کلمپ متر

یکی دیگر از دستگاه های بسیار مهم و کاربردی در صنعت برق کلمپ متر می باشد که برای اندازه گیری پارامترهای مختلف مثل ولتاژ و جریان (چه در حالت DC و AC) و همین طور مقاومت و خازن و فرکانس و ... در بازه های مختلف با Resolution و Accuracy متفاوت و همچنین اجرای تست های مختلف مثل تست دیود و تست بازر و ... کارایی بسیار زیادی دارد و تقریبا در بسیاری از قسمت های مختلف صنعت برق چه قسمت های صنعتی , برق خورشیدی که در کار با تجهیزات مرتبط با انرژی خورشیدی به کار با برق AC و DC احتیاج داریم مورد استفاده قرار می گیرد پس باتوجه به قابلیت های پرشمار آنها بهتر است با دقت مفاهیم آن را بررسی کنیم . چرا که در ظاهر کاملا مشابه با مولتی مترهای دیجیتال می باشد ولی در جزییاتی که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم با هم فرق دارند.

انواع کلمپ مترهای تولید شده

کلمپ متر ها در دو حالت AC , AC/DC تولید می شوند 

 حالت AC صرفا در محیط هایی مثل ساختمان که با برق AC سر و کار دارند یا برای کولر و موتور تک فاز و 3 فاز بسیار مناسب می باشد.

اما حالت AC/DC که معمولا گران قیمت تر از مدل های AC می باشند(به خاطر تکنولوژی گران قیمت تر اندازه گیری جریان DC ) برای کار با منبع تغذیه DC و باتری خودرو و پنل های خورشیدی و ... که با برق DC کار می کنند کارایی دارد . 

نکته : زمانی که جریان کابل یا سیم عبوری از کلمپ متر AC باشد با توجه به میدان مغناطیسی متغیر ناشی از آن جریان AC پدیده القای الکترومغناطیسی به وجود آمده و در سیم پیچی فک کلمپی جریان القا می کند و دستگاه جریان AC را اندازه گیری می کند . اما در مورد زمانی که جریان عبوری از کابل DC باشد چون میدان مغناطیسی ثابت می باشد و اثر القای الکترو مغناطیسی ایجاد نمی شود در نتیجه سازنده از سنسورهایی به نام سنسور اثر هال استفاده می کند تا بتواند جریان DC را اندازه گیری کند .

قسمت های تشکیل دهنده کلمپ متر

همان طور در ظاهر فیزیکی کلمپ مترها شما می توانید مشاهده کنید , اولین چیزی که می تواند نظر شما را به خود جلب کند داشتن دو فک کلمپی در بالای دستگاه می باشد که که شما می توانید با فشردن دسته های فک کلمپی در کنار دستگاه , 2 فک کلمپی را از هم جدا کرده و اقدام به قرار دادن سیم یا کابل از فضای بین دو فک کلمپی کنید تا جریان را اندازه گیری کند . 

نکته : مطلب بسیار مهمی که در مورد اندازه گیری جریان در کلمپ متر حایز اهمیت است تفاوت روش اندازه گیری آن با مولتی متر می باشد چرا که در کلمپ متر ما به هیچ وجه احتیاجی به استفاده از پراب های قرمز و مشکی برای اتصال به دو سر قطعه مورد نظر و همین طور قطع کردن (یا همان باز کردن ) مدار نداریم و بدون هرگونه تماس و استفاده از پراب , جریان را اندازه می گیریم .

نکته 2 : یکی از مهم ترین تفاوت های کلمپ متر و مولتی متر در مقدار جریان اندازه گیری شده توسط هر کدام از این دو دستگاه می باشد. در مولتی مترها ما با محدودیت مقدار عددی جریان اندازه گیری شده در حالت AC و DC روبه رو هستیم به این صورت که  جریان در حد 10 و 20 آمپر قابل اندازه گیری می باشد . اما در کلمپ تر این محدودیت برطرف شده تا اعداد بسیار بالایی مثل 3000 و 4000 و ... آمپر را اندازه بگیرد و در مصارف صنعتی کارایی بالایی دارد . 

