30Vレンジ → 30KΩ 1V以外にレンジを拡大するには図6のような「倍率器」と呼ばれる抵抗を用います。 gcse.type = 'text/javascript'; 比較する意味で同じ「10Vレンジ」とします。この場合、テスタの内部抵抗は 20KΩ×10 = 200KΩ ですから、この抵抗分がR2に並列接続されますから、その合成抵抗は4.592KΩです。 この電流計により直流電圧、直流電流、交流電圧、抵抗値を表示させますが、電圧、抵抗などはそのまま直流電流計に接続することは出来ません。 gcse.src = 'https://cse.google.com/cse.js?cx=' + cx; デジタルテスタの特徴●内部抵抗が高いので測定誤差(電圧ロス)が少ない●高精度●読み取り誤差がない, アナログテスタの特徴●内部抵抗が低いので高インピーダンス(抵抗)の回路での電圧測定には不向き●数値変化を読み取りやすい(デジタルは数値変化が読みにくい)●メータの反応が早いので直感的な判断に適する, デジタルテスタは初心者でも扱いが容易なことも特徴の1つですが、アナログテスタは動作 3Vレンジ → 3KΩ 例えば、3Vレンジで3V印加した時に1mA流れればフルスケールになりますから、必要な抵抗は 3V / 1mA = 3000Ω です。Rx + Rm = 1000Ωですから、合計3000Ωとなるためには R3 = 2000Ω にします。 また、動作原理を理解することによりアナログテスタの特徴を生かすことが出来ます。そこで、簡単にアナログテスタの動作原理を解説します。, アナログテスタは表示が「アナログメータ」ですがこのメータは「直流電流計」です。 テスタのマイナス端子 → 未知抵抗Rx → テスタのプラス端子 → 電流計 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); (function() { また、印加する電圧値により電流値もかわりますから、これに応じたメータ位置になります。 電流計の中身はコイルですが、この抵抗分が内部抵抗です。, 例えば図4のように50Ωの内部抵抗をもつ1mAの電流計に1Vの電圧を印加したとします。この場合、抵抗が50Ωですから流れる電流はオームの法則により→, 今度は図5のように抵抗Rxを追加して電圧を印加します。 1Vレンジ → 1KΩ 画像の多重レンジ電流計で、電流計に定格値10ma、内部抵抗r=100Ωのものを用いて、1a、5a、10aの3つの電流レンジをもつ電流計にするにはr1、r2、r3の 値をそれぞれいくらにしたらいいかという問題な … これにより、各レンジの最大電圧時に 振り切れます。 これにより3V印加で1mA流れ、フルスケール位置になります。同様に10Vレンジでは 10V / 1mA = 10000Ωですから、必要なR2の値は あらかじめ、電圧値に応じた目盛を付けておけば未知電圧を測定することが出来ます。 Rx = 950Ωとすればメータの内部抵抗Rmを含んだ抵抗は 950Ω+50Ω=1000Ωになり、 となり、メータが振れます。, 図15にメータの振れを示します。 このようにして測定レンジの拡大を行います。, R1、R2、R3、を倍率器という (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); 気に入ったテスターがあったので購入し、いざ使おうにもテスターの各部の名称や機能を把握していなければ、正しく使用することはできません。, 測定レンジとは、主に交流電圧（～V）、直流電圧（ー⋯V）直流電流（ー⋯A）、抵抗（Ω）、導通などの測定項目を指します。, アナログ式なら、手動で測定物に合うレンジ（600V、300V、120V、30V、12Vなど）を細かく選択する必要があります（デジタル式にもあるものもあります）。, デジタル式では、小型化されたものの多くはダイヤル式になっていて、アナログ式では、ほとんどのタイプでつまみがついた形になっているのが特徴です。, キャップをテストピンに取り付けることで、短絡（ショート）などを防止する効果がありより安全に測定することが可能になります。, 取扱説明書において、「キャップをつけるように」と指示されている場合には、その指示に従いキャップを付けましょう。, テスターを使用するにあたって、導通測定を行う際にはよく「短絡（ショート）させて・・・」という文言が出てきます。, ですが、この場合の短絡（ショート）の意味としては、テスト棒の赤（＋）と黒（－）のテストピン（先端部分）同士を接触させることになります。, ヒューズとは、小さなガラス管状のもので、テスター内部に安全対策のために入れられているものもあります。