PART2전류,전압,저항 측정기의 원리
실험 3 :저항계 및 저항 측정 (OHM-METER)
이론
저항계(Ohm-Meter)는 그림 2-8과 같이 Meter와 Zero Ohm 배율기, Range 분류저항 및 DC Source(Battery)등으로 구성된다. Meter의 감도는 보통 50μA～1mA(FS)의 것으로 그 내부저항은 대개 100Ω ~ 1kΩ의 것을 사용하고 있다. 저항계가 일반적인 전압계나 전류계와 크게 다른 점은 전류계나 전압계에서는 Meter에 전혀 전류가 흐르지 않는 상태가 0V 또는 0A이다. 그러나 저항계에서는 Meter FS의 전류가 흐르는 상태가 바로 0Ω인 것이다. 따라서 어떤 피측정 저항으로 인해서 Meter가 얼마나 FS에 못 미치는가에 따라 저항값이 정해지도록 만든 것이 Ohm-Meter이다. 또 한 가지 저항계의 특징은 피측정 저항체에 저항계로부터 전류를 흘려줄 수 있는 DC 전원을 갖고 있어야 한다. 그러므로 보통 휴대용 저항계는 Battery를 내장하고 있다. 그림 2-8의 회로에서 Meter의 감도는 1mA FS, 내부저항은 1kΩ이고 전원은 3V를 사용할 경우 Rx단자가 0Ω(즉 a, b가 연결된)로 되기 위해서는 Meter의 지시는 1mA FS를 지시해야 하므로 회로전체의 저항은 다음과 같이 되어야 한다.
따라서 Meter의 내부저항 Rm은 1kΩ이므로 Rz = 3kΩ - 1kΩ이다. 여기서 Rz저항을 저항계의 Zero Ohm Multiplier라고 한다. 하지만 I를 회로에 흐르는 전류라 할 때 Rx를 구하기 위한 식은 다음과 같다.
실제 회로에서는 Zero Adjusting 회로 등 약간씩 변형되어 설계되는 일이 많다. 그리고 저항 측정기에서도 전류계와 마찬가지로 측정 Range를 갖게 되며 이러한 경우 측정 Range에 따라 Range Shunt를 갖게 된다.
실험 과정
1. 회로-4의 Meter 단자(4o, 4p)와 전원전자(4q, 4e)에 회로-2에 있는 Meter 단자(2a, 2c)와 Battery 단자(2d, 2e)를 극성에 조심하여 연결시킨다.(이때 회로-2의 2a-2b는 단락시킨다.)
1. 표 2-5와 같이 각 레인지에 대하여 피 측정저항을 연결했을 때의 Meter의 전류를 측정하여 해당란에 기록하라. (0시(4a-4d 단락) Zero Adj를 가변하여 full scale이 되게 한 후 측정하고 또한 Rx1 = 200 Ω , Rx2 = 1.8k Ω시에도 측정한다. Range가 바뀌면 전과 동일한 방법으로 측정한다.)
tab1실험 2-3.1 M-02의 Circuit-4, 2에서 그림 2-9와 같이 회로를 구성한다.
1.결선 방법(M-02의 Circuit-4, 2)
1.전원 연결
Circuit-4의 Eb 3V Output 단자 4q와 Circuit-2의 DC 3V output 단자 2e(-) 사이를 흑색선으로 연결한다.
Circuit-4의 Eb 3V Output 단자 4e와 Circuit-2의 DC 3V output 단자 2d(+) 사이를 적색선으로 연결한다(극성에 유의한다)
2.V, A, Ω indicator 연결(Analog meter 사용시)
Circuit-4의 Meter 단자 4o를 Circuit-2의 2a(+) 사이를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 Meter 단자 4p를 Circuit-2의 2c 사이를 흑색선으로 연결한다.
3.전압계 연결
Circuit-4의 Eb 3V 단자 4e와 전면 패널 Signal Input의 A+ 단자를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 Eb 3V 단자 4q와 전면 패널 Signal Input의 A- 단자를 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
RX1 결선도
flash
Zero ADJ. 결선도
flash
3.측정방법
Zero ADJ. 방법
단자 4a와 4d 간을 황색선으로 연결하고 Zero Adj의 가변저항을 돌려 V, A, Ω indicator의 지시가 눈금판의 오른쪽 0(full scale)에 맞도록 조절한다.
- 10Ω시(4a-4d 단락) Zero Adj를 가변하여 full scale이 되게 한 후 측정한다.
- 2R×10(100mA) 레인지에서 피측정 저항(Rx1, Rx2)에 흐르는 전류 측정
Circuit-4에서 단자 4i와 4l 간을 황색선으로 연결한 후 < Zero ADJ. 방법>으로 0점 조정한다
Citcuit-4에서 단자 4d와 4b 간을 청색선으로 연결한 후 V, A, Ω indicator에 측정되는 전류를 표 2-5에 기록한다.(Rx1에 흐르는 전류)
Citcuit-4에서 단자 4a와 4b간을 황색선으로 연결하고, 단자 4d와 4c 간을 청색선으로 연결한 후 V, A, Ω indicator에 측정되는 전류를 표 2-5에 기록한다.(Rx2에 흐르는 전류).