نکته 3 : همان طور که گفتیم برای اندازه گیری جریان با کلمپ متر هیچ نیازی به پراب نداریم در نتیجه ضرورتی به تعبیه سوراخی مثل 10A که در پایین دستگاه مولتی متر قرار داشت نداریم چرا که روش اندازه گیری جریان در مولتی متر و کلمپ متر بسیار با هم فرق دارد و بر خلاف مولتی متر نیازی به زدن پراب قرمز در سوراخ 10A در دستگاه نداریم.

روش اندازه گیری پارامترهای مختلف در کلمپ مترها : 

روش اندازه گیری پارامترها در کلمپ متر هم مثل مولتی متر به 2 روش AVG  و True RMS تقسیم می شود که در روش AVG به دلیل عدم در نظر گرفتن اعوجاج ها و نوسان های بوجود آمده در برق شبکه در صورتی که در جایی با برق نوسان بالا کار کنید خطای عدد اندازه گیری شده افزایش می یابد . اما دستگاه دارای قابلیت True RMS در محیط های صنعتی دارای اینورتر و درایو دقت بسیار بیشتری در بررسی شکل موج دارد و با در نظر گرفتن اعوجاج ها و هارمونیک های موجود بهترین و با دقت ترین عدد را نشان می دهد .

مفاهیم علمی ویژگی های کلمپ متر 

1. سایز دهانه کلمپ متر ( فک کلمپی ) : همان طور که در بالا اشاره کردیم برای اندازه گیری جریان باید به کمک سلکتورهای کنار دستگاه , دهانه کلمپی را باز کرده و کابل مورد نظر را از فضای بین دو فک کلمپی عبور داده تا به روش القای مغناطیسی جریان AC را اندازه گیری کنیم . در واقع شما برای انتخاب کلمپ متر مورد نظر خودتان حتما باید سایز کابل مورد استفاده را با دستگاهی که می خواهید تهیه کنید تطبیق دهید تا مشکلی به وجود نیایید . 

2. ورودی پراب ها : در مفاهیم بالا اشاره کردیم که برای اندازه گیری جریان نیازی به استفاده از پراب نداریم در نتیجه سوراخی برای اندازه گیری جریان در پایین دستگاه در نظر نمی گیریم اما همچنان سوراخ COM ( برای زدن پراب مشکی به آن ) و سوراخ هایی مثل ولتاژ و اهم و ... در پایین دستگاه برای زدن پراب قرمز وجود دارد . 

3. Back Light : داشتن نور پس زمینه در هر دستگاهی من جمله کلمپ متر ویژگی بسیار مهم برای استفاده از آن در مکان هایی می باشد که نور کم بوده ( یا حتی هنگام کار در شب ) و امکان دیدن عدد اندازه گیری شده در صفحه نمایش بدون نور پس زمینه دستگاه ممکن نیست .

4. Data Hold : ویژگی Data Hold به این معنی هست که اگر هنگام استفاده از کلمپ متر در هر مکانی فضای لازم برای دیدن عدد اندازه گیری شده وجود نداشت شما می توانید با فشردن دکمه Hold و نگه داشتن عدد به دست آمده روی صفحه نمایش آن را نگه دارید تا در زمان مناسب عدد را رویت کنید . 

