Издавна электрики определяли параметры цепи «на глаз», «на зуб» и на другие части тела. В глухих уголках России представителей этой эволюционной ветви можно отыскать и по сей день, но рано или поздно такой горе-электрик нарывается-таки на большие неприятности, связанные с нешуточными проблемами для здоровья. Потому подобный путь и считается тупиковым.
Для тех же, кто хочет измерять параметры цепи, не тратя при этом здоровье в бесперспективном бою с электричеством, придуманы специальные инструменты – мультиметры и токовые клещи. Далее речь пойдет о том, как выбрать нужный прибор.
В те далекие времена, когда параметры электрических цепей еще измерялись, главным образом, на глаз, электроизмерительные приборы были довольно громоздкими, исключительно аналоговыми, обладали минимальными возможностями (измерение напряжения, силы тока и сопротивления) и назывались тестерами, или авометрами (сокращенно от АмперВольтОмметр). Сегодня же основной инструмент электрика чаще всего цифровой, имеющий множество дополнительных функций. Общепринятое название приборов, служащих для измерения параметров электрической цепи или ее участков, – мультиметры. Современный мультиметр ушел от своих стрелочных предков довольно далеко. Правда, приборы старого типа тоже не исчезли с прилавков: у них своя область применения, к слову, довольно узкая.
Впрочем, есть виды измерений, не подвластные ни цифровому, ни аналоговому мультиметру. Так, силу тока иногда нельзя определить напрямую из-за ее огромной величины или по причине отсутствия возможности разорвать цепь для включения в нее прибора. В этих случаях применяются так называемые токоизмерительные клещи.
Сегодня в продаже представлен огромный ассортимент разнообразных мультиметров: количество вариантов настолько велико, что разобраться в них сходу будет крайне затруднительно для многих людей. Поэтому перед походом в магазин необходимо оценить свои потребности, тогда процесс выбора станет значительно более простой задачей.
Мультиметры
Начнем с мультиметров. Большинство людей, не являющихся профессионалами в специфических областях электроники и электротехники, скорее всего, выберут цифровой прибор за его компактные размеры, небольшую массу и во многих случаях максимальную простоту в настройке и использовании. Цены на такие устройства начинаются с 600 рублей и бодренько уходят в заоблачные выси по мере технологической «накрученности» мультиметра. Именно по этому в первую очередь следует определиться с потребностями.
Как правило, базовые функции в нужных диапазонах измерения обеспечивают даже самые дешевые приборы. Речь в таких случаях идет о:
- постоянном напряжении в диапазоне от 2 мВ до 600 В;
- переменном напряжении в диапазоне от 1 до 600 В;
- постоянном токе в диапазоне от 0,1 мА до 10 А;
- переменном токе в диапазоне от 10 мА до 10 А;
- сопротивлении в диапазоне от 100 Ом до 10 МОм;
- «прозвонке» – тесте на целостность проводника или цепи.
В большинстве моделей реализованы и некоторые дополнительные функции, такие, например, как измерение емкости конденсатора, индуктивности, параметров транзистора, температуры, длительности импульсов и интервалов. Наиболее современные и, как правило, не самые дешевые мультиметры имеют графический дисплей, на котором, как на осциллографе, можно увидеть форму сигнала.
Среди «сервисных» функций можно выделить наличие порта для подключения к ПК, встроенную флешпамять, подсветку дисплея, таймер выключения и т. п. Как правило, чем дороже прибор, тем больше возможностей обработки результатов измерений он обеспечивает.
Таким образом, даже недорогая базовая модель мультиметра позволяет удовлетворить большинство типовых потребностей, возникающих в быту. Узкоспециализированные измерения, разумеется, требуют применения более дорогих приборов, однако во многих случаях подобную работу мультиметру лучше не доверять – точность не та.
Кстати, о точности. После расчетного диапазона измерений это, пожалуй, второй по важности параметр. Как правило, портативные (то есть переносные, карманного формата) цифровые мультиметры оснащаются экраном с 3,5–4,5 разрядами цифр: три или четыре полноценных и один с ограниченным диапазоном (скажем, только 0 или 1). Но не стоит обольщаться количеством, ведь точность показаний прибора зависит от этого лишь косвенно, т. е. вовсе не напрямую. Гораздо большее влияние оказывают используемый в мультиметре аналогово-цифровой преобразователь и алгоритмы вычислений. У многих портативных приборов погрешность основных измерений составляет от 0,03 до 3,0% и обязательно указывается в технических характеристиках. Однако слово сочетание «у многих» не означает, что у всех. Так, например, чем выше частота тока в цепи, тем значительнее погрешность. Недорогой мультиметр теряется и в случаях, когда форма измеряемого сигнала сильно отличается от синусоидальной, т. к. прибор считает среднеквадратичное значение, исходя из предположения об идеальной синусоиде. Однако если пользователь действительно имеет дело с силовыми сетями, где преобладают нелинейные нагрузки или сигнал имеет значительно более сложную форму, вряд ли ему требуются наши советы. У новичков же все намного проще: точности, обеспечиваемой большинством приборов, для них вполне достаточно в 99% случаев, и даже погрешность в 3% большой роли не играет. Правда, следует помнить, что обычно мультиметр работает от батареи на 9 В типа «Крона»: если она не в лучшем состоянии, прибор, как правило, начинает безбожно врать.
