка» сверху. Эту самую прищепку цепляют на провод, и прибор дает все показания на своем дисплее.
Первые токоизмерительные приборы подобного рода представляли собой своеобразные трансформаторы, к которым подключался обычный амперметр. Сами прищепки, являющиеся видимой частью прибора, одновременно представляют собой первичную обмотку трансформатора. При помещении в нее проводника, по которому течет ток, из-за своего электромагнитного поля он будет индуцироваться на эту обмотку. После этого электроток пойдет на вторичную обмотку. С нее и будут сниматься показатели.
Важно! Первые виды этих приборов были простым дополнением к измерительным приборам и помогали удобнее фиксировать измеряемый провод.
Значения, которые показывал амперметр, приходилось рассчитывать дополнительно, поскольку требовалось учесть коэффициент трансформации. Еще один нюанс: работа только с переменным током, так как с постоянными значениями трансформаторы не работают.
Современные токовые клещи могут работать с любыми видами электротока, но для измерения постоянных значений вместо амперметра они используют датчик Холла, позволяющий фиксировать электромагнитное поле и его напряженность.
Разновидности клещей зависят от внешнего вида, схемы исполнения и типа вывода результатов. Обычно их подразделяют на следующие категории:
Есть еще одна разновидность этого прибора, которую стоит вынести в отдельный раздел. В зависимости от специфики применения, токовые клещи бывают для постоянного и переменного тока. Действие первых основано на эффекте Холла. Из-за этого они сильно дороже, но качественней и надежней. Практически все модели для постоянного тока включают в себя измерители переменного напряжения.
Переменный электроток измеряется по принципу трансформатора, поэтому соответствующие модели дешевые. Также они не могут производить замер постоянного напряжения.
Важно! Разновидности этой категории не отличаются внешне. Для практичности и надежности рекомендуется брать прибор, имеющий делать измерение для электротока постоянной и переменной величины
Конструкция токовых клещей предполагает наличие:
Для измерения параметров постоянного тока первым делом нужно выставить диапазон его работы. Дальнейшая пошаговая инструкция имеет следующий вид:
Значение может получиться с отрицательным знаком. Это определяется направлением течения тока. На губках прибора могут быть стрелки, которые показывают направление движения электротока. Следовательно, если прибор перевернуть, то будет показано значение без минуса.
Для замера переменного электротока можно взять простую лампочку и подключить ее к сети на 220 Вольт. Дальнейший порядок таков:
При работе с подобным оборудованием следует придерживаться общих правил безопасности по эксплуатации электроизмерительных приборов, несмотря на то, что использование токоизмерительных клещей — процедура безопасная. Запрещается превышать величину выбранного диапазона электротока и менять диапазон в процессе замера. Нельзя также держаться незащищенными руками за оголенные щупы, которые не защищены диэлектриком.
Перед началом пользоваться любым прибором следует тщательно изучить пособие по эксплуатации и все инструкции. Это помогает не только не подвергать себя опасности, но и продлить срок службы устройства. Это очень важно, поскольку в пособии описывается настройка прибора, режимы его работы, принципы его безопасного использования. Более того, в таких мануалах рассказывается, в течение какого срока и каким образом нужно делать калибровку устройства. Делается она в специализированных центрах, а нужна для повышения точности измеряемых параметров.
Таким образом, токоизмерительные клещи для постоянного тока — это удобный и практичный инструмент для определения силы электротока без размыкания проводов, как это делается в случае с амперметром или мультиметром. С его помощью можно в любой момент измерить электроток в автомобиле и его проводке, дома и на объектах прокладки, монтажа или обслуживания электрической сети.
обычно не имеют специальных портов для измерения токов, но у них есть каналы АЦП, через которые вы можете измерять аналоговые напряжения в определенном диапазоне. Это означает, что постоянный ток можно косвенно измерить каналом АЦП микроконтроллера, сначала преобразовав ток в напряжение. Самый простой способ сделать это - подключить сопротивление последовательно к пути тока и измерить падение напряжения на нем.Но подождите, если вы добавите дополнительное сопротивление в цепь, это повлияет на исходный ток. Следовательно, нам нужно использовать сопротивление очень малого значения, чтобы его влияние на ток в цепи не было значительным.