5 . Data Logging : ویژگی Data Logging به معنی ذخیره اطلاعات به دست آمده در طول روز برای بررسی نوسان ها و مشکلات احتمالی پیش آمده برای اندازه گیری پارامتر مورد نظر می باشد که می تواند در بازه های زمانی مشخص اقدام به ذخیره اطلاعات به دست آمده کند تا در زمان لازم این اطلاعات را به کامپیوتر یا موبایل منتقل کنیم تا نمودار تغییرات آن ها را بررسی کنیم 

6 . تعداد ارقام قابل نمایش در صفحه نمایش دستگاه ( بر حسب Counts ) : تعداد ارقام قابل نمایش در صفحه نمایش دستگاه به صورت اعدادی مثل 6000Counts , 4000 Counts , 2000Counts و ... تعریف می شود که به طور مثال در حالت 6000Counts تعداد ارقام قابل نمایش در آن تا 5999 رقم می باشد و اگر عدد اندازه گیری شده بدون اعشار بالاتر از عدد 5999 بود با رزولوشن کمتر نمایش داده می شود . 

به طور مثال اگر عدد پارامتر دلخواه اندازه گیری شده ( ولتاژ , جریان و ... )  5.083 ولت باشد . در این صورت با توجه به عدد ولتاژ بدون در نظر گرفتن اعداد اعشار بهترین حالت برای نمایش این عدد با حداکثر رزولوشن همان 6000Counts می باشد . 

7 . NCV : قابلیت NCV به معنی تشخیص عبور برق از سیم یا کابل مورد نظر بدون تماس مستقیم می باشد در واقع انگار یک فازمتر بدون تماس هست که برای تشخیص بودن یا نبودن برق کاربرد دارد و اگر در جایی قطعی پیش آمده آن را بدون مشکل و در سریع ترین زمان ممکن بررسی کنیم . 

8 . دکمه ZERO : همان طور که گفتیم برای اندازه گیری جریان DC در کلمپ مترهای AC/DC نیاز به تکنولوژی سنسور اثر هال داریم که آن را داخل فک های کلمپی قرار می دهیم . معمولا این سنسورها می توانند تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین و میدان های اطراف قرار بگیرند و منجر به ایجاد خطا در عدد اندازه گیری شده جریان DC شود پس نیاز به دکمه ای مثل ZERO داریم تا با فشردن آن اثر میدان های مغناطیسی مزاحم حذف شود و ععد درست جریان DC نمایش داده شود .

9. دکمه MIN/MAX : استفاده از این دکمه در کلمپ متر می تواند به شما کمک کند تا بیشترین و کمترین مقدار اندازه گیری شده را در طول روز ثبت کرده و بررسی های لازم را نسبت به افت یا کاهش بیش از حد پارامتر مورد نظر انجام دهید.

ایمنی کلمپ متر ( بر اساس استاندارد تعریف شده )  :

توجه به ایمنی تعریف شده برای یک دستگاه مثل کلمپ متر می توانیم تشخیص دهیم که کلمپ متر ما در برابر شوک های ناشی از اضافه ولتاژ و جرقه ( یا همان آرک ) تا چه اندازه مقاوم بوده و در دست شخص استفاده کننده منفجر نمی شود .ایمنی دستگاه با عبارت CAT در سطح های مختلف ارزیابی می شود .حالا به بررسی چند نمونه از این ایمنی ها می پردازیم .

CATII : پایین ترین سطح ایمنی دستگاه های برقی برای کار با وسایل خانگی , پریز برق ساختمان و ... می باشد.

CAT III : ایمنی CAT III معمولا برای کار در تاسیسات داخلی ساختمان کاملا مناسب می باشد و در هنگام کار با موتورهای صنعتی 3 فاز داخل کارخانه یا کلیدهای مینیاتوری داخل تابلو برق و روشنایی داخل ساختمان و ... بسیار مناسب بوده و اگر در این موارد نوسانی در برق شبکه به وجود بیاید کلمپ متر دچار انفجار نمی شود .

