Firma HIOKI, projektując amperomierze 3290 i 3290-10, skupiła się przede wszystkim na samym pomiarze prądu, rozbudowując go o nietypowe, choć przydatne funkcje, a pomijając jednocześnie funkcje pomiarowe innych parametrów, które można spotkać w wielu multimetrach cęgowych dostępnych na rynku przyrządów pomiarowych. Amperomierze 3290 i 3290-10 mierzą prądy stały, przemienny z nałożoną składową stałą oraz przemienny (już od częstotliwości 1 Hz) na podzakresach 20, 200, i 2000 A. Do unikatowych własności tych przyrządów należą nie tylko rozbudowane funkcje pomiarowe prądu, lecz również dwa wielofunkcyjne wyjścia sygnałowe oraz wymienne cęgi, którymi można mierzyć zarówno prądy małe (z rozdzielczością już od 0,01 A), jak i duże (do 2000 A). Użytkownik amperomierza ma do wyboru kilka metod pomiarowych prądu, tj. „DC” (pomiar prądu stałego), „AC+DC RMS” (rzeczywistej wartości skutecznej prądu przemiennego z nałożoną składową stałą), „AC RMS” (rzeczywistej wartości skutecznej prądu przemiennego), „PEAK” (wartości szczytowej prądu) oraz „AC MEAN” (wartości średniej prądu przemiennego). Użytkownik może ustawić czas odpowiedzi amperomierza, dostosowując go do zmian obciążenia. Przykładowe zastosowania pierwszych czterech z pięciu wymienionych metod to pomiar kolejno: prądu akumulatora, prądu wyjściowego prostownika (jedno- lub dwupołówkowego), prądu odkształconego lub wartości szczytowej prądu rozruchowego. Przydatną własnością obu przyrządów są też dwa wyjścia przetwornika cyfrowo-analogowego oraz funkcja wskazywania częstotliwości mierzonego prądu w zakresie od 10 Hz do 1 kHz. Cechami różniącymi od siebie amperomierze 3290-10 i 3290 są przede wszystkim obecne w 3290-10 funkcje pomiarowe całki prądu i wypełnienia „Rate”, a także pamięć wyników pomiarów. Różne są też funkcje wyjść sygnałowych. Tylko amperomierzem 3290 można mierzyć wartość średnią prądu przemiennego (tryb „MEAN”), na jego wyjściach otrzymywać rozdzielone wartości składowych stałej i przemiennej oraz wyprowadzać sygnał o napięciu proporcjonalnym do częstotliwości mierzonego prądu.
Poniżej wymieniono najważniejsze funkcje i przykładowe zastosowania amperomierzy.

Funkcje amperomierza 3290
- Pomiar w trybie „AC+DC RMS” rzeczywistej wartości skutecznej przebiegów przemiennych („AC”) o częstotliwościach od 1 Hz z nałożoną składową stałą („DC”) występujących np. na wyjściach prostowników jedno- i dwupołówkowych.
- Pomiar w trybie „PEAK” maksymalnej amplitudy przebiegu prądu rozruchowego płynącego w momencie włączenia zasilania testowanego urządzenia.
- Obliczanie wartości maksymalnej, minimalnej i średniej w celu określenia zmian prądu przy szybko zmieniającym się obciążeniu.
- Wyprowadzanie przez wyjście sygnałowe rzeczywistej wartości skutecznej prądu wraz z jego przebiegiem, co pozwala zapisywać na zewnętrznym urządzeniu rejestrującym (rejestratorze, loggerze, diagnoskopie) zarówno rzeczywistą wartość skuteczną prądu, jak i fluktuacje przebiegu lub jego częstotliwości.
- Trzystopniowy przełącznik czasu odpowiedzi amperomierza służący do dopasowania odpowiedzi przyrządu do szybkości zmian prądu obciążenia.
- Filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia 550 Hz oddzielający niepotrzebne prądy harmoniczne i zakłócenia.

Funkcje amperomierza 3290-10
- Całkowanie z uwzględnieniem polaryzacji sygnału (całka dodatnia, ujemna i całkowita) umożliwiające pomiar prądów ładowania i rozładowania akumulatora za pomocą tylko jednego przyrządu.
- Wyświetlanie czasu pracy i wypełnienia „Rate” przy ustawionej wcześniej wartości progowej prądu przydatne przy określeniu stanu pracy obciążenia.
- Wyświetlanie wartości szczytowej (tryb „PEAK”) z uwzględnieniem polaryzacji (kierunku prądu) wykorzystywane przy pomiarze szczytowego prądu ładowania i rozładowania akumulatora za pomocą tylko jednego przyrządu.
- Możliwość powtórzenia danego pomiaru maksymalnie 20 razy, a następnie zapisania wyniku w pamięci amperomierza.
- Obliczanie wartości średniej przy wyspecyfikowanym czasie pomiaru, dzięki czemu można otrzymać wartość średnią za dany okres całkowania.
- Opcja zasilania amperomierza z zewnętrznego źródła napięcia stałego przydatna przy pomiarach długookresowych.

