ساختار مولتیمتر دیجیتال کلمپی

کلمپ مولتی متر چیست؟

مولتی متر کلمپ (انبری) یک ابزار تست الکتریکی است که یک مولتیمتر دیجیتال پایه را با یک سنسور ترکیب می کند. این سنسور می تواند یک سیم پیچ ترانسفورماتور جریان یا سنسور اثر هال، کویل روگوفسکی یا پره ای آهنی باشد.

کلمپ ها جریان را اندازه گیری می کنند و رابط های ها  تست ولتاژ را اندازه می گیرند وجود یک فک حلقوی در یک اندازه گیر برقی (مولتی متر) به تکنسین ها این امکان را می دهد تا فک ها را در اطراف سیم ، کابل یا رسانای دیگر در هر نقطه از یک سیستم الکتریکی که صلاح می دانند  بدون قطع جریان و خاموشی مدار قرار دهند و جریان عبوری را بررسی کنند

ساختار مولتیمتر کلمپی

داخل قالب های پلاستیکی مولتی متر های انبری، مدار و قطعات مختلفی وجود دارد که به ترتیب آنها را بررسی خواهیم کرد  در اینجا مولتی متر کلمپی فلوک 376

• فک سنجش جریان، آرواره های سخت از جنس آهن فریت قرار دارند که برای شناسایی ، تمرکز و اندازه گیری میدان مغناطیسی که از طریق جریان هدایت شده درون هادی ایجاد می شود استفاده می شود
• غشاء محافظ (برای محافظت از انگشتان در برابر شوک است)
• دکمه فریز داده، با فشردن این دکمه ارقام صفحه نمایش ثابت می ماند و وقتی برای  بار دوم فشار داده می شود ، وضعیت به حالت اولیه باز می گردد
• سوئیچ دوار
• نمایشگر که از جنس ال سی دی کریستال مایع سون سگمنتی
• دکمه نور پس زمینه، دکمه Min Max و دکمه Inrush که اندازه گیری دقیقی از جریان زیاد دارای اعوجاج وارد شونده به موتور که هنگام شروع کار را ارائه می کند و دکمه صفر شونده و اهرم باز شدن فک جریان همچنین علائم موجود بر روی فک برای اندازه گیری بهتر از جمله امکانات ظاهری موجود بر روی دستگاه می باشد
• جک ورودی و جک ورودی ولت / اهم همچنین ورودی پروب جریان انعطاف پذیر از جمله  کانکتور های  موجود بر روی دستگاه می باشد

ساختار داخلی

 مدار داخلی، پردازنده و مقاومت ها ترانزیستور ها دیود ها و … سایر قطعات داخلی کلمپ متر هستتند که در بلوک دیاگرام زیر عملکرد یکپارچه این تجهیزات را مشاهده می کنید بلوک زیر مدار راه انداز سنسور اثر هال برای اندازه گیری جریان مستقیم برای کلمپ متر می باشد

عکس زیر مدار واقعی و pcb مولتی متر کلمپی فلوک را نشان می دهد همان طور که ملاحظه می کنید این مدار چاپی به صورت سه لایه طراحی شده است و در هر طرف آن کلید هایی برای کمک به کاربر تعبیه شده است ال سی دی، فیوز ها، کانکتور ها، کلید سلکتوری فک و میکرو کنترلر قطعاتی می باشد که در تصویر زیر مشاهده می کنید

تکنولوژی فک ها و کلمپ مولتی متر انبری

Current transformer

Iron vane

Hall effect

Rogowski coil

مولتی متر های کلمپی برای اندازه گیری جریان غیر متناوب AC به اصل القایی در میدان مغناطیسی تکیه دارند . طبق تعریف جریان الکتریکی که از طریق سیم عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.  از آنجا که قطبیت در جریان AC غالباً به  طور متناوب در حال تغییر می باشد، باعث نوسانات پویا در میدان مغناطیسی متناسب با جریان می شود.  ترانسفورماتور جریان در داخل فک کلمپ متر نوسانات مغناطیسی را حس می کند و این مقدار را به جریان AC تبدیل می کند.  این نوع اندازه گیریها برای اندازه گیری جریانهای AC بسیار بالا و در حال گذر از نیمه هادی بسیار مناسب است

