Zasada działania miernika cęgowego i różnica między multimetrem
Główne funkcje i zasady działania zegarków cęgowych
Najważniejszą cechą miernika cęgowego jest cęg otwierany od przodu, który można łatwo włożyć w przewód w celu pomiaru prądu w obwodzie, dzięki czemu nie ma potrzeby uszkadzania lub modyfikowania oryginalnego obwodu, i może mierzyć dużą ilość prądu. Multimetr ma również funkcję pomiaru prądu, więc jaka jest różnica między nim a miernikiem cęgowym do pomiaru prądu? Po pierwsze, zrozummy zasady i różnice między multimetrem wykrywającym prąd a miernikiem cęgowym wykrywającym prąd.
Podczas pomiaru prądu za pomocą multimetru należy odłączyć mierzony obwód i podłączyć multimetr szeregowo w celu pomiaru prądu. Poprzez wewnętrzny obwód wykrywania prądu multimetru można zobaczyć, że poziom prądu wewnątrz multimetru jest w rzeczywistości rezystorem o bardzo małej wartości rezystancji. Gdy przez ten rezystor popłynie prąd, nastąpi na nim spadek napięcia, ponieważ określona zostanie wartość rezystancji. Dopóki mierzone jest napięcie na rezystorze, prąd płynący przez rezystor można obliczyć ze wzoru, ponieważ rezystor ten jest połączony szeregowo w obwodzie, więc prąd płynący przez niego jest prądem mierzonego obwodu.
Zatem obwód pomiaru prądu w multimetrze obejmuje wiele obwodów pomiaru prądu w przyrządzie, które są mierzone poprzez konwersję prądu na napięcie poprzez bocznik rezystancyjny. Istnieją również wymagania dotyczące doboru wartości rezystancji tego rezystora. Jeśli wartość rezystancji jest zbyt duża, spadek napięcia powstający podczas przepływu prądu przez rezystor będzie duży. Z jednej strony spowoduje to rozprowadzenie większego napięcia, co wpłynie na normalną pracę obciążenia pomiarowego. Natomiast im większa wartość rezystancji, tym większy pobór mocy generowany na niej przy tym samym prądzie, co będzie powodować nagrzewanie się rezystora. Dlatego biorąc pod uwagę te dwie kwestie, im mniejsza wartość rezystancji, tym lepiej.
Wartość rezystancji nie powinna być jednak zbyt mała. Jeśli rezystancja jest zbyt mała, spadek napięcia powstający podczas przepływu prądu będzie mniejszy. Wymaga to pewnych wymagań dla kolejnego obwodu pomiarowego, ponieważ niskie napięcie musi zostać wzmocnione, zanim będzie mogło zostać wykryte przez obwód.
Wady pomiaru prądu za pomocą multimetru
Z metody i zasady wykrywania prądu za pomocą multimetru wynika, że przy pomiarze prądu konieczne jest podłączenie multimetru szeregowo w badanym obwodzie. Nie jest to odpowiednie w przypadku niektórych obwodów, których nie można wyłączyć na czas pomiaru. Kolejną kwestią jest zakres pomiaru prądu multimetru, zazwyczaj maksymalny zakres pomiaru prądu multimetru to 10A lub 20A. Aby zapobiec nagrzewaniu się wewnętrznego rezystora detekcji prądu, multimetr nie może również mierzyć dużych prądów przez dłuższy czas. Pomiar jeszcze większych prądów nie jest łatwy do osiągnięcia za pomocą typowego multimetru.
Zasada pomiaru prądu za pomocą miernika cęgowego
Zasada działania miernika cęgowego do pomiaru prądu jest zasadniczo taka sama jak zasada działania multimetru do pomiaru prądu. Różnica polega na tym, że miernik cęgowy nie wykrywa bezpośrednio napięcia na rezystorze bocznikowym, lecz wykorzystuje przekładnik prądowy. Transformator jest w rzeczywistości zastosowaniem transformatora, który może przekształcić prąd zgodnie z określoną proporcją. Po podłączeniu przekładnika prądowego do obciążenia jego stopień pierwotny odpowiada jednemu zwojowi, a stopień wtórny ma więcej zwojów wewnątrz miernika cęgowego, co zmniejsza prąd w określonej proporcji. Dlatego przekładnik prądowy jest również odpowiednikiem transformatora podwyższającego. Obwód wewnątrz miernika cęgowego może obliczyć zmierzony prąd poprzez wykrywanie napięcia po stronie wtórnej transformatora.