Powtarzanie pomiaru (funkcja dostępna wyłącznie w amperomierzu 3290-10)
Z funkcji tej korzysta się przy pomiarach całki prądu oraz wypełnienia „Rate”. Liczba powtórzeń w tych trybach nie może przekroczyć 20.

Pomiar całki prądu (funkcja dostępna wyłącznie w amperomierzu 3290-10)
Przy pomiarze całki prądu stałego użytkownik amperomierza samodzielnie rozpoczyna i kończy proces całkowania. Na koniec odczytuje na wyświetlaczu wynik pomiaru w amperogodzinach (Ah). Mierząc całkę prądu przemiennego, użytkownik wprowadza do pamięci amperomierza wartość czasu pomiaru oraz liczbę powtórzeń i włącza pomiar. Po upływie wymienionego czasu pomiaru całkowanie kończy się automatycznie (z uwzględnieniem liczby powtórzeń). Na wyświetlaczu pojawia się wynik pomiaru w amperogodzinach.

Pomiar wypełnienia „Rate” (funkcja dostępna wyłącznie w amperomierzu 3290-10)
Z funkcji tej korzysta się przy pomiarze prądu stałego („DC”) płynącego przez obciążenie i zmieniającego wartość i ew. kierunek w odstępie czasowym wybranym przez użytkownika. Amperomierz określa wtedy i wyświetla w procentach wartość wypełnienia „Rate”. Parametr ten definiuje się jako stosunek sumy czasów „pracy” do całkowitego czasu pomiaru, tj. wybranego odstępu czasowego. Czas „pracy”, to w tym przypadku czas, w którym prąd obciążenia osiąga wartość większą od wartości progowej wyspecyfikowanej przez użytkownika. Amperomierz oprócz wypełnienia „Rate” wyświetla sumę czasów „pracy” użytych do jego obliczenia.

Pamięć wewnętrzna (funkcja dostępna wyłącznie w amperomierzu 3290-10)
Użytkownik może w razie potrzeby zapisywać w pamięci wewnętrznej amperomierza wartości: minimalną, średnią, szczytową, scałkowaną, czas pracy i wypełnienie „Rate”.

Wyświetlanie
Wynik pomiaru wskazuje ciekłokrystaliczny wyświetlacz o maksymalnym wskazaniu 9999. Wyświetlacz zawiera też wielofunkcyjny, analogowy bargraf składający się z 21 segmentów. Zależnie od wyboru przez użytkownika szybkości pomiaru cyfrowe wskazanie wyświetlacza jest odświeżane w trybie normalnym (NORMAL) – dwa razy na sekundę, w trybie wolnym (SLOW) – raz na trzy sekundy, a w trybie szybkim (FAST) – dziesięć razy na sekundę. Wskazanie bargrafu jest odświeżane cztery razy na sekundę. Od szybkości odświeżania zależy też czas odpowiedzi amperomierza, który wynosi odpowiednio: 0,8 s, 8 s i 0,2 s. Przy pomiarach prądu bargraf „powtarza” wartość wskazywaną cyfrowo, z tym, że przy pomiarze prądu stałego jest wyświetlany w postaci z zerem na środku skali, wskazując w ten sposób polaryzację mierzonego prądu. Przy pomiarach z timerem (tylko w amperomierzu 3290-10) bargraf wyświetla też czas, który upłynął od rozpoczęcia pomiaru.

Pomiar czasu (funkcja dostępna wyłącznie w amperomierzu 3290-10)
Wewnętrzny układ czasowy (timer) jest używany przy pomiarze wypełnienia, całkowaniu i powtarzaniu. Zakres ustawiania czasu wynosi od 1 min. do 100 h.

Inne funkcje
Z innych funkcji amperomierzy 3290 i 3290-10 warto wymienić: zerowanie wskazania szczątkowego wyświetlacza (aktywne w trybach pomiarowych „DC” i „AC+DC”), zamrażanie bieżącego wskazania wyświetlacza (HOLD), pamięć stanu ustawień konfiguracyjnych przyrządu, blokadę przycisków na płycie czołowej, nieustanne monitorowanie stanu baterii zasilającej przyrząd, automatyczne wyłączanie zasilania (po 10 minutach od ostatniego naciśnięcia przycisku) oraz sygnalizację dźwiękową (z możliwością jej wyłączenia).

