פעולתם של מדי מהדק ומולטימטרים לזיהוי זרם
העיקרון של מדידת זרם מולטימטר
כאשר המולטימטר מודד את הזרם, יש צורך לנתק את המעגל הנבדק ולחבר את המולטימטר בסדרה כדי למדוד את הזרם. דרך מעגל זיהוי הזרם בתוך המולטימטר, ניתן לראות שגלגל השיניים הנוכחי הוא למעשה נגד בעל ערך התנגדות קטן מאוד בתוך המולטימטר. כאשר הזרם זורם דרך הנגד הזה, תיווצר עליו מפל מתח, מכיוון שערך ההתנגדות נקבע. , כל עוד המתח על הנגד נמדד, ניתן לחשב את הזרם דרך הנגד לפי הנוסחה, מכיוון שהנגד מחובר בסדרה בלולאה, ולכן הזרם העובר דרכו הוא זרם הלולאה הנבדקת .
לכן, מעגל מדידת הזרם במולטימטר, כולל מעגלי מדידת זרם רבים במכשיר, נמדד על ידי המרת הזרם למתח באמצעות shunting התנגדות. נדרשת גם בחירת ערך ההתנגדות של התנגדות זו. אם ערך ההתנגדות גדול מדי, מפל המתח שנוצר כאשר הזרם עובר דרך ההתנגדות תהיה גדולה. מצד אחד, ככל שערך ההתנגדות גדול יותר, כך צריכת החשמל שנוצרת עליו באותו זרם גדולה יותר, מה שיגרום להתנגדות להתחמם, ולכן בהתחשב בשני הנושאים הללו, ככל שערך ההתנגדות קטן יותר, כך טוב יותר.
עם זאת, ערך ההתנגדות לא צריך להיות קטן מדי. אם ההתנגדות קטנה מדי, ירידת המתח שנוצרת כאשר הזרם זורם תהיה קטנה יותר. יהיו לכך דרישות מסוימות עבור מעגל המדידה הבא, מכיוון שצריך להגביר את המתח הנמוך מדי לפני שניתן יהיה לזהות אותו על ידי המעגל.
חסרונות של מדידת זרם מולטימטר
ניתן לראות מהשיטה והעיקרון של המולטימטר לזיהוי הזרם שצריך לחבר את המולטימטר בטור במעגל הנבדק בעת מדידת הזרם, דבר שאינו מתאים בחלק מהמעגלים שלא ניתן לכבות ולמדוד. נקודה נוספת היא טווח המדידה של זרם המולטימטר, בדרך כלל טווח המדידה המקסימלי של זרם המולטימטר הוא בדרך כלל 10A או 20A, ועל מנת למנוע מהנגד החיישת הזרם הפנימי להתחמם, אסור למולטימטר למדוד זרמים גדולים עבור זמן רב. למדידת זרמים גדולים, זה לא קל למולטימטרים רגילים להשיג.
העיקרון של מד מהדק למדידת זרם
עקרון העבודה של מד ההדק למדידת זרם זהה בעצם לזה של העט האוניברסלי למדידת זרם. ההבדל הוא שמד המהדק לא מזהה ישירות את המתח על הנגד shunt, אלא משתמש בשנאי זרם. השנאי הוא למעשה יישום של השנאי, שיכול להפוך את הזרם לפי יחס מסוים. לאחר חיבור השנאי הנוכחי לעומס, הראשוני שלו שווה ערך לסיבוב אחד, והמשני הוא מספר הסיבובים בתוך מד המהדק. בצורה זו, הזרם מצטמצם לפי יחס מסוים, ולכן שנאי הזרם שווה ערך לשנאי A step-up, המעגל בתוך מד המהדק יכול לחשב את הזרם הנמדד על ידי זיהוי המתח בצד המשני של השנאי.
לכן, בהשוואה למולטימטר, מד המהדק אינו צריך לשנות את המעגל בעת מדידת הזרם, והוא יכול למדוד זרמים גדולים יותר, כגון זרם של עומסים אינדוקטיביים כגון מנועים. עם זאת, מכיוון ששנאי הזרם משמש בתוך מד המהדק, על פי עקרון העבודה של השנאי, הוא לא יכול להעביר זרם ישר. אז מד המהדק באמת לא יכול למדוד זרם DC? למעשה, מד המהדק יכול למדוד זרם DC, אך הוא אינו משתמש בשנאי זרם.
מד מהדק מדידת עקרון זרם DC
מכיוון ש-DC אינו יכול לייצר שינויים בשטף המגנטי, מד המהדק אינו יכול למדוד זרם DC אם הוא משתמש בשנאי זרם. השנאי משמש למדידת זרם AC, הנקרא שנאי אלקטרומגנטי, בעוד מד המהדק למדידת זרם DC משתמש בחיישן אחר של חיישן הול.
העיקרון של שימוש בחיישן הול למדידת זרם DC הוא: כאשר הזרם זורם דרך החוט, יווצר שדה מגנטי (בדומה לאלקטרומגנט), ושדה מגנטי זה פרופורציונלי לגודל הזרם. לאחר שהקליפר של מד המהדק אוסף את השדה המגנטי שנוצר על ידי החוט, הוא מזוהה על ידי אלמנט הול הממוקם בקליפר. אלמנט ההול הוא אלמנט רגיש מגנטי, הממיר את השדה המגנטי לפלט אות מתח, ואות המתח מוגבר על ידי המעגל לאחר העיבוד, ניתן להציג את זרם העומס. רבים ממדדי מהדק הזרם הם AC ו-DC דו-שימושיים, והפנים מכילים גם שנאים אלקטרומגנטיים וחיישני הול לזיהוי זרם AC וזרם DC בהתאמה.
ההבדל בין מד מהדק למולטימטר
כפי שהוזכר לעיל, תפקידו העיקרי של מד המהדק הוא לזהות זרם. בהשוואה למולטימטר, מד המהדק נוח יותר לשימוש לזיהוי זרם, וטווח המדידה גדול בהרבה מזה של המולטימטר, אך יש נקודה אחת, מד המהדק אינו יכול להופיע כרגיל בעת מדידת זרם קטן (כגון זרם קטן של כמה מאות מיליאמפר), ודיוק המדידה שלו אינו טוב כמו של מולטימטר.
ההבדל השני הוא שבגלל שתפקידו העיקרי של מד המהדק הוא לזהות זרם, הוא אינו טוב כמו המולטימטר בפונקציות אחרות. למרות שמדי מהדק רבים משלבים כיום פונקציות רבות של מולטימטרים, כגון מדידת מתח, מדידת התנגדות, מדידת תדר, מדידת טמפרטורה וכו', באופן כללי, פונקציות אלו מלבד מדידת זרם אינן ניתנות להשוואה למולטימטרים. והדיוק של גלגלי המדידה האלה בדרך כלל גרוע יותר מזה של המולטימטר.
