แคลมป์มิเตอร์ Current Clamp

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ แคลมป์มิเตอร์ หรือที่รู้จักในชื่อโพรบในปัจจุบัน เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีขากรรไกรที่ทำให้สามารถจับยึดรอบๆ ตัวนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถวัดกระแสไฟในตัวนำได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับมันเลย หรือถอดเพื่อเสียบผ่านโพรบ โดยทั่วไปแล้วแคลมป์มิเตอร์ จะใช้เพื่ออ่านขนาดของกระแสสลับ (AC) และด้วยเครื่องมือวัดเพิ่มเติม สามารถวัด เฟส Phase และ รูปคลื่น Waveform  ได้ แคลมป์มิเตอร์บางรุ่น สามารถวัดกระแสไฟได้ตั้งแต่ 1,000 A ขึ้นไป และ แคลมป์ประเภทใบพัดสามารถวัดกระแสตรงได้ (DC)

ประเภทของแคลมป์ปัจจุบัน

-     หม้อแปลงกระแส Current transformer

รูปแบบทั่วไปของแคลป์มีเตอร์ประกอบด้วยวงแหวนแยกที่ทำจากเฟอร์ไรท์ (Ferrite) หรือเหล็กอ่อน ขดลวดพันหนึ่งรอบ หรือ สองรอบครึ่ง ประกอบเป็นหนึ่งขดลวดของหม้อแปลงกระแสตัวนำที่ยึดติดกับขดลวด เช่นเดียวกับหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดอื่นๆ แต่ประเภทนี้จะสามารถใช้งานได้เฉพาะกับรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) หรือ พัลส์ คลื่นรูปชีพจร (Pules waveforms) โดยจะมีตัวอย่างบางส่วนที่ขยายไปถึงช่วงเมกะเฮิรตซ์ เมื่อวัดกระแสตัวนำจะสร้างขดลวดปฐมภูมิ และขดลวดจะสร้างขวดลวดทุติยภูมิขึ้นมา

-           ใบพัดเหล็ก Iron vane

ในประเภทใบพัดเหล็ก Flux แม่เหล็กในแกนกลางส่งผลกระทบโดยตรงต่อใบพัดเหล็กที่เคลื่อนที่ ที่ทำให้สามารถวัดได้ทั้ง AC และ DC และให้ค่า RMS เฉลี่ยที่แท้จริงสำหรับรูปคลื่นต่อ AC ที่ไม่ใช่ไซด์ เนื่องจากขนาดโดยทั่วไปจะจำกัดความถี่ในการส่งกำลังสูงสุดประมาณ 100 เฮิรตซ์ ใบพัดมักยึดติดกับกลไกการแสดงผลของ Clamp meter แบบ analogue โดยตรง การสอบเทียบจึงไม่ชัดเจน.

-           ผลกระทบของฮอลล์  Hall effect

Hall effect มีความละเอียดละอ่อนมากกว่า และสามารถวัดได้ทั้ง DC และ AC จนถึงช่วงกิโลเฮิรตซ์ (พันเฮิรตซ์) มักใช้กับ ออสซิลโลสโคป (เครื่องวัดสัญญาณไฟฟ้าแสดงผลออกมาเป็นกราฟ) และมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลที่ใช้คอมพิวเตอร์ เกรดไฮ-เอนด์ จะทำให้สามารถใช้งานได้มากขึ้น

-           ขดลวด Rogowski Rogowski coil

เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับวัดกระแสสลับ หรือกระแสไฟฟ้าความเร็วสูง มีลักษณะและหน้าที่คล้ายกับแคลมป์ในปัจจุบัน หม้อแปลงไฟฟ้าไร้แกนนี้ใช้ในแคลมป์มิเตอร์และตัวบันทึกกำลังไฟฟ้า มีความเป็นเส้นตรงที่ดีกว่า เพราะไม่มีแกนให้อิ่มตัว ทำให้ยืดหยุ่นได้ และไม่ต้องการการสัมผัสทางแม่เหล็กหรือทางไฟฟ้าที่ปลายเปิด, ขดลวดหรือคอยล์ Rogowski ให้แรงดันไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับอันตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในสายเคเบิลหลัก ดังนนั้นจึงจำเป็นต้องมีการประมวลผลสัญญาณเพิ่มเติมก่อนที่จะแสดงค่าที่ตรวจจับได้

Clamp meter

                มิเตอร์ไฟฟ้าที่มีแคลมป์กระแสไฟ AC ในตัวเรียกว่าแคลมป์มิเตอร์ แอมป์มิเตอร์แบบแคลมป์ เครื่องทดสอบตอง หรือเรียกอีกอย่างว่า แคลมป์แอมป์

                แคลมป์มิเตอร์วัดผลรวมเวกเตอร์ของกระแสที่ไหลในตัวนำทั้งหมดที่ผ่านทางโพรบซึ่งขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของกระแส โดยปกติจะมีตัวนำตัวเดียวเท่านั้นที่ส่งผ่านโพรบ ยิ่งถ้าแคลมป์ปิดอยู่รอบๆสายเคเบิลสองตัวนำ ที่ส่งพลังงานไปยังอุปกรณ์กระแสเดียวกัน จะไหลลงมาที่ตัวนำหนึ่งและขึ้นอีกตัวนำหนึ่ง  มิเตอร์จะอ่านค่าเป็นศูนย์  เนื่องจากสายไฟสำหรับอุปกรณ์มีทั้งตัวนำที่หุ้มฉนวน  (อาจเป็นสายดิน) เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน แคลมป์มิเตอร์มักใช้กับสิ่งที่เป็นสายต่อสั้นโดยแยกตัวนำทั้งสองออกจากกัน เพื่อให้สามารถวางแคลมป์รอบตัวนำไฟฟ้าเพียงตัวเดียวของส่วนขยายนี้

