Sondy prądowe - prosty system zarządzania treścią

Jestes tutaj ::>> Oscyloskop » Sondy prądowe

Sondy prądowe


Sondy prądowe służą do pomiaru oraz zobrazowania na ekranie oscyloskopu przebiegów prądowych (badanie kształtu i wartości natężenia prądu). Najprostsza sonda składa się z bocznika (rezystora o niewielkiej rezystancji) włączonego w obwód mierzonego prądu. Przyłączona do rezystora sonda napięciowa mierzy spadek napięcia odpowiadający wartości natężenia prądu wg wzoru I = U/R. Jeśli np. wartość rezystora będzie wynosiła 1 Q, to przy przepływającym przez niego prądzie o natężeniu 0,5 A - napięcie na rezystorze będzie wynosiło 0,5 V. Jak widać, dla bocznika o rezystancji 1 Q wartości zmierzonego napięcia w voltach odpowiadają dokładnie wartości przepływającego prądu w amperach. Wadą sondy bocznikowej jest konieczność rozłączenia badanego obwodu, co w niektórych przypadkach może być kłopotliwe i trudne. Kolejny problem to dodatkowa rezystancja (opór) włączana do obwodu. Powinna ona być jak najmniejsza, ale przy małej rezystancji bardzo mała jest też wartość sygnału wyjściowego z sondy. Kolejna niedogodność to konieczność zwracania uwagi na przyłączanie masy oscyloskopu, tak aby nie spowodować jakiegoś zwarcia (patrz „Dołączanie masy”).



Pomiar natężenia prądu za pomocą bocznika: 1 - przewód z mierzonym prądem, 2 - bocznik pomiarowy, 3 - sonda oscyloskopu


Dużo wygodniejsze w użyciu są sondy hallotronowe. Występują one jako przystawki do multimetrów i oscyloskopów i działają na zasadzie pomiaru pola magnetycznego powstającego wokół przewodnika. Ich ogromną zaletą jest to, że nie wymagają rozłączania badanego obwodu (tak jak w przypadku klasycznych amperomierzy bocznikowych). Wystarczy otworzyć cęgi pomiarowe i założyć je na przewód, w którym przepływa badany prąd.



Budowa sondy hallotronowej do pomiarów prądowych:
a - rdzeń otwarły podczas zakładania na przewód, b - rdzeń zamknięty - pomiar; 1 - przewód z mierzonym prądem, 2 - czujnik hallotronowy 3 - dolna część rdzenia magnetowodu, 4 - górna część rdzenia magnetowodu


Należy jednak zwrócić uwagę, aby cęgi nie obejmowały innych przewodów, w których przepływa prąd o wartości porównywalnej z mierzonym, ponieważ spowoduje to zafałszowanie wyniku. Jeżeli cęgi zostaną założone na wiązkę kabli, mierzona będzie suma poszczególnych prądów. Wypadkowa wartość może więc kompensować się do zera. Sondy prądowe są wykorzystywane najczęściej do sprawdzania układu rozruchu silnika, układu ładowania akumulatora oraz do badania prądu w obwodzie zapłonowym i wtryskowym. Konstrukcja sond do pomiarów dużych prądów (rzędu setek amperów) jest nieco inna niż sond mierzących małe prądy. Konieczne jest zapewnienie większego rozstawu cęgów, tak aby mogły one objąć grubsze przewody. Jednym z problemów pojawiających się przy stosowaniu tego typu sond jest pozostałość magnetyczna w materiale rdzenia magnetycznego, co objawia się brakiem wskazania zera pomimo braku przepływu prądu po zakończeniu pomiaru. W bardziej złożonych i droższych sondach istnieją automatyczne układy kompensacyjne, jednak najczęściej jest to pokrętło lub przycisk do regulacji zera. Przy pomiarach wymagających większej dokładności, należy przed każdym pomiarem wyzerować sondę. Przykładowe hallotronowe sondy dla mniejszego i większego zakresu natężenia prądu przedstawia rys.



Hallotronowe sondy prądowe typu CA-60 oraz CA-600, które mogą być wykorzystane jako przystawki do oscyloskopu:
1 - cęgi z magnetowodem, 2 - przycisk do otwierania sondy, 3 - wyłącznik zasilania i przełącznik zakresów, 4 - przycisk zerowania
Parametry sondy typu CA-60 CA-600
zakresy 10 mA+20 A, 20+60 A 0...600 A
czułość 1 mV/10 mA, 1 mV/100 mA 1 mV/1 A
maks. średnica 9 mm 30 mm
zasilanie bateria 6F22 bateria 6F22


W przypadku sond prądowych z własnym zasilaniem bateryjnym, po skończonych pomiarach warto pamiętać o wyłączeniu zasilania. Modele sond cęgowych, którymi się do tej pory posługiwałem, nie miały automatycznego wyłącznika zasilania, a pobór prądu z baterii wynosił ok. 10 mA.
W ofertach przyrządów pomiarowych można spotkać sondy cęgowe przypominające sondy hallotronowe, ale działające na zasadzie indukcyjnej. Sondy te są z reguły tańsze, ale przeznaczone tylko do prądu przemiennego. Prądy impulsowe można mierzyć za pomocą sondy indukcyjnej, która jest zbudowana z rdzenia ferrytowego, z nawiniętym uzwojeniem. Przewód elektryczny z badanym prądem należy włożyć do wnętrza rdzenia i zamknąć obwód magnetyczny.



Budowa sondy indukcyjnej wykorzystywanej do: synchronizacji przy badaniu przebiegów zapłonowych, wyzwalania lamp stroboskopowych, pomiaru prędkości obrotowej w analizatorach spalin


Rdzeń jest zamykany za pomocą przesuwanej zasuwki lub kleszczowo. Niestety sondy takie mierzą jedynie prądy impulsowe i są wykorzystywane we wskaźnikach wartości szczytowej prądu (np. prądu wtryskiwacza). Inne, znacznie powszechniejsze jest zastosowanie sondy indukcyjnej: w lampach stroboskopowych, jako sondy sygnału synchronizującego przy badaniu przebiegów zapłonowych i jako czujniki prędkości obrotowej w analizatorach spalin.