전류를 측정 하는 것은 간단한 작업입니다. 측정하려는 회로에 멀티 미터를 연결하기 만하면 미터가 사용할 깨끗한 값을 제공합니다. 때로는 측정하려는 항목과 멀티 미터를 직렬로 연결하기 위해 회로를 실제로 '개방'할 수 없습니다. 이것은 매우 간단하게 해결됩니다. 회로의 알려진 저항에 대한 전압을 측정하면됩니다. 전류는 단순히 전압을 저항으로 나눈 값입니다 (옴의 법칙).
변화하는 신호 를 측정 하고 싶을 때 상황이 조금 복잡해집니다. 이것은 멀티 미터의 재생률 (초당 샘플 수)의 자비이며 평균적인 사람은 초당 디스플레이에 대한 많은 변화 만 이해할 수 있습니다. 멀티 미터에 RMS 전압 측정이있는 경우 AC 측정이 조금 더 간단 해집니다 (RMS 전압은 해당 전압의 DC 공급이 생성하는 것과 동일한 양의 전력을 전송하는 AC 신호의 전압입니다). 이것은 주기적 신호로 엄격하게 제한됩니다 (RMS 측정이 '참'이 아닌 경우 구형파 등은 엄격히 문제가되지 않습니다. 그래도 측정 정확도에 대한 보장이 없습니다). 대부분의 멀티 미터는 또한 저역 통과 필터링되어 수백 헤르츠 이상의 AC 측정을 방지합니다.
오실로스코프를 사용하여 전류를 측정하는 방법
오실로스코프는 사람의 인식과 멀티 미터의 안정된 값 사이의 간격을 메 웁니다. 신호의 일종의 전압-시간 '그래프'를 표시하여 멀티 미터의 변화하는 숫자 세트에 비해 변화하는 신호를 더 잘 시각화 할 수 있습니다..
적절한 장비가 주어지면 최대 수 기가 헤르츠의 주파수로 신호를 측정 할 수도 있습니다. 그러나 오실로스코프는 고 임피던스 전압 측정 장치이므로 전류를 측정 할 수 없습니다. 오실로스코프를 사용하여 전류를 측정하려면 전류를 전압으로 변환해야 하며 이는 몇 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다.
1. 션트 저항기 사용
이것은 아마도 전류를 측정하는 가장 간단한 방법이며 여기에서 자세히 설명합니다.
여기서 전류-전압 변환기 는 겸손한 저항입니다.
기본 지식은 저항을 통과하는 전압이 저항을 통해 흐르는 전류에 비례한다는 것을 알려줍니다. 이것은 옴의 법칙 으로 요약 될 수 있습니다.
V = IR
V는 저항기 양단의 전압이고 I는 저항기를 통과하는 전류이고 R은 저항기의 저항입니다.
여기서 트릭은 측정되는 전체 회로에 영향을주지 않는 저항 값을 사용하는 것입니다. 션트 저항을 가로 지르는 전압 강하로 인해 배치 된 회로에서 더 적은 전압이 강하되기 때문입니다. 일반적인 경험 규칙은 다음을 사용하는 것입니다. 측정중인 회로의 전류가 션트의 영향을받지 않도록 측정중인 회로의 저항 / 임피던스보다 훨씬 작은 (좋은 시작점에서 10 배 적음) 저항.
예를 들어, DC-DC 컨버터의 트랜스포머와 MOSFET은 수십 밀리 옴의 총 (DC) 저항을 가질 수 있으며, 큰 (예를 들어) 1Ω 저항을 배치하면 대부분의 전압이 션트를 통해 강하됩니다. 저항을 직렬로 연결하면 저항을 가로 지르는 전압 강하의 비율이 저항의 비율이되므로 전력 손실이 더 큽니다. 저항은 측정을 위해 전류를 전압으로 변환하기 때문에 전력이 유용하지 않습니다. 동시에 작은 저항 (1mΩ)은 작은 (그러나 측정 가능한) 전압 만 떨어 뜨리고 나머지 전압은 유용한 작업을 수행하도록 남겨 둡니다.
이제 저항 값을 선택 했으므로 아래 그림과 같이 프로브 접지를 회로 접지에 연결하고 프로브 팁을 션트 저항에 연결할 수 있습니다.
여기에서 사용할 수있는 몇 가지 깔끔한 트릭이 있습니다.
