Japoński producent profesjonalnego sprzętu pomiarowego HIOKI wytwarza również sondy cęgowe prądowe. Firma ta wprowadziła ostatnio do produkcji dwie takie sondy – CT6841 i CT6843, przeznaczone do pomiaru małych prądów stałych i przemiennych.

Sondy wyróżniają się dużą niezawodnością i precyzją pomiaru, a także szerokim zakresem częstotliwości i temperatur otoczenia pracy. Zapewniają ponadto ich użytkownikowi wysoki komfort obsługi. Sondy oferuje w Polsce firma Labimed Electronics.
Sondy cęgowe CT6841 (fot. 1) i CT6843 (fot. 2) zastępują dwie produkowane wcześniej sondy 9277 i 9278. Mają w porównaniu z nimi lepszą dokładność i szersze pasmo pomiaru. Mogą pracować zarówno w temperaturach niskich (od -40°C), jak i wysokich (do 85°C). Są też w porównaniu ze swoimi poprzednikami lżejsze i mniejsze przy tej samej wewnętrznej średnicy cęgów. Korzystną własnością nowych sond jest duża odporność na sygnały zakłócające, pochodzące ze źródeł zewnętrznych, pola magnetyczne oraz wpływy położenia przewodu w obszarze cęgów. Dane techniczne sond CT6841 i CT6843 znajdują się w załączonej tablicy.
Producent przewiduje, że nowe sondy znajdą zastosowanie w różnorodnych aplikacjach pomiarowych związanych m.in. z pomiarową techniką motoryzacyjną, a przede wszystkim przy testowaniu ogniw paliwowych oraz akumulatorów zasilających pojazdy z napędem elektrycznym (EV) i hybrydowym (HEV).
Bezpośredni pomiar prądu w instalacjach z akumulatorami EV i HEV jest w wielu przypadkach niemożliwy do realizacji, a to ze względu na trudność odłączenia takich akumulatorów. W takich sytuacjach sprawdza się doskonale pomiar pośredni, tj. za pomocą sondy cęgowej.
Sondy CT6841 i CT6843 przeznaczono nie tylko do współpracy z przyrządami pomiarowymi firmy HIOKI (na przykład do obserwowania i rejestrowania prądów za pomocą rejestratorów oscyloskopowych). Można je również łączyć z konwencjonalnymi oscyloskopami. Sondy nie mają własnego źródła zasilania, stąd też, gdy urządzenie współpracujące nie ma specjalnego wyjścia napięcia zasilającego (mają je niektóre przyrządy firmy HIOKI), to trzeba użyć do tego „modułu czujnika” 9555-10 (fot. 3). Moduł taki oferuje HIOKI jako wyposażenie opcjonalne.

Cęgi prądowe
Choć żółte cęgi sond CT6841 i CT6843 mają taki sam kształt i średnicę wewnętrzną (20 mm), to ich zakresy pomiarowe prądu są różne. Sondy można obsługiwać tylko jedną ręką, nawet przy poplątanych wiązkach przewodów. Ważną własnością użytkową nowych sond jest zastosowany w nich specjalny mechanizm blokujący cęgi, dzięki któremu zewnętrzne wstrząsy nie powodują odpięcia cęgów od przewodu w trakcie pomiaru. Żywica pokrywająca powierzchnię obudowy cęgów sondy ma własności przeciwdziałające odkształcaniu się obudowy sondy w wyniku gorąca, dzięki czemu można bez obaw prowadzić nią pomiary wewnątrz komory silnika samochodowego (fot. 4).

Zakresy pomiarowe prądu
Znamionowy prąd (stały i przemienny) sondy CT6841 wynosi 20 A, a sondy CT6843 – 200 A. Dwukrotnie większy jest maksymalny prąd przemienny (skuteczny) – odpowiednio 40 i 400 A, a prąd szczytowy jest równy odpowiednio 57 i 570 A.
Sonda CT6841 ma wyjście napięciowe o przekładni równej 0,1 V/A, a sonda CT6843 – 0,01 V/A. Oznacza to, że gdy w obwodzie wejściowym sondy CT6841 płynie prąd równy na przykład 10 A, to na jej wyjściu panuje napięcie równe 1 V. Napięcie o tej samej wartości pojawia się na wyjściu sondy CT6843, gdy prąd w jej obwodzie wejściowym osiąga 100 A.
Przy pomiarze prądu stałego zachodzi konieczność wyzerowania tzw. wskazania szczątkowego, będącego pozostałością po poprzednim pomiarze lub spowodowanego zewnętrznymi sygnałami zakłócającymi. Dokonuje się tego, naciskając przycisk „DEMAG” umieszczony na obudowie sondy.

