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「テスター/デジタルマルチメータ/計測方法」のご紹介|「電子工作/修理/メンテナンス」

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「テスター/デジタルマルチメータ/計測方法」のご紹介

ご訪問ありがとうございます。

今回は、「デジタルマルチメータ/計測方法」をご紹介します。

「デジタルマルチメータ」について

デジタルマルチメータ(DMM)は、いわゆるテスターと同じで、電圧、電流抵抗などの基本的な測定機能を1台にまとめた汎用デジタル測定器です。最近はこれに加えて、温度、周波数カウント、コンデンサ容量、トランジスタ増幅率、コイルインダクタンスなどの測定機能や信号出力機能までも含まれた高機能なものが非常に安価に入手できるようになりました。

電子工作をする範囲では、表示桁数が3桁4桁のDMMが1台あれば、まず大抵の場面での測定は間に合うので、これだけはぜひ揃えましょう。

DMMの表示は電池駆動の液晶が使われています。
表示桁数が3桁から4桁のものを選んでください。ちなみに3ヶ1/2桁4ヶ1/2桁と表現されたものがありますが、3ヶ1/2桁というのは、たとえば最大表示が“1999”のように3桁(0~999)と4桁(0~9999)の間であることを意味しています。
デジタルマルチメータ(DMM)の仕様
測定機能 測定範囲 確度
直流電圧 50.00mV
500.0mV
5.000~1000V
0.30%
0.06%
0.08%
交流電圧
[50Hz~60Hz]
50.00mV~1000V
0.5%
[40Hz~500Hz]
50.00mV,500.0mV
5.000~500.0V
1000V
0.80%
1.00%
1.20%
[20kHz以下]
50.00mV 500.0mV
5.000~500.0V
1000V
0.5dB
3dB
直流電流 500.0μA~10.00A 0.2%
交流電流
[50Hz~60Hz]
500.0μA~50.00mA
500.0mA
5.000A~10.00A
0.60%
1.00%
0.60%
[40Hz~1kHz]
500.0μA~50.00mA
500.0mA~10.00A
0.80%
1.00%
抵抗
50.00Ω 0.4%
500.0Ω 0.2%
5.000~500kΩ 0.2%
5.000MΩ 1.0%
50.00MΩ 1.5%
コンデンサ容量
50.00nF,500.OnF 0.8%
5.000μF 1.0%
50.00μF 2.0%
500.0μF 3.5%
9999μF 5.0%
ダイオード 5.000V 1.0%
周波数 5Hz~125kHz ±0.01%
温度 -50°C~1000°C 0.3%
導通 20Ω~120Ω スレッショルド
レベル
確度は数字が少ないほど精度が高いことになります。

安定度と確度、温度係数について

ここでDMMの仕様の見方で安定度と確度および温度係数についてご紹介します。

確度

通常「±◯◯%ofreading + △△digits」で記されています。

  • 第1項は読み値に対する誤差で入力の大きさに比例します。
  • 第2項は入力によらない一定の値の誤差で表示のディジット数(下一桁)で表される(上表では第2項を省略しています)。
国家標準に対する絶対的な誤差を示します。確度は積分時間や測定レンジによっても異なります。

安定度

ある期間内の相対的な変動を示します。切り替えスイッチには記号で測定対象の種類を示していますが、通常は下記のような意味になっています。

スイッチの記号と意味

SELECT 導通/抵抗選択/直流/交流選択/レンジ選択
RANGE レンジ切り替えとレンジホールド
Hz 周波数の測定
HOLD 測定値ホールド
OFF O 電源オフ
V=● 交流電圧の測定
V~● 直流電圧の測定[Vレンジ]
mV 直流・交流電圧の測定[mVレンジ]
スイッチの記号と意味 コンデンサ容量の測定
スイッチの記号と意味 ダイオードの良否チェック
Ω 抵抗值測定/導通チェック(ブザー付き)
スイッチの記号と意味スイッチの記号と意味 直流・交流電圧の測定
mA 直流交流電流の測定[mAレンジ]
μA 直流交流電流の測定[μAレンジ]
O OFF 電源オフ
レンジ:測定種別や測定範囲のこと。

「デジタルマルチメータの使い方」について

実際にデジタルマルチメータ(DMM)を使うときの注意事項や測定方法についてご紹介します。

測定内容の決定

自分の行いたい測定にあわせ、「切り替えつまみ」を回して測定内容を決定します。まず測定内容が、電圧か電流か、あるいは抵抗かなどにより、さらに電圧や電流の場合には、直流か交流かにより切り替えが必要です。

測定値を予測し、レンジの決定

つぎに、測定値を予測し、この中からレンジの決定をします。実際にはほとんどオートレンジになっていますので、この選択は必要ないことが大部分です。

例えば、ロジック回路の電源電圧(電圧:5V)の電圧を測定する場合でいえば、電源は直流ですからDC電圧測定レンジを選択します。

また通常プラス側の端子は電圧測定用と電流測定用に分かれていますので、それぞれの測定内容に合わせて接続変更が必要です。

「電圧測定」について

電圧測定の基本は、対象の回路に並列に接続して測るということです。また、直流回路の場合は極性(プラス、マイナス)に注意が必要です。下図に測定のためのDMM接続例を示します。このプラス、マイナスは間違っても壊れることはなく、表示の+と-が逆になるだけです。

