Токовые пробники для осциллографа

Мы продолжаем серию статей, посвящённых измерительным пробникам. Сегодня поговорим о пробниках токовых. Как понятно из названия-эти пробники предназначены для измерения сигналов тока. В зависимости от их устройства они способны измерять либо сигналы переменного тока, либо совмещать в себе обе эти функции. Как правило, пробники способные измерять только переменный ток пассивные и не содержат в себе активных элементов. Пробники способные измерять и переменный, и постоянный ток-активные. Это связано с разницей принципов измерений этих величин. При измерениях переменного тока используется принцип трансформатора. Измеряемый проводник выполняет функцию первичной обмотки трансформатора, а магнитопровод с обмоткой расположенный в контуре клещей пробника- вторичной обмоткой. При прохождении через измеряемый проводник переменного тока в магнитопроводе пробника создаётся переменное магнитное поле, которое в сою очередь рождает во вторичной обмотке индуцированное напряжение, которое и подаётся на вход осциллографа. Фактически такой токовый пробник-это катушка индуктивности, то есть магнитный сердечник с обмоткой вокруг него. Индуцированное напряжение подаётся на вход осциллографа и пересчитывается в значение силы тока в измеряемом проводнике. Для измерений постоянного тока-пробник использует принцип эффекта Холла. Суть этого физического явления в том, что при помещении проводника, по которому течёт постоянный ток, в постоянное магнитное поле, в нём создаётся разность потенциалов в направлении перпендикулярном и току, и вектору магнитной индукции. Для второго способа измерений уже необходимо питание. Такой способ измерения имеет меньшую точность, чем, например, метод шунтирования, но позволяет проводить измерения, не включая датчик в измерительную цепь, а значит значительно уменьшая его влияние на измеряемый сигнал. В силу физических принципов измерения, токовые пробники имеют форму клещей, в контур которых и помещают измеряемый проводник. Основными характеристиками токовых пробников традиционно можно назвать токовый диапазон и полосу пропускания. Кроме того, важна чувствительность и погрешность измерений. Чаще всего токовые измерения необходимы при анализе мощности. Корреляция параметров тока и напряжения в этом случае позволяет оценить мощностные характеристики таких устройств как, импульсные источники питания постоянного тока, трёхфазные двигатели, преобразователи тока и инверторы. Как и многие производители, компания R&S предлагает целый модельный ряд токовых пробников. С работой некоторых из них вы можете познакомиться в нашем обзорном видео:

Этот пробник имеет полосу пропускания 100 МГц и диапазон по току 30 А. Основным применением токовых пробников с такими характеристиками является разработка, отладка и испытания импульсных источников питания постоянного тока. Отличительной особенностью этого пробника является его универсальность. Он имеет для подключения стандартный разъём BNC типа. Это позволяет использовать этот пробник с любым осциллографом с входными разъёмами того же типа, то есть практически с любым осциллографом, даже если он не оборудован специальным интерфейсом для подключения активных пробников. Выбор такого пробника станет отличным решением, если пользователь планирует использовать его для измерений на осциллографах различных производителей. Однако, такое это решение имеет и недостаток. Для питания этого пробника необходим внешний источник питания, например с помощью источника питания активных пробников R&S модели RT-ZA13. К такому источнику можно подключить одновременно до 4 активных пробников. Теперь рассмотрим ещё одну модель токового пробника производства R&S- это RT-ZC05B.

Полоса пропускания этого пробника 2 МГц, а вот диапазон по току составляет 500А. Основным применением таких пробников можно назвать анализ мощности при работе трёхфазных двигателей, трансформаторов и инверторов тока. Этот пробник, в отличии от предыдущего, оборудован специализированным интерфейсом питания и связи. С его помощью пробник может получать питание напрямую от осциллографа. Здесь необходимо заметить, что для питания пробника напрямую от осциллографа, не только пробник должен иметь интерфейс питания и связи, но и сами входные каналы осциллографа должны быть оснащены специализированным интерфейсом для питания пробников. Таким интерфейсом оснащены все модели осциллографов R&S, начиная от модели RTM3000 и старше. Такое решение позволяет не только отказаться от внешнего источника питания для пробников, но и обеспечить управления параметрами пробника непосредственно из меню осциллографа, например, провести процедуру размагничивания пробника перед измерением. Наличие интерфейса связи позволяет обеспечить автоматическое согласование пробника и осциллографа, что положительно влияет на достоверность измерений. Однако, это возможно только при работе с осциллографами R&S. Они не так универсальны, как пробники, оборудованные стандартным разъёмом BNC-типа. При выборе токовых пробников от компании R&S у пользователя есть возможность заказать пробник с одними и теми же характеристиками работы как в варианте с универсальным BNC разъёмом и внешним питанием, так и со специализированным интерфейсом, в зависимости от его потребностей в унификации.