Как быстро проверять исправность мультиметров и токоизмерительных клещей

Экспресс диагностика измерительной техники 

Для бесперебойной и безопасной работы в сфере электроснабжения и автоматики  персоналу необходимо периодически убеждаться, что измерительные приборы работают исправно.

Отчасти это решается прохождением периодической поверки или калибровки, однако, проведение такой процедуры каждый день невозможно, в то время как выйти из строя какой - то узел измерительного устройства может в любой момент.

Наше предприятие, как поставщик измерительных приборов, также столкнулось с этой проблемой, потому что при передаче измерительных приборов заказчику часто требуется экспресс диагностика исправности прибора, а калибровать или поверять каждый прибор нецелесообразно.

В качестве варианта для ежедневной проверки измерительных приборов можно укомплектовать участок источниками постоянного и переменного напряжения и тока, эталонами резисторов и конденсаторов и т.д., что приведет к необходимости хранения и эксплуатации различных дополнительных видов электронных приборов и компонентов, что не очень практично в производственных условиях.

Описание решения

В связи с этим, нами был разработан мобильный малогабаритный пост для экспресс диагностики, содержащий все необходимое внутри единого корпуса и позволяющий в течение 5 минут проверить работоспособность токовых клещей или мультиметров без применения дополнительных приборов.

Естественно, точность данной схемы не претендует на полноценный калибратор, однако данная схема позволяет проверить основной функционал измерительных приборов по принципу “исправен/под сомнением”.
 
Прибор позволяет проверить работоспособность и целостность измерительных цепей постоянного и переменного тока, напряжения, сопротивления и емкости, то есть основных параметров, измеряемых токоизмерительными клещами и мультиметрами.

Схемотехника

Схемотехника прибора очень проста, собрана из легкодоступных унифицированных деталей и легко может быть собрана в условиях любой электромастерской или электроцеха.

Принципиальная схема 

Питание осуществляется через трансформатор Т1, выдающий переменное напряжение 14 вольт и ток не менее 3-5А.

Резистор R2 служит регулятором переменного напряжения с ограничителями R1 и R3. Резисторы подобраны так, чтобы на выходе потенциометра получалось регулируемое напряжение от 5 до 10 вольт. С движка R2 переменное напряжение подается на контрольную точку измерения переменного напряжения к которой подключается исследуемый прибор.

Диод D2 выпрямляет переменное напряжение и подает его на вход вольтметра постоянного напряжения. Для такой схемы включения по однополупериодной схеме постоянное напряжение примерно соответствует действующему значению переменного. То есть при тестировании переменного и постоянного напряжения показания испытуемого прибора должны более-менее соответствовать показаниям вольтметра. По факту погрешность получается в пределах 1-2 вольт.

Диод D1 выпрямляет переменное напряжение, которое поступает на регулятор постоянного тока R6. Сопротивления подобраны так, чтобы на выходе получался постоянный ток от 1 до 30 мА. В разрыв цепи, в который включается последовательно мультиметр или перемычка, включен электронный амперметр, с которым следует сравнивать полученные на тестируемом приборе значения малого тока.

Для проверки токовых клещей применены токовые петли, которые создают магнитное поле, пропорциональное проходящему тока с повышающим коэффициентом , соответствующим числу витков. То есть если в петле тока 10 витков, то клещи покажут ток в 10 раз больше реального.

Переменный ток через петлю переменного тока L1 поступает на диодный мост D3, который выпрямляет переменное напряжение по мостовой схеме. Затем постоянный ток питает через петлю постоянного тока L2 электронную нагрузку R10, которая и задает ток. Электронная нагрузка может быть любой, главное, чтобы максимальный ток через нее не превышал номинальный ток трансформатора питания и диодного моста 

Параметры петель тока подобраны так, чтобы значение постоянного тока соответствовало действующему значению переменного тока. Для мостовой схемы выпрямления коэффициент принят равным 0,7. То есть катушка постоянного тока имеет 10 витков, а переменного только 7, что обеспечивает более-менее одинаковые показания на исследуемом приборе для переменного и постоянного тока.

Для проверки функции измерения сопротивлений предназначены прецизионные резисторы R7-R9, к которым через разъемы подключается измерительный прибор.

Аналогично для проверки функции измерения емкости предназначены конденсаторы C3-C5.

В зависимости от особенностей производства могут быть применены любые другие часто применяемые номиналы данных элементов.

Также для тестирования функции проверки p-n переходов можно использовать диод D4.

