Fot. 1. Mierniki cęgowe charakteryzują się coraz bardziej rozbudowanymi funkcjonalnościami. Np. oprócz ogólnych pomiarów elektryczności umożliwiają pomiar temperatury i pojemności.Pojawienie się na rynku mierników cęgowych sprawiło, że dokonywanie pomiaru prądów jest mniej kłopotliwe i nie wymaga ingerencji w strukturę instalacji. Zamiast rozwarcia mierzonego obwodu w celu szeregowego podłączenia urządzenia wykorzystujemy funkcjonalne przystawki – badania dokonujemy, zapinając cęgi na przewodzie. Na rynku dostępne są przyrządy do pomiarów prądu AC, DC, z pomiarem mocy i pomiarem upływu, jednak obecnie wiele produkowanych modeli mierników cęgowych umożliwia połączenie podstawowych funkcji urządzeń z funkcjami multimetrów. Nowoczesne multimetry cęgowe służą nie tylko do mierzenia prądu przemiennego, ale także napięcia stałego i przemiennego, rezystancji, częstotliwości i współczynnika wypełnienia; niektóre modele pozwalają również na pomiar temperatury przy pomocy dodatkowej sondy.
Jak działają mierniki cęgowe? Tradycyjne urządzenia wykorzystują prawo Ampera, działając na zasadzie przekładnika prądowego, natomiast bardziej zaawansowane mierniki pozwalają na pomiar również prądu stałego, bazując na zjawisku Halla. Niektóre modele umożliwiają pomiar rzeczywistej wartości skutecznej prądu przemiennego (True RMS) zamiast pomiaru wartości średniej prądu, jak ma to miejsce w mniej zaawansowanych modelach. Pamiętajmy, aby mierników używać tylko do tych obiektów czy instalacji, dla której zostały zaprojektowane – przyrząd musi być dostosowany do danych, które będą na jego wejściu, zgodnie ze swoją kategorią pomiarową (CAT I – CAT IV).
Producenci oferują urządzenia wyposażone w daną funkcję lub uniwersalne. Konwencjonalne urządzenie nie nadaje się do pomiarów niewielkich prądów przemiennych (prądów upływowych o wartości nawet kilku miliamperów) z uwagi na zbyt małą czułość układu pomiarowego. Do tego celu stosuje się specjalne mierniki prądu upływowego bądź multimetry wyposażone w tę funkcję. Zaawansowane ekranowanie w tego rodzaju urządzeniach umożliwia przeprowadzanie dokładnych pomiarów w pobliżu innych przewodów elektrycznych.
Fot. 2. Przystawki cęgowe mogą współpracować z dowolnymi woltomierzami AC/DC.Do pomiaru prądu stałego lub przemiennego do 1000 A oraz napięcia do 600 V możemy użyć natomiast mulimetru cęgowego lub dedykowanego miernika cęgowego. Cęgi – czy raczej mocne szczęki – ułatwiają zaciskanie wokół szerokich przewodów stosowanych zazwyczaj do przewodzenia prądu o dużym natężeniu; obejmą obiekty o średnicy do ok. 34 mm i szynoprzewody o średnicy maks. 52 mm.
Istnieją również specjalne mierniki cęgowe dedykowane do przeprowadzania badań w instalacjach ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC; pomiary pojemności, prądu stałego i temperatury), pozwalające na diagnozę i naprawę systemów. Urządzenia tego typu łączą w sobie technologię wartości skutecznej (True RMS) oraz bezpieczeństwo CAT III 600 V.
Ze względu na specyfikę przeprowadzania badań urządzenie powinno wyróżniać się ergonomicznym kształtem, ułatwiającym operowanie miernikiem nawet w grubych rękawicach ochronnych. Liczy się także wygoda użytkowania, w tym dostępność poszczególnych funkcji za pomocą dużych, łatwych w obsłudze klawiszy. Wybór potrzebnej w danym momencie funkcji pomiarowej może być realizowany np. za pomocą obrotowego przełącznika funkcyjnego, natomiast odpowiedni podzakres pomiarowy najczęściej ustala już samo urządzenie.
