옴미터

아날로그 옴미터

옴미터(Ohmmeter)는 전기저항 (회로 또는 부품이 전류의 흐름에 제공하는 저항)을 측정하는 전기 계측기이다. 멀티미터 또한 저항 측정 모드에서 옴미터로 작동한다. 옴미터는 저항을 측정할 회로 또는 부품에 전류를 인가한다. 그런 다음 결과 전압을 측정하고 옴의 법칙을 사용하여 저항을 계산한다.

$V=IR$

옴미터는 전류를 흐르게 하거나 전원에 연결된 회로나 부품에 연결해서는 안 된다. 옴미터를 연결하기 전에 전원을 차단해야 한다. 옴미터는 요구 사항(측정되는 저항이 회로의 일부인지 또는 션트 저항인지)에 따라 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.

설계의 진화

최초의 옴미터는 '비율계(ratiometer)'로 알려진 일종의 미터 운동을 기반으로 했다. 이들은 후기 계측기에서 발견되는 검류계 유형의 운동과 유사했지만, 복원력을 제공하는 헤어스프링 대신 전도성 '인대'를 사용했다. 이들은 운동에 순회전력을 제공하지 않았다. 또한 운동은 두 개의 코일로 감겨 있었다. 하나는 직렬 저항을 통해 배터리 공급 장치에 연결되었다. 두 번째는 두 번째 저항과 테스트 중인 저항을 통해 동일한 배터리 공급 장치에 연결되었다. 미터의 표시는 두 코일을 통해 흐르는 전류의 비율에 비례했다(따라서 '비율계'). 이 비율은 테스트 중인 저항의 크기에 따라 결정되었다. 이 배열의 장점은 두 가지였다. 첫째, 저항 표시는 배터리 전압과 완전히 독립적이었고(실제로 전압을 생성하는 한) 영점 조정이 필요하지 않았다. 둘째, 저항 스케일은 비선형이었지만, 전체 편향 범위에서 스케일은 정확하게 유지되었다. 두 코일을 교환하여 두 번째 범위를 제공할 수 있었다. 이 스케일은 첫 번째 스케일과 비교하여 반대였다. 이 유형의 계측기의 특징은 테스트 리드가 분리되면(배터리가 운동에서 분리되는 동작) 임의의 저항 값을 계속 표시한다는 점이었다. 이 유형의 옴미터는 멀티미터 설계에 쉽게 통합될 수 없었기 때문에 항상 저항만 측정했다. 수동 크랭크 발전기에 의존하는 절연 테스터도 동일한 원리로 작동했다. 이는 표시가 실제로 생성된 전압과 전적으로 독립적임을 보장했다.

후속 옴미터 설계는 전압을 저항에 인가하기 위해 작은 배터리를 제공하고, 저항을 통해 흐르는 전류를 측정하기 위해 검류계를 사용했다(배터리, 검류계 및 저항 모두 직렬로 연결됨). 검류계의 눈금은 옴 단위로 표시되었는데, 이는 배터리에서 나오는 고정 전압이 저항이 증가함에 따라 미터를 통해 흐르는 전류(및 편향)가 감소하도록 보장했기 때문이다. 옴미터는 자체적으로 회로를 형성하므로 조립된 회로 내에서 사용할 수 없다. 이 설계는 이전 설계보다 훨씬 간단하고 저렴했으며 멀티미터 설계에 통합하기 쉬웠으므로 아날로그 옴미터의 가장 일반적인 형태였다. 이 유형의 옴미터는 두 가지 내재된 단점이 있다. 첫째, 각 측정 전에 측정 지점을 함께 단락하고 영점 옴 표시를 위해 조정을 수행하여 미터를 영점 조정해야 한다. 이는 배터리 전압이 시간이 지남에 따라 감소함에 따라 전체 편향에서 영점 표시를 유지하기 위해 미터의 직렬 저항을 줄여야 하기 때문이다. 둘째, 첫 번째와 결과적으로, 테스트 중인 특정 저항에 대한 실제 편향은 내부 저항이 변경됨에 따라 달라진다. 이는 영점 및 최대 편향(각각 무한대 및 영 저항)에서만 정확하며, 다른 모든 표시는 배터리 전압에 따라 달라지므로 조정 가능한 직렬 저항 값도 달라진다. 배터리가 노후화될수록 테스트 중인 특정 저항에 대한 판독값은 점점 낮아진다.

더 정확한 유형의 옴미터는 저항을 통해 일정한 전류(I)를 흘려보내는 전자 회로와 저항 양단의 전압(V)을 측정하는 다른 회로를 가지고 있다. 이 측정값은 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통해 디지털화된 후, 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서가 옴의 법칙에 따라 전류와 전압을 나누고 이를 디스플레이에 디코딩하여 사용자에게 측정하는 저항 값의 판독값을 즉시 제공한다. 이러한 유형의 미터는 전류, 전압 및 저항을 모두 한 번에 측정하므로, 이러한 유형의 회로는 디지털 멀티미터에서 자주 사용된다.

정밀 옴미터

매우 작은 저항의 고정밀 측정에는 위의 유형의 미터가 부적절하다. 이는 부분적으로는 측정된 저항이 옴미터의 본질적인 저항에 비해 너무 작을 때 편향 변화 자체가 작기 때문이기도 하지만(전류 분배를 통해 해결할 수 있음), 주로 미터의 판독값이 측정 리드의 저항, 접촉 저항 및 측정되는 저항의 합이기 때문이다. 이러한 효과를 줄이기 위해 정밀 옴미터에는 켈빈 접점이라고 불리는 4개의 단자가 있다. 두 단자는 미터로 전류를 전달하고 미터에서 전류를 가져오는 반면, 다른 두 단자는 미터가 저항 양단의 전압을 측정하도록 허용한다. 이 배열에서 전원은 외부 단자 쌍을 통해 측정할 저항과 직렬로 연결되고, 두 번째 쌍은 전압 강하를 측정하는 검류계와 병렬로 연결된다. 이 유형의 미터에서는 첫 번째 리드 쌍의 저항과 접촉 저항으로 인한 전압 강하는 미터에 의해 무시된다. 이 4단자 측정 기술은 1861년 매우 낮은 저항을 측정하기 위해 켈빈 브리지를 발명한 윌리엄 톰슨, 켈빈 경의 이름을 따서 켈빈 감지라고 불린다. 4단자 측정 방식은 낮은 저항을 정확하게 측정하는 데에도 활용할 수 있다.

외부 링크

• DC 계량 회로 장, 전기 회로 강의 1권 DC 무료 전자책 및 전기 회로 강의 시리즈.