                แคลมป์มิเตอร์แบบหลายตัวนำที่มีเซ็นเซอร์หลายตัวอยู่รอบขากรรไกร จับรอบสายเคเบิลเฟสเดียวแบบสอง หรือสามตัวนำ เพื่อให้อ่านค่ากระแสที่ไฟลผ่านโดยไม่จำเป็นต้องแยกตัวนำ ค่าที่อ่านได้จากตัวนำที่มีกระแสไฟต่ำมากสามารถเพิ่มขึ้นโดยการพันรอบแคลมป์ และหารด้วยจำนวนรอบ คือค่ากระแส แต่จะสูญเสียความแม่นยำเนื่องจากเอฟเฟกต์อุปนัย

                บางครั้งทางช่างก็ใช้แคลมป์มิเตอร์รวมอยู่กับมัลติมิเตอร์ด้วย เพราะง่ายต่อการวัดกระแสที่สูงๆ (หลายร้อยแอมแปร์) ด้วยหม้อแปลงกระแสที่เหมาะสม

                การวัดที่แม่นยำต่ำ (ไม่กี่มิลลิแอมป์) สามารถขยายช่วงของมิเตอร์ผ่านตัวนำได้ เช่น สามารถเปลี่ยนเมตร 0 – 200 A meter เป็น 0 – 20 A meter โดยพันตัวนำรอบแกนกราม 10 รอบ

                ในแคลมป์มิเตอร์ราคาถูกจะใช้วงจรเรียงกระแส ซึ่งจริงๆแล้วอ่านค่าเฉลี่ย แต่ถูกปรับเทียบเพื่อแสดงกระแส RMSMS สอดคล้องกับค่าเฉลี่ยที่วัดได้ให้การอ่าน RMS ที่ถูกต้องก็ต่อเมื่อ เป็นคลื่นไซน์ ถ้าหากเป็นคลื่นอื่นๆ การอ่านจะไม่ถูกต้อง      และเมื่อใช้มิเตอร์ที่ง่ายกว่า เช่น non-sinusoidal loads ที่ไม่ใช่ไซนัส เช่น บัลลาสต์ (Ballasts) ที่ใช้กับฟลูออเรสเซนต์ (fluorescent) หรือหลอดคายประจุความเข้มสูง หรืออุปกรณ์ที่ทันสมัย จะอ่านค่าได้ค่อนข้างมาก มิเตอร์ที่จะตอบสนองต่อ RMS ได้จริง จะเรียกกระแสเฉลี่ย RMSจริง หน่วยเอฟเฟกต์ฮอลล์มือถือทั่วไป สามารถอ่านกระแสได้ตำถึง 200mA และหน่วยที่สามารถอ่านค่าได้ 1mA

แอมป์มิเตอร์ทดสอบ เป็นตัวอย่างของ iron ชนิดใบพัด ใช้สำหรับวัดกระแสไฟ AC ขนาดใหญ่ถึง 1,000 amperes. ขากรรไกรของเหล็กมิเตอร์จะควบคุมสนามแม่เหล็กโดยรอบตัวนำไปยังใบพัดเหล็กที่ติดอยู่กับ เข็มมิเตอร์ ใบพัดเหล็กจะเคลื่อนตามความแรงของสนามแม่เหล็ก และสร้างตัวบ่งชี้มิเตอร์ตามสัดส่วนของกระแส สามารถวัดกระแสไฟได้ทั้ง AC และ DC และ RMS ที่แท้จริงของ non-sinusoidal หรือ รูปคลื่น AC ที่บิดเบี้ยว การเคลื่อนไหวของมิเตอร์เปลี่ยนได้ และสามารถติดตั้งชัดจับยึด เพื่อให้เต็มขนาดต่างๆ ค่าปัจจุบันสูงถึง 1,000 amperes ใบพัดเหล็กจะอยู่ในกระบอกเล็ก ที่สอดเข้าไปในช่วงว่างที่ปลายบานพับของขากรรไกร แบบหนีบ ปากคีบ จะมีหลายขนาดสำหรับจับยึดตัวนำขนาดใหญ่ และจะไม่เหมาะสมกับการวัดกระแสต่ำ เพราะมีกระแสน้ำน้อยกว่าครึ่งนึงของการโก่งตัวเต็ม อัดแน่นอยู่ในส่วนของหน้าปัด

เครื่องวัดพลังงาน เครื่องวิเคราะห์พลังงาน (Power meter, energy analyzer)

                แคลมป์โพรบใช้กับมิเตอร์วัดค่าไฟฟ้า พลังงานและ แคลมป์วัดกระแสและวงจรอื่นๆของแรงดังไฟ  และกระแสไฟแบบบูรณาการในรอบ เครื่องวัดที่ครอบคลุม ออกแบบมาเพื่อวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของพลังงานไฟฟ้า

Cr.https://en.wikipedia.org/wiki/Current_clamp