- 3R×100(10mA) 레인지에서 피측정 저항(Rx1, Rx2)에 흐르는 전류 측정
Circuit-4에서 단자 4h와 4k 간을 황색선으로 연결한 후 < Zero ADJ. 방법>으로 0점 조정한다
Citcuit-4에서 단자 4d와 4b 간을 청색선으로 연결한 후 V, A, Ω indicator에 측정되는 전류를 표 2-5에 기록한다.(Rx1에 흐르는 전류)
Citcuit-4에서 단자 4a와 4b간을 황색선으로 연결하고, 단자 4d와 4c 간을 청색선으로 연결한 후 V, A, Ω indicator에 측정되는 전류를 표 2-5에 기록한다.(Rx2에 흐르는 전류)
- 4Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서dmm을 클릭하면 Digital Multi Meter 창이 나타나며 이때 를 클릭하면 Eb 3V Output의 전압이 측정된다. 표 2-5에 기록한다.
실험 과정
1. M-02의 회로-4에서 별도의 외부 DC 전원 공급기를 사용하여 저항계의 전원을 2.5V로 한 후 0점 조정을 하라.
2. 각 저항에 걸리는 전압을 측정하여 주어진 식에 의해 전류를 계산하고 표 2-5의 해당란에 기록하라. (Range 선택에 따라 ER1은 4i-4l, ER2는 4h-4k를 각각 단락한 후 측정한다.)
3. 표 2-6처럼 나머지 전원에 대해서도 각각 0점 조정 후 전압을 측정하여 계산값을 해당란에 기록하라.
tab2실험 2-3.2 M-02의 Circuit-4, 2에서 그림 2-9과 같이 회로를 구성한다.
1.결선 방법(M-02의 Circuit-4, 2)
1.전원 연결
Circuit-4의 Eb 3V Output 단자 4q와 M02 보드 좌측에 Variable Power의 com 단자 사이를 흑색선으로 연결한다.
Circuit-4의 Eb 3V Output 단자 4e와 M02 보드 좌측에 Variable Power의 V1 단자 사이를 적색선으로 연결한다(극성에 유의한다)
2.V, A, Ω indicator 연결(Analog meter 사용시)
Circuit-4의 Meter 단자 4o를 Circuit-2의 2a(+) 사이를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 Meter 단자 4p를 Circuit-2의 2c 사이를 흑색선으로 연결한다.
3.전압계 연결
ERz 전압 측정
Circuit-4의 단자 4m과 전면 패널 Multimeter의 High 단자를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 단자 4n과 전면 패널 Multimeter의 Low 단자를 흑색선으로 연결한다.
ER1 전압 측정
Circuit-4의 단자 4f와 전면 패널 Signal Input의 A+ 단자를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 단자 4i와 전면 패널 Signal Input의 A- 단자를 흑색선으로 연결한다.
ER1 전압 측정
Circuit-4의 단자 4f와 전면 패널 Signal Input의 A+ 단자를 적색선으로 연결한다.
Circuit-4의 단자 4h와 전면 패널 Signal Input의 A- 단자를 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정방법
- 10Ω 시(4a-4d 단락) Zero Adj를 VR을 조정하여 full scale이 되게 한다.
- 2단자 4l과 4i를 황색선으로 연결하고, 단자 4d와 4a간을 적색선으로 연결한다.(R×10)
- 3Touch LCD 패널에서 좌측 메뉴에서 variable power 를 선택한다.
- 43 CH DC 탭을 선택하고, DC Voltage V1에서 를 클릭하여 2.5V를 설정한다.
- 5을 클릭하면 V1에서 DC 2.5V의 출력이 회로에 입력된다.
- 6좌측 메뉴에서 analog input 을 선택한 후 Volt & Ampere Meter의 CH A(ER1), CH B(ER2)의 측정 전압을 표 2-6에 기록한다.
메인 창에 Volt & Ampere Meter 탭을 선택하고, CH A, CH B의 를 클릭하고 Function에서 및 를 클릭한다.
ER1
- 7좌측 메뉴에서 dmm 을 클릭하면 Digital Multi Meter 창이 나타나며 이때 를 클릭하면 ERz의 전압이 측정된다. 표 2-6에 기록한다.
ERz
- 84)항에서 전압을 3V 및 3.5V로 바꾸어서 6)과 7)을 수행한다.
- 92)에서 연결된 단자 4l과 4i를 제거하고, 단자 4l과 4h를 연결한다. 단자 4d와 4a간을 적색선으로 연결한다.(R×100)
- 103)~8) 과정을 수행한다.
- 11Rz, R1, R2 저항값의 측정
모든 결선을 제거한다.
좌측 메뉴에서 dmm 을 클릭하면 Digital Multi Meter 창이 나타나며, 이때 을 클릭하고, Multimeter High 단자와 Circuit-4의 단자 4m을 적색선으로 연결한 다음 Low 단자와 단자 4p 간을 흑색선으로 연결하여 측정된 Rz의 저항값을 표 2-7에 기록한다.
Multimeter High 단자와 Circuit-4의 단자 4m을 적색선으로 연결한 다음 Low 단자와 단자 4h 간을 흑색선으로 연결하여 측정된 R2의 저항값을 표 2-7에 기록한다.
Multimeter High 단자와 Circuit-4의 단자 4m을 적색선으로 연결한 다음 Low 단자와 단자 4i 간을 흑색선으로 연결하여 측정된 R1의 저항값을 표 2-7에 기록한다.
4.계산
1. 표 2-5와 표 2-6의 측정값을 가지고 표 2-7에 주어진 전류식으로 계산하여 기록한다.
참고
1. R×10 (R1)의 설계식(Rx : 0Ω)
2. R×100 (R2)의 설계식(Rx : 0Ω)
3. R×10에서 측정단자 쇼트시의 회로전류 설계식(Ic)
4. R×100에서 측정단자 쇼트시의 회로전류 설계식(Ic)