جریان مستقیم  DC، با پلاریته ثابت از طریق رسانا جریان می یابد در نتیجه ، میدان مغناطیسی در اطراف هادی تغییر نمی کند در این وضعیت گیرنده های معمولی هیچ خوانشی را ثبت نمی کنند .  مولتیمتر های کلمپی دی سی بر اساس اصل اثر هال کار می کنند.  سنسورهای اثر هال ، میدان مغناطیسی ناشی از جریان گذرنده را حس می کنند که باعث ایجاد ولتاژ کمی در حسگر هال می شود.  این  ولتاژ ، متناسب با جریان ، سپس تقویت و اندازه گیری می شود.

ساختار کلمپ انعطاف پذیر مولتی متر

کلمپ انعطاف پذیر به عنوان سیم پیچ های روگوفسکی Rogowski coil  شناخته می شود که گاها کویلهای هسته هوا (air-cored) یا پروب های جریان انعطاف پذیر نامیده می شوند، سیم پیچ های روگوفسکی با استفاده از سیم و سولونوییدها  (solenoids)  برای اولین بار در سال 1912 ساخته و استفاده شد.

 کویل های روگوفسکی برخلاف ترانسفورماتور جریان و سنسور های  اثر هال ، هسته ای از آهن ندارند.  در عوض ، آنها از یک سیم پیچ به شکل مارپیچ استفاده می کنند که به سرعت تغییرات (با عنوان اولین مرتبه مشتق شناخته می شود) میدان مغناطیسی یک هادی که در اطراف آن قرار دارد ، واکنش نشان می دهند.

هرچه سرعت دامنه تغییرات بیشتر شود ، ولتاژ بیشتری توسط کویل (سیم پیچ) تولید می شود.  مدار مجتمع درون دستگاه اندازه گیری های انجام شده را به سیگنالی متناسب با سیگنال در هادی تبدیل می کند و مقدار نهایی برروی نمایشگر برای قرائت توسط کاربر نمایش می دهد

از آنجا که سیم پیچ های های روگوفسکی به هسته آهنی (فلزی) وابسته نیستند ، می توان آنها را انعطاف پذیر ساخت و در نتیجه راحت تر در فضاهای تنگ قرار می گیرند این اصلی ترین ویژگی کلمپ انعطاف پذیر است. عدم وجود هسته مغناطیسی پاسخ فرکانس وسیع ، تا صدها کیلوهرتز را مجاز می کند و عملا نگرانی های لود مدار و اشباع را از بین می برد.

 از آنجا که سیم پیچ های  روگوفسکی به تغییر سیگنال پاسخ می دهند ، کویل های روگوفسکی فقط با جریان AC کار می کنند.

اجزا تشکیل دهنده پروب  مولتی متر جریان انعطاف پذیر

مطابق با تصویر بریده شده فوق:

1. یک روکش سیلیکونی عایق بیرونی (قرمز رنگ)
2. یک لایه جدا کننده (سیاه) از مواد نایلونی که غشاء بیرونی و عایق را از سیم های داخلی کویل جدا می کند.
3. یک لایه جدا کننده نازک و از جنس آلومینیوم (سفید رنگ) به عنوان شیلد سیم مسی بیرونی تابیده شده را می پوشاند
4. سیم های محکم پیچیده شده (آبی رنگ)  که به عنوان سیم Rogowski در نظر گرفته می شوند.
5. لایه پلاستیکی عایق هسته مسی سفید رنگ
6. هسته جامد مسی عایق بندی شده از لوله  انعطاف پذیر سفید.  هسته مسی مقاومت سیم پیچ در برابر تداخل الکتریکی خارجی را تقویت می کند.

مولتیمتر های انبری اغلب دارای سنسورهای دیگری مانند ولت متر ، اهم سنج و غیره  نیز هستند که باعث افزایش تطبیق پذیری ابزار می شوند.  همچنین برخی از انواع کلمپ متر و مولتی متر دارای حسگر های غیر تماسی برای اندازه گیری ولتاژ و حتی دما نیز می باشند.