העיקרון הפונקציונלי של מד מהדק וההבדל בין מולטימטר
הפונקציות העיקריות ועקרונות העבודה של שעוני מהדק
המאפיין הבולט ביותר של מד סוג מהדק הוא המהדק הנפתח בחזית, אותו ניתן להכניס בקלות לתוך החוט למדידת הזרם במעגל, כך שאין צורך לפגוע או לשנות את המעגל המקורי, והוא יכול למדוד כמות גדולה של זרם. למולטימטר יש גם פונקציית מדידת זרם, אז מה ההבדל בינו לבין מד מהדק למדידת זרם? ראשית, בואו נבין את העקרונות וההבדלים בין מולטימטר המזהה זרם לבין מד מהדק המזהה זרם.
בעת מדידת זרם עם מולטימטר, יש צורך לנתק את המעגל הנמדד ולחבר את המולטימטר בסדרה למדידת הזרם. דרך מעגל זיהוי הזרם הפנימי של המולטימטר, ניתן לראות שרמת הזרם בתוך המולטימטר היא למעשה נגד בעל ערך התנגדות קטן מאוד. כאשר זרם זורם דרך הנגד הזה, תתרחש בו ירידת מתח מכיוון שערך ההתנגדות נקבע. כל עוד המתח על הנגד נמדד, ניתן לחשב את הזרם העובר דרך הנגד לפי הנוסחה, כי הנגד הזה מחובר בסדרה במעגל, אז הזרם העובר דרכו הוא הזרם של המעגל הנמדד.
אז מעגל מדידת הזרם במולטימטר כולל מעגלי מדידת זרם רבים במכשיר, הנמדדים על ידי המרת זרם למתח באמצעות shunt התנגדות. ישנן גם דרישות לבחירת ערך ההתנגדות של הנגד הזה. אם ערך ההתנגדות גדול מדי, מפל המתח שנוצר כאשר הזרם עובר דרך הנגד תהיה גדולה. מצד אחד, זה יפיץ יותר מתח, ומשפיע על הפעולה הרגילה של עומס המדידה. מצד שני, ככל שערך ההתנגדות גדול יותר, כך צריכת החשמל שנוצרת עליו באותו זרם גדולה יותר, מה שיגרום להתחממות הנגד. לכן, בהתחשב בשני הנושאים הללו, ככל שערך ההתנגדות קטן יותר, כך ייטב.
עם זאת, ערך ההתנגדות לא צריך להיות קטן מדי. אם ההתנגדות קטנה מדי, מפל המתח שנוצר כאשר הזרם עובר דרכו תהיה קטנה יותר. זה דורש דרישות מסוימות עבור מעגל המדידה הבא, שכן יש להגביר מתח נמוך לפני שניתן לזהות אותו על ידי המעגל.
חסרונות של מדידת זרם עם מולטימטר
מהשיטה והעיקרון של זיהוי זרם עם מולטימטר, ניתן לראות כי בעת מדידת זרם, יש צורך לחבר את המולטימטר בסדרה במעגל הנבדק. זה לא מתאים בחלק מהמעגלים שלא ניתן לכבות אותם לצורך מדידה. נקודה נוספת היא טווח המדידה של זרם המולטימטר, לרוב טווח המדידה המקסימלי של זרם המולטימטר הוא 10A או 20A. על מנת למנוע את התחממות הנגד לזיהוי הזרם הפנימי, אסור למולטימטר גם למדוד זרמים גדולים לאורך זמן, למדידת זרמים גדולים אף יותר, לא קל להשיג זאת עם מולטימטר טיפוסי.
העיקרון של מדידת זרם עם מד מהדק
עקרון העבודה של מד מהדק למדידת זרם זהה למעשה לזה של מולטימטר למדידת זרם. ההבדל הוא שמד המהדק אינו מזהה ישירות את המתח על הנגד shunt, אלא משתמש בשנאי זרם. שנאי הוא למעשה יישום של שנאי, שיכול להפוך את הזרם לפי פרופורציה מסוימת. לאחר חיבור שנאי הזרם לעומס, השלב הראשוני שלו שווה לסיבוב אחד, ולשלב המשני יש יותר סיבובים בתוך מד ההדק, מה שמפחית את הזרם בפרופורציה מסוימת. לכן, שנאי הזרם שווה ערך גם לשנאי שלב. המעגל בתוך מד המהדק יכול לחשב את הזרם הנמדד על ידי זיהוי המתח בצד המשני של השנאי.