CAT IV : بالاترین ایمنی تعریف شده برای دستگاه های برقی CAT IV می باشد که برای محیط های بیرون و در کنار ترانسفرماتورهای بزرگ خیابانی , شبکه توزیع برق , ورودی اصلی برق و ... که در برابر خطرات بزرگی همچون صاعقه های شدید و نوسان های ولتاژ بسیار بزرگ قرار دارند از این ایمنی برای جلوگیری در برابر هرگونه انفجار احتمالی مورد استفاده قرار می گیرد 

نکته : در هنگام خرید کلمپ متر حتما دقت کنید که از این دستگاه در چه محیطی و در مواجهه با چه سطح ولتاژی می خواهید کار کنید چرا به طور مثال در محیط بیرون که در معرض صاعقه های شدید قرار دارد حتما اولویت اول با انتخاب CAT مناسب هست .

نکته 2 : در مورد سیستم های خورشیدی می توان گفت که کلمپ متر مورد تایید دارای حداقل ایمنی CAT III باید باشد چرا که اگر سیستم تولید برق خورشیدی ما در حد پشت بام یک خانه یا یک برق صنعتی ولتاژ متوسط باشد همان استاندارد CAT III کفایت می کند چرا که در این حالت خیلی بعیده که دچار نوسان ولتاژ های شدید شویم . اما اگر در مزرعه های خورشیدی بزرگ چند صد مگاوات و حتی بالاتر بخواهیم از کلمپ متر استفاده کنیم , به دلیل کار با باتری های با ظرفیت های بالا و همین طور ولتاژ استرینگ های بسیار زیاد به CAT IV  احتیاج داریم . 

دسته بندی کلمپ متر بر اساس نحوه انتخاب رنج اندازه گیری

کلمپ مترها هم مثل مولتی مترها در مورد نحوه انتخاب رنج برای اندازه گیری پارامترهای مورد نظر به دو صورت Auto Range و Manual  ساخته می شوند که در حالت اتو رنج خود دستگاه به صورت هوشمند رنج مورد نظر را برای اندازه گیری پارامتر دلخواه انتخاب می کند اما در حالت Manual یا دستی , شما برای اندازه گیری پارامتری مثل جریان رنجی را انتخاب می کنید که ممکن است از عدد جریان وسیله مد نظر شما کوچکتر باشد و دستگاه با نشان دادن عدد 1 یا عبارت OL در صفحه نمایش شما را متوجه این موضوع می کند که باید رنج انتخابی را بالاتر ببرید تا به رنج درست برسید.

نکته : اگر شما در مشخصات دستگاهی مثلا در مورد محدوده اندازه گیری جریان با اعدادی مثل 300 تا 2000 آمپر روبه رو شدید به این معنا هست که وقتی کوچکترین سلکتور دستگاه شما برای اندازه گیری جریان 300 آمپر می باشد و سلکتور روی آن قرار دارد دستگاه می تواند جریان های از 0 تا 300 آمپر را در نظر بگیرد اما به این نکته هم دقت کنیم که هر چه قدر رنج انتخابی ما به جریان مورد نظر برای اندازه گیری نزدیک تر باشد دقت اندازه گیری ما بالاتر می رود پس اگر می خواهیم جریان های کوچک در حد 10 یا 20 آمپر را اندازه بگیریم بهتر است به دنبال کلمپ متری باشیم که رنج های کوچکتر از 300 آمپر و نزدیک تر به جریان مد نظر ما را داشته باشد تا عدد دقیق تری را به ما بدهد .

قابلیت اجرای تست های مختلف در کلمپ متر

تست جریان AC و DC : همان طور در بالا اشاره کردیم مفهوم اندازه گیری جریان DC و AC در کلمپ مترها با هم فرق دارد که نمی خواهیم دوباره به آن اشاره کنیم اما ذکر 2 نکته در درک مفهوم اجرای این تست ضروری می باشد.

