Hoạt động của đồng hồ kẹp và đồng hồ vạn năng để phát hiện dòng điện
Nguyên lý đo dòng điện của đồng hồ vạn năng
Khi đồng hồ vạn năng đo dòng điện, cần ngắt kết nối mạch cần kiểm tra và kết nối đồng hồ vạn năng nối tiếp để đo dòng điện. Thông qua mạch phát hiện dòng điện bên trong đồng hồ vạn năng, có thể thấy bánh răng dòng điện thực chất là một điện trở có giá trị điện trở rất nhỏ bên trong đồng hồ vạn năng. Khi dòng điện chạy qua điện trở này, điện áp rơi sẽ được tạo ra trên nó, do giá trị điện trở được xác định. , miễn là đo điện áp trên điện trở, dòng điện qua điện trở có thể được tính theo công thức, vì điện trở được mắc nối tiếp trong vòng dây nên dòng điện chạy qua nó chính là dòng điện của vòng dây cần kiểm tra .
Do đó, mạch đo dòng điện trong đồng hồ vạn năng, bao gồm nhiều mạch đo dòng điện trong thiết bị, được đo bằng cách chuyển đổi dòng điện thành điện áp thông qua điện trở shunt. Việc lựa chọn giá trị điện trở của điện trở này cũng được yêu cầu. Nếu giá trị điện trở quá lớn, điện áp rơi sinh ra khi dòng điện chạy qua điện trở sẽ lớn. Một mặt, giá trị điện trở càng lớn thì công suất tiêu thụ trên nó ở cùng một dòng điện càng lớn, điều này sẽ làm cho điện trở nóng lên, vì vậy xét trên hai vấn đề này, giá trị điện trở càng nhỏ càng tốt.
Tuy nhiên, giá trị điện trở không được quá nhỏ. Nếu điện trở quá nhỏ, điện áp rơi tạo ra khi dòng điện chạy qua sẽ nhỏ hơn. Điều này sẽ có một số yêu cầu nhất định đối với mạch đo tiếp theo, vì điện áp quá thấp cần được khuếch đại trước khi mạch có thể phát hiện ra.
Nhược điểm của đồng hồ vạn năng đo dòng điện
Có thể thấy từ phương pháp và nguyên lý của đồng hồ vạn năng để phát hiện dòng điện mà đồng hồ vạn năng cần được mắc nối tiếp trong mạch cần kiểm tra khi đo dòng điện, điều này không phù hợp ở một số mạch không thể tắt nguồn và đo. Một điểm nữa là phạm vi đo của dòng đồng hồ vạn năng, thông thường Phạm vi đo tối đa của dòng đồng hồ vạn năng thường là 10A hoặc 20A, và để ngăn điện trở cảm biến dòng điện bên trong nóng lên, đồng hồ vạn năng không được phép đo dòng điện lớn cho một thời gian dài. Để đo dòng điện lớn, không dễ để đồng hồ vạn năng thông thường đạt được.
Nguyên lý ampe kìm đo dòng điện
Nguyên lý hoạt động của đồng hồ kẹp để đo dòng điện về cơ bản giống như nguyên lý hoạt động của bút vạn năng để đo dòng điện. Sự khác biệt là đồng hồ kẹp không phát hiện trực tiếp điện áp trên điện trở shunt mà sử dụng máy biến dòng. Máy biến áp thực chất là một ứng dụng của máy biến áp, nó có thể biến đổi dòng điện theo một tỷ lệ nhất định. Sau khi máy biến dòng được kết nối với tải, sơ cấp của nó tương đương với một vòng và thứ cấp là số vòng bên trong đồng hồ kẹp. Theo cách này, dòng điện được giảm theo một tỷ lệ nhất định, vì vậy máy biến dòng tương đương với máy biến áp tăng áp A, mạch bên trong đồng hồ kẹp có thể tính toán dòng điện đo được bằng cách phát hiện điện áp ở phía thứ cấp của máy biến áp.
Do đó, so với đồng hồ vạn năng, đồng hồ kẹp không cần thay đổi mạch khi đo dòng điện và có thể đo dòng điện lớn hơn, chẳng hạn như dòng điện của tải cảm ứng như động cơ. Tuy nhiên, do máy biến dòng được sử dụng bên trong ampe kìm nên theo nguyên lý hoạt động của máy biến dòng, nó không thể cho dòng điện một chiều đi qua. Vì vậy, ampe kìm thực sự không thể đo dòng DC? Trên thực tế ampe kìm có thể đo được dòng điện một chiều nhưng nó không sử dụng biến dòng.
Ampe kìm đo nguyên lý dòng điện một chiều
Vì dòng điện một chiều không thể tạo ra những thay đổi trong từ thông nên đồng hồ kẹp không thể đo dòng điện một chiều nếu nó sử dụng máy biến dòng. Biến áp dùng để đo dòng điện xoay chiều được gọi là biến áp điện từ, còn ampe kìm đo dòng điện một chiều sử dụng cảm biến khác-cảm biến Hall.
Nguyên tắc sử dụng cảm biến Hall để đo dòng điện một chiều là: khi dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ tạo ra một từ trường (tương tự như nam châm điện), và từ trường này tỷ lệ thuận với độ lớn của dòng điện. Sau khi thước cặp của đồng hồ kẹp thu thập từ trường do dây tạo ra, nó sẽ được phát hiện bởi phần tử Hall nằm trong thước cặp. Phần tử Hall là phần tử nhạy cảm với từ trường, chuyển đổi từ trường thành đầu ra tín hiệu điện áp và tín hiệu điện áp được mạch khuếch đại Sau khi xử lý, dòng điện tải có thể được hiển thị. Nhiều ampe kìm hiện tại là loại có mục đích kép AC và DC, bên trong cũng chứa các máy biến áp điện từ và cảm biến Hall để phát hiện dòng điện AC và dòng điện một chiều tương ứng.
Sự khác biệt giữa Đồng hồ kẹp và Đồng hồ vạn năng
Như đã đề cập ở trên, chức năng chính của ampe kìm là phát hiện dòng điện. So với đồng hồ vạn năng, đồng hồ kẹp thuận tiện hơn khi sử dụng để phát hiện dòng điện và phạm vi đo lớn hơn nhiều so với đồng hồ vạn năng, nhưng có một điểm, Đồng hồ kẹp không thể hiển thị bình thường khi đo dòng điện nhỏ (chẳng hạn như một dòng điện nhỏ vài trăm miliampe), và độ chính xác đo lường của nó không tốt bằng độ chính xác của đồng hồ vạn năng.
Điểm khác biệt thứ hai là do chức năng chính của đồng hồ kẹp là phát hiện dòng điện nên nó không tốt bằng đồng hồ vạn năng ở các chức năng khác. Mặc dù hiện nay nhiều ampe kìm tích hợp nhiều chức năng của đồng hồ vạn năng như đo điện áp, đo điện trở, đo tần số, đo nhiệt độ,… nhưng nhìn chung các chức năng này ngoài đo dòng điện thì đồng hồ vạn năng không thể so sánh được. Và độ chính xác của các bánh răng đo lường này thường kém hơn so với đồng hồ vạn năng.