אז בהשוואה למולטימטר, מד מהדק אינו צריך לשנות את המעגל בעת מדידת זרם, והוא יכול למדוד זרמים גדולים יותר, כגון זרם של עומסים אינדוקטיביים כגון מנועים. עם זאת, עקב השימוש בשנאי זרם בתוך מד המהדק, על פי עקרון העבודה של השנאי, הוא אינו יכול לעבור בזרם ישר. אז האם מד מהדק באמת לא יכול למדוד זרם DC? למעשה, מד מהדק יכול למדוד זרם DC, אך הוא אינו משתמש בשנאי זרם.
עקרון מדידת זרם DC עם מד מהדק
בשל חוסר היכולת של זרם ישר לייצר שינויים בשטף המגנטי, מד מהדק אינו יכול למדוד זרם ישר באמצעות שנאי זרם. השימוש בשנאי למדידת זרם AC נקרא שנאי אלקטרומגנטי, בעוד שמד ההדק למדידת זרם DC משתמש בסוג אחר של חיישן - חיישן הול.
העיקרון של שימוש בחיישן הול למדידת זרם DC הוא שכאשר הזרם זורם דרך חוט, נוצר שדה מגנטי (בדומה לאלקטרומגנט), ושדה מגנטי זה פרופורציונלי לגודל הזרם. המהדק של מד סוג המהדק אוסף את השדה המגנטי שנוצר על ידי החוטים ומזוהה על ידי אלמנט הול הנמצא בתוך המהדק. אלמנט ההול הוא אלמנט חישה מגנטי הממיר את השדה המגנטי לאות מתח ליציאה. אות מתח זה מוגבר על ידי המעגל כדי להציג את זרם העומס. מונים רבים בצורת מהדק משתמשים בימינו גם AC וגם DC, כולל שנאים אלקטרומגנטיים וחיישני הול כדי לזהות זרמי AC וDC.
ההבדל בין מד מהדק למולטימטר
כפי שהוזכר לעיל, תפקידו העיקרי של מד מהדק הוא לזהות זרם. בהשוואה למולטימטר, מד מהדק נוח יותר לשימוש ובעל טווח מדידה גדול בהרבה. עם זאת, דבר אחד הוא שכאשר מודדים זרמים קטנים (כגון כמה מאות מיליאמפר), מד מהדק אינו יכול להציג אותו כרגיל, ודיוק המדידה שלו אינו טוב כמו מולטימטר.
ההבדל השני הוא שבגלל שתפקידו העיקרי של מד מהדק הוא לזהות זרם, הוא לא טוב כמו מולטימטר בפונקציות אחרות. למרות שמדי מהדק רבים משלבים כיום פונקציות רבות של מולטימטר, כגון מדידת מתח, מדידת התנגדות, מדידת תדר, מדידת טמפרטורה וכן הלאה, בסך הכל, לא ניתן להשוות פונקציות אלו מלבד מדידת זרם למולטימטר, והדיוק של אלה גלגלי המדידה בדרך כלל נמוכים מזו של מולטימטר.
לסיכום, סביבת המיקוד והשימוש של מדי מהדק ומולטי-מטרים שונים. אם ההתמקדות היא במדידת זרם, במיוחד זרם גבוה, מועדפים מדי מהדק; אם הוא משמש למדידת התנגדות מתח או פרמטרים של רכיבים אלקטרוניים בשימוש יומיומי ויש לו דרישות מסוימות לדיוק המדידה, יש לבחור מולטימטר. כך שניתן לבחור את שני סוגי המכשירים הללו בהתבסס על צרכים בפועל או בו-זמנית בהתאם לסביבת השימוש.
