УРЕДИ С ЦИФРОВА ДУША

Измервателни кабели

Типичен измервателен кабел за мултиметър
Fot. 1. Типичен измервателен кабел за мултиметър. От едната страна е завършен с ъглов бананов щекер с изолиран край, а от другата страна с измервателна игла с допълнителна защита на накрайника

Измервателните кабели са свързващи елементи, предназначени за съвместна работа с измервателната апаратура, поради което техните параметри са адаптирани към функционалностите на измервателните уреди, с които се използват. Най-богатата по асортимент група съдържа версиите за съвместна работа с мултиметри (снимка 1).

От страната на измервателния уред кабелите са завършени с бананов щекер със стандартизиран диаметър 4 mm с открит накрайник или със накрайник с пластмасово покритие. Версиите със защитен накрайник ограничават възможността за токов удар от изпитваната система по време на включване и манипулиране, тъй като с мултиметрите може да се измерват високи напрежения.

Освен за мултиметри измервателните кабели се използват за свързане на:

  • напрежения от лабораторни захранващи устройства,
  • измервателни уреди RLC,
  • генератори,
  • електронни натоварвания
  • подобни устройства.

Самият измервателен кабел трябва да бъде възможно най-гъвкав и същевременно да осигурява възможност за измерване на тока, преминаващ през уреда (голямо сечение), както и да има ефективна изолация срещу високо напрежение.

Производителите решават проблема с този набор от противоречащи критерии с помощта на богат асортимент, в който вместо един кабел „за всичко” се появяват версии високо гъвкави кабели със силиконова изолация за измерване на големи стойности на тока (с напречно сечение дори 2,5 mm2) или за измерване на високи напрежения.

Вторият край на измервателния кабел представлява измервателен накрайник под формата на игли, крокодили, бананови щекери или щипки, позволяващи фиксиране на накрайника към измервателната точка. Кабелите от тип банан-банан позволяват на другия край да се постави щипка или измервателна клема, което осигурява висока гъвкавост при измерване. Богатата оферта на пазара позволява също така избор на кабела по цвят и дължина, с прави или ъглови щекери.

Качествени стандарти и категории

Действащият стандарт IEC/EN61010-1 определя четири категории по безопасност за използване на измервателни устройства (I-IV).

Колкото по-висока категория, толкова по-ефективна защита на измервателните устройства срещу пренапрежения и толкова по-високо качество на изолацията на измервателните кабели.

Номерът на категорията е посочен заедно със стойността на максималното работна напрежение, което може да бъде налично между измервателните клеми на уреда или между тях и заземяването (таблица 1). Същевременно се определя и устойчивостта на пренапрежения.

Категория на безопасност Работно напрежение [V] Макс. пренапрежение [V] Импеданс на източника [Ω] Приложения
 I  600  2500  30  Електронни съоръжения
 1000  4000
 II    600  4000  12    Съоръжения в еднофазните електрически мрежи в сградите
 1000  6000
 III    600  6000  2    Промишлени и осветителни съоръжения в трифазните електрически мрежи
 1000  8000
 IV  600  8000  Системи за дистрибуция на електрическа енергия в трифазните мрежи
Таблица 1. Категории на безопасност съгласно IEC/EN61010-1.

При измервателните кабели:

колкото по-висока категория на кабела, толкова по-висока гаранция за безопасност на боравещото с него лице,

което е особено важно в неопределените случаи, когато потенциалите многократно надвишават номиналните стойности.

Колкото по-висока е категорията, толкова по-защитено е острието на измервателната игла, за да се увеличи разстоянието между измервателния накрайник и пръста, държащ сондата.

За кабели от категория III и IV незащитената част е едва 4 mm, а при категории I и II вече е 19 mm (снимка 2). Осигуряването на ефективна защита на измервателните кабели от всички категории изисква специални мерки, като използване на кабели с двойна изолация, защити, затварящи достъпа до металните елементи на банановите щекери и крокодили, възпрепятстващи контакт с металната част.

Тъй като измервателните кабели често са огъвани, което води до изтривания и механични увреждания на изолацията, реномираните продукти имат кабели с две изолиращи покрития в контрастни цветове. При повреда на външния слой се вижда вътрешният слой (снимка 3).