, 器機に大きな電流が流れた時に、ヒューズが切れることで器機を保護することができます。, デジタルテスターには、便利な機能を備えているタイプがあるのでその機能についても紹介します。, オートレンジ機能は、直流電圧、交流電圧、抵抗などの測定時において細かいレンジ操作を行わなくても自動で最適なレンジに合わせてくれる機能です。, オートパワーセーブ機能とは、最終操作した時点から30分後（メーカーごとに時間は違う）に自動で電源が落ちる機能（省電力機能）です。, ただしこれは完全に電源が落ちた状態ではないので、使用後はファンクションスイッチをOFFにするようにしましょう。, オーバーフロー機能とは、入力した値が測定範囲をオーバーした場合に画面に表示される機能で、画面には「OF」と表示されます。, デジタルテスターの中にはオートパワーセーブ機能といって、自動的に画面表示を消す機能がありますが、これで完全に電源が切れたわけではないので必ず電源をOFFにしましょう。, ピッタリと０の目盛りに指針が来ていない場合には、「零位調整」を行う必要があります。, 零位調整とは、テスターをOFFの状態にしたうえで、零位調整器のネジをゆっくりと回し、指針を０に合わせます。, 注意点としては、零位調整器のネジは回し過ぎると壊れる恐れがあるので注意しましょう。, 電圧（V）には、直流電圧（ー⋯V）と交流電圧（～V）がありますので、間違わないようにしましょう。, アナログ式なら、「―⋯V」のレンジを選び、乾電池（1.5V）なら3Vのレンジを選びます。, レンジを選び終えたら、テストリードの極性（＋－）を測定物の極性と合わせ、金属部に接続します。, ちなみにですが、デジタル式の場合には、テストリードの極性（＋－）を間違えても、－（マイナス）の表示がされるだけですので安心して測定することができます。, しかし、これがアナログテスターだと指針が逆に振れるので、故障の原因になりやすいのです。, アナログ式なら、「～V」のレンジを選び、自宅のコンセント（100V）なら300Vのレンジを選びます。, ちなみに交流電圧の場合には、テストリードの極性（＋－）を測定物と合わせる必要はないのです。, つまりどういうことかというと、回路を切り開き、テスターに電気を流す必要があるのです。, 一方でクランプ付きのテスターを使用することで、回路を切断しないで安全に測定することも可能です。, ちなみにですが、日置の3030-10では、250V以上の電位での電流測定は禁止とされています。, アナログ式なら、おおよその電流値を計算してから測定物に合う測定レンジを選択します。, 基本的に現場などでは、電流は、テスターのみで測定したりすることはあまりありません。, 今は、電流＝クランプメーターやそうしたクランプできるテスターを使用しますし、そのほうが安全に測定することができるからです。, アナログ式は、「Ω」のレンジを選択後、測定物のおおよその抵抗値の値にレンジを合わせます。, 抵抗ですので、Ωレンジでさえあれば測定レンジを誤っても、テスターが壊れることはありません。, 零オーム調整とは、抵抗値の測定時に行うもので、レンジをΩレンジに合わせたのちテストリードの先端部分を短絡させ、指針が０Ωを指すかどうかを見ます。, 指針が０Ωを指さない場合には、零オーム調整用のツマミで０Ωになるように調整します。, あと、指針は抵抗レンジを切り替えることで微妙に変化しますので、抵抗レンジを切り替えるたびに「零オーム調整」が必要になってきます。, 頻繁に使うレンジだけでも調整しておけば、抵抗値の測定をするたびに調整することもないでしょう。, ちなみにですが、この零オーム調整、デジタル式では抵抗値が0.0Ω、あるいはオーバー表示されればOKです。, また、テスターの指針がずれるのは電池の消耗が原因ですので、零オーム調整してもまたずれることもありますし、電池切れの場合にはいくら調整しても０Ωを指さない、といったことにもなります。, すると、画面に測定値が表示され、デジタル式では、「ピッ、ピッ―――」とブザーが鳴ります。, ちなみに、音が鳴らない場合（3244-60）や指針が不安定だったり、振れない場合には、「断線」となりますが、上記のようにテスト棒の差す位置を逆にしていれば、当然ですが導通はでないので指針は振れません。, MAX1.8Vの目盛りで、通常の直流電圧のレンジ（DC3V）よりも読みやすくなっています。, また、DC３Vの測定レンジとの違いとしては、バッテリテストのレンジだと電池を実使用状態で測定することができます。, バッテリテストの場合には、150mA（負荷抵抗10Ω）の電流を流して測定するので実使用状態での測定が可能なのです。