실험. Multimeter 의사용법및기초회로이론 Multimeter 의사용법 멀티미터 (Multimeter) 는저항, 전압, 전류등을측정할수있는계측기로서전면은다음그림과같다. 멀티미터를이용해서저항, 전압, 전류등을측정하기위해서는다음그림과같은프로브 (probe) 를멀티미터의전면패널에꼽는다. 통상적으로검은색프로브는전면패널의검은단자 (COM) 에꼽으며, 빨간색프로브는빨간색단자에꼽는다. 단, 빨간색단자는여러개가있으므로측정하려는값, 또는신호에따라서적절한단자에꼽는다. 저항의측정 멀티미터로저항을측정하기위해서는검은색프로브는검은색단자 (COM) 에꼽고, 빨간색프로브는 V-Ω로표시되어있는빨간색단자에꼽는다. 다음, 선택버튼중 KΩ로표시되어
있는버튼을누른후, 측정하려는저항값의범위에따라서적절한범위선택버튼을누른다. 프로브를측정하려는저항의양단자에접촉한후, 표시된값을읽으며, 만약값이표시가되지않는경우에는값이표시되는적절한범위선택버튼을선택하여누른다. 정확한저항측정을위해서는저항의양단에멀티미터의프로브이외에다른것은접촉되지않도록한다. 일반적으로저항의저항값은색을이용한코드로표시하며각색에대한코드값은다음표와같다. 위의표와같은색코드를이용하여다음그림과같이 4줄의색을이용하여저항의값과오차범위를표시한다. 예를들어서좌측부터 3개의색이 ed, Orange, Yellow라면저항값은 30000Ω 즉 30KΩ의저항값이되며마지막밴드는금색인경우 5%, 은색인경우 10% 의오차범위를갖는저항이다.
( 그림 ) 색을이용한저항값표시방법 ( 그림 ) 탄소피막저항 저항을선택할때는흐르는전류를미리예측하여소모전력을계산한후, 전력에맞는저항을선택해야한다. 일반적으로전자회로에서많이사용하는탄소피막저항, 산화금속피막저항들의최대전력값은 1/8, 1/4, 1/, 1 watt 등이며, 다음그림과같은시멘트저항은통상 5 watt 이상의전력소모가필요한경우에사용한다. 전압의측정 ( 그림 ) 시멘트저항 멀티미터로전압을측정하기위해서는저항측정의경우와마찬가지로검은색프로브는검은색단자 (COM) 에꼽고, 빨간색프로브는 V-Ω로표시되어있는빨간색단자에꼽는다. 다
음, 선택버튼중 V로표시되어있는버튼을누른후, 측정하려는전압값의범위에따라서적절한범위선택버튼을누른다. 전압측정시검은색프로브는낮은전압단자에, 그리고빨간색프로브는높은단자에접촉한후, 표시된값을읽으며, 만약값이표시가되지않는경우에는값이표시되는적절한범위선택버튼을선택하여누른다. 표시되는전압은검은색단자를기준으로빨간색단자의전압값이므로, 만약빨간색과검은색단자를바꾸어측정할경우표시되는전압값은음 (negative) 의전압값을표시한다. 전류의측정 전류를측정하기위한멀티미터의단자는낮은전류측정단자 ( 최대전류 A, 멀티미터의기종에따라서더낮을수있음. 단자에표기된최대전류확인 ) 와높은전류측정단자 ( 최대전류 0A) 가있다. 검은색프로브는이전과마찬가지로검은색단자에꼽지만, 빨간색단자는측정하려는전류값의범위에따라서적절한단자에꼽아야한다. 실험실에서실시하는실험의전류값은대부분 A 이하이므로, A 단자를사용하는경우가많다. 만약측정하려는전류값이최대값을초과할경우멀티미터의퓨즈가손상이되므로주의를필요로한다. 따라서전류측정을위해서멀티미터를연결하기전에전류의값을대략적으로계산하여최대전류값을초과하지않는지확인할필요가있다. 전류의측정은전류가흐르는회로의중간에멀티미터를연결하여측정한다. 다음그림과같은회로를예를들면, 저항에흐르는전류를측정하기위해서는전류가흐르는회로를끊고그사이에멀티미터를연결하여측정한다. 엄격히말하면멀티미터도저항값이있으므로원래의회로에대해서아래와같이멀티미터를연결하는것은측정하려는전류값에영향을미치지만, 멀티미터전류측정단자사이의저항값은매우작으므로통상적으로무시하는경우가많다.
