Самодельные токоизмерительные (токовые) клещи на датчике Холла, приставка к мультиметру

Самодельные токоизмерительные (токовые) клещи на датчике Холла, приставка к мультиметру

Принципиальная схема и конструкция самодельных токоизмерительных клещей для измерения тока, приставка к мультиметру.

Для измерения больших токов обычно пользуются бесконтактным способом, – специальными «токовыми клещами». Напомню, что это такой электронный измерительный прибор, типа мультиметра, у которого сверху торчит своеобразная прищепка.

Эту прищепку цепляют на провод и на цифровом табло появляются показания тока в данном проводе Преимущества такого способа очевидны, – чтобы измерить силу тока не нужно рвать цепь, что особенно важно при измерении больших токов.

Конструкция

«Токовые клещи» для обычного мультиметра можно сделать самостоятельно, если у вас есть чувствительный датчик Холла, например, UGN3503. На рисунке 1 показана конструкция самодельной «клещи».

Нужен, как уже сказано, датчик холла, а так же, ферритовое кольцо диаметром 20-25 мм и большой «крокодил», например, для подключения чего-либо к автомобильному аккумулятору.

Кольцо нужно точно и аккуратно разломать на две половинки. Для этого кольцо нужно предварительно подпилить медицинской пилкой для ампул. Затем, поверхности слома обработать мелкой шкуркой. С одной стороны на одну из половинок кольца наклеить прокладку из толстой бумаги (чертежный ватман). С другой стороны на одну из половинок кольца наклеить датчик Холла.

Клеить удобнее всего эпоксидным клеем, но так, чтобы датчик плотно прилегал к месту разлома кольца. Затем, сложив обе половинки кольца как показано на рисунке 1 их нужно вставить в «пасть крокодила» и приклеить к «челюстям крокодила» тем же эпоксидным клеем.

В результате должна получиться конструкция, схематически показанная на рисунке 1. При нажиме на ручки «крокодила» ферритовое кольцо должно раскрываться вместе с его «челюстями».

Рис. 1. Конструкция самодельных токоизмерительных (токовых) клещей.

Принципиальная схема

Теперь от электронной части. Принципиальная схема приставки к мультиметру показана на рисунке 2. При прохождении тока по проводу вокруг него возникает магнитное поле, силовые линии которого пронизывают датчик Холла, и на его выходе появляется некоторое постоянное напряжение.

Это напряжение усиливается по мощности операционным усилителем А1 и поступает на вход мультиметра. Зависимость выходного напряжения от тока: 1А = 1 mV. Подстроечные резисторы R3 и R6 должны быть многооборотными.

Рис. 2. Принципиальная схема самодельных токоизмерительных (токовых) клещей.

Налаживание

Для налаживания нужен лабораторный источник питания с выходным током не менее ЗА, со встроенным амперметром.

Сначала подключите приставку к мультиметру и откалибруйте её на нуль подстройкой R3 при среднем положении R2. Затем, перед каждым измерением нужно будет устанавливать ноль переменным резистором R2.

Установите на источнике минимальное напряжение и подключите к нему мощную нагрузку, например, лампу от автомобильной фары.

На один из проводов, идущей к этой лампе, нацепите «клещу» (как показано на рисунке 1). Увеличивайте напряжение пока амперметр источника не покажет 2-2,5К.

Подстройте R6 так, чтобы показание мультиметра в милливольтах были равны показанию амперметра источника в амперах. Проверьте показания, изменяя силу тока в ту и другую сторону (уменьшая – увеличивая ток и сравнивая с амперметром источника).

При помощи данной приставки можно измерять ток до 500А. Например, можно измерить ток потребления автомобильным стартером в момент пуска двигателя.

Токовые клещи постоянного тока — приставка к мультиметру своими руками. Описание

Для замера больших токов, как правило, применяют бесконтактный метод, — особыми токовыми клещам. Токовые клещи – измерительное устройство, имеющее раздвижное кольцо, которым охватывают электропровод и на индикаторе прибора отображается величина протекающего тока.

Превосходство подобного метода бесспорно, — чтобы замерить силу тока нет нужды разрывать провод, что в особенности немаловажно при измерении больших токов. В данной статье приводится описание токовые клещи постоянного тока, которые вполне возможно сделать своими руками.