Fot. 3. Ergonomiczny kształt miernika oraz niewielkie rozmiary sprawiają, że stosowanie urządzenia jest możliwe także wtedy, gdy używamy odzieży ochronnej.Niezwykle istotnym elementem jest wyraźny i wygodny w użytkowaniu wyświetlacz. Ekran urządzenia (podobnie jak cęgi) powinny być wykonane z materiału o dużej przenikalności magnetycznej. Pozwala to na dokonanie dokładnego i wiarygodnego pomiaru w pobliżu transformatorów, silników elektrycznych oraz innych źródeł pól magnetycznych. Wskazanie ekranu jest odświeżane co 0,2--2 s, dzięki czemu operator ma stały dostęp do aktualnych danych. Pomocną funkcją, zwłaszcza przy niedostatecznym oświetleniu zewnętrznym, jest włączane specjalnym przyciskiem podświetlenie (które w niektórych modelach wyłącza się automatycznie po 30 s, aby oszczędzić baterię).
Fot. 4. Małe gabaryty cęgów pomiarowych pozwalają na przeprowadzenie pomiaru w trudno dostępnych miejscach.Jeden z producentów zaproponował niedawno przyrząd wyposażony w wyświetlacz odpinany, bezprzewodowy umożliwiający zdalne dokonywanie pomiarów – za pomocą sygnału radiowego (wykorzystuje technologię bezprzewodową o niskiej mocy z częstotliwością radiową 2,4 GHz, co gwarantuje brak zakłóceń w pracy miernika). Co istotne, praca przyrządu nie wpływa na działanie innych urządzeń czy też proces pomiarowy. Wyświetlacz można odpiąć od korpusu urządzenia oraz umieścić w odległości do 10 m od reszty urządzenia. W momencie, gdy wyświetlacz jest odłączony umieszczona w podstawie miernika sonda sygnalizacyjna informuje pracownika o wystąpieniu na zaciskach napięcia powyżej 30V. Ekran pokazuje pomiary po wybraniu danej funkcji – HOLD, wartość maksymalna lub minimalna, AVG, jednak tylko jeden z modułów może być zsynchronizowany z wyświetlaczem w konkretnym momencie. Po ponownym przyłączeniu do podstawy urządzenia sygnał radiowy zostaje wyłączony i miernik działa w „tradycyjny” sposób.
Jedną z nowinek jest także możliwość podłączenia w niektórych modelach zewnętrznej elastycznej cewki pomiarowej (na rynku wcześniej dostępne były elastyczne przystawki cęgowe oparte na konstrukcji cewki Rogowskiego, zwiększające zakres pomiarowy oraz stosowane w mutlimetrach cyfrowych i aparaturze do analizy jakości energii zasilania). Elastyczne cęgi podłączane są bezpośrednio do miernika, nie potrzebują więc oddzielnego zasilania. Pozwolą na przeprowadzenie pomiarów w miejscach trudnodostępnych, w których zapięcie tradycyjnej obręczy byłoby niemożliwe lub co najmniej bardzo utrudnione. Duża średnica pętli oraz jej cienki przekrój pozwalają na badanie mostów szynowych lub szynoprzewodów o nietypowych kształtach czy też wąskich kanałach kablowych. Ponadto zwiększają zakres pomiarowy do 2500 A AC. Po podłączeniu elastycznej cewki do urządzenia praca stałych cęgów zostaje dezaktywowana, a operator może użyć ich jako uchwytu do zawieszania miernika.
