เรียบเรียงโดย : ฝ่ายขายสำนักงานใหญ่

สวัสดีค่ะทุกๆท่าน หลายท่านคงเคยใช้สินค้าประเภท Clamp meter กันอยู่แล้ว เพราะสะดวกและคล่องตัวในการวัดค่าทางไฟฟ้าต่างๆ โดยเฉพาะกระแสไฟฟ้าที่วัดได้โดยไม่ต้องถอดสาย แค่คล้องไปก็วัดค่าได้เลย วันนี้จึงจะมาแบ่งปันข้อมูลเกี่ยวกับหลักการทำงานของ Clamp meter ให้ทราบกันค่ะ

Clamp Meter (แคลมป์มิเตอร์) เป็นเครื่องมือทดสอบทางไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องทำการหยุดการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าในขณะที่ทำการวัด หลักการทำงานของแคลมป์มิเตอร์นั้นจะให้หลักการของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเมื่อเราทำการคล้อง clamp เข้ากับสายไฟที่เราต้องการวัดค่าแล้วเมื่อมีกระแสไหลผ่านสายไฟเส้นนั้น บริเวณโดยรอบสายไฟจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น clamp จะทำหน้าที่ในการตรวจจับสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นบริเวณรอบสายไฟ จากนั้นจะทำการส่งผ่านสัญญาณที่ได้ไปยังวงจรต่างๆ แล้วส่งค่าที่ได้ไปยังหน้าจอแสดงผล

วิธีที่เป็นที่นิยมในการตรวจจับสัญญาณของแคลมป์มิเตอร์มีดังต่อไปนี้
1. แบบ CT (Current Transformer) : เมื่อบริเวณรอบๆ สายไฟเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นจะทำให้สายไฟเกิดการเหนี่ยวนำไปตัดกับขดลวดทองแดงที่พันอยู่รอบแกนแม่เหล็ก ทำให้เกิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นที่บริเวณขดลวดบนแกนแม่เหล็ก หลังจากนั้นจะถูกส่งผ่านไปยังวงจรเปลี่ยนกระแสให้เป็นแรงดัน และผ่านการลดทอนสัญญาณเพื่อให้สัญญาณมีขนาดที่เหมาะสมแล้วจะส่งต่อไปยังวงจร Rectifier เพื่อแปลงไฟ AC เป็น DC หลังจากนั้นจึงส่งต่อไปยังวงจรที่แปลงสัญญาณ Analog เป็น Digital และสุดท้ายส่งไปที่วงจรแสดงผลเพื่อแสดงค่าที่วัดได้ ดังวงจรด้านล่าง




2. แบบ Hall Device : เมื่อป้อนกระแสไบอัสทางด้าน Input ของ Hall Device และมีความเข้มของสนามแม่เหล็กอยู่ใกล้ Hall Device แล้วจะมี Output ของ Hall Device ออกมาเป็นแรงดัน โดยแรงดันที่ได้จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของสนามแม่เหล็กและกระแสไบอัส การตรวจจับแบบนี้จะมี Hall Device อยู่ที่ช่องว่างเล็กๆ (GAP) เมื่อนำแคลมป์มาวัดกระแสไฟฟ้าจะทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กไหลในก้ามปูเป็นผลให้ Hall Device ส่งแรงดัน Output ออกมาผ่านวงจรชดเชยสัญญาณ แล้วส่งไฟไปยังวงจรขยายสัญญาณเพื่อให้ได้ขนาดสัญญาณที่พอเหมาะ จากนั้นสัญญาณจะถูกแปลงให้เป็นไฟ DC และส่งไปวงจร A/D และแสดงผลที่หน้าจอแสดงผล วิธีการตรวจจับแบบนี้ วงจรชดเชย (Compensator) จะมีความสำคัญเนื่องจากวิธีการวัดวิธีนี้เมื่อใช้กับไฟกระแสตรงจะเกิดแรงดันไฟที่ไม่สมดุล (Unbalanced Voltage) จากแรงดันไฟออฟเซทของวงจรและอื่นๆ ดังนั้น จึงต้องมีวงจรชดเชยเข้าช่วย ดังวงจรด้านล่าง