Примененные детали

Вольтметр и амперметр - совмещенный цифровой типа DC730 или любой другой постоянного тока с рабочим напряжением 10 вольт и пределом измерения тока до 1А

Электронная нагрузка типа FZ35 - 25 вольт - 5 А или любая другая с аналогичными характеристиками. Питание производится от исследуемого напряжения, что вносит дополнительную погрешность.

Петля L1 переменного тока - 7 витков эмаль провода диаметром 0,5мм или более.

Петля L2 постоянного тока 10 витков аналогичного провода.

Резисторы для проверки цепей сопротивления  прецизионные - EE BWL + 0.1%

Конденсаторы фильтров питания - электролитические с рабочим напряжением не менее 50 Вольт.

В целом в схеме могут быть применены любые другие детали и комплектующие, в зависимости от производственных нужд конкретного производственного участка. 

Нежелательно устанавливать трансформатор с напряжением вторичной обмотки более 36 вольт из соображений безопасности, либо потребуется применять дополнительную изоляцию токоведущих частей и клемм.

Конструкция 

Прибор собран в стандартном корпусе для электротехнических устройств с защитой от промышленных загрязнений IP65 размером 225x190x115 мм.

Вес 1,6 кг

На панель выведены все органы управления, выходные терминалы для подключения тестируемых приборов, а также верхние части токовых петель для захвата токовыми клещами.

Примеры экспресс проверок

Измерение постоянного напряжения

Показана одновременная проверка мультиметра и токовых клеще в режиме измерения постоянного напряжения. Для удобства выходные гнезда U DC дублированные. Показания приборов сравниваются с вольтметром красного цвета.

Измерение переменного напряжения 

Тестирование производится аналогично тестированию для постоянного напряжения. Следует помнить , что погрешность теста переменного напряжения несколько выше, чем для постоянного напряжения и может составлять по факту + 2 вольта. Показания приборов сравниваются с вольтметром красного цвета.

Измерение сопротивлений 

Показано тестирование цепей измерения сопротивления в токовых клещах. Тестирование мультиметров производится аналогично. Сравнивается эталонное значение , указанное на передней панели с показаниями прибора. 

Измерение емкости 

Показано тестирование измерительных цепей емкости. Сравнивается значение , указанное на передней панели с показаниями прибора. Точность будет зависеть от точности или допуска примененных конденсаторов

Измерение малого постоянного тока 

Для тестирования цепей малых постоянных токов применяется разрыв цепи IDC-COM. Ток регулируется переменным резистором в пределах 1-30 мА. Контроль показаний осуществляется по амперметру зеленого цвета. Показан одновременный тест мультиметра и токовых клещей постянного тока.

Измерение большого переменного тока 

Для запуска теста необходимо включить электронную нагрузку кнопкой ⦶ и установить ток серебристым регулятором.
Следует включить режим измерения переменного тока в клещах и охватить зевом петлю переменного тока I AC. Полученные показания следует разделить на 10 и сравнить с показаниями тока через электронную нагрузку на голубом индикаторе.

Примечание. На голубом индикаторе нагрузки показывается также напряжение на нагрузке, однако в тестах эти показания никак не используются, а могут пригодиться только для понимания загрузки питающего трансформатора и режима работы нагрузки.

Измерение большого постоянного тока

Для запуска теста постоянного тока необходимо включить электронную нагрузку кнопкой ⦶ и установить ток серебристым регулятором. 
Следует включить режим измерения постоянного тока в клещах и охватить зевом петлю переменного тока I DC. Полученные показания следует разделить на 10 и сравнить с показаниями тока через электронную нагрузку на голубом индикаторе.

Примечание. По завершению тестирования токовых клещей нагрузку следует обязательно отключить кнопкой ⦶ во избежание перегрева электронной нагрузки и питающих цепей. Индикатор отключенной нагрузки мигает, в то время как при включенной нагрузке он подсвечен постоянно.

Заключение

Схема проста для повторения и может быть собрана в любом электроцехе или участке. Можно использовать подобную конструкцию в качестве исходной идеи для сборки собственного поста экспресс диагностики.

Несмотря на простоту и низкую точность, которая в целом определяется точностью применяемых компонентов, данная схема поможет увеличить эффективность работы электриков и специалистов по КИПиА и быстро диагностировать работоспособность приборов.

Подготовлено по собственным материалам ТОО Test instruments  и портала Pribor.kz  При использовании материалов ссылка на статью обязательна!