배율기와 분류기

배율기

테스터기의 전압계의 측정범위를 넓히기 위하여 구성한 회로

 

동작원리

배율기에서는 직렬로 저항 하나를 더 놓으면 테스터기를 보호하며 전압분배법칙으로 추가한 저항에 많은 전압이 걸리게 되어 내부회로를 보호할 수 있다.

예) 테스터의 내부저항을 $r_0$, 추가하는 저항을 $R_m$, 테스터의 한계전압 $V_s$이라고 할 때 $V$를 측정하려고 한다.

그러면, 배율 $\frac{V}{V_s}$을 $m$이라고 하자. 그러면 추가저항은 $m-1$[$\Omega$]을 직렬로 놓아주면 된다.

분류기

테스터기의 전류계의 측정범위를넓히기 위하여 구성한 회로

 

동작원리

분류기에서는 병렬로 전기가 흐를 수 있는 선로를 추가하면 테스터 내부로 들어가는 전류량을 줄일 수 있다.

실제 : 테스터의 내부저항을 $r_0$, 추가하는 저항을 $R_m$, 테스터의 한계전류 $I_s$이라고 할 때 $I$를 측정하려고 한다.

그러면, 배율 $\frac{I}{I_s}$를 $m$이라고 하자. 그러면 추가저항은 $\frac{1}{m-1}$ [$\Omega$]을 병렬로 놓아주면 된다. 저항값이 줄어들도록 병렬접속하는데 얼마만큼 줄이냐 하면 $\frac{1}{m-1}$ 배 만큼 저항값을 줄여서 달아둔다는 이야기이다.

 

문제) 어떤 전압계의 측정범위를 20배로 하려면 배율기의 저항 $R_m$과 전압계의 저항 $r_0$의 관계는?

$V/V_s=m=20$ 로 정의된다. 그러므로,

$R_m = (m-1) r_0$

위 식에 m=20을 대입하면,

$R_m = 19 r_0$

 

심화학습

 

보통 테스터라고 하는 회로측정기에 위의 배율기와 분류기가 들어간다.

 

배율기는 전압 측정, 분류기는 전류 측정시 사용된다. 여기서 테스터기의 스펙은 내부 저항값은 500 [Ω] 이고 F.S (Full Scale) 전류값은 0.1mA이라 하자.

​

배율기

​

전압 측정시 테스터기의 검정 프로브는 전압 기준선에 빨간색 프로브는 측정코자 하는 부분에 접촉한다. 그러면 테스터기를 통과하는 폐루프가 형성된다. 이 때 폐루프가 형성되면 기전력에 의하여 테스터기 내부로 전류가 이동하게 된다. F.S = 0.1 mA, 내부저항 $r_0$= 500[Ω]이므로,

​

$V = I R = 10^{-3}$ * 500 [Ω] = 0.5[$V$]

​

내부 저항이 500 오옴으로 고정되어 있는 테스터기의 최대 검출 전압은 0.5 V이며 이보다 더 큰 기전력이 발생되는 부분에 프로브를 꼽으면 테스터기는 망가지게 된다. 왜냐하면 F.S 이 0.1mA로 명시되어 있다.

​

그러면 5V, 50V, 500V, 5kV 값은 어떻케 구할 수 있을까? 저항을 더 달아줄까? 정답!

​

내부 저항 500 [Ω]에 추가하여 직렬로 $R_m$을 500 [Ω], 9,500 [Ω], 99,500 [Ω], 999,500 [Ω]의 저항 값을 가지게 한다.

 

추가직렬 저항$(R_m)$	총 저항	계산	최대 측정 가능 전압	배율기 비율 $V / V_s$	$1+R_m/r_0$
500[Ω]	1[kΩ]	$10^{-3} * 10^3$	1V	1/0.5 2	1+500/500 2
9,500 [Ω]	10k[kΩ]	$10^{3} *10^4 $	10V	10/0.5 20	1+9500/500 20
99,500 [Ω]	100[kΩ]	$10^{-3} * 10^5 $	100V	100/0.5 200	1+99500/500 200
999,500 [Ω]	1,000[kΩ]	$10^{-3}* 10^6$	1,000V	1000/0.5 2000	1+999500/500 2000

 

http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0caho&articleno=55&_bloghome_menu=recenttext

배율기 와 분류기

위 링크에 직렬 저항을 추가하는 방법이 아주 잘 설명되어 있다.

​

분류기

​

전류 측정시 테스터기의 검정식은 전류의 입력 단, 빨간색은 전류의 출력 단에 접촉하여 양단 간에 흐르는 전류량을 측정한다. 이 때에 테스터기로 들어가는 폐회로가 추가되며, 측정 대상 선로의 전류가 테스터기 내부로 인입하게 된다. 단, 1mA이상의 전류가 테스터기로 인입시 테스터기는 파손 될 수 있다. F.S : 0.1 [mA]

​

그러면 양단에 걸리는 전압의 최대값은

​

$V = I R = I * r_0 = 10^{-3} [A] * 500 [Ω] = 0.5 V$

​

이하가 되어야 한다. 그러기 때문에 저항 $R_m$를 병렬로 놓아서 높은 전류값이 흘러나갈 수 있는 선로를 하나 더 만들어 준다. 그 결과 테스트기는 보호되며 동시에 측정 최대 전류값이 증가됨을 볼 수 있다. 전류는 병렬회로에서 저항값이 낮은 곳으로 더 많이 흐르므로 $R_m$는 $r_0$ 보다 작아야 함을 유추할 수 있다.

​

최대 전류	$I_0 * r_0$	$I - I_m$	$R_m$ [$Ω$]	$I / I_R$	$1+r_{0}/R_m$
0.1 [A]	0.001*500	0.1-0.001	5.05051	0.1/0.001=100	1+500/5.05051≒100
1 [A]	0.001*500	1-0.001	0.5005	1/0.001=1000	1+500/0.5005 ≒1000
10 [A]	0.001*500	10-0.001	0.0500	10/0.001=10,000	1+500/0.0500≒10,000
100 [A]	0.001*500	100-0.001	0.0050	100/0.001=100,000	1+500/0.0050≒100,000