المبدأ الوظيفي لمقياس المشبك والفرق بين المتر المتعدد
الوظائف الرئيسية ومبادئ العمل للساعات المشبك
الميزة الأبرز لجهاز القياس من نوع المشبك هو المشبك الذي يمكن فتحه من الأمام، والذي يمكن إدخاله بسهولة في السلك لقياس التيار في الدائرة، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى إتلاف أو تعديل الدائرة الأصلية، ويمكنه قياس كمية كبيرة من التيار. يحتوي جهاز القياس المتعدد أيضًا على وظيفة قياس التيار، فما الفرق بينه وبين جهاز القياس المشبك لقياس التيار؟ أولاً، دعونا نفهم المبادئ والاختلافات بين تيار كشف المقياس المتعدد والتيار الذي يكشفه مقياس المشبك.
عند قياس التيار بمقياس متعدد، من الضروري فصل الدائرة المقاسة وتوصيل المتر المتعدد على التوالي لقياس التيار. من خلال دائرة الكشف عن التيار الداخلي للمقياس المتعدد، يمكن ملاحظة أن مستوى التيار داخل المتر المتعدد هو في الواقع مقاوم ذو قيمة مقاومة صغيرة جدًا. عندما يتدفق التيار خلال هذه المقاومة، سيحدث انخفاض في الجهد عليها لأنه يتم تحديد قيمة المقاومة. طالما تم قياس الجهد على المقاومة، يمكن حساب التيار المار عبر المقاومة وفقًا للصيغة، لأن هذه المقاومة متصلة على التوالي في الدائرة، وبالتالي فإن التيار المتدفق عبرها هو تيار الدائرة المقاسة.
لذا فإن دائرة قياس التيار في جهاز القياس المتعدد تتضمن العديد من دوائر قياس التيار في الجهاز، والتي يتم قياسها عن طريق تحويل التيار إلى جهد من خلال تحويلة المقاومة. هناك أيضًا متطلبات لاختيار قيمة المقاومة لهذا المقاوم. إذا كانت قيمة المقاومة كبيرة جدًا، فإن انخفاض الجهد المتولد عند مرور التيار عبر المقاومة سيكون كبيرًا. من ناحية، سيؤدي ذلك إلى توزيع المزيد من الجهد، مما يؤثر على التشغيل العادي لحمل القياس. ومن ناحية أخرى، كلما زادت قيمة المقاومة، زاد استهلاك الطاقة المتولدة عليها عند نفس التيار، مما يؤدي إلى تسخين المقاومة. لذلك، بالنظر إلى هاتين المسألتين، كلما كانت قيمة المقاومة أصغر، كلما كان ذلك أفضل.
ومع ذلك، يجب ألا تكون قيمة المقاومة صغيرة جدًا. إذا كانت المقاومة صغيرة جدًا، فإن انخفاض الجهد المتولد عندما يتدفق التيار سيكون أصغر. وهذا يتطلب متطلبات معينة لدائرة القياس اللاحقة، حيث يجب تضخيم الجهد المنخفض قبل أن تتمكن الدائرة من اكتشافه.
مساوئ قياس التيار بمقياس متعدد
من طريقة ومبدأ الكشف عن التيار بمقياس متعدد، يمكن ملاحظة أنه عند قياس التيار، من الضروري توصيل المتر المتعدد على التوالي في الدائرة التي يتم اختبارها. هذا غير مناسب في بعض الدوائر التي لا يمكن إيقاف تشغيلها للقياس. نقطة أخرى هي نطاق قياس تيار المقياس المتعدد، وعادة ما يكون أقصى نطاق قياس لتيار المقياس المتعدد هو 10 أمبير أو 20 أمبير. من أجل منع تسخين مقاوم الكشف عن التيار الداخلي، لا يُسمح أيضًا للمقياس المتعدد بقياس التيارات الكبيرة لفترة طويلة، لقياس التيارات الأكبر، ليس من السهل تحقيقه باستخدام مقياس متعدد نموذجي.
مبدأ قياس التيار بمقياس المشبك
مبدأ العمل لمقياس المشبك لقياس التيار هو في الأساس نفس مبدأ عمل المتر المتعدد لقياس التيار. الفرق هو أن جهاز قياس المشبك لا يكتشف الجهد الكهربي الموجود على مقاومة التحويل بشكل مباشر، بل يستخدم محول تيار. المحول هو في الواقع تطبيق للمحول، والذي يمكنه تحويل التيار وفقًا لنسبة معينة. بعد توصيل محول التيار بالحمل تكون مرحلته الأولية تعادل دورة واحدة، والمرحلة الثانوية بها عدد لفات أكثر داخل جهاز قياس المشبك مما يقلل التيار بنسبة معينة. ولذلك، فإن المحول الحالي يعادل أيضًا محول تصاعدي. يمكن للدائرة الموجودة داخل جهاز قياس المشبك حساب التيار المقاس عن طريق اكتشاف الجهد على الجانب الثانوي للمحول.