Таким образом, выбор мультиметра сводится к поиску модели с оптимальным набором функций – наличием всех необходимых и отсутствием лишних. Покупка приборов средней и тем более высшей ценовой категории, равно как и настольных устройств с графическим дисплеем, оправдана лишь тогда, когда будущий владелец четко знает, зачем они нужны. В остальных случаях оптимальным решением является приобретение недорогого (как правило, до 5000 руб.) цифрового мультиметра с обычными диапазонами измерений и без особых «наворотов». Его будет достаточно почти всегда.
Есть, однако, еще одна важная вещь – электробезопасность. Как пользователя, так и самого прибора. Именно ее уровнем определяется максимальное напряжение, которое может быть подано на входы мультиметра без риска для жизни и здоровья. Чем выше этот показатель, тем лучше. Класс электробезопасности устройства указывается на упаковке и в руководстве по эксплуатации. Международный стандарт обозначения категории электробезопасности мультиметров выглядит следующим образом:
- CAT I – для работы с низковольтными цепями электронных узлов;
- CAT II – для локальных цепей питания;
- CAT III – для распределительных цепей питания в зданиях;
- CAT IV – для работы на аналогичных цепях вне зданий.
Впрочем, вряд ли обычному человеку придется измерять действительно высоковольтные цепи, однако не стоит забывать, что уровень защиты входов определяет живучесть не только пользователя, но и самого прибора. Превысить разрешенную силу тока, столкнуться с кратковременным, но сильным всплеском напряжения в сети или по невнимательности «поинтересоваться» вольтажом в режиме измерения сопротивления – такое может случиться с каждым. Тут стыдиться нечего: человеческий фактор всегда играет свою роль. Поэтому не нужно рассчитывать лишь на собственные вменяемость и внимательность. Лучше, если защита имеется еще и на входах мультиметра, причем не банальная плавкая вставка, как в дешевых приборах, а полноценная электронная схема, которая используется в изделиях средней ценовой категории и выше.
Токоизмерительные клещи
Что делать в случаях, когда возникает необходимость измерить силу тока (и вычислить производные параметры цепи – например, мощность нагрузки), величина которой выходит за рамки возможностей мультиметра? Или если исследуемую цепь ни в коем случае нельзя разрывать? Здесь пригодится особое устройство – токоизмерительные клещи, выполненные в виде отдельных за жимов и нередко совмещаемые с мультиметром. Поэтому тем, кто занимается измерением параметров работы электрических цепей без их разрыва, лучше сразу покупать именно комбинированный прибор. Принцип работы токоизмерительных клещей довольно прост. Токовый датчик располагается вокруг измеряемого проводника, который становится одним из витков его первичной обмотки. В самих клещах собрана вторичная обмотка или установлены датчики Холла. Ток в измеряемом проводнике заставляет их вырабатывать собственный ток, значение которого прямо пропорционально измеряемому. Коэффициент трансформации известен, соответственно, можно вычислить значение силы тока в проводнике.
Ранее в продаже можно было найти токоизмерительные клещи с вторичной обмоткой, работающие по принципу трансформатора и подходящие только для цепей переменного тока. Большинство же современных устройств базируется на датчиках Холла, благодаря чему они способны измерять ток в цепях как постоянного, так и переменного тока. То есть при покупке, конечно же, не лишне задать вопрос о типе устройства, хотя это не принципиально: вероятность приобретения современного универсального прибора, подходящего для обоих указанных типов цепей, близка к 100%.
Другой важный параметр токоизмерительных клещей не имеет непосредственного отношения к электричеству. Речь идет о физическом размере измеряемого проводника, ведь именно он определяет габариты зажима.
И, наконец, третий важный параметр – диапазон и соответствующая точность показаний прибора. Универсальных токоизмерительных клещей, одинаково хорошо измеряющих все возможные значения силы тока, просто не существует, зато имеется множество моделей, работающих одинаково плохо. В зависимости от конкретного устройства высокая точность обеспечивается в каком-то конкретном диапазоне, поэтому выбирать здесь следует исходя из того, с каким имен но током придется иметь дело. Если же предстоит измерять совершенно разные токи, не исключено, что понадобятся два различных прибора.
Резюме
Для простейших измерений хватит недорогого мультиметра, обладающего базовыми функциями и оснащенного электронной защитой входов. Большинство таких приборов обеспечивают достаточную для бытовых нужд точность.
Для измерения тока большой силы, а также при невозможности разорвать электрическую цепь необходимы токоизмерительные клещи или мультиметр со встроенным токовым датчиком. Как правило, такие приборы «всеядны» в плане цепей постоянного и переменного тока, однако приемлемая точность обеспечивается лишь в довольно узком диапазоне значений.
Если же на повестке дня возникает необходимость вычислить мгновенные значения напряжения и силы тока либо требуется сверхчувствительный прибор, моментально отражающий все изменения параметров, придется обратить внимание на аналоговые (стрелочные) тестеры. Как раз по этой причине их все еще продолжают выпускать.
Текст: Сергей Бучин
