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Ref. 멀티테스터 사용설명서 (User Manual of Multi-Tester) |
| 1. 멀티테스터의 종류 |
A. 아나로그 테스터(Analog Tester) |
[그림1] 멀티테스터(아나로그) |
(1) 테스터의 각부명칭 설명 ① 트랜지스터 검사소켓:트랜지스터 검사시 각 극성을 맞추어 끼우고 다이알 스위치를 TR 에 위치시킨다.
② 트랜지스터 판정 지시장치: 적색 LED가 켜지면 PNP, 녹색 LED가 켜지면 NPN 트랜지스터 임을 나타낸다. 두개의 램프가 점멸되면 측정하는 트랜지스터의 극간 단선상태, 둘다 점멸되지 않으면 컬렉터-에미터 간의 단락고장 상태를 뜻한다.
③ 리드선 입력소켓:DC10A 측정시는 오른쪽 위 전용의 소켓을 사용한다.
④ 레인지 선택스위치:다이알 방식의 20레인지 선택가능.
⑤ "0"오옴 조정기:저항 측정시 지침이 레인지별로 "0"점에 정확히 오도록 조정한다.
⑥ 지침 영점 조정기:측정전, 반드시 지침이 왼쪽 "0" 점에 있는지 확인하고 필요시 드라이버 등으로 돌려 조정한다.
⑦ 가동코일형 메타:고감도, 고 직진성 및 1% 미만의 정밀계기 내장
⑧ 눈금판: 약 90 mm(3.5 인치), 90°원호 |
(2) 전기적 규격
① 직류전압
-레인지:2.5, 10, 50, 250, 1000V
-감도 :20,000Ω/V
-정밀도:최대눈금치수의 ±3%
② 교류전압
-레인지:10, 50, 250, 1000V
-감도 :20,000Ω/V
-지시치:전파정류 평균 감응치를 정현파 실효치로 교정한 지시치
-주파수감응:정격정밀도는 50V까지는 10kHz, 250V 까지는 20kHz
-정밀도:최대 눈금치수의 ±4%
③ 직류전류
-레인지:2.5, 25, 250mA, 10A (※10A 사용시는 별도의 전용소켓 사용)
-전압강하:0.25V
-정밀도:최대 눈금치수의 ±3%
④ 저 항
R×1 :0∼2000Ω (20Ω 중앙눈금)
R×10 :0∼20,000Ω (200Ω 중앙눈금)
R×1k :0∼2㏁ (20㏀ 중앙눈금)
R×10k:0∼20㏁ (200㏀ 중앙눈금)
정확도 : ±3° |
단락전류 및 개방전압(정상전지일 경우)
R×1 : 150㎃, 3V
R×10 : 15㎃, 3V
R×1k : 150㎂, 3V
R×10k: 60㎂, 12V |
⑤ 데시벨 (0 DB:600Ω, 1mW 기준) -10 DB∼+22 DB (AC 10V 레인지)
+4 DB∼+36 DB (AC 50V 레인지)
+18 DB∼+50 DB (AC 250V 레인지)
+30 DB∼+62 DB (AC 1000V 레인지)
(3) 데시벨 측정방법
교류전압 측정 레인지에서 전력손실 및 이득분을 측정할수 있다. 데시벨은
DB=10log(Power1/Power2), 또는 20log(E1/E2) (R1=R2 일때)
본 측정기는 1mW, 600Ω에서 0 DB로 교정되어 있어서
20log[E1(지시치)/0.774V] DB
600Ω 에서 측정되는 E1 전압을 각 교류전압 레인지에서 읽으면 눈금판에 교정된 DB 지시치를 직접 측정할수 있다. 이 DB 눈금선은 교류 10V에서만 직법 측정할수가 있고 타 교류 레인지 에서는 아래표를 이용하여 지시치에서 더하기만 하면 된다.
10V
50V
250V
1000V |
눈금판에서 직접읽음
+14 DB
+28 DB
+40 DB |
⑥ 사용전지: 1.5V×2개, 9V×1개
⑦ 과부하 보호회로: 메타 보호용 다이오드2개, 휴즈 0.5A/250V 1개
⑧ 사용온도: 25℃에서 정격정밀도 유지(-4°∼50℃ 범위에서 4%오차 부가될수 있음)
B. 디지털테스터(Digital-Tester)
[그림2] 멀티테스터(디지탈) |
(1) 테스터의 각부명칭 설명 ① 10A:10A 이내의 AC 또는 DC 전류측정용 리드선 입력소켓(적색)
② COM:모든 측정을 위한 공통소켓(흑색), COM단자와 접지 사이에 DC 1000V, AC 750V이상 사용불능.