Zatem w porównaniu z multimetrem miernik cęgowy nie musi zmieniać obwodu podczas pomiaru prądu i może mierzyć większe prądy, takie jak prąd obciążeń indukcyjnych, takich jak silniki. Jednakże ze względu na zastosowanie przekładnika prądowego wewnątrz miernika cęgowego, zgodnie z zasadą działania przekładnika, nie może on przepuszczać prądu stałego. Czy zatem miernik cęgowy nie może mierzyć prądu stałego? W rzeczywistości miernik cęgowy może mierzyć prąd stały, ale nie wykorzystuje przekładnika prądowego.
Zasada pomiaru prądu stałego za pomocą miernika cęgowego
Ze względu na niezdolność prądu stałego do wytwarzania zmian strumienia magnetycznego, miernik cęgowy nie może mierzyć prądu stałego za pomocą przekładnika prądowego. Zastosowanie transformatora do pomiaru prądu przemiennego nazywa się transformatorem elektromagnetycznym, natomiast miernik cęgowy do pomiaru prądu stałego wykorzystuje inny rodzaj czujnika - czujnik Halla.
Zasada stosowania czujnika Halla do pomiaru prądu stałego polega na tym, że gdy prąd przepływa przez drut, generowane jest pole magnetyczne (podobne do elektromagnesu), a to pole magnetyczne jest proporcjonalne do wielkości prądu. Cęgi miernika cęgowego zbierają pole magnetyczne generowane przez przewody i są wykrywane przez element Halla umieszczony wewnątrz cęgów. Element Halla to magnetyczny element wykrywający, który przekształca pole magnetyczne w sygnał napięciowy na wyjściu. Ten sygnał napięciowy jest wzmacniany przez obwód w celu wyświetlenia prądu obciążenia. Wiele obecnie mierników cęgowych wykorzystuje zarówno prąd przemienny, jak i stały, w tym transformatory elektromagnetyczne i czujniki Halla do wykrywania prądów przemiennych i stałych.
Różnica między miernikiem cęgowym a multimetrem
Jak wspomniano powyżej, główną funkcją miernika cęgowego jest wykrywanie prądu. W porównaniu do multimetru miernik cęgowy jest wygodniejszy w obsłudze i ma znacznie większy zakres pomiarowy. Jedno jest jednak takie, że przy pomiarze małych prądów (np. kilkuset miliamperów) miernik cęgowy nie jest w stanie normalnie ich wyświetlić, a jego dokładność pomiaru nie jest tak dobra jak multimetru.
Druga różnica polega na tym, że ponieważ główną funkcją miernika cęgowego jest wykrywanie prądu, w innych funkcjach nie jest on tak dobry jak multimetr. Chociaż wiele mierników cęgowych integruje obecnie wiele funkcji multimetru, takich jak pomiar napięcia, pomiar rezystancji, pomiar częstotliwości, pomiar temperatury itd., ogólnie rzecz biorąc, tych funkcji innych niż pomiar prądu nie można porównać z multimetrem, a ich dokładność przekładnie pomiarowe są na ogół mniejsze niż w przypadku multimetru.
Podsumowując, cele i środowisko użytkowania mierników cęgowych i multimetrów są różne. Jeśli koncentrujemy się na pomiarze prądu, szczególnie dużego prądu, preferowane są mierniki cęgowe; Jeżeli w codziennym użytkowaniu używany jest do pomiaru rezystancji napięciowej lub parametrów elementów elektronicznych i ma określone wymagania co do dokładności pomiaru, należy wybrać multimetr. Zatem te dwa typy instrumentów można wybrać w oparciu o rzeczywiste potrzeby lub jednocześnie w zależności od środowiska użytkowania.