, つまり、無負荷電圧値（DC３V）よりも、実使用状態（バッテリテスト）での測定だとより低い値が出るのです。, LEDが点灯しない場合には、極性（＋－）を入れ替えることで点灯することがあります。, 長い間使用せずにテスターを放置していたりすると、いざ使おうとしたときには使えずに困るものです。, テストリードを測定物から外すことと、電池の極性には気をつけて電池の交換を行います。, 交換が終わったら、ファンクションスイッチを抵抗レンジに合わせて、テストリードを短絡させて見てください。, あと、長い間テスターを使用しない時には、電池をあらかじめ抜いておくことも必要です。, テスターのレンジを色々と切り替えても、テスターが全く反応しない、といったことがたまにあります。, こういったときは、ほとんどの場合で器機の保護用ヒューズが飛んでいる状態にあると思われます。, 日置電機のハイテスタ 3030-10の場合には、スペアヒューズが用意されているのでそれに取り替えます。, 交換後に古いヒューズを見てみるとわかるのですが、たぶんヒューズの中の金属製の電線が切れていると思います。, ちなみにですが、ヒューズを取り替えても全くテスターが反応しない場合には、テストリードが断線していることもありますので、その際にはテストリードを取り替える必要があります。, テスターを使用する際には、別途購入すると測定作業が便利になるアイテムがあるので紹介します。, ワニグチクリップは測定の際に、テストリードを両手で固定する必要がなくなるのでとても便利です。. フルスケールになる。, 図6のようにメータには内部抵抗Rmがあり、倍率器を含めるとこれは図7のようにテスタ側を見ると抵抗に見えます。これを「テスタの内部抵抗」と言います。 これにより3V印加で1mA流れ、フルスケール位置になります。同様に10Vレンジでは 10V / 1mA = 10000Ωですから、必要なR2の値は エナジーハーベストのように微小な電流を扱う場合テスターの内部抵抗やレンジの切り替えによって正確に電流計測できないことや測定方法によっては誤差が大きくなったことから電流計と電圧計の配線方法の違いによる測定誤差についてまとめました。, 普段回路のチェックのために電流や電圧をテスターを使いますが、エナジーハーベストのような微小電流を図るためにアナログテスターを使用していました。アナログテスターの計測範囲を切り替えることで測定ができたりできなかったりとしていました。, アナログテスターは可動コイル型の計器であったため倍率器や分流器として使用している抵抗が影響していることが分かりました。, デジタルテスターにおいても電流のレンジを切り替えると負荷（IoTモジュール）への電源が安定しなくなったことからエナジーハーベストの消費電流の測定をする際はテスターの内部抵抗について考慮することがかなり重要であることが分かりました。, 倍率器は電圧の測定範囲を拡大するものです。倍率器の抵抗をRm[Ω]、テスターの内部抵抗をr[Ω]とし、計測電圧をV[V]、テスターの計測値をVt[V]とします。, $$V=\frac{R_m+r}{r}V_t=(1+\frac{R_m}{r}V_t)=mV_t$$となります。テスターの値に対してm倍の電圧を測定することができます。, $$m=1+\frac{R_m}{r} = \frac{V}{V_t}$$となり、このmを倍率器としています。, 分流器は電流の測定範囲を拡大するものです。テスターの測定部に並列に抵抗Rs[Ω]、テスターの内部抵抗をr[Ω]、測定しようとする電流をI[A]、テスターに流れる電流Ia[A]とします。, $$I=\frac{r+R_S}{R_S}I_a = (1+\frac{r}{R_S}I_a) = nI_a$$となります。テスターの値に対してn倍の電流を測定することができます。, $$n = 1+ \frac{r}{R_S} = \frac{I}{I_a}$$となり、このnを分流器としています。, 電流計と電圧計は電流計から構成されています。つまり電流計から電圧計を作ることもできます。200uAの測定範囲で内部抵抗が100Ωの電流計から電圧計と電流計を作る例を上げます。, 電流計を200uAと内部抵抗100Ωの電流源として考えたとき倍率器として抵抗を追加すると電圧計になります。, 追加する抵抗をR[Ω]とすると最大電圧である100Vとしたときオームの法則から以下のようになります。$$100 = ( R + 100 )×200×10^{-6}$$, $$R = 499900[Ω]≒500[kΩ] $$となります。