( 그림 ) 전류측정을위한멀티미터의연결 위와같이연결한다음, 선택버튼중 ma로표시되어있는버튼을누른후, 측정하려는전류값의범위에따라서적절한범위선택버튼을누른후, 표시된값을읽는다. 만약값이표시가되지않는경우에는값이표시되는적절한범위선택버튼을선택하여누른다. 전류의방향은빨간색단자로흘러들어가서검은색단자로나오는전류를양의값 (+) 으로표시한다. 전류는방향이있으므로검은색프로브와빨간색프로브의위치를서로바꿀경우값은같고부호가반대인전류값이표시된다.
사용계기및부품 - 멀티미터 : 1 - 전원공급기 : 1 - 저항 : 1KΩ 1개,.KΩ 1개, 3.3KΩ 1개, 4.7KΩ 1개, 10KΩ 1개 실험방법및절차 가. 멀티미터를이용한저항값의측정 멀티미터를이용하여주어진저항값을측정하여표에기록하고, 표시된저항값과측정된저항값을비교해서오차 (%) 를기록한다. 오차 (%)=100x( 측정값 - 표시값 )/ 표시값 예를들어서 10KΩ 으로표시된저항의측정값이 10.KΩ 이라면오차는 % 이다. 나. Ohm 의법칙 위의 < 멀티미터를이용한저항값의측정 > 에서사용한저항을이용해서아래의그림과같은회로를구성하고저항에흐르는전류의값을측정한다. 전원공급기의전압값을 5V로조정한다. 전원공급기의전압을조정할때, 전원공급기의전압표시는정확하지않은경우가많으므로, 멀티미터를이용하여전압값이정확한지확인한다. ( 그림 ) Ohm 의법칙측정회로 위의회로는실제로는다음그림과같이구성한다.
5.00 Power Supply Multimeter COM 0.00 5V ( 그림 ) Ohm 의법칙측정회로구성 위의회로에서저항에흐르는전류값을측정하여표에기입한다. 또한저항에서소비되는전력을계산하여표에기입한다. 전력 : V P = VI = I = 일반적으로실험에서사용하는저항은 1/4 watt 저항이므로계산한전력이 1/4 watt 이하인지확인한다. 다. Kirchhoff 의전압법칙 (KVL) Kichhoff의전압법칙을실험으로확인하기위해서다음과같은그림의회로를구성한다. 저항은앞의실험에서사용했던저항중 3개를선택하여사용한다. 전원공급기의전압은앞의실험과같이 5V로설정한다. ( 그림 ) KVL 측정회로 Ohm의법칙과 KVL을위의회로에적용하면다음의관계식이성립한다. 위의회로에대해서다음과같은관계식이성립함을실험측정에의해서확인한다. 이를위해서전류와전압을측정하여표를채운후, 아래의식이성립하는지확인한다. V = I 1 1 V = I V = I 3 3 V = V + V + V 1 3
라. Kirchhoff 의전류법칙 (KCL) Kichhoff의전류법칙 (KCL) 을실험으로확인하기위해서다음과같은그림의회로를구성한다. 저항은앞의실험에서사용했던저항중 3개를선택하여사용한다. 전원공급기의전압은앞의실험과같이 5V로설정한다. ( 그림 ) KCL 측정회로 Ohm의법칙과 KCL, KVL을위의회로에적용하면다음의관계식이성립한다. 위의회로에대해서다음과같은관계식이성립함을실험측정에의해서확인한다. 이를위해서전류와전압을측정하여표를채운후, 아래의식이성립하는지확인한다. V = I 1 1 1 V = I V = I 3 3 3 I = I + I V 3 1 = V 1 V = V + V = V + V 1 3 3
실험결과검토및토의사항 < 표 > 저항값측정 저항표시된저항값측정한저항값오차 (%) 1 3 4 5 < 표 > Ohm 의법칙 저항 측정저항값 측정저항값으로 계산한전류값 I=V/ 1 3 4 5 측정한전류값 소비전력 (watt) < 표 > Kirchhoff 의전압법칙 (KVL) 1 V 3 표시저항값측정저항값측정전류값저항값 x 전류값측정전압값 < 표 > Kirchhoff 의전류법칙 (KVL) 1 3 V 표시저항값측정저항값측정전류값저항값 x 전류값측정전압값