DIGITÁLIS LELKŰ ESZKÖZÖK

Ország: Amerikai Egyesült Államok

Mérőkábelek

Multiméterhez való tipikus mérőkábel
Fot. 1. Multiméterhez való tipikus mérőkábel. Egyik végén könyökös banándugó szigetelt tüskével a másikon pedig levehető védőkupakokkal ellátott mérőhegyekkel.

Amérőkábelek olyan összekötő alkatrészek, melyeket a mérőberendezésekkel történő együttes üzemelésre terveztek oly módon, hogy paramétereik illeszkedjenek azon mérőműszerekhez, amelyekkel azokat használni szükséges. Választék szempontjából a legnagyobb csoportot a multiméterekhez való mérőkábelek képezik. (1. kép).

A műszer felőli végükön szabványos, 4 mm átmérőjű csupasz vagy burkolt banándugókban végződnek. A védőburkolatos változatok esetében korlátozott a vizsgált áramkör csatlakoztatásakor vagy manipulálásakor fellépő áramütési kockázat, ami azért lényeges, mert a multiméterekkel magas feszültségértékek is mérhetők.

A multimétereken kívül a mérőkábeleket az alábbiak bekötéséhez is használják:

  • laboratórium tápegységek,
  • RLC mérők,
  • generátorok,
  • villamos terhelésmérők
  • és egyéb hasonló berendezések.

A mérőkábelnek a lehető legrugalmasabbnak kell lennie, és ezzel egyidejűleg biztosítania kell a műszeren átfolyó áramerősség (nagy keresztmetszet) megmérhetőségének lehetőségét úgy, hogy közben hatékony szigetelést is biztosítson a magas feszültségek ellen.

A gyártók, ennek az egymásnak ellentmondó kritériumrendszernek széles termékválasztékkal törekednek megfelelni oly módon, hogy az egy „mindenre jó” mérőkábel helyett specifikus kábeleket kínálnak, külön pl. szilikon szigetelésű verziókat, melyeknél a rugalmasság a fő szempont, vagy külön verziókat (akár 2,5 mm2 keresztmetszetig) nagy áramerősségek vagy magas feszültségek mérésére.

A mérőkábel másik vége egy tűszerű mérőhegy, krokodilcsipesz, banándugó vagy egy csipesz lehet, amivel rögzíteni lehet az érintkezést a mérési ponton. A banán-banán típusú kábelek végére ugyanakkor többféle mérőtoldat pl. fogó vagy mérőklipsz csatlakoztatható, ami nagyfokú rugalmasságot biztosít. A széles piaci választékból akár nekünk tetsző szín, kábelhossz, egyenes vagy könyökös csatlakozó dugó forma szerint választhatunk megfelelő verziókat.

Szigetelési minőség szabványok és kategóriák

A kötelező IEC/EN61010-1 szabvány négy (I-IV) biztonsági kategóriát határoz meg a mérőfelszerelések használatára vonatkozóan.

Minél magasabb a kategória, annál erősebb a mérőműszerek elektromos átütés elleni védelme és annál jobb a mérőkábelek szigetelési minősége is.

A kategóriaszámot azzal a maximális üzemi feszültségértékkel együtt adják ami, a mérőeszköz mérőkapcsai vagy a mérőkapcsok és a földelés között felléphet. (1. táblázat) felléphet. Egyidejűleg az átütési feszültség is definiálva van.

Biztonsági kategória Üzemi feszültség [V] Max. átütési fesz. [V] Forrás impedancia [Ω] Applikációk
 I  600  2500  30  Elektromos eszköz
 1000  4000
 II    600  4000  12    Egyfázisú, épület-hálózatban lévő berendezések
 1000  6000
 III    600  6000  2    Háromfázisú hálózatokban lévő ipari berendezések és világítási rendszerek
 1000  8000
 IV  600  8000  Háromfázisú energia-elosztó rendszerek
1. táblázat. Biztonsági kategóriák IEC/EN61010-1 szerint.

Mérőkábelek esetén,

minél magasabb kategóriába esik a kábel, annál nagyobb a kezelőszemélyzet biztonságának garanciája,

ami különösen lényeges nem fixált állapotban, amikor a potenciálok többszörösen is túllépik a nominális értékeket.

Minél magasabb a kategória annál erősebben burkolt a mérőtüske hegye, azért hogy minél nagyobb legyen a mérőhegy és a szondát tartó ujjak közötti távolság.

[III és IV kategóriás kábelek] esetén (/category/przewody-pomiarowe/104/1/product.symbol-asc-grid-16/5,536,436-436:1465896,1465895) a fedetlen rész csak 4 mm lehet, míg [I és II kategória] esetében(/category/przewody-pomiarowe/104/1/product.symbol-asc-grid-16/5,536,436-436:1465857,1490939,1475194,1465804) ez már 19 mm (2. kép).

Felsőbb kategóriás mérőkábeleknél a hatékony védelem biztosítása érdekében további olyan speciális feltételeknek is meg kell felelni, mint pl. kettős szigetelésű kábelek alkalmazása. A banándugók és krokodilcsipeszek burkolatainak teljes mértékben takarniuk kell a fém részeket, kizárva ezzel azok megérintésének lehetőségét.

Tekintettel arra, hogy a mérőkábelek gyakori hajlítási igénybevételnek vannak kitéve és ez a szigetelés kopásához, mechanikai sérüléséhez vezethet, a minőségi jó nevű termékeknél különböző színű, kétrétegű szigetelést alkalmaznak. Így a külső héjszigetelés sérülése esetén azonnal láthatóvá válik a belső szigetelés (3. kép).

