Meet eens een stroompje

Transcriptie

1 Meet eens een stroompje 20 AC/DCstroomtangen in de tang genomen Harry Baggen (redactie NL) Iedereen die wat met elektronica doet, heeft op zijn minst een multimeter in huis en op de werkbank. Maar hoe zit het met een stroomtang? Dat is een instrument dat vaak net zo veelzijdig is als een multimeter en niet beperkt is tot stromen van enkele ampères. En het hoeft ook niet veel meer te kosten dan een multimeter. We bekijken hier de mogelijkheden van 20 stroomtangen die geschikt zijn voor het meten van wissel- en gelijkstromen, in de prijsklassen van enkele tientjes tot ettelijke honderden euro s. Stroomtangen: als je een elektronicus vraagt of hij een stroomtang heeft, dan zal hij meestal antwoorden dat dit meer iets is voor een elektromonteur. Toch kan een stroomtang in veel gevallen ook bij elektronicawerkzaamheden net zo handig - en vaak zelfs handiger - zijn als een multimeter. Bij een multimeter houdt het stroombereik gewoonlijk op bij 10 A, waarbij je dan moet uitkijken dat je niet te veel stroom laat lopen en de meetweerstand of zekering van het 10-A-bereik doorbrandt. Toch zijn er steeds meer schakelingen die dikke stromen trekken. En dan gaat het niet alleen om het meten van wisselstromen die netverbruikers in huis trekken. Met de moderne stroomtangen die tevens gelijkstromen kunnen meten openen zich opeens talrijke nieuwe mogelijkheden. Daar kun je denken aan het meten van de startstroom in een auto, het meten van de stroom die een elektromotor in een modelvliegtuig uit de accu s trekt of hoeveel ampères de processor op het moederbord van uw computer elektor

2 Hall Sensor opslurpt. Dat zijn allemaal zaken waar een multimeter echt niet op berekend is, maar een stroomtang juist wel. Aanbod Bij het doorspitten van de catalogi van aanbieders van meetapparatuur viel ons al snel op dat het aanbod aan stroomtangen overweldigend is. Sommige fabrikanten hebben een groter assortiment stroomtangen dan multimeters in hun catalogus staan. Het moeten dus wel veelgevraagde meetinstrumenten zijn, waarbij het grootste deel hoogstwaarschijnlijk zijn toepassing vindt in de elektro-branche. Maar, zoals we al opmerkten, de huidige stroomtangen zijn zo universeel van opzet dat deze ook heel interessant zijn voor allerlei elektronicatoepassingen. Zo kunnen de moderne stroomtangen niet alleen wisselstroom meten, maar vaak ook gelijkstroom. Bovendien zijn ze meestal ook geschikt voor een heleboel andere metingen. Zo zitten er in de groep door ons bekeken stroomtangen exemplaren die behalve spanning en weerstand ook nog capaciteitswaarde, frequentie en temperatuur kunnen meten. Dat zijn dus volwaardige vervangers voor een multimeter. Het grote voordeel is dat je over veel grotere stroombereiken beschikt (variërend van 100 tot 1000 A) en niet meer bang hoeft te zijn dat er een zekering of meetweerstand in de meter doorfikt. We hebben getracht uit het enorme aanbod een selectie samen te stellen die verschillende prijsklassen bestrijkt. Alle uitgezochte tangen kunnen zowel AC- als DC-metingen verrichten en zijn bovendien geschikt voor het meten van kleinere stromen in het lagere ampèrebereik. We hebben tevens enkele stroomtang-adapters (ook AC/DC) meegenomen die geen eigen display bezitten, maar kunnen worden aangesloten op een reeds aanwezige multimeter of