Токовый пробник для осциллографа

Токовым осциллографическим пробником называется измерительная головка для осциллографа для проведения исследований формы тока в цепи без нарушения целостности исследуемой сети. Токовые пробники могут позволять исследовать как цепи переменного тока (в заданной полосе частот), так и цепи постоянного тока.

Рис.1. Пример современного токового пробника

Часто возникает задача исследования с помощью осциллографа не напряжений, а токов.

Для этого можно использовать в разрыв исследуемой цепи низкоомный шунт и преобразование тока в напряжение в соответствии с формулой U=RI. Например, если чувствительность осциллографа равна 5 мВ/дел, то при сопротивлении шунта R=1 Ом получаем чувствительность по току 5 мА/дел. Но этот метод имеет целый ряд недостатков:

• шунт включается в разрыв цепи, что требует отключения устройства и проведения монтажных работ;
• прецизионный шунт является дорогим и редким изделием;
• при измерении больших токов шунт надо делать очень низкоомным;
• возможен разогрев шунта (и как следствие – нарастание ошибки измерения тока и в целом изменение параметров исследуемой цепи);
• даже малая индуктивность шунта создает большую постоянную времени L/R, что удлиняет фронты наблюдаемых импульсов тока и ограничивает полосу наблюдаемых частот.

В связи с этими причинами рекомендуется использовать бесконтактные токовые пробники, принцип действия которых основан на регистрации магнитного поля, появляющегося вокруг проводника при пропускании через него тока I. Для повышения чувствительности головка пробника выполняется в виде токового трансформатора, принцип действия которого хорошо известен, или на основе использования датчика Холла.

Рис.2. Принцип контроля тока в проводнике по его магнитному полю

С помощью отжима «токовых клещей» можно разомкнуть магнитопровод и вставить в отверстие провод, ток в котором измеряется и наблюдается.

Для увеличения чувствительности и измерения малых токов можно создать обмотку из провода, содержащую несколько витков, этим увеличивается значение магнитного потока в датчике.

Рис.3. Обмотка из провода, содержащая несколько витков

Для измерения суммарных и разностных токов возможна вставка в отверстие измерительной головки токового пробника двух проводников.

Типично при использовании специального калибратора тока погрешность измерения тока после калибровки пробника может составлять ±1% (или лучше) для токов от 0,05 до 5 А и ±2% для токов от 5 до 15 А.

Источник:
Афонский А. А., Дьяконов В. П. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики.
Под ред. проф. В. П. Дьяконова. М., Солон- пресс, 2009. Глава 5.3.3. Токовые пробники

Посмотреть ассортимент и сравнить параметры недорогих осциллографических токовых пробников.

Посмотреть ассортимент и сравнить параметры токовых пробников Tektronix