倍率器として500kΩの抵抗を追加することで100Vまで計測できる電圧計を作ることができます。, 電流計を200uAと内部抵抗100Ωの電流源として考えたとき分流器として抵抗を追加すると電流計の範囲を拡大できます。, 抵抗を電流源（電流計）に並列になるように接続します。抵抗の間の電圧は電流源に印加される電圧と同じなので$$V = 200×10^{-6}×100 = 2 ×10^{-4}[V]$$となります。, 追加した抵抗に流れる電流は最大電流の5Aから電流源分を引いた分なので4.9998[A]になります。求める抵抗は$$R = \frac{2×10^{-4}}{4.9998}≒4×10^{-3}[Ω]$$となります。分流器として4[mΩ]の抵抗を追加することで5Aまで計測できる電流計を作ることができます。, 電流計の抵抗値はかなり小さくなるため電流のレンジで間違って電圧を図ってしまうと瞬時に大きな電流が流れてしまうためヒューズが切れて測定できなくなってしまうことがあります。, テスターで電流電圧を測定する際は電圧と電流のレンジの切り替えを間違わないように気を付けてください。, 電気回路の抵抗（インピーダンス）を測定するために電流計と電圧計を使って簡易的に抵抗測定する方法があります。テスターの値からオームの法則に従って抵抗を計算します。$$R = \frac{E}{I}=\frac{電圧計の値}{電流計の値}[Ω]$$, オームの法則に従って抵抗値を算出しますがテスタ2つの配線方法での測定を考えてみます。, 電圧降下法1の場合は電流計の内部抵抗が誤差として表れるためテスターの値から抵抗を計算した後で電流計の内部抵抗Raを差し引いて補正します。, 電流計の内部抵抗は小さいことを考えると負荷の抵抗が大きく誤差が気にならない場合に有効な配線となります。, 電圧降下法の2の場合は電圧計の内部抵抗をRｖとした場合に電圧計に流れる電流分を差し引いて補正します。, $$R=\frac{E}{I-(\frac{E}{R_V})}[Ω]$$として補正します。, 電圧計の内部抵抗は比較的大きいので電圧計に流れる電流が省略できる範囲の抵抗の測定に有効です。デジタル電圧計は内部インピーダンスが高いことが多いので比較的小さな抵抗を測定するのに有効な配線となります。, 電圧降下法の2例から電力を測定したときの誤差について考えてみます。電圧計と電流計の接続方法には抵抗の測定方法による誤差で説明した2通りがあります。測定器の内部抵抗や負荷の大きさの関係から誤差の少ない測定方法を選択すると良いでしょう。, 回路1の電力量の誤差について計算します。真の電力は$$P=V_LI_L$$$$=(V_M-V_a)IL$$$$=(V_MI_L -I_L^2R_a)$$$$=P_1-I_L^2R_a$$となります。電流計の内部抵抗のRaにより\(I_L^2R_a\)だけ誤差が出ることを示しています。, 回路1について\(P=V_LI_L=R_LI_L^2 \)の関係から誤差率を求めます。, $$ε_1 = \frac{P_1-P}{P}=\frac{1}{P}(I_L^2R_a)=\frac{R_a}{R_L}$$となります。, 回路1の電力量の誤差について計算します。真の電力は$$P=V_LI_L$$$$=V_L(I-I_V)$$$$=V_LI-\frac{V_L^2}{R_V}$$$$P_2-\frac{V_L^2}{R_v}$$電圧計の内部抵抗のRVにより\(\frac{V_L^2}{R_V}\)だけ誤差が出ることを示しています。, 回路2について\(P=V_LI_L=\frac{V_L^2}{R_L} \)の関係から誤差率を求めます。, $$ε_2 = \frac{P_2-P}{P}=\frac{1}{P}(\frac{V_L^2}{R_V})=\frac{R_L}{R_a}$$となります。, $$ε_1-ε_2=\frac{R_a}{R_L}-\frac{R_L}{R_a}=\frac{R_aR_L-R_L^2}{R_VR_L}$$となります。, \(R_aR_L-R_L^2 >0\)であれば回路2・・(1)\(R_aR_L-R_L^2 <0\)であれば回路1・・(2), が誤差が少ない測定方法となります。一般的に電流計の内部抵抗Raは小さく電圧計の内部抵抗RVは大きいので負荷抵抗の大きさがある程度把握できれば測定方法を選択することで精度よく測定できるようになります。, 例）電流計の内部抵抗が0.2[Ω]、電圧計の内部抵抗が100[kΩ]のとき負荷抵抗が200[Ω]の場合の接続の場合, \(R_aR_V = 0.2×100×10^3 = 2×10^4\)であり、\(R_L^2=4×10^4\)となるので(2)の条件となるので回路1の方が測定方法として良いことになります。