션트의 저항이 100mΩ이라고 가정하면 전류가 1A이면 전압 강하가 100mV가되어 암페어 당 100mV의 '감도'가됩니다. 주의하면 문제가되지 않지만 100mV가 문자 그대로 사용되는 경우가 많습니다. 즉, 100mA와 혼동됩니다.
이 문제는 입력 설정을 100X로 설정하여 극복 할 수 있습니다. 프로브는 이미 10X 감쇠이므로 신호에 다른 10X를 추가하면 암페어 당 1V가됩니다. 즉, 입력은 10 배가됩니다. 대부분의 오실로스코프에는 입력 감쇠를 선택할 수있는 기능입니다. 그러나 1X 및 10X 만 지원하는 범위가있을 수 있습니다.
또 다른 유용한 작은 기능은 화면에 표시되는 수직 단위를 설정할 수 있다는 것입니다. V는 A, W, U 등으로 변경할 수 있습니다.
션트를 낮은쪽에 배치 할 수 없으면 상황이 복잡해집니다. 스코프 접지는 접지에 직접 연결되어 있으므로 전원 공급 장치도 접지되었다고 가정하고 프로브 접지 클립을 회로의 임의 지점에 연결하면 해당 지점과 접지가 단락됩니다.
이것은 차동 측정 이라는 것을 수행하여 방지 할 수 있습니다 .
대부분의 오실로스코프에는 표시된 파형에 대해 수학적 연산을 수행하는 데 사용할 수있는 수학 함수가 있습니다. 이것은 어떤 식 으로든 실제 신호를 변경하지 않습니다!
여기서 사용할 기능은 선택한 두 파형의 차이를 표시하는 빼기 기능입니다.
전압은 단순히 두 지점의 전위차이기 때문에 그림과 같이 각 지점에 하나의 프로브를 연결하고 접지 클립을 회로 접지에 연결할 수 있습니다.
두 신호의 차이를 표시하여 전류를 확인할 수 있습니다.
위에서 사용한 것과 동일한 '감쇠'트릭이 여기에도 적용됩니다. 두 채널을 모두 변경하는 것을 잊지 마십시오.
션트 저항 사용의 단점:
션트 저항기 사용에는 몇 가지 단점이 있습니다. 첫 번째는 허용 오차 로 5 %만큼 나쁠 수 있습니다. 이것은 약간의 어려움으로 설명되어야 할 것입니다.
두 번째는 온도 계수 입니다. 저항의 저항은 온도에 따라 증가하여 주어진 전류에 대해 더 큰 전압 강하를 초래합니다. 이것은 고전류 션트 저항에서 특히 나쁩니다.
2. 전류 프로브 사용
기성품 전류 프로브 ('전류 클램프'라고 부르며 회로를 중단하지 않고 전선에 고정)는 시장에서 구할 수 있지만 엄청난 비용 때문에 애호가가 많이 사용하지 않습니다.
이러한 프로브는 두 가지 방법 중 하나를 사용합니다.
첫 번째 방법 은 반원형 페라이트 코어에 권선 된 코일을 사용하는 것입니다. 와이어의 전류, 프로브가 고정되어 페라이트에 자기장을 생성합니다. 이것은 차례로 코일에 전압을 유도합니다. 전압은 전류의 변화율에 비례합니다. 적분기는 파형을 '통합'하고 전류에 비례하는 출력을 생성합니다. 출력 스케일은 일반적으로 암페어 당 1mV에서 1V 사이입니다.
두 번째 방법 은 두 개의 페라이트 반원 사이에 끼워진 홀 센서를 사용합니다. 홀 센서는 전류에 비례하는 전압을 생성합니다.
3. 빠르고 더러운 방법
이 방법에는 스코프 및 프로브 외에 추가 구성 요소가 필요하지 않습니다.
이 방법은 전류 프로브를 사용하는 것과 매우 유사합니다. 측정 할 전류를 전달하는 와이어 주위에 프로브 접지 와이어를 감은 다음 접지 클립을 프로브 팁에 연결합니다.
생성 된 전압은 다시 전류 변화율에 비례하며, 파형을 전류로 해석하려면 파형에 대해 몇 가지 연산 (즉, 통합, 대부분의 스코프에서 'math'메뉴 아래에 있음)을 수행해야합니다.
전기적으로 말하면 단락 된 프로브는 기본적으로 그림과 같이 변류기처럼 작동하는 와이어 루프를 형성합니다.
결론
오실로스코프를 사용하여 변화하는 전류 파형을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 간단한 방법은 전류 션트를 사용하여 전압을 측정하는 것입니다.