لذلك بالمقارنة مع المتر المتعدد، لا يحتاج المقياس المشبك إلى تغيير الدائرة عند قياس التيار، ويمكنه قياس تيارات أكبر، مثل تيار الأحمال الحثية مثل المحركات. ومع ذلك، نظرًا لاستخدام محول تيار داخل جهاز قياس المشبك، وفقًا لمبدأ عمل المحول، فإنه لا يمكنه المرور عبر التيار المباشر. إذن ألا يستطيع مقياس المشبك قياس التيار المستمر؟ في الواقع، يمكن لمقياس المشبك قياس التيار المستمر، لكنه لا يستخدم محول تيار.
مبدأ قياس التيار المستمر بمقياس المشبك
نظرًا لعدم قدرة التيار المباشر على إحداث تغييرات في التدفق المغناطيسي، لا يستطيع مقياس المشبك قياس التيار المباشر باستخدام محول التيار. يُطلق على استخدام المحول لقياس التيار المتردد اسم المحول الكهرومغناطيسي، بينما يستخدم مقياس المشبك لقياس التيار المستمر نوعًا آخر من أجهزة الاستشعار - مستشعر القاعة.
مبدأ استخدام حساس هول لقياس التيار المستمر هو أنه عندما يتدفق التيار عبر سلك، يتولد مجال مغناطيسي (يشبه المغناطيس الكهربائي)، ويتناسب هذا المجال المغناطيسي مع حجم التيار. يقوم المشبك الخاص بمقياس نوع المشبك بتجميع المجال المغناطيسي الناتج عن الأسلاك ويتم اكتشافه بواسطة عنصر Hall الموجود داخل المشبك. عنصر القاعة هو عنصر استشعار مغناطيسي يحول المجال المغناطيسي إلى إشارة جهد للإخراج. يتم تضخيم إشارة الجهد هذه بواسطة الدائرة لعرض تيار الحمل. تستخدم العديد من أجهزة القياس ذات الشكل المشبك في الوقت الحاضر كلا من التيار المتردد والتيار المستمر، بما في ذلك المحولات الكهرومغناطيسية وأجهزة استشعار هول للكشف عن التيارات المترددة والمستمرة.
الفرق بين المشبك متر والمتعدد
كما ذكر أعلاه، فإن الوظيفة الرئيسية لمقياس المشبك هي الكشف عن التيار. بالمقارنة مع المتر المتعدد، يعد المقياس المشبك أكثر ملاءمة للاستخدام وله نطاق قياس أكبر بكثير. ومع ذلك، هناك شيء واحد وهو أنه عند قياس التيارات الصغيرة (مثل بضع مئات من المللي أمبير)، لا يمكن لمقياس المشبك عرضه بشكل طبيعي، ودقة قياسه ليست جيدة مثل المتر المتعدد.
والفرق الثاني هو أنه نظرًا لأن الوظيفة الرئيسية لمقياس المشبك هي اكتشاف التيار، فهو ليس جيدًا مثل المقياس المتعدد في الوظائف الأخرى. على الرغم من أن العديد من أجهزة القياس المشبكية تدمج الآن العديد من وظائف المتر المتعدد، مثل قياس الجهد، وقياس المقاومة، وقياس التردد، وقياس درجة الحرارة، وما إلى ذلك، إلا أنه بشكل عام، لا يمكن مقارنة هذه الوظائف بخلاف القياس الحالي بمقياس متعدد، كما أن دقة هذه الوظائف تكون تروس القياس بشكل عام أقل من تلك الخاصة بالمقياس المتعدد.
باختصار، تختلف بيئة التركيز والاستخدام لأجهزة قياس المشبك وأجهزة القياس المتعددة. إذا كان التركيز على قياس التيار، وخاصة التيار العالي، فيفضل استخدام أجهزة قياس المشبك؛ إذا تم استخدامه لقياس مقاومة الجهد أو معلمات المكونات الإلكترونية في الاستخدام اليومي وله متطلبات معينة لدقة القياس، فيجب تحديد مقياس متعدد. لذلك يمكن اختيار هذين النوعين من الأدوات بناءً على الاحتياجات الفعلية أو في وقت واحد وفقًا لبيئة الاستخدام.