, エナジーハーベストの実験においてテスターの動作からテスターの誤差について考えてみました。エナジーハーベストにおいて消費電力を測定する際はテスターの選択についても考慮する必要があります。, エナジーハーベストについて実験したことについて下記リンクでまとめています。興味があればご覧ください。, 当ブログの運営者のENGカピです。 組み込みエンジニアとして10年以上の経験を持つサラリーマンです。 仕事で身につけたノウハウと読書で得た知識を伝えていけたらと思います。, マイコンのソフトを開発するときタイマーを使うことが良くあります。PIC12F675の16ビットタイマであるTMR1を使いますが、タイマ値は1バイトずつの異なるレジスタで管理しているためカウント値を確認する場合は計算が必要です。, 技術士第一次試験の電気電子部門の試験において最近コンデンサ関係の問題が出題されています。一つのコンデンサに電荷をチャージしておき2つ目のコンデンサを並列に接続したときの静電エネルギーや全体の電圧などが分かっていれば難しくありません。, ZigBeeモジュールであるトワイライト（TWELITE）はシリアル通信・タイマ（PWM）・I2C・SPI・AD変換など各種機能を備えておりセンサーと組み合わせながら無線通信ができるためIoTモジュールとして様々な用途に応用できます。, ArduinoのWireライブラリとシリアル通信を使ってGPSモジュールとRTCモジュールの双方から時刻データを取得することができます。双方のモジュールの利点と欠点を補完しあうように組み合わせることでGPS時計を構成することができます。, エナジーハーベストによる電源生成はIoT社会に向けて必要になりえる技術です。IoTモジュールを電池レスで起動するために、電源として太陽光パネルが有効である可能性についてトワイライトを使って確かめてみました。, 電子回路を設計でLTspiceを使うことで効率よく回路の検証が行えます。そのため他メーカのspiceモデルを追加したくなることがあります。LTspiceに他メーカーのspiceモデルを追加する方法をまとめました。. スポンサーリンク s.parentNode.insertBefore(gcse, s); これにより測定結果は「4.94V」となり、誤差は1.2%です。この誤差であれば問題になりませんが、R1、R2の値が4.7KΩより大きいと誤差が増えますので、常にテスタの内部抵抗と回路の抵抗を意識しておく必要があります。, 直流電流も直流電流計で測定しますが、図10のように1mAの電流計を用いた場合、このままでは1mA以上を流すとメータが振り切れてしまいます。, そこで図11のように「分流器」と呼ばれる抵抗Rsを追加します。例えば1mAの電流計を用いて10mAを測定したい場合、メータ側のRmに1mA、分流器Rsに9mA流れるようにすれば、合計10mAであり、1mAの電流計はフルスケール値になります。これにより、1mAの電流計で10mAを測定することができます。, 図11では1mAを10倍の10mAに拡大したことになり、これを「拡大率n」と言います。拡大率nと各抵抗の関係を①式に示します。 気に入ったテスターがあったので購入し、いざ使おうにもテスターの各部の名称や機能を把握していなければ、正しく使用することはできません。 なので、まずはテスターの各部の名称と機能を知っておきましょう。 左側：3244-60 右側：3030-10 デンキさん var cx = 'partner-pub-2128141544088181:3366966691'; このことは電流計にも抵抗分があるということで、これを電流計の「内部抵抗」と言います。 var gcse = document.createElement('script'); 原理を知っておくことが重要です。 ここでは、テスター（回路計）の使い方/電圧,電流,抵抗,導通の測定方法について紹介します。. 具体的な計算例を Rm = 27Ω とした場合を図12に示します。, オームの法則を右に示します。電圧E、電流I、抵抗Rはすべて比例関係です。③式を見ると、電圧と電流が分かれば抵抗が分かるということを意味しています。アナログテスタでの抵抗測定はこの原理を応用して測定しようとする未知抵抗に電流を流すことにより行っています。, 図14のようにテスタ内部で電源Eを用い、これをテスタのマイナス端子から未知抵抗へ供給します。これにより電流は
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