Konfiguracje połączeniowe przy pomiarze prądu
Przewód wyjściowy sondy ma długość ok. 3 m i jest zakończony nietypowym wtykiem, przez który jest doprowadzane z zewnątrz napięcie zasilania i jednocześnie wyprowadzany sygnał pomiarowy. Gdy sonda ma współpracować z konwencjonalnym oscyloskopem, to trzeba zastosować urządzenie pośredniczące, czyli wymieniony moduł czujnika 9555-10. Sondę łączy się bezpośrednio z modułem, a moduł z oscyloskopem przewodem L9217.
Mniejsze koszty poniesie użytkownik sondy, pragnąc połączyć ją z urządzeniem pomiarowym firmy HIOKI. Dołączając na przykład sondę do rejestratora MR8847 z zamontowanym w nim wejściowym modułem pomiarowym prądu 8971, użyje do tego tylko opcjonalnego przewodu przejściowego 9318.

Pasmo i dokładność pomiaru
Sondy cęgowe CT6841 i CT6843 mierzą prąd stały (DC) i przemienny (AC) w paśmie odpowiednio do 1 MHz i do 500 kHz. Dzięki tej własności mogą mierzyć tętnienia prądu stałego – parametr ważny przy ocenie ogniw paliwowych. Mogą też posłużyć do oceny efektywności transmisji mocy w układach zasilania bezstykowego. Dokładność pomiaru sondy cęgowej jest podawana osobno dla amplitudy i fazy (patrz tablica), co pozwala lepiej ocenić możliwości pomiarowe sondy przy pomiarze prądów przemiennych.

Szeroki zakres temperatur pracy
Pomiar pośredni, tj. cęgami, jest niezbędny, gdy istnieje potrzeba dokładnego pomiaru prądu płynącego np. w przewodach znajdujących się wewnątrz komory silnika. Takie warunki pomiarowe spotyka się często, określając efektywność silnika i układu paliwowego we współczesnym pojeździe elektrycznym lub hybrydowym, w którym nie ma możliwości rozłączenia przewodów w celu dokonania pomiaru. Zadanie pomiarowe komplikuje dodatkowo wysoka temperatura oraz brak wolnego miejsca w komorze mieszczącej nie tylko silnik, lecz również zagmatwaną wiązkę przewodów. Takie warunki wymagają użycia do tego precyzyjnego i kompaktowego czujnika cęgowego, którego czułość i inne własności nie ulegają fluktuacjom w szerokim zakresie zmian temperatur zewnętrznych.
Sondy CT6841 i CT6843 pracują poprawnie w szerokim zakresie temperatur otoczenia (od -40 do 85°C) przy prawie niezmiennej czułości. Obudowa cęgów tych sond jest wykonana ze specjalnej żywicy odpornej na deformacje powodowane przez ciepło wydzielające się w miejscu pomiaru. Stąd też sondy te nadają się do pomiaru temperatur wewnątrz urządzeń narażonych na ekstremalne zmiany temperatur.
Mierząc prąd stały za pomocą typowej sondy cęgowej, można spotkać się ze zjawiskiem „dryftu offsetu”. Polega ono na stopniowym przesuwaniu się punktu zerowego w odniesieniu do miejsca, w którym punkt ten znajdował się na początku pomiaru. Zjawisko to jest spowodowane zmianami temperatury wewnętrznego układu pomiarowego sondy. Choć zmiany punktu zerowego są niewielkie, to dodają się w czasie, czego efektem są duże błędy pomiarowe przy długotrwałych pomiarach. Ze względu na niewielki „dryft offsetu”, cęgi CT6841 i CT6843 nadają się idealnie do długotrwałych testów ogniw paliwowych, a dzięki szerokiemu pasmu pomiaru mogą też mierzyć tętnienia prądu stałego.

Wyposażenie standardowe i opcjonalne
Sondy CT6841 i CT6843 są dostarczane z futerałem i instrukcją obsługi. Za dodatkową opłatą można zamówić akcesoria pomiarowe, takie jak: moduł czujnika 9555-10, przewód połączeniowy L9217 (do połączenia z 9555-10, długość 1,5 m, zakończony wtykami izolowanymi typu BNC), przedłużacz 9706 (długość 5 m) oraz przewód przejściowy 9318.

mgr inż. Leszek Halicki