Описание конструкции самодельных токовых клещей

Для сборки устройства понадобится чувствительный датчик Холла, к примеру, UGN3503. На рисунке 1 изображено устройство самодельной клещи. Необходим, как уже сказано, датчик Холла, а так же, кольцо ферритовое диаметром от 20 до 25 мм и крупный «крокодил», к примеру, подобный как на проводах для запуска (прикуривания) автомобиля.

Читайте также:  Ремонт люминесцентных светильников с электронным балластом

Ферритовое кольцо необходимо точно и аккуратно распилить либо разломить на 2-е половинки. Для этого ферритовое кольцо необходимо сначала подпилить алмазным надфилем или пилкой для ампул. Далее, поверхности разлома ошкурить мелкой шкуркой.

С одной стороны на первую половинку ферритового кольца приклеить прокладку из чертежного ватман. С другой стороны на другую половинку кольца наклеить датчик Холла. Приклеивать лучше всего эпоксидным клеем, только нужно проследить, чтобы датчик Холла хорошо прилегал к зоне разлома кольца.

Следующий шаг – соединяем обе половинки кольца и обхватываем его «крокодилом» и приклеиваем. Теперь при нажатии на ручки «крокодила» ферритовое кольцо будет расходиться.

Электронная схема токовых клещей

Принципиальная электрическая схема приставки к мультиметру изображена на рисунке 2. При протекании тока по электропроводу, вокруг него появляется магнитное поле, и датчик Холла фиксирует силовые линии, проходящие через него, и формирует некоторое постоянное напряжение на выходе.

Данное напряжение усиливается (по мощности) ОУ А1 и идет на выводы мультиметра. Соотношение напряжения на выходе от протекающего тока: 1 Ампер = 1 мВольт. Подстроечные сопротивления R3 и R6 — многооборотные. Для настройки необходим лабораторный блок питания с минимальным током на выходе около 3А, и встроенным амперметром.

Сперва подсоедините данную приставку к мультиметру и выставьте её на нуль путем изменения сопротивления R3 и среднем положении R2. Далее, перед любым измерением необходимо будет выставлять ноль потенциометром R2. Выставьте на блоке питания наименьшее напряжение и подсоедините к нему большую нагрузку, например, электролампу, применяемую в фарах автомобиля. Затем на один из проводов, подсоединенный к данной лампе, зацепите «клещи» (рисунок 1).

Повышайте напряжение, до тех пор, пока амперметр блока питания не покажет 2 ампера. Подкрутите сопротивление R6 так, чтобы величина напряжения мультиметра (в милливольтах) соответствовала данным амперметра блока питания в амперах. Еще несколько раз проконтролируйте показания, меняя силу тока. Посредством этой приставки возможно мерить ток до 500А.

Клещи-приставка AC/DC Holdpeak HP-605A. для больших токов

  • Цена: $20.29 (куплено за $19.42)
  • Перейти в магазин

Тóковые клещи позволяют производить измерение тока бесконтактным способом — просто обхватив этот провод. Клещи для переменного тока делаются как правило на основе тóкового трансформатора, выпускаются уже очень давно и стоят копейки. Клещи для постоянного тока — имеют в своей основе линейные датчик(и) холла, и стали доступны по цене не так давно. В целом, клещи можно поделить на клещи для переменки и клещи для постоянки, а по конструкции — на автономные и приставки. Из автономных недорогих AC/DC могу назвать ut210e, ms2108A, а из приставок — чуть подороже appa 32, hantek cc65/cc650, ну и вот «новый игрок» в нижнем ценовом диапазоне — Holdpeak.

Вообще, изначально клещи предназначены в пару к мультиметру HP890CN — сам есть соответствующее положение на селекторе. Но в принципе могут работать с любым другим тестером или даже осциллографом, потому что выдают напряжение прямо пропорциональное измеряемому току — 1мВ соответствует 1А.

Клещи имеют размеры 175х80мм (без боковой кнопки, открывающей «пасть»), вес около 300г, длина провода 70см.



В комплекте есть бумажка, назвать инструкцией которую язык не поворачивается. Там написано примерно следующее: подключите клещи к тестеру, включите, выберите на тестере режим «клещи», переключите клещи и тестер в соответствующий AC/DC режим, нажмите на тестере кнопку REL — и измеряйте. Никаких цифр, погрешностей, пределов — ничего. Впрочем, инструкция от HP890cn обещает 2.5%/3% +5 для DC и AC соответственно.