  1. kép. Az IEC/EN6101-031 szabvány legújabb követelményeinek megfelelően a mérőkábeleket kopásjelzőkkel kell ellátni, vagy azokat kettős szigetelésű kábelekből kell előállítani.

Ez a sajátos – a mérőkábel elhasználódását mutató – kopásjelző mechanizmus a felhasználó számára figyelmeztető funkciót tölt be, és jelzi a kábel lecserélésének szükségességét.

A szabvány IEC/EN6101-031 szabvány utolsó aktualizálásával párhuzamosan a gyártókat arra kötelezték, hogy mérőkábeleiket lássák el a fentiekben leírt kopásjelző funkcióval, vagy ha ez nem lehetséges, akkor kötelező jelleggel alkalmazzanak kettős szigetelésű kábeleket.** Ezen túlmenően a krokodilcsipeszeknek és csatlakozó dugóknak zárt állapotban olyan konstrukciójúaknak kell lenniük, ami kizárja a fémrészek megérintésének lehetőségét – ezek az ún. biztonságos dugók (4. kép).

  1. kép. A II-IV kategóriás mérőfogók fém részeinek zárt állapotban olyan burkolattal kell rendelkezniük, ami megakadályozza azok megérintését.

Emlékezni kell arra, hogy

a mérőkábel kategória besorolásának és áramos terhelhetőségi paramétereinek meg kell felelniük az adott mérőműszer funkcióinak,

ugyanis nem egyezőség esetén, a mérési és biztonsági feltételeket a leggyengébb láncszem fogja meghatározni.

Koaxiális kábel
5. kép. Koaxiális mérőkábel oszcilloszkóppal vagy funkciógenerátorral kompatibilis mérőfogókkal

Koaxiális mérőkábelek

A mérőkábelek másik csoportját a koaxiális kábeleken és egyik végükön BNC dugókon alapulóverziók alkotják, melyeket oszcilloszkópokhoz, funkciógenerátorokhoz, frekvenciamérőkhöz és általában magas frekvenciákon üzemelő mérőberendezésekhez (mint p. színképelemzők) lehet csatlakoztatni (5. kép).

Egy ilyen mérőkábel másik vége rendszerint miniatűr mérőfogóban vagy krokodilcsipesz-mérőtű párosban végződik, melyekkel tartósan hozzá lehet csatlakozni a berendezés test pontjához, majd méréseket végezni egy kézzel a tesztpontok egymás után érintésével.

Az ilyen típusú kábelek között találkozhatunk mindkét végükön BNC dugóval szerelt laboratóriumi berendezések összekötésére szolgáló verziókkal, valamint BNC-banán változatokkal speciális mérőtoldatokhoz, de BNC-krokodilcsipesz változatok is vannak (csupasz és burkolt kivitelekben is), mely utóbbiakat leggyakrabban funkciógenerátorokban használják tesztjelek generálásához.

Tekintettel arra, hogy az oszcilloszkópok egy része logikai állapot generátor funkcióval is rendelkezik, a piacon kaphatóak BNC dugóval kombinált speciális megoldások, valamint a másik végükön goldpin típusú tüskés csatlakozóba való végződéssel szerelt változatok is. Ilyen alkalmazásai vannak a BNC-kettős banán mérőkábeleknek is, melyeket elektromos méréseknél használnak pl. energia minőség elemzőkben.
Mikrohullámú áramkörökben a mérési és összeköttetési alkalmazásokhoz azonban magas frekvenciájú csatalakozókkal - mint pl. SMA MMCXZ – szerelt mérőkábelekre van szükség. Hasonlóképp, mint a műszerekhez való mérőkábelek esetében, a koaxiális kábeleknél is megvannak a maximális üzemi feszültségeket definiáló kategóriák. Közvetlen módon áramerősség mérést ezek használatával nem végzünk, hanem közvetett módszereket alkalmazunk lakatfogó adapterek vagy áram transzformátorok segítségével. Az összes tárgyalt mérőkábel különbözhet egymástól még hosszúságban, ami a tízegynéhány cm-től kb. 1,5-2m-ig terjedhet, hozzátéve, hogy a nagyfrekvenciás mérőkábelek általában rövidek.

Koaxiális kábel
6.kép Mérőcsipesszel kényelmesen mérhetőek az SMD SMD
alkatrészek paraméterei

Mérőcsipeszek

A felületi szerelésre tervezett tokozatokan lévő alkatrészek paramétereinek kimérése a mérőkábelek tipikus mérőhegyeivel egyáltalán nem könnyű feladat. Ezek az SMD elemek ugyanis annyira kicsik, hogy nagy ügyességre és mindkét kéz használatára szükség van, és sajnos a kisebb alkatrészek könnyen meg is sérülhetnek a túl nagy nyomóerőtől. Sajnos a kisebb méretű kondenzátorok, fojtók és ellenállások sokszor jelölés nélküliek és emiatt egyre gyakrabban mérésekre kényszerülünk, ami különösképp jellemző lehet tervezési vagy javítási tevékenységek során.

Ilyen esetben értékes segítséget jelenthet a műanyagból készülő mérőcsipesz, melynek kicsi fémhegyeit külön kábelekkel kötik be, és amelyek a másik végükön burkolt banándugóban végződnek (6. kép).

Ennek segítségével, egy kéz használatával finoman, de biztos módon teremthető kontaktus a mérőhegyek és az SMD elemek kivezetései között, a szükséges szigetelés biztosításával. A másik kézzel eközben kezelni lehet a mérőműszert.