Резисторы номиналом меньше 1? доступны в магазинах электроники. В зависимости от величины тока в цепи вам необходимо выбрать соответствующую номинальную мощность резистора. Предположим, если вы выберете 0,47 Ом, а максимальный ток в цепи составляет около 2 А, то резистор должен иметь рассеивающую способность 4 x 0.47? 2 Вт тепла.
Вы также можете сделать небольшое сопротивление самостоятельно. Да, просто намотав медный провод в катушку. Я сделал один из сплошного медного провода длиной 5 футов (22 AWG) с пластиковой изоляцией на внешней стороне, как показано ниже.
Текущее сопротивление
Теперь давайте измерим его сопротивление. Сопротивление можно измерить напрямую с помощью цифрового мультиметра. Мой цифровой измеритель показывает значение 0,3. Это измерение может иметь более высокую погрешность, поскольку оно очень мало, и большинство мультиметров не показывает значения, превышающие 1 десятичную цифру.Сопротивление также можно измерить по закону Ома. Подключить 47? ? резистор, включенный последовательно с сопротивлением катушки (Rs), и подать питание 5 В, как показано ниже. Затем измерьте напряжение на Rs и ток через него отдельно с помощью мультиметра. В моем случае измеренные значения напряжения и тока составили 24,1 мВ и 84,3 мА соответственно. Это дает сопротивление катушки около 0,286 Ом.
Теперь предположим, что диапазон измерения тока с использованием этого сопротивления катушки составляет от 0 до 2 А.Тогда падение напряжения на сопротивлении катушки будет где-то от 0 до 0,57 В. Из-за его низкого динамического диапазона этот сигнал напряжения может быть неточно измерен с помощью модуля АЦП микроконтроллера. Так что для этого требуется какое-то масштабирование напряжения. Один из способов добиться этого - использовать схему операционного усилителя, как показано ниже.
Операционный усилитель как преобразователь напряжения
В схеме Rs - это низковольтный резистор, чувствительный к току (наш резистор катушки), который подключен последовательно с нагрузочным резистором.Наша цель - получить ток нагрузки (I). Низкое падение напряжения на Rs усиливается неинвертирующим усилителем. Коэффициент усиления усилителя устанавливается резисторами Rf и Ri. Для Rf = 10 K и Ri = 1,3 K коэффициент усиления усилителя будет около 8,7. Этого достаточно, чтобы линейно масштабировать Vs (0-0,57 В) до Vo (0-5 В). Теперь у вас есть сигнал напряжения 0-5 В, который соответствует току 0-2 А через Rs. Этот сигнал напряжения теперь больше подходит для преобразования АЦП с Vref = 5 В.
Vo = 8.7 x I x Rs = 2,49I (Rs = 0,286?)
=> I = Vo / 2,49.
Для 10-битного АЦП с Vref = 5 В, разрешение = 5/1024 = 0,0049 В. Для входного сигнала Vo значение O / P АЦП будет Vo x 0,0049. Таким образом,
I = выход АЦП x 0,0049 / 2,49 = 0,00197 x выход АЦП
Таким образом, текущее разрешение будет 0,00197 А (± 2 мА).
Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей
Часто бывает необходимо знать, как измерить ток с помощью мультиметра.Измерения тока выполнить легко, но они выполняются несколько иначе, чем измерения напряжения и другие измерения. Однако измерения тока часто необходимо проводить, чтобы выяснить, правильно ли работает цепь, или чтобы обнаружить другие факты, связанные с ее потреблением тока.
Ток - один из основных электрических / электронных параметров, поэтому часто необходимо измерить ток, протекающий в цепи, чтобы проверить ее работу.
Измерения тока можно выполнять с помощью различных измерительных приборов, но наиболее широко используемым измерительным оборудованием для измерения тока является цифровой мультиметр. Это испытательное оборудование широко доступно по очень разумным ценам.
Измерения тока выполняются иначе, чем измерения напряжения и других измерений.Ток состоит из потока электронов вокруг цепи, и необходимо иметь возможность контролировать общий поток электронов. В очень простой схеме показана ниже. В нем есть батарейка, лампочка, которую можно использовать как индикатор, и резистор. Чтобы изменить уровень тока, протекающего в цепи, можно изменить сопротивление, а количество протекающего тока можно измерить по яркости лампы.