Снимка 3. В съответствие с най-новите изисквания на стандарт IEC/EN6101-031 измервателните кабели трябва да бъдат оборудвани с индикатор за изхабяване или да бъдат изработени от кабел с двойна изолация.

Този механизъм предупреждава потребителя за изхабяването на тестовия кабел и показва необходимост от подмяна на кабела.

Заедно с последната актуализация на стандарта в изданието IEC/EN6101-031 производителите бяха задължени да оборудват измервателните кабели с индикатор за изхабяване или, ако това е невъзможно, да използват кабели с двойна изолация. Допълнително крокодилите и щекерите трябва да имат конструкция, която в затворено състояние възпрепятства контакт с металните части – това са т. нар. безопасни щекери (снимка 4).

Снимка 4. В затворено състояние щипките от категории II-IV трябва да имат така защитени метални елементи, че тяхното докосване да бъде невъзможно

Не бива да забравяте, че

категорията на измервателния кабел и неговите параметри, свързани с токовото натоварване трябва да бъдат съвместими с функционалностите на дадения уред,

тъй като в случай на несъответствие измервателните възможности и безопасността зависят от най-слабия елемент.

Коаксиален кабел
Fot. 5. Коаксиален кабел с щипки, предназначен за съвместна работа с осцилоскоп или с генератор

Коаксиални измервателни кабели

Втората група измервателни кабели са кабелите, базиращи на коаксиалния кабел и конектор BNC от едната страна, които се монтират към осцилоскопи, генератори и честотомери, както и към измервателни уреди, работещи в обхват на високи честоти, (като спектрални анализатори (снимка 5).

От другата страна такъв измервателен кабел е завършен както обикновено с миниатюрни щипки или с двойка крокодил-тестова игла, позволяващи трайно свързване към масата на устройството и след това извършване на измервания с една ръка чрез допиране на тестовите точки.

Между кабелите от този тип има също така и версии с конектори BNC от двете страни, използвани за свързване на лабораторна апаратура, кабели BNC-банан, позволяващи монтаж на специални накрайници, както и BNC-крокодили (във версии със защитени накрайници и открити накрайници), използвани най-често в генераторите за подаване на тестови сигнали.

Тъй като част от осцилоскопите изпълняват също така функцията на анализатори на логичните състояния, на пазара са достъпни и специални решения с конектор BNC и от другата страна с накрайници за конектори от вид игли от тип goldpin. Такова приложение намират икабелите BNC-двоен банан, използвани при електрическите измервания, напр. в анализаторите на качеството на енергията.
За измерване и свързване на микровълнови системи са предназначени кабели с конектори за високочестотни обхвати, като SMA, MMCX. Както в случая на кабелите за измервателни уреди, коаксиалните кабели са класифицирани в категории, определящи максималното работно напрежение. Измерването на стойността на тока по директен начин не се извършва с тяхна помощ, използват се посредствени методи с помощта на приставки клещи или токови трансформатори. Всички описани кабели се различават и по дължина: от няколко десетки сантиметра до около 1,5 - 2 метра и обикновено кабелите за високочестотен обхват са къси.

Коаксиален кабел
Fot. 6. Измервателната пинсета позволява удобно измерване на параметрите на SMD елементи

Измервателни пинсети

Измерването на параметрите на елементи в корпуси за повърхностен монтаж с помощта на типичните иглени накрайници на измервателните кабели не е лесно. Те са толкова малки, че допирането на върха изисква сръчност и необходимост от ангажиране на двете ръце, а най-малките елементи могат дори да бъдат увредени от твърде силен натиск. За съжаление кондензаторите, дроселите и резисторите в по-малки корпуси нямат означения и необходимостта от извършване на измервания се появява все по-често, особено в проектанските офиси и сервизните отдели.

В този случай много подходяща ще бъде измервателната пластмасова пинсета с малки метални краища, свързани с отделните кабели и завършени с защитени банан щекери (снимка 6).

Тя позволява сигурен и деликатен контакт на измервателните връхчета с елементите SMD с помощта на една ръка и осигурява необходимата изолация. С другата ръка можете през това време да обслужвате измервателния уред.