③ V/Ω:전류(㎂,㎃), 전압, 저항, Diode Test용 소켓
⑤ 다이알 스위치: OFF는 Power off위치
⑦ RANGE:수동 레인지 모드, 버튼을 한번씩 누를때마다 레인지가 증가하고 새로운 값이 표시된다. RANGE 버튼을 2초동안 누르고 있으면 자동 레인지 모드로 돌아간다.
⑨ HOLD: 누르면 측정치를 기록, 다시누르면 측정모드
⑩ DC/AC:전류 모드에서 DC,AC 선택버튼
⑫ 비프(beep)음,다이오드 테스트
[Auto Power Off]
키입력이 없을때 약10분후에 자동으로 꺼지는 절약기능. 아무키나 누르면 다시 켜진다. |
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| 2. 테스터의 검류 원리 |
[그림1] 균일 자기장 속에서의 전류루우프 |
[그림1]에서 전류 I가 흐르는 루우프(loop)가 있고, 중심 축이 균일 자기장 B에 수직이고 루우프면과 B의 방향과 θ의 각을 이루고 있다고 하자. 이 루우프는 중심축을 회전축으로 해서 좌우로 회전할 수 있다. 루우프의 변 ce와 df는 자기장과 수직이므로 크기가 같고 방향이 반대인 힘
F=ibB ------------(1)
가 두 변에 각각 작용하게 된다. 이때의 힘을 벡터(vector)로 표시하면 F, F'로 표현되며 F = -F'로서 [그림2]와 같이 작용한다. 변 cd와 ef는 자기장과 θ의 각을 이루고 있는데 그 두 루우프 토막에는 크기가 같고 방향이 서로 반대인 힘이 위, 아래쪽으로 작용한다. 크기는
F=iaBsinθ --------(2) |
[그림2] 토오크의 작용 |
로써 아래위로 작용하는 이 두 힘은 서로 상쇄되어 합성력은 0이 된다. 그러나 변 ce와 df에 작용하는 힘은 전류 루우프(loop)에 대해서 토오크(torque) τ를 작용한다. 이때 회전력 τ는
τ=2·(a/2)×F=ibBasinθ ------(3)
로 표현되며 이것은 전류 루우프면이 자기장의 방향과 수직이 될 때까지 작용한다. 즉 식 (3)에서 θ =90°, 즉 코일 면이 자기장에 평행할 때 회전력은 최대이고, θ = 0, 즉 코일 면이 자기장에 수직할 때 0이 된다. ab=A (코일의 면적)로 놓으면 식 (3)은
τ = iABsinθ -----------------(4) |
이 전류루우프가 N번 감겨진 코일일 때
τ = NiABsinθ -------------------(5)
여기서 Pm = NiA로써 Pm을 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)라고 하는데 식 (5)를 다시 쓰면
τ = PmBsinθ ---------------------(6)
가 된다. 식 (5)을 보면 토오크는 자기장 B와 전류루우프의 면적이 일정할 때, 흐르는 전류에 비례하고 있음을 볼 수 있다. 이것이 바로 검류계(galvanometer)의 원리이고, 이 검류계가 전류계와 전압계의 기본 측정 소자로 되어 있다. [그림3]은 위에서 설명한 원리를 이용하여 만든 전류계의 내부구조이다.
[그림3] 메터의 내부구조
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| 3. 멀티테스터의 사용법 |
멀티테스터는 기본적인 전기량인 전류, 전압및 소자의 저항 등을 측정할 수 있는 간편한 계측기이다.
(1) 직류전압(DC V)의 측정
[그림5] 직류전압 측정방법 |
① 건전지나 축전지 등의 전압은 직류이고, 그것을 전원으로 쓴 전기회로의 각 부분의 전압은 직류전압이다. 측정할 때는 다이알스위치를 DC V에 옮겨 놓는다. 측정하려는 전압 스케일을 대강 알 경우에는 해당하는 측정범위 눈금에 다이알스위치를 돌리고, 만일 측정하려는 전압의 크기 정도를 알지못할 경우 가장 큰 눈금위치로 돌려놓는다.
