실험 1 : 전압계 및 전압 측정 (DC
Volt-meter)
【 이론
】
배율기
배율기(Multiplier)는 전압계에 직렬로 접속시켜서 전압의 측정범위를 넓히기 위해 사용하는 일종의 저항기를
말한다. 예를 들어, 1V의 전압을 측정할 수 있는 전압계로 100V를 측정하려고 할 때 99V의 전압을 흡수하여 전압계에는 1V의 전압강하만
발생하도록 만들어주는 분압기가 있으면 100V의 측정이 가능해진다. 그림 2-1에서
을 배율기의 저항,
을 전압계의 내부저항, 전압계 FS(Full Scale : 최대눈금,
즉 최대 측정한계)를
이라 할 때, 측정하고자 하는 전압이 FS 입력전압의 N배일 경우,
이를 측정하기 위해 필요한 배율기 저항
의 계산법은 다음과 같다. 우선
과
에 걸리는 전압
은 각각
|
으로 표현할 수 있다. 따라서
을 직렬로 연결하여 측정할 수 있는 회로의 전압은 전압계만 연결했을
경우의 N배가 된다. 따라서,
|
위 식에서 측정하고자 하는 전압값이
의 N배인 경우 배율기의 저항
은
이 된다. 이와 같이 Meter의 최대측정범위(혹은 FS 감도)와
내부저항을 알게되면 측정전압의 Range에 따라 배율기를 설계할 수 있다.
[ 예제 2-1
]
내부저항(
)이
이고 FS가 1mA인 전압계로 10V를 측정하고자 한다면, 회로의
배율기
은 얼마인가?
전압계
대개의 전압계는 그림 2-2에서 처럼 Current Meter와 이에 직렬로 연결된 배율저항으로 구성되어 있다.
일반적으로 DC전압계의 경우 Current Meter 자체의 FS(Full Scale) 감도는 50
A로 부터 1mA의 것이 많이
사용되며 이들의 내부저항은 대개
|
이다. 입력전압
, 전압계의 전압을
, 배율기 양단 전압을
라 할 때
이다. 그리고, 전압계의 내부저항을
, 배율기의저항값을
라 하면
및
는 다음과 같은 관계식을 갖게된다.
|
그러므로 전압계가
값을 지시하면 실제 측정전압은 측정범위의 배율을 곱함으로서 얻을 수
있다.
[ 예제 2-2
]
Range를 5V로 설정하고
은
일 경우 입력전압이 각각 5V와 2.5V일 때
그리고 실제 전압
의 값을 계산하시오.(단,
: 전압계 양단 전압,
: 배율기 양단 전압)
|