Fot. 5. Elastyczna sonda zwiększa dostęp do mierzonych przewodników – również o nietypowych kształtach.Pozostałe usprawnienia dotyczą m.in. otrzymywanych wyników. Oprócz funkcji podświetlenia ekranu urządzenia po naciśnięciu danego klawisza mogą wskazywać wartość maksymalną (wskazanie zmienia się, gdy kolejny uzyskany wynik ma wyższą od poprzedniego wartość) oraz wartość względną (realizowane przez przycisk REL lub ZERO) – bieżący wynik pomiaru zostanie zapamiętany, wskazanie wyświetlacza zerowane, a każdy kolejny wynik pomiaru przed pokazaniem na ekranie będzie odejmowany od wartości zapamiętanej. Oznacza to, że całe badanie może być wykonywane również w trybie względnym, po wybraniu funkcji aktualna wartość mierzona staje się wartością odniesienia.
Przy wykonywaniu pomiarów bardzo pomocna jest funkcja określona w niektórych modelach jako HOLD. Przydaje się, gdy badanie przeprowadza się w trudno dostępnych miejscach lub sytuacjach, w których jednoczesne pomiary i odczytywanie wyniku z wyświetlacza jest niemożliwe. Funkcja HOLD zatrzymuje bieżące wskazanie wyświetlacza tak, by można było je odczytać i zapisać później, w dogodnym dla pracownika momencie.
Na uchwycenie dokładnej wartości prądu rozruchu z początkowego 100-milisekundowego okresu tuż po załączeniu urządzenia pozwala z kolei funkcja INRUSH. INRUSH używa się na zakresach prądu przemiennego AC. Pomocna może być także funkcja natychmiastowej oceny zawartości harmonicznych w mierzonych przebiegach napięciowych i prądowych. Niektóre urządzenia są wyposażone w opcję analizy harmonicznych ze wskazaniem zawartości poszczególnych harmonicznych.
Fot. 6. Przystawka cęgowa to przetwornik pozwalający po połączeniu go z multimetrem mierzyć prący stałe i przemienne.Coraz większe znaczenie ma możliwość skomunikowania z komputerem lub innym urządzeniem mobilnym, w którym operator może przechowywać dane dotyczące poszczególnych analiz, np. w celu późniejszej analizy czy porównania. Łącze komunikacyjne USB to już w zasadzie nie nowość, a coraz częściej spotykany element wyposażenia. W jeszcze nowocześniejszych urządzeniach miernik cęgowy może kontaktować się ze smartfonem operatora za pomocą Bluetootha. Niepozorny przedmiot, jakim jest smartfon, pozwala wtedy na przechowywanie danych, kopiowanie ich w poszczególne rubryki czy tabelki.
Niezależnie od rodzaju urządzenia, powinno być ono odporne na przeciążenia. Jeśli zakres pomiarowy zostanie przekroczony, musi być to poparte odpowiednim komunikatem ostrzegającym. Jeden z producentów opatentował funkcję komparatora z sygnalizacją wibracyjną i akustyczną – po osiągnięciu wartości maksymalnej lub minimalnej, włącza się alarm dźwiękowy oraz wibracje urządzenia, co nie umknie uwadze operatora nawet, jeśli w miejscu dokonywania pomiaru panuje hałas o dużym natężeniu. W innych modelach wykrycie obecności napięcia sieciowego jest zaś sygnalizowane wskaźnikiem świetlnym, np. diodą uruchamianą przez czujnik zainstalowany w szczytowej części cęgów. Nie ma również obawy, że urządzenie wyłączy się nieoczekiwanie w trakcie pracy – niskiemu poziomowi baterii towarzyszy sygnalizacja (najczęściej dźwiękowa).
Mierniki cęgowe muszą posiadać znak CE, który potwierdzi, że urządzenia spełniają wymogi Unii Europejskiej dotyczące bezpieczeństwa użytkowania oraz kompatybilności elektromagnetycznej. Oprócz tego przy zakupie warto zwrócić uwagę na warunki gwarancji. Pamiętajmy też, że wskaźniki do użytku na zewnątrz muszą mieć stopień ochrony co najmniej IP44.
Iwona Bortniczuk
Na podstawie materiałów firm: Labimed Electronics, Fluke, Sonel, Merserwis, Biall