独自のマルチメータを作成する

部品と材料

• 高感度のメーターの動き（Radio Shackカタログ＃22-410）
• セレクタースイッチ、単極、多投、ブレークビフォアメイク（Radio Shackカタログ＃275-1386は、2極、6ポジションのユニットで、うまく機能します）
• マルチターンポテンショメータ、PCBマウント（Radio Shackカタログ番号271-342および271-343は、それぞれ15ターン、1kΩおよび10kΩの「トリマー」ユニットです）
• さまざまな抵抗器、できれば高精度の金属フィルムまたは巻線タイプ（Radio Shackカタログ番号271-309は、さまざまな金属フィルム抵抗器、+ / -1％の許容誤差）
• プラスチックまたは金属製の取り付けボックス
• ポテンショメータ回路に接続するための3つの「バナナ」ジャックスタイルのバインディングポスト、またはその他の端子ハードウェア（Radio Shackカタログ番号274-662または同等のもの）

メーターで最も重要で高価なコンポーネントは動きです ：電流を機械的変位に変換し、視覚的に解釈できるようにすることを目的とした実際の針と目盛りのメカニズム。

理想的なメーターの動きは、物理的に大きく（見やすくするため）、可能な限り敏感です（針のフルスケールのたわみを生成するために最小限の電流が必要です）。

高品質のメータームーブメントは高価ですが、Radio Shackは、手頃な価格で許容できる品質のいくつかを備えています。

パーツリストで推奨されているモデルは、0〜15ボルトの範囲の電圧計として販売されていますが、実際には、範囲（「乗数」）抵抗が別途含まれているミリアンペアです。

安価なアナログメーターを購入し、メーターの動きだけのために分解する方が安い場合があります。

自分で作るための部品を作るために動作中のマルチメータを破壊するという考えは逆効果に聞こえるかもしれませんが、ここでの目標は学習です。 、メーター機能ではありません。

選択した特定のメーターの動きと測定範囲に依存するため、この実験の抵抗値を指定することはできません。

炭素組成抵抗器ではなく、高精度の固定値抵抗器を使用してください。

ちょうどいい値の炭素組成抵抗器を見つけたとしても、経年変化や温度変動により、それらの値は時間とともに変化または「ドリフト」します。

もちろん、このメーターの長期的な安定性を気にせず、学習体験のためだけに構築している場合、抵抗器の精度はほとんど重要ではありません。

相互参照

電気回路の教訓 、第1巻、第8章：「DCメータリング回路」

学習目標

• 電圧計の設計と使用法を示すため
• 電流計の設計と使用法を示すため
• レオスタット範囲の制限
• キャリブレーションの理論と実践
• はんだ付けの練習

回路図

イラスト

手順

まず、メーターの動きの特性を判断する必要があります。最も重要なのは、 フルスケールのたわみを知ることです。 ミリアンペアまたはマイクロアンペアで。

これを判断するには、メーターの動き、ポテンショメーター、バッテリー、デジタル電流計を直列に接続します。

メーターの動きが正確にフルスケールに偏向するまで、ポテンショメーターを調整します。電流計のディスプレイを読んで、フルスケールの現在の値を見つけます。

動きは非常に敏感なデバイスであり、過電流によって簡単に損傷するため、メーターの動きに過度の電流を流さないように十分に注意してください。

ほとんどのメーターの動きのフルスケール偏向電流定格は1mA以下であるため、電流を適切に制限するのに十分な高さのポテンショメーター値を選択し、ポテンショメーターを最大抵抗に回してテストを開始します。ムーブメントのフルスケール電流定格が低いほど、感度が高くなります。

