Праобразом гибких датчиков токоизмерительных клещей считается катушка (пояс) Роговского. Катушки Роговского, которые также известны как катушки индуктивности с воздушным сердечником или гибкие токоизмерительные пробники, были созданы на основе простых соленоидов и впервые продемонстрированы в 1912 году.
В отличие от трансформаторов тока и токоизмерительных клещей, работающих на основе эффекта Холла, в катушках Роговского не используется металлический сердечник. Взамен в них применяется тороидальная катушка, которая реагирует на скорость изменения магнитного поля (первая производная тока), создаваемого измеряемым проводником, размещенным внутри катушки.
Чем быстрее меняется амплитуда тока, тем больше будет напряжение, индуцированное в катушке. Интегрирующая цепь измерительного прибора преобразует это напряжение в сигнал, пропорциональный сигналу в проводнике.
Поскольку в катушках Роговского не используется жесткий металлический сердечник, они могут быть гибкими и легко проникать в ограниченные пространства или зоны плотного монтажа. Это одна из самых ценных характеристик токоизмерительных клещей с гибкими датчиками.
Отсутствие магнитного сердечника позволяет получить линейную АЧХ в широком диапазоне частот (вплоть до сотен кГц), а также практически исключить нагрузку на тестируемую цепь и насыщение.
Некоторые модели датчиков, такие как гибкий токоизмерительный датчик Fluke i2500-18 iFlex®, могут измерять переменный ток до 2500 А. Кроме того, благодаря катушкам Роговского, измерительный прибор можно оснастить безопасным низковольтным выходом, снижающим риски, связанные со смещениями и открытой вторичной обмоткой.
Поскольку катушки Роговского реагируют на скорость изменения сигнала, их можно использовать только для измерений переменного тока.
Что находится внутри катушки Роговского? Посмотрите на разрез на изображении в верхней части страницы.
- Наружная изолирующая силиконовая оболочка (красная). Устанавливается на конечном этапе изготовления гибкого датчика.
- Изолирующий слой из нейлона (черный); он экранирует или изолирует тонкие внутренние провода катушки при запрессовке в наружную изолирующую оболочку.
- Тонкий разделительный слой на основе алюминия (белый). Он отделяет наружные витки медного провода, выполненные с большим шагом, от внутренних, плотно намотанных витков, обозначенных на рисунке зеленым цветом. Эти провода катушек служат для приема и передачи сигналов.
- Катушка с плотной намоткой провода (зеленый) называется петлей Роговского.
- Внутри катушки проходит толстый медный (обратный) провод, запрессованный в гибкую белую оболочку. Этот медный провод, соединенный с петлей Роговского, повышает устойчивость катушки к внешним электромагнитным помехам.