Wyjścia
Na płycie przedniej amperomierza, bezpośrednio nad wyświetlaczem umieszczono dwa gniazda „OUT1” i „OUT2” przykryte plastikowymi zaślepkami (chroniącymi układy wyjściowe przyrządu przed dostępem kurzu), a będące wyjściami sygnałowymi przetwornika cyfrowo-analogowego. Wyprowadza się przez nie napięcie w zakresie do 2 V. Z wyjść korzysta się, łącząc amperomierz z zewnętrznym urządzeniem rejestrującym. Gniazdo „OUT1” w amperomierzu 3290 spełnia dwie funkcje zależne od wyboru użytkownika, a oznaczone symbolami „REC” i „MON.FL”. Amperomierz, pracując w trybie rejestracji „REC”, wysyła przez wyjście „OUT1” dane numeryczne przeznaczone do zapisania np. na cyfrowym rejestratorze. Pracując z kolei w trybie monitorowania „MON.FL”, wysyła przez to wyjście dane przebiegu, przy czym w układ wejściowy jest włączony wtedy filtr górnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia 1 Hz. Przez wyjście „OUT1” można też wysyłać w amperomierzu 3290 sygnał stały („DC”), w zakresie do 1 V, proporcjonalny do częstotliwości.

Do unikatowych własności tych przyrządów należą nie tylko rozbudowane funkcje pomiarowe prądu, lecz również dwa wielofunkcyjne wyjścia sygnałowe oraz wymienne cęgi, którymi można mierzyć zarówno prądy małe, jak i duże.

Dwie funkcje spełnia też gniazdo „OUT2”. Pracując w trybie „REC”, wysyła dane numeryczne przeznaczone do rejestracji, a w trybie „B.Lo” napięcie sygnalizujące niski stan baterii. Należy jeszcze przypomnieć, że gdy amperomierz 3290 pracuje w trybie rejestracji sygnału przemiennego z nałożoną składową stałą „AC+DC”, to przez jedno z wyjść jest wyprowadzana składowa stała („DC”), a przez drugie – składowa przemienna („AC”). Wyświetlacz amperomierza wskazuje wtedy wartość składowej stałej („DC”). W amperomierzu 3290-10 wyjścia „OUT1” i „OUT2” mają nieco inne przeznaczenie. Przez wyjście „OUT1” można wysyłać dane przebiegu zarówno w trybach „REC”, jak i „MON”. Gdy amperomierz mierzy sygnał przemienny („AC”) lub z nałożoną składową stałą („AC+DC”), to wartość skuteczna przebiegu jest przekształcana na wartość stałą, a użytkownik może zmieniać szybkość odpowiedzi amperomierza (trzy stopnie). Przez wyjście „OUT2” oznaczone symbolem „INTEGRAL” wyprowadza się dane scałkowane z możliwością wyboru całki dodatniej lub ujemnej.

Zasilanie
Oba amperomierze można zasilać napięciem stałym 6 V pochodzącym z czterech baterii LR6 lub zewnętrznego zasilacza sieciowego 9445-03. Do amperomierza 3290-10 można ponadto dołączyć zewnętrzne źródło zasilania napięciem stałym z zakresu od 8,4 do 15,6 V, czyli np. akumulator samochodowy. Maksymalny czas pracy ciągłej przy zasilaniu amperomierzy z baterii alkalicznych nie przekracza 22 h.
Bieżący stan baterii wskazuje liczba rozświetlonych segmentów analogowego bargrafu. Gdy bateria rozładuje się, to na wyświetlaczu pojawia się odpowiedni symbol i trzy razy włącza się krótki sygnał dźwiękowy. Jeśli amperomierz jest dalej używany, to wyłącza się on automatycznie, a na wyświetlaczu pojawia się komunikat „Batt Lo”.

Wymiary, masa, wyposażenie
Oba amperomierze mają wymiary 155 x 98 x 47 mm i masę równa ok. 545 g. Producent dostarcza wraz z nimi pasek do przenoszenia oraz cztery baterie alkaliczne LR6. Jako wyposażenie opcjonalne można dokupić trzy rodzaje cęgowych przystawek prądowych (bez chociażby jednej z nich amperomierz nie będzie działał), zasilacz sieciowy 9445-03, przewód wyjściowy 9094 oraz neseser 9400.

Cęgowe przystawki prądowe
Po dołączeniu przystawki amperomierz automatycznie wykrywa jej typ i dopasowuje do niej parametry układu pomiarowego. Użytkownikowi pozostaje już tylko wybranie podzakresu pomiarowego prądu. Przystawka cęgowa 9691 służy do pomiaru małych prądów, do 100 A, w paśmie od "DC" do 10 kHz, na podzakresach 20 i 200 A amperomierza. Maksymalna średnica przewodu obejmowanego przez cęgi tej przystawki wynosi 35 mm. Przystawką 9692 można mierzyć prądy do 200 A, w paśmie od "DC" do 20 kHz, na podzakresach 20 i 200 A amperomierza. Otwór jej cęgów ma średnicę wewnętrzną 30 mm. Z przystawki 9693 korzysta się, mierząc prądy duże, do 2000 A, w paśmie od "DC" do 15 kHz, na podzakresach 200 i 2000 A amperomierza. Jej cęgami można objąć przewód o średnicy do 55 mm.

mgr inż. Leszek Halicki
Labimed Electronics