op een oscilloscoop. A A A B Figuur 1. Het meetprincipe van een stroomtang: een trafo met een primaire en secundaire wikkeling (a). In moderne meters is de secundaire wikkeling meestal vervangen door een of twee Hall-sensoren (b). in het blikpakket kan leggen. Wanneer er een stroom door de kabel loopt, induceert deze een magnetisch veld dat door het blikpakket wordt doorgegeven aan een kleine meetspoel (met een aantal windingen) die eveneens op het blikpakket is gewikkeld (zie figuur 1a). Op een met deze meetspoel verbonden meter kan dan de sterkte van de stroom door de secundaire spoel worden afgelezen. Uit de wikkelverhouding tussen de twee spoelen kan men afleiden hoeveel stroom door de primaire geleider loopt. In de meeste moderne stroomtangen is de meetspoel vervangen door een Hall-sensor, een halfgeleider die gevoelig is voor magnetische velden. Afhankelijk van de opzet en nauwkeurigheid van de stroomtang worden een of twee Hall-sensors in de luchtspleten tussen de twee delen van het blikpakket geplaatst (figuur 1b). De spanning die de Hall-sensor levert, is recht evenredig met de sterkte van het magnetische veld dat door de te meten draad wordt opgewekt. Een stroomtang biedt zo een eenvoudige en veilige mogelijkheid om grotere stromen te meten. Bij het gebruik van Hall-sensors is het bovendien mogelijk om zowel wissel- als gelijkstromen te meten en vooral dat laatste is interessant voor elektronici. Werking De mechanische constructie van een stroomtang vertoont veel overeenkomst met een nettrafo. De bek of het juk van de stroomtang bestaat gewoonlijk uit een blikpakket in de vorm van een cirkel of ellips, dat in tweeën is gedeeld zodat men de bek kan openen en de te meten kabel Figuur 2. In deze Fluke-stroomtang zijn duidelijk de twee Hall-sensoren in de luchtspleten van het juk te zien. Figuur 3. Een stroomtang is een gecompliceerd instrument waar heel wat afregelpunten in zitten. In dit exemplaar telden we zo n 15 instelpotmeters! elektor

3 Agilent U1213A Grote professionele stroomtang met een bek waar kabels van 2 inch in passen. Tal van extra mogelijkheden, zoals meting van frequentie en duty-cycle, maar ook gelijktijdige meting van wissel- en gelijkstroom en -spanning op het dubbele display dat tevens een balkindicator bevat. Veel basisinstellingen kunnen in een apart menu worden aangepast. Met tas en meetsnoeren. Appa 30R Handzame, degelijk uitgevoerde kleine stroomtang met alle basisfuncties, maar geen extra s. Geschikt voor kabels tot zo n 20 mm. Functie van peak/hold-toets moet worden gekozen voor inschakelen, niet erg handig. True-RMS-vermelding op apparaat komt niet overeen met beschrijving in handleiding. Met draagtas en meetsnoeren. Benning CM2 Donkerrode, handzame en degelijk uitgevoerde kleine stroomtang met alle basisfuncties, geen extra functies buiten spanning en weerstand. Functie van peak/hold-toets moet worden gekozen voor inschakelen, niet zo handig. Duidelijke meertalige handleiding. Wordt geleverd met draagtas en meetsnoeren. ELV ST-9700T Kleine stroomtang met verhoudingsgewijs grote bek. Bij de mechanische constructie valt op dat het displayvenster erg gemakkelijk ingedrukt kan worden. Enige tang zonder autoranging en auto-shutoff. Aparte aan/uit-schakelaar. Wordt geleverd met temperatuursensor, draagtas en meetsnoeren. Extech EX613 Fluke 355 