แคลมป์มิเตอร์สามารถวัดได้ทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งในการวัดไฟฟ้ากระแสสลับนั้นต้องมีการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยใช้สมการ RMS (root mean square) และในวงจรการทำงานของ Clamp Meter จะมีวงจรเรียงกระแส ซึ่งการเรียงกระแสจะมีด้วยกัน 2 วิธี คือ True RMS Method (True RMS Value Indication) กับ Mean Method (Mean Rectification RMS Value Indication) อุปกรณ์ที่มี TRUE RMS จะถูกออกแบบมาให้พิจารณาแรงดันทุก wave form แล้วนำค่านั้นเข้าสู่สมการ RMS เพื่ออ่านค่า ส่วนอุปกรณ์ที่เป็นแบบ Mean จะวัดได้เพียงแค่ wave form แบบ pure sine เท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงทำให้อุปกรณ์ที่เป็นแบบ TRUE RMS มีความแม่นยำในการวัดมากกว่าแบบ Mean ดังภาพด้านล่าง

ซึ่งแคลมป์มิเตอร์ในปัจจุบันนี้ส่วนใหญ่ได้ออกแบบมาให้เป็นแบบ TRUE RMS เพราะจะช่วยให้การทำงานนั้นมีประสิทธิภาพและความแม่นยำมากขึ้น แคลมป์มิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้าแต่ในปัจจุบันได้มีการออกแบบให้แคลมป์มิเตอร์มีฟังก์ชั่นการใช้งานหลากหลายมากยิ่งขึ้น เช่น สามารถวัดแรงดันและกระแสที่เป็นทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ, วัดความต้านทาน, วัดไดโอด, วัดคาปาซิเตอร์

นอกจากฟังก์ชั่นการใช้งานที่ได้กล่าวไปแล้วนั้น ยังมีฟังก์ชั่นการใช้งานที่ช่วยเพิ่มความสะดวกสบายและช่วยให้ค่าที่วัดนั้นมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น เช่น ฟังก์ชั่น AUTO HOLDเป็นฟังก์ชั่นที่จะค้างหน้าจอทำให้อ่านค่าได้ง่ายดายยิ่งขึ้น, ฟังก์ชั่น Inrush Current Measurement (INRUSH) สามารถวัดค่า Inrush Current ใน RMS ได้ ซึ่ง Inrush Current เป็นกระแสที่ไหลเข้ามามากอย่างรวดเร็วในขณะเริ่มทำงาน, ฟังก์ชั่น Filter เป็นฟังก์ชั่นที่ช่วยกรองความถี่สูงๆ ทำให้ค่าที่ออกมานั้นมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้นเพราะค่าที่ได้จะไม่ถูกรบกวนจาก Noise หรือปัจจัยอย่างอื่น, ฟังก์ชั่น APS (Auto Power Save) เป็นฟังก์ชั่นที่สามารถบันทึกค่าที่เราวัดได้แบบอัตโนมัติ, ฟังก์ชั่น Automatic AC/DC detection ทำให้เราทราบได้ว่าบริเวณใดเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) บริเวณใดเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)

ในท้องตลาดก็มีหลากหลายแบรนด์ที่คิดค้นและออกแบบแคลมป์มิเตอร์ออกมาให้มีฟังก์ชั่นการใช้งานที่หลากหลายเพื่อเอื้อประโยชน์ให้แก่ผู้ใช้งานมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ เช่น ทาง TIC ก็มี Clamp Meter ยี่ห้อ Chauvin Arnoux เป็นแบรนด์อันดับหนึ่งในยุโรป รุ่นยอดนิยมเช่น ตระกูล F200, F400 และ F600 Seriesเป็นต้น หากต้องการข้อมูลใด ๆ เพิ่มเติม ติดต่อ TIC ได้ตลอดค่ะ (ทาง Line@ บริการ 24 ชม. เลยค่ะ)
ขอบคุณข้อมูลอ้างอิง
http://www.engineerfriend.com/2016/articles/electrical/%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%97%E0%B8%B3%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99-clamp-meter/
http://www.factomart.com/th/factomartblog/principle-of-clamp-meter/