На передней панели кнопка питания, светодиод индицирующий включенное состояние и кнопка AC/DC. Забегая вперед, скажу что отличие AC от DC — во включенном последовательно конденсаторе, ну и подстроечники для AC и DC — разные.

Питаются от «кроны», потребляемый ток 4.4мА

Выходной сигнал — 1мВ=1А

Внутренний мир прост и незатейлив — LDO 7550 на 5В, преобразователь из +5В в -5В 7660 и операционный усилитель TL062


с обратной стороны платы — три подстроечных резисторы, кнопки и светодиод питания.

Читайте также:  Эл магнитный пускатель

схема (если я ничего не напутал):

Названия микросхем, кнопок, разъемов — условные (скажем, вместо 7550 нарисовал 78L05, разъемы взяты тупо по числу контактов и т.д.). Конденсаторы не отпаивал и не прозванивал, для резисторов указаны надписи на них и их перевод в реальное значение (ибо для 0603 с 1% точности уже обозначение не цифра-цифра-множитель, а целая таблица)

Если я правильно понимаю (а с высокой вероятностью я таки ошибаюсь) — VR1 задаёт начальное смещение, то есть регулирует ноль, а VR2 и VR3 — калибровка по постоянке и переменке соответственно.

Режим AC отличается кроме другой выходной цепи и потенциометра — включенным последовательно конденсатором. Нафига это нужно — как по мне тайна великая есть. Видимо, чтобы отсечь постоянное смещение, которое неминуемо в клещах на датчиках холла. Чем это будет отличаться от переключения тестера в режим AC — уж я и не знаю. Как по мне — лучше бы подстроечник для этой цели ввели, оперативно 0 выставлять на постоянке.

Теперь измерения. Как я уже писал в заголовке — клещи рассчитаны на большие токи. Поэтому на малых токах точность будет никакая, но тем не менее попробуем проверить.

постоянка:

переменка:

Как видим, если на постоянке точность еще куда ни шло, то на переменке ну совсем не в дугу. впрочем, измерение переменных токов меня волнуют мало, а таких высоких — не волнуют вовсе, так что лично для меня это проблемой не является, но если я правильно понимаю, можно при желании подстроить (?) при помощи VR2 и VR3, что я и сделал для постоянного тока, хоть и не сфоткал. Но получилось не более +-0.1А с эталонным тестером, на вышеприведенных же токах, что я считаю вполне себе неплохим результатом. Ну не рассчитаны они на такие токи. Им нужны десятки и сотни ампер — там они покажут точнее и «раскроются в полной мере».

Теперь — маленькая доработка. Так как я планировал использовать данные клещи для диагностики, в частности — измерения стартерного тока, то я решил заменить провод на разъем. Ну и сразу скажу, что в этой роли пока не пробовал — не было возможности, времени и желания. 😉

Для этого я отпаял провод, припаял к нему разъем «тюльпан»-папу, а в клещи поставил соответствующее гнездо. Для установки гнезда я просверлил корпус сверлом 10мм, после чего взял пластиковую пластинку размерами примерно 10х20х1.5мм, просверлился в ней диаметром 6мм, прикрутил к ней гнездо и вставил в корпус — между корпусом и бывшим зажимом провода:






Как по мне — стало не хуже, к тому же появилась возможность подключения «штатным» кабелем. Можно, естественно, поставить разъем BNC, ну либо воткнуть в этот разъем переходник. Высоких частот тут не будет, так что необходимости в BNC разъемах как-то и нету.

После этой доработки можно подключиться к осциллографу. Для этого я собрал на каком-то полевике ключик, который запустил от внешнего генератора и нагрузил на мощный резистор. Понятно, что всё это несерьёзно, ну да что есть — то есть:

Как видим, сигнал достаточно шумный, что вообще говоря неудивительно — я вообще как-то слабо понимаю использование преобразователей типа 7660 в схемах с микровольтными/милливольтными сигналами. Полюс полное отсутствие экранирования, так что и внешние наводки исключать никак нельзя.
По частоте — тоже ничего выдающегося.

Для сравнения — сигнал с ut210e в режиме 20А:

Амплитуда выше, сигнал чище.

Честно говоря, впечатления неоднозначные. Так и хочется написать «как за свои деньги. ». То есть да, это самая дешманская модель на рынке. «Из коробки» достаточно сильно врёт, что, впрочем, скорее всего особенности конкретного экземпляра, да и вроде как поддаётся подстройке.