Flinke, fel oranje gekleurde meter met afsluitbare ingangsbussen. Veel extra mogelijkheden zoals capaciteitsmeting, frequentiemeting tot 100 MHz en aparte aansluitbussen voor 2 type-k-temperatuursensoren (meegeleverd). Ingebouwde spanningzoeker voor netspanning. Incl. meetsnoeren en draagtas. De referentie in dit overzicht wordt gevormd door deze zware meettang die geschikt is voor stromen tot 2000 A. Het grote dubbele display kan naast de meetwaarde tegelijkertijd de frequentie van het gemeten signaal laten zien. Ingebouwd laagdoorlaatfilter voor het uitfilteren van HF-storingen. Inclusief uitgebreid kalibratierapport, tas en meetsnoeren elektor

4 HT9021 Flinke, robuust uitgevoerde tang met grote bek van het Italiaanse merk HT. Duidelijk display met extra balkindicator voor het volgen van een spanningsverloop. Veel meetmogelijkheden en ingebouwde contactloze spanningzoeker. Geschikt voor spanningen tot 1000 V. Met temperatuursensor, draagtas en meetsnoeren. Kyoritsu 2300R Handige kleine stroomtang die uitsluitend ontworpen is voor het meten van stromen tot 100 A. Het bijzondere aan deze tang is de open bek, zodat deze gemakkelijk om een kabel (tot 1 cm) kan worden geschoven. Ingebouwde contactloze spanningzoeker voor het opsporen van netspanningvoerende draden. Met draagtas. Kyoritsu 2046R Stevige professionele meettang met grote bek en veel mogelijkheden, zoals spanning, weerstand, capaciteit, frequentie en dutycycle. Groot, duidelijk display met balkindicator. Ingebouwde contactloze spanningzoeker voor netspanning. Wordt geleverd met draagtas en meetsnoeren. Mastech MS2102 Handzame meter met een vrij grote bek, die gezien de lage prijs in een goed afgewerkte en stevige behuizing is ondergebracht. Het display is niet zo groot maar duidelijk afleesbaar en voorzien van een balkindicator voor het volgen van een spanningsverloop. Jammer dat er geen piektoets op zit. Met draagtas en meetsnoeren. Megger DCM340 Metrix MX675 Stevige, goed in de hand liggende meter met grote bek. Duidelijk display met een digitale aanduiding en een analoge schaalverdeling. In tegenstelling tot de meeste andere meters zijn hier aparte knoppen aanwezig voor de extra functies, dat is wel zo handig. Erg beknopte handleiding. Geleverd met tas en meetsnoeren. Flinke en robuuste professionele meter met een grote bek, geschikt voor dikke kabels. Groot dubbel display dat tegelijkertijd stroom en spanning/ frequentie of spanning en stroom/frequentie kan weergeven. Temperatuurweergave simultaan in C en F. Temperatuursensor, draagtas en meetsnoeren bijgevoegd. elektor

5 Multimetrix CM 605 Eenvoudige handzame meter met een vrij kleine bek (maximaal 1,2 cm), geschikt voor het meten van kleinere stromen tot 100 A. Het kleinste bereik is 10 A, zodat ook geringe stromen nog goed te meten zijn. Analoge uitgangsspanning beschikbaar om AC- en DC-stroomsignaal op een scoop weer te geven. Incl. meetsnoeren en draagtas. Peaktech 1615 Flinke meettang met groot display en een behoorlijke bek waar ook grotere kabels goed in passen. Veel extra mogelijkheden zoals meten van frequentie en duty-cycle, en capaciteitsmeting. Autoranging is uitschakelbaar. Helaas ontbreekt een knop voor piekmeting. Met temperatuursensor, draagtas en meetsnoeren. Peaktech 1645 Handige kleine stroomtang met redelijk grote bek voor kabels tot circa 1,5 