Простая схема для измерения токаПри использовании мультиметра для измерения тока единственный способ, который можно использовать для определения уровня протекающего тока, - это разрыв цепи, чтобы ток проходил через измеритель.Хотя временами это может быть сложно, это лучший вариант. Типичное измерение тока можно выполнить, как показано ниже. Из этого видно, что цепь, в которой протекает ток, должна быть разорвана, а мультиметр вставлен в цепь. В некоторых схемах, где часто может потребоваться измерение тока, могут быть добавлены клеммы с перемычкой для облегчения измерения тока.
Как измерить ток с помощью мультиметраЧтобы мультиметр не влиял на работу цепи, когда он используется для измерения тока, сопротивление счетчика должно быть как можно меньшим.Для измерений около ампера сопротивление метра должно быть намного меньше ома. Например, если измеритель имел сопротивление в один Ом и протекал ток в один ампер, то на нем возникло бы напряжение в один вольт. Для большинства измерений это было бы неприемлемо высоким. Поэтому сопротивление счетчиков, используемых для измерения тока, обычно очень низкое.
Использовать аналоговый измеритель для измерения электрического тока довольно просто.Есть несколько незначительных отличий в способах измерения тока, но используются те же основные принципы.
При использовании аналогового мультиметра можно выполнить несколько простых шагов:
Чтобы измерить ток цифровым мультиметром, можно выполнить несколько простых шагов:
Следуя этим шагам, очень легко измерить ток с помощью любого цифрового мультиметра.
Самый очевидный метод измерения тока с помощью мультиметра - разорвать цепь и быстро измерить измеритель внутри цепи.Однако это не единственный метод, который можно использовать.
Есть несколько методов, которые могут быть реализованы, которые не требуют разрыва цепи и последовательного подключения счетчика.
Эти методы часто используются там, где важно не разорвать цепь, и используются методы, которые тем или иным образом определяют ток.
Точность часто может быть почти такой же хорошей, как при включении измерителя в цепь, но для этого могут потребоваться уже установленные компоненты или использование датчиков других типов.
Этот метод измерения тока может дать некоторые преимущества при некоторых обстоятельствах, когда предполагается, что ток может потребоваться регулярно измерять в цепи.
Этот метод измерения тока предполагает включение в схему небольшого резистора подходящего номинала. Обычно один конец резистора находится под потенциалом земли, чтобы избежать риска случайного замыкания на землю высокого напряжения при проведении теста.
Метод измерения тока путем вставки в цепь последовательного резистора.Путем измерения напряжения на резисторе можно легко рассчитать ток.
Например, резистор 10 Ом вставлен в цепь и на нем обнаружено значение 100 мВ, тогда, используя закон Ома, можно сделать вывод, что ток составляет V / R = 0,1 / 10 = 10 мА.
При использовании этого метода измерения тока значение резистора должно быть достаточно точным для проведения измерений.Любой допуск на резистор e даст аналогичный допуск, но не при измерении. К счастью, многие измерения в этой ситуации не требуют предельной точности, и поэтому даже 10% резисторов будут достаточно точными - 2% также может быть адекватным в зависимости от необходимых допусков.
В показанном случае последовательный резистор, используемый для измерения тока, помещен рядом с землей, а также в обход конденсатора для обхода любого сигнала на землю. Это особенно важно, если схема используется на радиочастотах, РЧ, поскольку это поможет предотвратить распространение любого сигнала по выводам измерительного прибора.
Если невозможно каким-либо образом прорваться в цепь, можно использовать датчик тока.
Датчики тока обычно бывают в виде датчика, который размещается вокруг проводника с током. Он может обнаруживать ток, протекающий в проводнике, и таким образом давать показания.
Эти датчики часто входят в состав законченного измерителя, поэтому часто невозможно использовать стандартный мультиметр для этого типа теста.
Существует несколько различных типов датчиков / измерителей, которые можно использовать в этом методе измерения тока.
Существуют и другие аналогичные методы измерения тока с использованием датчиков, но токовые клещи и датчики на эффекте Холла являются наиболее распространенными.
Часто бывает необходимо измерить переменный ток. Хотя для измерения переменного тока используются те же основные шаги, что и при нормальном измерении постоянного тока, есть несколько дополнительных моментов, на которые следует обратить внимание.
Хотя измерение электрического тока не так распространено, как измерение напряжения, тем не менее, умение измерять ток является важной и важной способностью. Также важно знать, как измерять ток, чтобы получить лучшее от мультиметра.
Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .
