アナログテスターの原理

テスターは電気工作をする人には、不可欠と言っても良いものです。

アナログテスターが一台あるととても便利です。

テスターには数値を針で示す アナログテスター と、数値で示 デジタルテスター があります。

ここでは、アナログテスター の動作原理と アナログテスター で測定できる項目について説明します。

また、アナログテスターで測定する時に、注意しなければならないことについて説明します。

アナログテスターで測定できるものは、 直流と交流の電圧、直流の電流、抵抗の測定、導通試験 などです。

ちなみに
直流 DC(Direct Current)
交流 AC(Alternating Current)の略です。

テスターの種類

テスターの種類と外観を図に示します。

図の左側が アナログテスター の外観で、右側が デジタルテスター の外観です。

アナログテスターで測定できる項目

■ アナログテスターの直流電圧計(DCV)

直流の電源(電池など)の電圧を測る。

直流をはかる時にはアナログテスターの テスター棒の極性 に注意してください。

直流には極性がありますから、通常は赤色の方を プラス、黒色の方を マイナス にして使います。

極性に注意
直流を測定するときは、極性に注意しましょう。

■ アナログテスターの直流電流計(DCA)

直流回路の電流を測る。

直流電流を測る時にも、電圧計の時と同じように 極性 がありますから注意が必要です。

アナログテスターで電流を測る時には、目盛りの大きいレンジから使うことです。

電流を測る場合はアナログテスターを回路に直列につなぎますから、大きな電流が流れている場合はアナログテスターがこわれてしまいます。

■ アナログテスターの交流電圧計(ACV)

交流電源(家庭のコンセントなど)の電圧を測る。

交流電圧を測る時は 極性 を考えなくても大丈夫ですが、大きいレンジから使うのはアナログテスターの基本です。

アナログテスターで交流を測る時には、内部で整流器を使い直流に変換して計測するようになっています。

■ アナログテスターの抵抗計(Ω)

アナログテスターで未知の抵抗値を計測したりする時に使います。

電子部品の抵抗はカラーコードで抵抗値を示している物が多いですが、カラーコードがわからない時などでも簡単に計測することができます。

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抵抗計は未知の抵抗体にアナログテスターから電流を流して、電流の増減で計測しています。

このときに流れる電流の向きは、アナログテスターのマイナス側からプラス側に向かって電池(電流)が流れています。

 ダイオードやトランジスタの極性 を調べるときは、このアナログテスターの原理を知っておかないと極性を間違えてしまいますので注意が必要です。

アナログテスターの直流電圧計(DCV)の原理

■ 直流電圧の計測は回路に対して並列で測る

電圧を測ると言っても、実際は電流計に流れる大きさで電圧を測っている。電圧を測るときは回路に対して、並列に測定 することになります。

アナログテスターは測る電圧によりいくつかのレンジがあり、10Vまでとか250Vまでなどのように測定できるレンジが別れています。

たとえば、図2-1のような電源の電圧が10Vの時、アナログテスターで電圧を測るとします。

  • テスターのレンジを直流10Vまでのレンジ
  • テスターはフルスケール(メモリがいっぱいに振れたとき)で10V
  • R2はレンジ切り替えの抵抗
  • Rmはテスターの内部抵抗
  • 1mAでフルスケールの電流計

この時、テスターが10Vを示すためには、この回路に流れる電流が 1mA 流れれば良いことになる。

電源 \(E\) が 10V(ボルト)の時、電流 \(I\) が 1mA 流れるためには

\(R=\cfrac{10(V)}{1(mA)}=10\quad\rm[KΩ]\)  となリます。

\(R=R2+Rm\) です。

測定する電圧が大きくなったら、レンジの抵抗 \(R2\) を大きくすれば良いことになる。

アナログテスターはレンジの抵抗を変えることで大きな電圧を測ることができるのです。

アナログテスターの直流電流計(DCA)の原理

■ 直流電流の計測は回路に対して直列に入れる

直流電流を測るには、アナログテスターを回路に直接入れなければ電流は測れません。

1mAの電流計をテスターの電流計に使っている場合、1mAより大きな電流を計測するには分流抵抗を入れて電流を分流しなければなりません。

図3-1のような回路に流れる電流10mA を計測する場合
  
電流計の内部抵抗を \(R_m\) とします。

電流 \(I\) が 10mA 流れているならば、

電流 \(1\) に 1mA 流れて

電流 \(2\) に 9mA 流せば 10mA の電流をはかれる事になります。

この時の \(R_2\) を 分流抵抗 といいます。

この抵抗を変えることで計測するレンジを変えることができる。

アナログテスターの抵抗計(Ω)の原理

■ 電流計の目盛りと抵抗計の目盛り 

通常、電流計の目盛りは電流が流れると大きさに比例して目盛りは右に動きます。

従って電圧や電流を計測する時は、目盛りが右に行くほど大きくなります。

これに対して、抵抗計の場合は目盛りの付け方が逆になっています。

一番右に針が振れた位置がゼロオーム(0Ω)になって、針が左に行くほど、抵抗値が大きくなるように目盛りが付けられています。

抵抗を計測する前には、アナログテスターの端子を導通させてフルスケール(0Ω)になるようにRoで調整します。

未知の抵抗を計測するには図4-1のように、未知の抵抗を回路に直列に接続しますので、当然流れる電流が減少します。

メーターの針がこの電流に応じた位置に触れますので、あらかじめ抵抗値に応じた目盛りを付けて置くことで抵抗値が分かることになります。

抵抗を測る場合に、アナログテスターの-端子が電池のプラス側にアナログテスターの+端子が電池のマイナス側になっているのは、電流計の極性に合わせるためです。

この向きにしないと、電流計が逆に振れてしまいます。

抵抗計は未知の抵抗体にアナログテスターから電流を流して、電流の増減で計測しています。

ダイオードの極性を調べる時の注意点

前項で説明したように、アナログテスターの性質上、アナログテスターの マイナス端子 が電池の プラス側 に

アナログテスターの プラス端子 が電池の マイナス側 になっています。

したがって、ダイオードの極性を調べるときには少し注意が必要です。

ダイオードの電流が流れる方向は、図のような方向になっています。

■ ダイオードの極性を調べてみましょう

図のように、テスターの端子にダイオードをつないだとき、ダイオードが正常であれば導通するので電流が流れます。

ダイオードに順方向の電圧がかかりますので、導通するわけです。

次に、ダイオードの極性を変えてテスターにつないでみます。

今度はダイオードに逆方向の電圧がかかるので、導通しません。

もしも、どちらの極性で測定しても、導通する場合やどちらの向きでも導通しない場合は、ダイオードが壊れていると考えられます。

ダイオードやトランジスタの極性を調べるときは、このテスターの原理を知っておかないと極性を間違えてしまいますので注意が必要です。

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以上で「アナログテスターの原理」の説明を終わります。