cm. Beetje omslachtige bediening via draaiknop en druktoets. Extra balkindicator op display voor het volgen van signaalveranderingen. Ingebouwd zaklampje en contactloze spanningzoeker voor netspanning. Wordt geleverd met meetsnoeren en draagtas. Velleman DCM268N Flinke meettang met groot display en een behoorlijke bek waar kabels tot 30 mm in passen. Verschillende extra mogelijkheden zoals frequentiemeting en capaciteitsmeting. Duidelijk display met handige balkindicator voor het volgen van een spanningsverloop. Met plastic koffertje, temperatuursensor en meetsnoeren. Velleman DCM270 Voltcraft VC-521 Kleine eenvoudige stroomtang die alleen geschikt is voor het meten van gelijk- en wisselstromen tot 80 A, geen autoranging-functie. Spanning- en weerstandmetingen zijn niet mogelijk. Ingebouwd zaklampje en contactloze netspanningsdetector. Wordt geleverd met draagtas. Klein handzaam apparaat voor hobbygebruik, niet al te stevig aanvoelende draaischakelaar. Goedkoopste stroomtang in dit overzicht met erg veel meetmogelijkheden zoals frequentie, dutycycle en capaciteit. Ingebouwde spanningzoeker voor netspanning. Met draagtas, meetsnoeren en temperatuursensor elektor

6 Praktijk- en labtest Alle meters hebben we getest in een aantal praktijksituaties, zoals het meten van de stroom van een elektrisch aangedreven modelvliegtuig en de startstroom bij een auto. Daarbij bleek de aanwezigheid van een piekfunctie bijzonder handig te zijn (zie tabellen). Verder zijn de tangen met elkaar vergeleken in een testopstelling waarbij referentiestromen van 10 en 40 A werden opgewekt. Alle tangen zijn goed bruikbaar voor stromen van zulke groottes. De tangen hebben bij dergelijke stromen een resolutie van 10 of 100 ma, waarbij we meteen moeten opmerken dat remanent magnetisme in het meetcircuit bij DC-stromen al snel voor afwijkingen kan zorgen die in dezelfde grootteorde liggen. Het is dan ook belangrijk bij DC-metingen dat men vlak voor elke meting de stroomtang op nul instelt (bij AC-stromen speelt dat probleem uiteraard niet). De nauwkeurigheid van alle meettangen lag zowel bij DC als AC bij de gebruikte teststromen (indien het meetbereik kleiner is: het maximum) binnen de toleranties die de fabrikant opgeeft. (tussen 1 en 3%). Van de duurdere meters (zoals de Agilent U1213A, Fluke 355 en Metrix M675) hadden we ook niet anders verwacht Technische eigenschappen Kyoritsu 2046R Kyoritsu 2300R HT 9021 Fluke 355 Extech EX613 ELV ST-9700T Benning CM2 Appa 30R Agilent U1213A Prijs 320 (excl.) (excl.) 345 (excl.) 146 (excl.) 265 (excl.) ACA 1000 A 300 A 300 A 600 A 400 A 2000 A 1000 A 100 A 600 A Basisnauwkeurigheid ±2%+5dgt ±1%+3dgt ±1%+3dgt ±3%+4dgt ±1,5%+5dgt ±1,5%+5dgt ±2,2%+8dgt ±2%+5dgt ±2%+5dgt DCA 1000 A 300 A 300 A 600 A 400 A 2000 A 1000 A 100 A 600 A Basisnauwkeurigheid ±1,5%+3dgt ±1%+2dgt ±1%+2dgt ±3%+6dgt ±1,5%+5dgt ±1,5%+5dgt ±2%+8dgt ±2%+5dgt ±1,5%+5dgt ACV 1000 V 600 V 600 V 600 V 600 V 1000 V 1000 V V Basisnauwkeurigheid ±1%+5dgt ±1,5%+5dgt ±1,5%+5dgt ±1,5%+3dgt ±2%+5dgt ±1%+5dgt ±1%+4dgt - ±1,5%+5dgt DCV 1000 V 600 V 600 V 200 V 600 V 1000 V 1000 V V Basisnauwkeurigheid ±1%+2dgt ±0,5%+2dgt ±0,5%+2dgt ±1%+2dgt ±0,1%+2dgt ±1%+5dgt ±1%+3dgt - ±1%+5dgt Ohmbereik 40 MΩ 40 MΩ 40 MΩ 2 kω 40 MΩ 400 kω 60 MΩ - 60 MΩ Doorgangstester < 10 Ω < 50 Ω < 50 Ω < 25 Ω < 50 Ω < 30 Ω < 50 Ω - < 100 Ω Max. kabeldiameter 48 mm 22 mm 22 mm 30 mm 33 mm 60 mm 42 mm 10 mm 33 mm True RMS X - - X X X X X X Autoranging X (uitschak.) X X - X (uitschak.) X (uitschak.) X (uitschak.) - X Auto-shutoff/uitsch. 