CP-10 i CP-11

Przy pomiarze prądu w instalacjach samochodowych mamy do czynienia zarówno z prądami małymi ok. 1 A, jak i dużymi rzędu kilkuset amperów. Ze względu na dużą rozpiętość mierzonych prądów, nie można do tego celu użyć tylko jednego przyrządu pomiarowego, np. multimetru cęgowego. Stąd też producenci przyrządów pomiarowych oferują osobne multimetry cęgowe do pomiarów prądów małych i dużych. Podobnie jest z przystawkami cęgowymi współpracującymi z multimetrami cyfrowymi. W niniejszym artykule zostanie przedstawiona nowa przystawka do pomiaru prądów dużych (do 400 A) o oznaczeniu CP-11 i porównana ze znaną już na rynku przystawką CP-10, przeznaczoną do pomiaru prądów małych (do 80 A). Obie przystawki, produkowane przez firmę Standard Instruments, są w oferowane w Polsce przez firmę Labimed Electronics. Ich parametry zamieszono w załączonej tablicy.

Prądowe przystawki cęgowe Standard Instruments.

Użycie przystawki cęgowej jest rozwiązaniem ekonomicznym, gdyż do rozwiązania problemu pomiarowego wystarcza wtedy tylko jeden stosunkowo tani specjalizowany przyrząd (przystawka) połączony z uniwersalnym multimetrem cyfrowym (niekoniecznie z funkcjami samochodowymi). O zaletach pomiaru pośredniego, tj. za pomocą cęgów, nie trzeba już nikogo przekonywać, pisaliśmy o tym wielokrotnie. Warto tylko przypomnieć, że pomiar tego typu zapewnia bezpieczeństwo zarówno użytkownika, jak i używanego przyrządu pomiarowego (multimetru). Oferuje też wysoki komfort wykonywania pomiarów. Wadą jest nieco mniejsza dokładność pomiaru, gdyż jest ona w takim przypadku sumą dokładności cęgów i połączonego z nimi multimetru. Warto też pamiętać, że przystawka - jak każdy cyfrowy przyrząd pomiarowy - zapewnia wyspecyfikowaną dla niej dokładność pomiaru poczynając od 10 % wybranego podzakresu pomiarowego. Zatem, gdy najniższy podzakres pomiarowy przystawki wynosi 20 A, to wyspecyfikowana dokładność będzie zachowana poczynając od 2 A, a w najlepszym przypadku od 1 A (niektórzy producenci deklarują zachowanie wyspecyfikowanej dokładności już od 5 % podzakresu). Nie znaczy to, że przy prądach mniejszych od 1 A nie otrzymamy wyniku pomiaru, lecz dokładność pomiaru będzie mniejsza, choć w wielu zastosowaniach wystarczająca. Przy pomiarach bardzo małych prądów rzędu miliamperów jednym ze sposobów uzyskania rzetelnego i dokładnego wyniku pomiaru może być użycie metody konwencjonalnej za pomocą amperomierza (np. amperomierza multimetru), wymagającej rozwarcia obwodu z mierzonym prądem i włączenia w niego szeregowo amperomierza.

Zdecydowana większość przystawek dostępnych na rynku mierzy zarówno prądy stałe, jak i przemienne. Przystawki tego typu mają jako czujnik przetwornik hallotronowy, umieszczony w cęgach, dzięki któremu można nimi mierzyć prąd stały. Warto zaznaczyć, że na rynku przyrządów pomiarowych są też dostępne przystawki działające na innej zasadzie (indukcyjnej), mierzące tylko prądy przemienne i to mniejsze niż dostępne za pomocą przystawek z hallotronami, jednak ich przydatność do pomiarów samochodowych jest właściwie żadna. Uzyskanie wystarczającej dokładności przy pomiarze małych prądów za pomocą przystawki cęgowej jest bardzo trudne. Aby uzyskać odpowiednią czułość układu pomiarowego, trzeba często użyć dwóch przetworników hallotronowych. Otwór na przewód z mierzonym prądem nie może być zbyt duży. Stąd też przystawki mierzące małe prądy mają cęgi o średnicy wewnętrznej ok. 10 mm, podczas gdy średnice wewnętrzne przystawek mierzących prądy duże (ok. 1000 A) przekraczają nawet 50 mm. Do współpracy z przystawką cęgową nadaje się w zasadzie każdy multimetr uniwersalny z podzakresem pomiarowym napięcia, np. 400 mV. Przy pomiarze prądu tą metodą trzeba jednak pogodzić się z uciążliwościami polegającymi na konieczności jednoczesnego używania do tego dwóch przyrządów oraz przeliczania wskazań napięcia multimetru na prąd, tj. np. miliwoltów na ampery. Przy przeliczaniu stosuje się podaną przez producenta wartość przekładni w mV/A (umieszczoną zwykle na płycie czołowej przystawki). Aby otrzymać wartość prądu, należy pomnożyć wskazanie multimetru przez wartość przekładni. Gdy przystawka ma przełączane podzakresy pomiarowe, to do obliczeń używa się wartości przekładni odpowiadającej aktualnie włączonemu podzakresowi.