Хотелось бы видеть хоть минимальное экранирование, также хотелось бы переключение пределов 600/60А — но тут в принципе понятно что переключения такого нет совершенно осознанно, оно ж идёт «комплектом» к тестеру, где в режиме клещей предел 600А. С другой стороны можно было на тестере сделать 60/600А — но не сделали. В результате имеем низкую цену — но и низкую точность «прицепом», а также не сильно красивый сигнал в плане помех.

Читайте также:  Монтаж открытых электропроводок

Подумываю натыкать пару дросселей по питанию, а также раздумываю над введением режима 60А (точнее, до 60 не дотянуть, где-то 40 наверно будет максимум), и тут мне хотелось бы спросить совета у более грамотных схемотехников. потому что как по мне, то самый «незамутнённый» способ — впереть тупо еще один ОУ на выходе с коэффициентом усиления 10 и не запариваться 😉 Как вариант — изменить коэффициент усиления имеющегося ОУ, но что-то у меня с наскоку не прокатило — вероятно нужно еще ноль будет точнее выставлять в этом случае. Короче говоря, с радостью выслушаю в комментах любые советы кроме выкинуть. 😉

К покупке рекомендую, только если вам нужно проверять десятки-сотни ампер, и при этом цена важнее качества, а «руки не для скуки» и вы готовы тратить время на доработки и калибровки клещей за 20 баксов.

Токовые клещи своими руками

Для измерения больших токов обычно пользуются бесконтактным способом, – специальными токовыми клещами. Напомню, что это такой электронный измерительный прибор, типа мультиметра, у которого сверху торчит своеобразная прищепка. Эту прищепку цепляют на провод и на цифровом табло появляются показания тока в данном проводе Преимущества такого способа очевидны, – чтобы измерить силу тока не нужно рвать цепь, что особенно важно при измерении больших токов.

Токовые клещи для обычного мультиметра можно сделать самостоятельно, если у вас есть чувствительный датчик Холла, например, UGN3503. На рисунке 1 показана конструкция самодельной клещи. Нужен, как уже сказано, датчик холла, а так же, ферритовое кольцо диаметром 20-25 мм и большой крокодил, например, для подключения чего-либо к автомобильному аккумулятору.

Кольцо нужно точно и аккуратно разломать на две половинки. Для этого кольцо нужно предварительно подпилить медицинской пилкой для ампул. Затем, поверхности слома обработать мелкой шкуркой. С одной стороны на одну из половинок кольца наклеить прокладку из толстой бумаги (чертежный ватман).

С другой стороны на одну из половинок кольца наклеить датчик Холла. Клеить удобнее всего эпоксидным клеем, но так, чтобы датчик плотно прилегал к месту разлома кольца. Затем, сложив обе половинки кольца как показано на рисунке 1 их нужно вставить в пасть крокодила и приклеить к челюстям крокодила тем же эпоксидным клеем.

В результате должна получиться конструкция, схематически показанная на рисунке 1. При нажиме на ручки крокодила ферритовое кольцо должно раскрываться вместе с его челюстями.

Теперь от электронной части. Принципиальная схема приставки к мультиметру показана на рисунке 2. При прохождении тока по проводу вокруг него возникает магнитное поле, силовые линии которого пронизывают датчик Холла, и на его выходе появляется некоторое постоянное напряжение. Это напряжение усиливается по мощности операционным усилителем А1 и поступает на вход мультиметра. Зависимость выходного напряжения от тока: 1А = 1 mV.

Подстроенные резисторы R3 и R6 должны быть многооборотными. Для налаживания нужен лабораторный источник питания с выходным током не менее 3А, со встроенным амперметром.

Сначала подключите приставку к мультиметру и откалибруйте её на нуль подстройкой R3 при среднем положении R2. Затем, перед каждым измерением нужно будет устанавливать ноль переменным резистором R2. Установите на источнике минимальное напряжение и подключите к нему мощную нагрузку, например, лампу от автомобильной фары.

На один из проводов, идущей к этой лампе, нацепите клещу (как показано на рисунке 1). Увеличивайте напряжение пока амперметр источника не покажет 2-2,5A. Подстройте R6 так, чтобы показание мультиметра в милливольтах были равны показанию амперметра источника в амперах. Проверьте показания, изменяя силу тока в ту и другую сторону (уменьшая – увеличивая ток и сравнивая с амперметром источника).

При помощи данной приставки можно измерять ток до 500А. Например, можно измерить ток потребления автомобильным стартером в момент пуска двигателя.