15 min./x 30 min./- 30 min./- 30 min./- 30 min./x 20 min./x 15 min./x 10 min./- 15 min./- Peak/ Zero X/X X/X X/X -/X X/X X/X X/X -/X X/X Min/Max/Hold X/X/X -/-/X -/-/X -/-/X X/X/X X/X/X X/X/X -/-/X X/X/X Display/verlichting 3 3/4 digits/x 3 3/4 digits/- 3 3/4 digits/- 3 1/2 digits/- 4 3/4 digits/x 3 3/4 digits/x 3 3/4 digits/x 3 1/2 digits/- 3 5/6 digits/- Freq.-meting X (1 MHz) X (100 MHz) X (1 khz) X (60 khz) - X Temp.-meting X - - X X (dubbel) - X - X Balk-indicator Open bek Balk-indicator Dubbel display Intern lowpass-filter Dubbel display µa-bereik Dubbel display Balkindicator Extra s elektor

7 Technische eigenschappen Voltcraft VC-521 Velleman DCM270 Velleman DCM268N PeakTech 1645 PeakTech 1615 Multimetrix CM605 Metrix MX675 Megger DCM340 Mastech MS2102 Prijs (excl.) 300 (excl.) 160 (excl.) ACA 400 A 600 A 1000 A 100 A 1000 A 200 A 1000 A 80 A 400 A Basisnauwkeurigheid ±2%+5dgt ±1,5%+5dgt ±1,5%+5dgt ±2%+10dgt ±3%+5dgt ±2,5%+8dgt ±2,8%+8dgt ±2,8%+8dgt ±2,5%+10dgt DCA 400 A 600 A 1400 A 100 A 1000 A 200 A 1000 A 800 A 400 A Basisnauwkeurigheid ±2,5%+5dgt ±1,2%+5dgt ±1,2%+5dgt ±2,5%+10dgt ±2,8%+5dgt ±2%+5dgt ±2,8%+8dgt ±2,8%+8dgt ±2,5%+10dgt ACV 600 V 600 V 1000 V 600 V 600 V 600 V 600 V V Basisnauwkeurigheid ±1,5%+5dgt ±1%+5dgt ±1%+5dgt ±1,5%+5dgt ±1,8%+5dgt ±1,5%+8dgt ±1,5%+8dgt - ±2%+8dgt DCV 600 V 600 V 1400 V 600 V 600 V 600 V 600 V V Basisnauwkeurigheid ±1%+5dgt ±0,7%+2dgt ±1%+2dgt ±1%+5dgt ±1,5%+3dgt ±1%+2dgt ±0,8%+2dgt - ±1,5%+5dgt Ohmbereik 400 Ω 400 Ω 10 kω 10 kω 40 MΩ 1 kω 40 MΩ - 40 MΩ Doorgangstester < 40 Ω < 30 Ω < 35 Ω < 100 Ω < 100 Ω < 30 Ω < 35 Ω - < 100 Ω Max. kabeldiameter 28 mm 36 mm 40 mm 12 mm 30 mm 16 mm 30 mm 16 mm 30 mm True RMS - - X - - X X - - Autoranging X (uitschak.) X X X X (uitschak.) X X - X Auto-shutoff/uitsch. 30 min./x 30 min./x 10 min./x 30 min./x 35 min./- 10 min./- 20 min./- 7 min./- 30 min./- Peak/ Zero -/X X/X X/X X/X -/X X/X X/X -/X -/X Min/Max/Hold -/-/X X/X/X X/X/X -/-/X -/-/X X/X/X X/X/X -/-/X -/-/X Display/verlichting 3 3/4 digits/x 3 3/4 digits/x 4 digits/x 4 digits/- 3 3/4 digits/x- 3 5/6 digits/x 3 3/4 digits/x 3 2/3 digits/- 3 3/4 digits/- Freq.-meting - X (400 Hz) X (10 khz) - X (100 khz) - X (4 khz) - X (10 khz) Temp.-meting - - X (in C en F) - X - X - X Balk-indicator Balk-indicator Anal. uitgang voor ACA/DCA Extra s Balk-indicator Balk-indicator Dubbel display (die lagen overigens allemaal royaal binnen de opgegeven specs), maar ook goedkope exemplaren zoals de Mastech en Voltcraft bleken verrassend nauwkeurig te zijn! Alle stroomtangen zijn geschikt voor AC-metingen bij 50/60 Hz (lichtnet). De meeste stroomtangen kunnen ook stromen met wat hogere frequenties meten, een paar honderd hertz is wel mogelijk. Bij nog hogere frequenties loopt de nauwkeurigheid sterk terug. Alleen sommige dure stroomtangen doen het beter. Zo is de i30 van Fluke gespecificeerd voor AC-stroommetingen tot meer dan 20 khz. Voor metingen aan wisselstromen met sterk afwijkende signaalvormen (bijv. fase-aansnijding) is het verstandig een stroomtang te nemen met true-rmsmeting, dat levert een nauwkeuriger meetresultaat. Welke keus? Het aanbod is groot, de prijzen