100mA定電流源

ミリオーム抵抗 後編では、5mΩの抵抗の抵抗値を実測したと書きました。
今回はその測定に用いた100mA定電流回路の紹介をします。

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○写真と回路図

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fig.1: 写真

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fig.2: 回路図


fig.1が回路の外見、fig.2が回路図です。

○定電流回路
定電流回路の構成は、居酒屋ガレージ日記さんの低抵抗測定用10mA定電流源です。

○基準電圧回路
基準電圧はTL431で作った2.5Vを分圧してつくった1Vとしました。基本的には15kΩと10kΩでの分圧ですが、すべて10kΩの抵抗だけで作りました。更に微調整のため2kΩの他回転半固定抵抗を加えました。

○電源
電源は写真を見ても分かるとおり006P角型9V乾電池です。100mAも取り出す回路の電源が006Pとは正気の沙汰ではありませんが、使用する時間は短時間であろうということで我慢します。

○トランジスタ
トランジスタはTO-220パッケージの2SC3709Aを使いました。
TO-220の放熱器をつけないときの消費電力は2.5Wまでです。この回路の短絡時のトランジスタの消費電力は0.8Wですが、結構あたたかくなるので、消費電力の意味からも使用時間は短時間にする必要があります。

○関連エントリ


○参考URL


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tag: トランジスタ 抵抗 定電流 OPアンプ 

ミリオーム抵抗 後編

ベンチトップ型のまともなディジタルマルチメータ(DMM)を使う機会があったので、ミリオーム抵抗 前編で紹介したミリオーム抵抗の抵抗値を測定してみました。
その結果、本来5mΩ±1%のはずの抵抗値が約4.5mΩと表示されました。これは、測定した端子が測定した端子の位置が、5mΩとなる規定の位置よりも内側であったためではないかと考えています。

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○ミリオーム抵抗の測定
ベンチトップ型のまともなディジタルマルチメータ(DMM)を使う機会があったので、ミリオーム抵抗 前編で紹介したミリオーム抵抗の抵抗値を測定してみました。
本当は他のサンプルの抵抗値を測る際の標準試料としようと考えていたのですが、実際に測ってみると5mΩ±1%のはずが、4.5mΩという値となってしまいました。そこで、今回はこの食い違いがどのような要因によって起こったのかについて考えてみます。

○測定方法
低抵抗の測定では、配線抵抗や接触抵抗が無視できません。これらの影響を取り除くために、測定には四端子法を用いました。
電流源として、自作の100mA定電流回路を作りました。
測定はDMMを2つ用いて電流と電圧を測定しました。

○結果
測定の結果は、4.5mΩでした。

○考察
私は、これまでミリオーム抵抗の膨らんだ部分(基板にさしたときにこれ以上刺さらないようにストッパーとなる部分)までの抵抗値が5mΩなのだと考えていたのですが、今回の測定では、ここまでの抵抗が4.5mΩであるようでした。このことから5mΩというのは抵抗の端部から端部までの抵抗値であったのではないかと思います。


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この考えが正しいかどうかは、さらなる検証が必要だろうとは思います。しかしながら、ミリオームオーダの低抵抗では、ほんのわずかなリード部分の抵抗値もクリティカルに効いてくるということは事実です。

これまで私は、このミリオーム抵抗を使って電流測定をしていたわけですが、上記のことが事実だとすると10%程度電流値を小さく見積もっていたことになります。
電流測定のために使うシャント抵抗は、専用の四端子抵抗を利用するほうが賢明だと思います。また、簡易的にミリオーム抵抗を使う場合でも、他の計測器を用いて簡単に校正を行うほうがよいでしょう。

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tag: 抵抗 

ミリオーム抵抗 前編

電流値の測定をするときには、回路に抵抗を挿入して電圧降下から電流を測ります。
このような用途にはミリオームオーダーの抵抗を使います。

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○シャント抵抗による電流測定
A-D変換回路は、電圧信号を読み取りデジタルデータに変換します。A-D変換回路で電流値を取り込む場合、何らかの方法で電流を電圧信号に変換する必要があります。

一定の抵抗値を持つ抵抗器に電流を流すと、その両端にはその電流値に比例した電圧が発生することはオームの法則としてよく知られています。


_eq_001_20090410003557.png・・・①
V:電圧, R:抵抗, I:電流


したがって、電流を測定する場合は、被測定回路に直列に抵抗を挿入し、両端の電圧降下を測定すればよいことになります。ここで抵抗値Rを大きくとると得られる電圧が大きくなる一方で、非測定回路への影響が大きくなります。このため、電流測定に用いるシャント抵抗は、回路への影響が無視できる程度に小さい値の抵抗を使います。

○ミリオーム抵抗
インターネット上の通信販売で、このような用途のミリオーム抵抗を購入することが出来ます。写真は5mΩ±1%の5W品です。


001_20090410003629.jpg

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消費電力の定格の半分まで使うとすると、20A程度まで測定することが出来ます。

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