メーターの動きのフルスケール電流定格を決定した後、その内部抵抗を正確に測定する必要があります。

これを行うには、前のテスト回路からすべてのコンポーネントを切り離し、メーター移動端子間にデジタル抵抗計を接続します。

この抵抗値を、最後の手順で得られたフルスケールの電流値と一緒に記録します。

おそらく、このプロジェクトの最も難しい部分は、適切な範囲抵抗値を決定し、それらの値をレオスタットネットワークの形式で実装することです。

計算の概要は第1巻（「計測回路」）の第8章にありますが、ここに例を示します。

メーターの動きのフルスケール定格が1mA、内部抵抗が400Ωであるとします。

必要な範囲抵抗を決定したい場合（「R _乗数 」）この動きに0〜15ボルトの範囲を与えるには、15ボルト（総印加電圧）を1 mA（フルスケール電流）で割って、電圧計のプローブ間の総抵抗（R =E / I）。

この例では、その合計抵抗は15kΩです。この総抵抗値から、ムーブメントの内部抵抗を差し引き、レンジ抵抗値として14.6kΩを残します。

14.6kΩ（調整可能）を生成する単純なレオスタットネットワークは、10kΩの固定抵抗器と並列の10kΩのポテンショメータであり、すべて別の10kΩの固定抵抗器と直列になっています。

セレクタースイッチの1つの位置は、メーターの動きを黒のコモン間で直接接続します。 バインディングポストと赤い V / mA バインディングポスト。

この位置では、メーターは、メーターの動きのフルスケール電流定格に等しい範囲の高感度電流計です。

スイッチの時計回りの位置は、ムーブメントの正（+）端子をいずれかの赤いバインディングポストから切り離し、負（-）端子に直接短絡します。

これは、メーターを赤いテストプローブから隔離することで電気的損傷から保護し、針のメカニズムを「減衰」させて、機械的衝撃からさらに保護します。

シャント抵抗（R _シャント ）大電流電流計機能に必要なのは、消費電力の大きい低抵抗ユニットである必要があります。

あなたは間違いなく いくつかの小さな抵抗器を並列に組み合わせて抵抗ネットワークを形成しない限り、これには1/4ワットの抵抗器を使用してください。

1アンペアを超える電流計の範囲を計画している場合は、適切な量の抵抗を提供するために適切にファイリングまたはノッチを付けた「抵抗器」として、太いワイヤーまたは細いシートメタルを使用することをお勧めします。

自家製のシャント抵抗を校正するには、マルチメータアセンブリを、校正済みの大電流源、または参照用のデジタル電流計と直列の大電流源に接続する必要があります。

小さな金属やすりを使用して、シャントワイヤの太さを削り取るか、シートメタルストリップに少量の注意深いノッチを付けます。

シャントの抵抗はファイルのストロークごとに増加し、メーターの動きがより強くたわみます。

ゆっくりとしたステップ（ファイルストローク）では常に正確な値に近づくことができますが、「後退」して減少することはできません。 シャント抵抗！

適切な範囲の抵抗値を決定しながら、最初にブレッドボード上にマルチメータ回路を構築し、そこですべてのキャリブレーション調整を実行します。

最終的な構造として、コンポーネントをプリント回路基板にはんだ付けします。

Radio Shackは、便宜上、ブレッドボードと同じレイアウトのプリント回路基板を販売しています（カタログ番号276-170）。表示されているものからコンポーネントのレイアウトを自由に変更してください。

メーターが耐久性のある仕上がりになるように、回路基板とすべてのコンポーネントを頑丈な箱に取り付けることを強くお勧めします。

このマルチメータの制限（抵抗機能がない、交流を測定できない、購入したほとんどのアナログマルチメータよりも精度が低い）にもかかわらず、基本的な計測器の原理と回路機能の学習を支援する優れたプロジェクトです。

増幅回路を追加すれば、はるかに正確で用途の広いマルチメータを同じ部品の多くを使用して構築できるため、後の実験のために部品を保存してください！

関連するワークシート：

• 基本的な電流計使用ワークシート
• 基本的な電圧計の使用ワークシート
• 設計プロジェクト：電圧計ワークシート