「電圧測定」について

電圧は、対象の回路に並列に接続して測定します。

「電流測定」について

電流測定の基本は、対象の回路に直列に挿入して測るということです。また、直流回路の場合は極性(プラス、マイナス)に注意が必要です。逆に接続しても表示の+とが逆になるだけですので問題ありません。

「電圧測定」について

テスター接続例

下図に測定のためのテスター接続例を示します。図のように電流を計測するためには、回路を切断してその間に直列にDMMを挿入することになります。

このときDMMを挿入したことにより、DMMの内部抵抗が回路に直列に挿入されたようになりますが、DMMの電流測定レンジでの内部抵抗は非常に小さく、0Ωとみなして構いません。つまり回路には影響を与えないということです。

電流は、対象の回路に直列に挿入して測定します。

電流測定状態のまま測定するとショートの可能性も

例えば電源の電圧を測定しようと思って、電流測定状態にしたままテストピンを当てると、電源を直接ショートしてしまうような接続となってしまうので、思わぬ大電流がDMMに流れてしまう。そのような時のために安全ヒューズがついていますが、危険なことには変わりはないので注意して下さい。

電流測定状態にしたまま、電源の電圧を測定しないこと(「切り替えつまみ」を確認して下さい。

「抵抗測定」について

回路接続状態での測定注意

抵抗測定は電圧測定と同じ要領で対象に並列に接続して測りますが、問題があります。それは、回路が接続された状態で測定すると、接続されたもの全ての抵抗の合成値を測ることになってしまうことです。

つまり下図のようにして抵抗測定すると、実際には、電源を経由してトランジスタや電源の内部抵抗など、いろいろなものの合成した結果の抵抗値を測定してしまうことになるわけです。抵抗値を測定するときは、必ず周りの回路を切り離した単体の状態で測定するようにして下さい。

「電圧測定」について

抵抗は、対象の回路に並列に接続して測定する。ただし、抵抗値を測定するときは、必ず周りの回路を切り離した単体の状態で測定して下さい。

「ダイオードの極性を知る方法」について

テスターの抵抗測定機能の応用として、ダイオードの極性がよくわからない場合にテスターを使って知ることができます。ダイオードには、一方の極(A:アノード)から、他方の極(K:カソード)へ向かっては、電流が流れやすく、その逆は、電流が流れにくいという性質があります。

一方、テスターを抵抗測定とした場合、マイナス端子(黒のテストリード)と、プラス端子(赤のテストリード)の間で、一方向に向かって電流が流れる回路となっています。

したがって、あらかじめ方向がわかっているダイオードで確認してから、わからないダイオードの抵抗値を測定すれば向きを知ることができます。

「ダイオードの極性を知る方法」について

例えば、マイナス側からプラス側に電流が流れるようなDMMであれば、導通がある(抵抗が小)ように指示された時の、マイナス端子(黒のテストリード)を当てたダイオードのリード側から、プラス端子(赤のテストリード)を当てたダイオードのリード側に向かってが、ダイオードの導通方向であるとわかります。

下図にダイオードの極性を知るためのテスター接続方法を示します。

ダイオードの向きを知る方法
ダイオードには、アノードからカソードへ向かっては、電流が流れやすく、その逆は電流が流れにくいという性質があります。
ダイオードテスト機能があるDMMの場合、ダイオードの順方向電圧降下値を表示します。これが0だったり無限大(断線の場合)はダイオード不良とわかります。

「交流電圧の測定」について

外部ノイズによる影響に注意が必要

交流電圧測定も直流電圧測定と同じ接続方法で測定できます。しかし交流の場合には、低電圧の交流測定(100mV以下)では外部ノイズによる影響に注意が必要です。

露出した測定リードがアンテナの役割を果たして、電磁波や商用電源からの誘導ノイズが測定値に誤差を生じさせる場合があるので、シールド線の使用や測定系全体のシールドが必要になります。

交流測定んみは保証周波数範囲に注意が必要

さらにDMMで交流測定をする場合には、DMMの保証周波数範囲に注意が必要です。通常は数10Hzから数kHz程度が多いのですが、この範囲外の周波数の測定では誤差が大きくなりますので注意が必要です。

交流電流の測定

交流の場合も直流と同じ方法で電流を計測できます。この電流の場合も、微小な電流測定の場合には、外部ノイズによる誤差に注意が必要です。

交流の場合も直流と同じ方法で電流を計測できます。

「コンデンサ容量の測定」について

容量の大きなコンデンサの場合には、長めのリード線で接続しても誤差の心配はありませんが、数100F以下の容量を計測するときは、リード線間の浮遊容量による誤差が加わりますので、できるだけ短いリード線で計測した方が誤差が少なくなります。

「切り替えつまみ」を「ブザー/Ω」にあわせます。
コンデンサ容量を測定できる機能がついていないDMMでは測定できません。

「導通テスト」について

パターンや回路チェックのために、接続されているかどうかを抵抗値を計ることで確認できます。数10Ω以下の抵抗値であればその間は配線されているとみなし、ブザーで知らせます。

断線していると、ブザーはなりません。

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