② [그림5]와 같이 저항 R2양단의 직류전압을 측정하는 경우, 적색 리드선(+단자)은 전압의 높은쪽(점a)에 대고 흑색 리드선(-단자)은 전압의 낮은쪽(점b)에 갖다댄다. |
만일 극성을 반대로한 경우에는 메타의 바늘이 반대방향(왼쪽)으로 돌아 테스터에 무리가 가해지고, 전압이 클 경우에는 급격한 회전으로 바늘이 휘는 경우가 있으므로 주의한다.
③ +, -리이드선을 ab에 갖다 대고 메타 바늘의 움직임을 본다. 눈금을 잘 읽을 수 없을때는 다이알스위치를 한 단씩 내려 측정 레인지를 맞추어 읽는다. 메타의 허용오차가 3∼4%이므로 최대값에 가까운 레인지 눈금에서 측정할수록 정확하게 된다.
(2) 교류전압(AC V)의 측정
다이알 스위치를 AC V에 놓고 직류전압을 측정하는 방법과 동일하게 측정한다. 다만 이때는 +, - 극성을 구별할 필요는 없다.
본래 멀티테스터에는 기본 측정소자로서 검류계(galvanometer)가 쓰여져 있으므로 직류에만 동작할 수 있도록 되어 있다. 따라서 교류전압 측정시에는 다이오드(diode)를 써서 교류를 맥류로 만들어 측정하게끔 되어 있다.([그림6](a),(b)) 여기서 교류라고 하는 것은 일반적으로 sine파 교류를 말하며, 시간과 더불어 sine적으로 변하는 전압을 표현하는 데는 평균값, 실효값, 최대값등이 쓰이고 있다. [그림6](c)에서 최대값은 1사이클 중에서 가장 큰 전압값을 의미한다. 이 값을 Vm이라 하자.
[그림6] 교류전압(a), 맥류(b) 및 각 값의 범위(c)
평균값은 반 사이클의 전압을 평균한 값을 의미한다. 즉, [0,T/2]에서 Vav=2/T ∫sinωt dt 그림에서 면적 A+C와 면적 B는 같다. 전파정류(full-wave rectifier)의 경우에
Vdc=(2/π)Vm=0.64Vm에 해당된다.
한편, 전력 P=I2R=Im2R sin2ωt 으로 표현되는데, 평균전력 Pav는 sin2ωt의 평균이 1/2 이므로
Pav=(1/2)Im2R=(1/2)Vm2/R
즉, 실효치 전압,전류는 Vrms=Vm/√2=0.707 Vm, Irms=Im/√2 으로 나타낼수 있다.
실효값은 교류, 전류, 전압이 발생하는 주울(joule)열과 동일한 크기의 열량을 발생하는 직류전류, 전압의 크기를 의미한다.
검류계가 측정하는 것은 결국은 맥류의 평균값이다. 교류를 전파정류를 시킬 경우, 평균값은 0.64Vm에 해당되어 실효값 0.71Vm의 90%가 된다. 따라서 교류전압의 눈금스케일(scale)을 실효값으로 표시하려면 측정된 눈금위치에 10%를 더 크게 하여 측정값을 매겨야만 실효값으로 읽혀지게 된다. 그러나 그와 같은 오차는 10V이하의 교류전압에서 크게 나타난다. 따라서 10V이하의 교류전압을 측정할 때에는 미터판에 AC 10V only (태광 TM-360: 붉은색으로 표시)라고 별도로 표시된 눈금 스케일을 읽도록 되어있다. 10V이상의 교류전압의 경우는 실효값과 직류값(평균값)이 거의 같게 나타나므로 직류전압 스케일을 공통적으로 사용하게끔 만들어져 있다.