van de hier voorgestelde stroomtangen variëren van circa 50 tot 750 euro. Wat moet je daaruit kiezen? Net zoals bij multimeters worden de prijzen van stroomtangen niet alleen bepaald door de pure fabricagekosten, maar ook door de gegarandeerde nauwkeurigheid, de verrichte kalibratie en de technische ondersteuning. Dat zijn allemaal zaken die vooral belangrijk zijn bij professioneel gebruik, een hobbyist zal vooral een betaalbaar meetinstrument zoeken met veel mogelijkheden en dan spelen zaken zoals elektor

8 Stroomtang-adapters absolute nauwkeurigheid en kalibratie een minder grote rol. Opvallend in dit gezelschap is dat je duidelijke overeenkomsten kunt zien tussen tangen van verschillende merken, die zijn hoogstwaarschijnlijk ingekocht bij dezelfde Aziatische fabrikant. Heel duidelijk is deze overeenkomst bij de Appa 30R en de Benning CM2, dat is gewoon dezelfde tang met een ander kleurtje. Ook de specificaties zijn exact gelijk. Bij tangen onder 100 euro valt op dat de mechanische afwerking vaak niet zo geweldig is en je je soms afvraagt hoe lang een draaischakelaar of schuiftoets blijft functioneren. Gaan we ervan uit dat een hobbyist zo n stroomtang niet al te intensief benut, dan bieden de VC-521 van Voltcraft en de MS2102 van Mastech alle basismogelijkheden voor weinig geld, waarbij vooral de laatste qua constructie vrij goed is uitgevoerd. Helaas missen beide een piekfunctie, een feature dat bij stroomtangen toch wel heel handig is. Wie een wat steviger uitgevoerde en betrouwbare stroomtang zoekt, zal wat meer geld moeten uitgeven. De Extech EX613 is het meest veelzijdige apparaat voor een redelijke prijs, hij kan praktisch alle taken van een gewone multimeter overnemen. Nauwkeurig, goed en degelijk maar iets minder veelzijdig zijn de HT 9021, de Kyoritsu 2046R en de Megger DCM340. En wie echt een goed gekalibreerd apparaat wil hebben waarop hij kan vertrouwen, die komt meteen terecht bij de Metrix MX675 en de Agilent U1213A, waarbij de laatste wel heel veel features biedt voor zijn prijs. De Fluke 355 hebben we bij dit alles buiten beschouwing gelaten, dat is een klasse apart en die doet hier meer mee als referentie waaraan we de andere apparaten hebben getoetst. (100429) Wie slechts af en toe een stroommeting wil doen of golfvormen wil bekijken, kan gebruik maken van een stroomtang-adapter die kan worden aangesloten op multimeter of oscilloscoop. De CA60 van ELV is een betaalbaar instrument met zijn prijs van 70 euro. Deze heeft twee meetbereiken, zodat ook bij kleinere stromen voldoende uitgangsspanning beschikbaar is. De i30 van Fluke is duidelijk gericht op professionele gebruikers. Dit apparaat is ook zeer geschikt voor het meten van kleinere stromen, het meetbereik loopt tot 20 A. De i30 wordt geleverd met kalibratierapport. ELV CA60 Fluke i30 Prijs (excl.) ACA/DCA 60 A 20 A Basisnauwkeurigheid ±1,5%±5mA (DC) ±2%±5mA (AC) ±1%±2mA Belastingsweerstand > 10 kω > 10 kω Max. kabeldiameter 9 mm 19 mm Uitgangsgevoeligheid 100 mv/a 10 mv/a 100 mv/a Bijzonderheid 2 meetbereiken Leverbaar met banaanstekers of BNC-connector (S-versie) De volgende leveranciers/fabrikanten hebben producten beschikbaar gesteld voor dit artikel: Agilent ( Appa ( Velleman: Benning ( Peaktech ( ELV: Extech ( Voltcraft: Fluke: HT ( Megger ( Kyoritsu (Kewtech, Mastech ( Metrix, Multimetrix ( elektor