Przystawka cęgowa CP-11
Przystawka CP-11 (rys. 1) jest przeznaczona do pomiaru prądów stosunkowo dużych, nieprzekraczających 400 A, zarówno stałych, jak i przemiennych, po uprzednim połączeniu jej z multimetrem cyfrowym. Wydłużone nieco cęgi przystawki mogą objąć przewód z mierzonym prądem o maksymalnej średnicy 20 mm. Do wyboru podzakresu pomiarowego, a tym samym przekładni przystawki służy pięciopozycyjny przełącznik przesuwny. Przełącznikiem tym wybiera się podzakres pomiarowy 40 A lub 400 A, osobno dla prądów przemiennych i stałych. Na podzakresie 40 A przekładnia przystawki wynosi 10 mV/A, a na podzakresie 400 A – 1 mV/A. Dokładność pomiaru przystawki zależy do wartości mierzonego prądu i jego rodzaju (prąd stały, prąd przemienny). Przy pomiarze prądów stałych, na podzakresie 40 A, dokładność pomiarowa w zakresie od 0 do 20 A wynosi ±3,5 %, a w zakresie od 20 do 40 A maleje do ±4 %. Gdy natomiast wybierze się podzakres 400 A, to dokładność pomiaru równa ±3,5 % będzie zagwarantowana do 300 A, przy czym w zakresie od 300 do 400 A zmniejszy się do ±4,5 %.

Rys. 1 Przystawka cęgowa CP-11.

Rys. 2 Przystawka cęgowa CP-10.

Dokładność pomiaru prądu przemiennego w porównaniu z prądem stałym będzie (z definicji) gorsza (±4 proc, w zakresie do 20 A, przy częstotliwości 50/60 Hz). Do zerowania przed pomiarem pozostałości magnetycznej cęgów (np. po poprzednim pomiarze), której efektem jest wskazanie szczątkowe multimetru dołączonego do przystawki, służy przycisk DC ZERO. Wyjściowy sygnał napięciowy z przystawki jest wyprowadzany przewodem długości ok. 1,5 m, zakończonym dwoma osobnymi wtykami banankowymi, bezpiecznymi, tj. z osłonkami. Przystawka jest zasilana napięciem 9 V z baterii alkalicznej typu 6F22 wystarczającej na 80 h ciągłej pracy. Stan baterii, wymagający wymiany jej na nową sygnalizuje czerwona dioda LED. Osobna zielona dioda sygnalizuje włączenie zasilania przystawki.
Producent w komplecie z przystawką CP-11 dostarcza futerał, baterię i instrukcję obsługi.

Przystawka cęgowa CP-10
Jak już wspomniano, pomiar małych prądów wymaga od konstruktorów spełnienia dodatkowych wymagań, stąd też cęgi przystawki CP-10 (rys. 2) mają niewielki otwór mogący objąć przewód z prądem o średnicy nie większej niż 12,5 mm. Przystawka mierzy prądy stałe i przemienne na dwóch podzakresach, 20 i 80 A. Odpowiadające tym podzakresom wartości przekładni wynoszą odpowiednio 100 mV/A i 10 mV/A. Potrzebny podzakres wybiera się pięciopozycyjnym przełącznikiem przesuwnym. Pozostałość magnetyczną w cęgach zeruje się przyciskiem DC ZERO. W porównaniu z przystawką CP-11, przystawka CP-10 charakteryzuje się dużo szerszym pasmem pomiaru rozciągającym się od 40 Hz do 20 kHz, stąd też nadaje się ona dobrze do pomiarów oscyloskopowych. Gdy oscyloskop ma gniazda BNC, trzeba użyć odpowiedniej przejściówki np. XM-BB (wtyk BNC – dwa bezpieczne gniazda banankowe). Dokładność pomiaru zależy od zakresu pomiarowego prądu, rodzaju prądu, a przy pomiarze prądu przemiennego od jego częstotliwości. Przy pomiarze prądów stałych do 40 A dokładność pomiaru wynosi ±3 %, a przy prądach większych maleje do ±8 %. Przy pomiarze prądów przemiennych dokładność pomiaru zmienia się od ±2 do ±8 %. Sygnał wyjściowy z przystawki jest wyprowadzany podobnie jak w przystawce CP-11 przewodem długości ok. 1,2 m połączonym z przystawką na stałe. Przewód jest zakończony zintegrowanym, podwójnym wtykiem banankowym. Poszczególne wyprowadzenia wtyku są bezpieczne, tj. zawierają specjalne osłonki. Przystawka jest zasilana z 9-woltowej baterii 6F22 wystarczającej na 80 h pracy (przy użyciu baterii alkalicznej). Dwie diody LED (zielona i czerwona) sygnalizują odpowiednio włączenie zasilania przystawki i niskie napięcie baterii zasilającej, które wymaga wymiany jej nową. Producent w komplecie z przystawką CP-10 dostarcza futerał, baterię i instrukcję obsługi.

Leszek Halicki