(3) 직류전류(DC A)의 측정
[그림7] 직류전류 측정방법 |
① 전류 측정시에는 반드시 회로와 직렬로 연결시켜야 한다. 테스터의 다이알스위치 를 DC A로 돌려놓는다. 측정하려는 전류를 알지 못하는 경우에는 반드시 스위치를 최대 전류 레인지에 옮겨 놓은 후 전압이 높은 쪽(a점)에 적색 리이드선 (+단자)을, 낮은 쪽(b점)에 흑색 리이드선 ( -단자)를 접촉시켜 [그림7]과 같이 측정한다. 바늘이 너무 작게 움직이면 레인지를 점차로 내려 오른쪽 부근에 바늘이 오도록 한다. |
② 아주 낮은 전류를 측정하고자 할 때에는 측정 레인지를 저항레인지(전류,저항 혼용: 150㎃,15㎃,150㎂ 중 선택)로 옮긴다. 이때는 ㎂, ㎃로 쓰여있는 별도의 눈금스케일을 읽는다.
③ 250㎃이상을 측정하고자 할 때에는 DC A 레인지를 벗어나므로 그대로는 측정할 수 없다. 이때는 +리이드선을 테스터에서 뽑아 테스터의 윗 부분에 별도로 만들어져 있는 10A 단자에 연결하고 다이알을 DC A의 10A로 맞추어 측정한다.
(4) 저항(Ω)의 측정
① 우선 다이알스위치를 저항레인지의 적당한 곳에 넘겨 놓는다.
② 적색 리이드선과 흑색 리이드선을 접촉하여 단락시키고 "0" 오옴 조정기를 돌려 바늘이 저항눈금의 오른쪽 "0"의 위치에 오도록 조절한다. 이와같은 영점조절은 다이알스위치를 한 단씩 움직일때마다 반드시 반복해서 조절해야 한다.
③ 두 측정 리이드선을 저항의 양 단자에 접속시킨다. 이때의 저항은 반드시 독립된 저항이어야만 한다. 다시 말하면 측정도중 손가락으로 저항 양단에서 나온 금속 도선을 잡는다든가 하면 사람의 몸을 통해서도 전류가 흘러 저항과 사람이 병렬로 연결된 효과가 되어 정확한 측정값을 알 수 없게 된다. 또한 회로에 붙어있는 저항의 값을 측정하고자 할 때는 반드시 저항의 한 쪽 단자를 회로에서 자르고 난 뒤 그 저항을 측정해야 한다.
④ 전압계 및 전류계의 눈금스케일은 좌우 대칭인데 반하여 저항계의 눈금은 비선형적으로 만들어져 있다. 즉 스케일의 중앙에서 오른쪽은 수치를 세밀하게 읽도록 되어 있으나, 왼쪽은 눈금의 간격이 좁고 부정확하다. 따라서 저항을 측정할 때에는 중앙에서 오른쪽의 눈금을 이용할 수 있는 레인지를 선택할 때 정밀하게 측정할 수 있다. 바늘이 가리키는 값과 저항 배율기의 값과의 곱이 알고자 하는 저항값이 된다.
⑤ 저항을 측정한 후에는 반드시 다이알스위치를 저항 레인지 이외의 위치로 옮겨놓아야 한다.(저항측정시의 측정리이드선의 전압극성 참조)
(5) 저항측정시의 측정 리이드선의 전압극성
[그림8] 측정 리이드선의 극성 |
전류와 전압을 측정할 때에는 외부에서 멀티메타로 전류를 흐르게 하여 메타가 움직이도록 되어 있다. 이때 적색 리이드선은 외부 전압의 +극에, 검정 리이드선은 -극으로 가도록 되어 있으나 저항을 측정할 때는 멀티메타 내부에 별도로 마련된 전지가 측정저항에 전류를 흘리도록 되어 있다. 이때, 멀티메타의 내부의 리이드선에 대한 회로구성은 [그림8]과 같다. 다이알스위치가 저항측정 레인지에 오게되면 멀티메타의 두 리이드선에는 내장전지의 전압이 나타난다. 이때 적색 리이드선이 -이고 흑색 리이드선이 +의 극성이 되는 것에 주의해야 한다. (이와같은 테스터의 특성은 다이오드 및 트랜지스터의 극성을 식별하는데 이용된다.) | 따라서 다이알스위치를 저항 레인지에 놓은체로 멀티메타를 방치해두면 두 리이드선이 접촉되는 경우에 내장 전지가 쇼트(short)되고 전지 수명이 현격히 저하 될 것이다. |
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실험실소개
국제캠퍼스
일반물리실험1
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