نکته : همان طور که گفتیم برای اندازه گیری جریان سیم یا کابل مورد نظر آن را از فضای بین دو فک کلمپی عبور می دهیم تا جریان AC یا DC را اندازه بگیرد اما باید به این موضوع توجه کنیم که نباید سیم فاز و نول را به طور همزمان از بین فک های کلمپ متر عبور دهیم چرا که با توجه به برابری جریان فاز و نول و متفاوت بودن جهت جریان عبوری از آنها , جهت میدان مغناطیسی ناشی از هر کدام از سیم های فاز و نول در جهت جریان الکتریکی عبوری از آنها می باشد پس اگر هر دو سیم را باهم داخل دهانه کلمپ متر قرار دهیم به اشتباه برایند میدان ها صفر فرض شده و جریانی را اندازه نمی گیرد. پس فقط فاز یا نول را قرار می دهیم تا جریان درست را نشان دهد.

نکته 2 : برای افزایش دقت اندازه گیری جریان کابل عبوری از کلمپ متر بهتر است آن را از وسط فضای بین دو فک کلمپی عبور دهیم تا با توجه به حداکثر بودن و یکنواخت بودن شار مغناطیسی در وسط فضای بین دو فک ( اگر آنها را مثل هسته مغناطیسی در نظر بگیریم ) دقیق ترین اندازه گیری جریان را به ما نشان دهد.

تست بازر : برای اجرای تست بازر در کلمپ متر پراب مشکی را به قسمت COM وصل می کنیم و پراب قرمز را به سر اهم وصل کرده سلکتور را روی حالت بازر قرار داده و برای بررسی پیوستگی بین 2 قسمت از مدار ( اساس کار تست بازر همین بررسی وصل بودن مدار هست ) در صورتی که مقاومت اندازه گیری شده مسیر عدد پایینی باشد ( به طور معمول کمتر از 80 اهم یا 50 یا 30 ) دستگاه بوق زده و اعلام وصل بودن می کند.

نکته : اگر مقاومت مسیر بالا باشد ( چه واقعی چه کاذب ) دستگاه بوق نمی زند باید به صفحه نمایش برای خواندن عدد نگاه کنیم . البته باید دقت کنیم که آیا مقاومت مسیر واقعا بالاست یا بر اثر نشتی جریان یا زنگ زدگی و اتصال داشتن سر سیم ها بالا رفته چون هر کدام شرایط خودش را دارد .

تست دیود : در کلمپ مترها هم مثل مولتی متر برای بررسی سلامت دیود موجود در مدار می توان با استفاده از پراب ها و وصل کردن آنها به دو سر دیود این کار را انجام داد . به این صورتی که چون دیود در یک جهت جریان را عبور می دهد اگر در یک جهت ولتاژ با مقدار کمی تعریف شد و در جهت دیگر دستگاه عددی نشان نداد سالم هست اما اگر در هر دو جهت عددی روی دستگاه نشان بدهد قطعا دیود سالم نیست چون در هر دو جهت جریان را داده و این با ذات دیود فرق دارد . اگر هم در هنگام تست عدد 0 را نشان داده یا کلمپ متر صدای بیب بدهد دیود سوخته و باید تعویض شود .

تست ترانزیتسور : در کلمپ مترها به هیچ عنوان تست ترانزیتسور قابل اجرا نمی باشد چرا که اساس اندازه گیری جریان بر اساس عبور کابل یا سیم حامل جریان از میان دهانه کلمپ متر می باشد در نتیجه بررسی عیب ترانزیستور رو یک برد الکترونیکی که قطعات بسیار ریز روی صفحه برد وجود دارد و اساسا کابل قطوری نداریم که کلمپ متر را دور آن بندازیم قابل اجرا نمی باشد. در نتیجه برای این تست فقط مولتی متر کاربرد دارد.