Токоизмерительные клещи - это электрические тестеры с широкими губками, которые могут зажимать электрический провод. Первоначально разрабатывался как одноцелевой инструмент для измерения переменного тока, Токоизмерительные клещи теперь включают входы для подключения измерительных проводов и других датчиков, которые поддерживают широкий диапазон электрических измерений. Незаменимы в качестве испытательного инструмента, губки токоизмерительных клещей облегчают работу в ограниченном пространстве и позволяют измерять ток на токоведущих проводниках без прерывания цепи.
Хотя токоизмерительные клещи тесно связаны с мультиметрами, это не просто мультиметры с индуктивными клещами, заменяющими измерительные провода. Как правило, мультиметры можно рассматривать как измерители напряжения. приборы с некоторой способностью измерения тока, в то время как клещи - это приборы для измерения тока с некоторой способностью измерения напряжения.
Токоизмерительные клещи основаны на принципе магнитной индукции для бесконтактных измерений переменного тока.Электрический ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле. Поскольку чередование ток часто меняет полярность, это вызывает динамические колебания магнитного поля, которые пропорциональны току. Трансформатор тока внутри токоизмерительных клещей определяет магнитных колебаний и преобразует значение в показания переменного тока. Этот тип измерения удобен для измерения очень сильных токов переменного тока.
Однако постоянный ток течет по проводникам с фиксированной полярностью.Следовательно, магнитное поле вокруг проводника не меняется, и обычные клещи регистрируют нет чтения. Токоизмерительные клещи постоянного тока работают по принципу эффекта Холла. Датчики на эффекте Холла воспринимают магнитное поле, вызванное протеканием тока, которое вызывает небольшое напряжение на холле. датчик эффекта. Это напряжение, пропорциональное току, затем усиливается и измеряется.
Токоизмерительные клещи часто включают в себя другие датчики, такие как вольтметры, омметры и т. Д.которые увеличивают универсальность инструмента. Эти другие датчики используют измерительные провода, которые подключаются к токоизмерительные клещи. Поскольку с помощью клещей можно проводить только измерения тока, бесконтактный характер клещей не дает преимуществ для других измерений.
Характеристики клещейТокоизмерительные клещи часто доступны с рядом функций, которые упрощают получение точных показаний и обработку полученных данных. Конечно, более вероятны более высокие клещи. чтобы включить эти расширенные функции.
True RMS: Поскольку переменный ток меняет направление несколько раз в секунду, он представлен в виде синусоидальной волны. Поскольку амплитуда синусоидальной волны меняется непрерывно в течение периода волны измерения тока могут незначительно отличаться в разные моменты времени. True-RMS (среднеквадратичное значение) преобразует сигналы переменного тока в эквивалентные сигналы постоянного тока. значение для более стабильных и точных показаний переменного тока.
Степень защиты IP: Степень защиты от проникновения классифицирует и оценивает степень защиты корпуса от проникновения влаги и посторонних предметов.Адекватно защищенные инструменты подходят для использования в более широком диапазоне сред. Рейтинги NEMA - еще одна широко используемая система рейтингов корпусов.
Интерфейс ПК: Токоизмерительные клещи все чаще включают в себя последовательные порты (интерфейсы ПК) в качестве средства для простой передачи данных со счетчика на компьютер, где может произойти анализ или создание отчета. Общие интерфейсы включают Ethernet, USB, FireWire или RS-232. Часто также доступно программное обеспечение, помогающее организовать данные после того, как они были перенесен на комп.
Регистратор данных: Внутренняя память, способная хранить ряд измеренных значений для последующего вызова.
Пусковой бросок: Функция броска тока обеспечивает пользователям точное измерение сильных скачков тока, протекающих в двигателях во время запуска. Это измерение может иметь решающее значение при устранении неисправностей, таких как ложные срабатывания устройств защиты от сверхтоков.
Дисплей с автоматическим выбором диапазона: Автоматический выбор единиц измерения автоматически устанавливает правильный диапазон измерения, избавляя пользователей от необходимости настраивать положения переключателя при попытке установить зажим и произведите измерение.
Хотя клещи предназначены исключительно для измерения тока, большинство клещей принимают входные данные от измерительных проводов или других щупов, что значительно увеличивает количество типов измерений, которые они способны и делают токоизмерительные клещи гораздо более универсальным инструментом.
Если у вас есть какие-либо вопросы относительно токоизмерительных клещей, не стесняйтесь обращаться к одному из наших инженеров, отправив нам электронное письмо по адресу [email protected] или позвонив по телефону 1-800-884-4967.
.