تست خازن و فرکانس :  هر دو در کلمپ متر قابل اجرا می باشد اما معمولا در کلمپ مترهای رده بالا بیشتر دیده می شود که قابلیت اندازه گیری فرکانس و ظرفیت خازنی را دارد برخلاف مولتی متر هم که حتی در مدل های پایین رده هم این قابلیت وجود دارد

تست ولتاژ : در کلمپ مترها تفاوت زیادی با مولتی مترها در روش اندازه گیری و سطح اندازه گیری ولتاژ در مقادیر بالا وجود ندارد اما در اعداد پایین تر در حد میلی ولت مولتی متر خیلی بهتر از کلمپ متر عمل می کند و در تعداد محدودی از کلمپ مترها اندازه گیری میلی ولت کارایی دارد

تفاوت های کلیدی مولتی متر و کلمپ متر

در مورد تفاوت های مهم و بارز بین مولتی متر و کلمپ متر علاوه بر مقدار جریان قابل اندازه گیری و روش اجرای تست جریان در هر دو دستگاه که در متن بالا مفصل صحبت شد این را هم بدانیم تفاوت این دو دستگاه صرفا در محدودیت اندازه گیری جریان بسیار بالا توسط مولتی متر و قابل اجرا بودن آن در کلمپ متر نیست چرا که در مورد جریان های بسیار کم ( در حد میلی آمپر ) هم بین این 2 دستگاه اختلاف وجود دارد و دقیقا برعکس هم عمل می کنند. 

به این صورت که مولتی متر به دلیل استفاده از پراب ها و سری قرار گرفتن در مدار برای اندازه گیری جریان های بسیار کم ( در حد میکرو آمپر و میلی آمپر ) قابلیت بالایی دارد و به خصوص در تعمیر قطعات برد الکترونیکی مدار لپ تاپ و موبایل کارایی خیلی بالا دارد . اما در مورد کلمپ متر چون روش اندازه گیری با القای میدان مغناطیسی معنی پیدا می کند و میدان مغناطیسی برای جریان های بسیار کوچک آن قدر ناچیز است که در میان نویزهای محیط گم می شود پس کارایی ندارد.

بنابراین مهم ترین تفاوت بین این دو دستگاه در مقدار جریان مورد اندازه گیری شده می باشد و این که شما قصد دارید در کجا ازشون استفاده کنید . اگر قصد تعمیر برد الکترونیکی لپ تاپ یا موبایل را دارید مولتی متر گزینه اصلی شماست و اگر قصد کار در برق ساختمان و باتری خودرو و سیستم های خورشیدی را دارید قطعا توانایی کلمپ متر در اندازه گیری جریان بسیار اهمیت بیشتری دارد.

همچنین علی رغم اینکه مولتی متر و کلمپ متر تفاوت زیادی با هم در مورد روش اندازه گیری ولتاژ و مقدار قابل اندازه گیری ولتاژ ندارند ( در سطح ولتاژهای بالا ) اما برای ولتاژ های بسیار کم در حد میلی ولت مولتی مترها خیلی بهتر عمل می کنند و برای کارهای حساس الکترونیکی و کالیبراسیون سنسورها قابل استفاده می باشند اما کلمپ مترها در رنج های پایین معمولا دقت و رزولوشن خوبی ندارند .

در جاهایی هم که فضا تنگ بوده و سیم ها به هم پیچیده شده و تفکیک کردن آنها سخت می باشد بهتر است از مولتی متر استفاده کنیم.

همچنین همین طور که در این مقاله بارها گفته شد در کلمپ متر ما برای اندازه گیری جریان نیازی به قطع سیم ( یا همان باز کردن مدار ) و همین طور تماس مستقیم نداریم ( چون بر خلاف مولتی متر نیازی به استفاده از پراب ها نداریم ) و در مجموع خطر برق گرفتگی و اتصال کوتاه کمتر مش ود و همین موضوع ایمنی کار با کلمپ متر را نسبت به مولتی متر بالاتر می برد.

پس در نهایت می بینیم اینکه کدام دستگاه , مولتی متر یا کلمپ متر به درد ما بخورد به محل مورد استفاده و شرایطی که می خواهیم با آن کار کنیم  بستگی دارد .