古典的機械式オームメーターの設計：原理と実用的考慮事項
機械式オームメーターはデジタル機器に大勢を譲りましたが、その動作原理を学ぶことはアナログ測定原理への貴重な洞察を与えます。
オームメーターの目的
オームメーターはテストリード間の抵抗を測定します。読み取りは電流で駆動される機械式メータームーブメントで表示されます。この電流を生成するため、内部電圧源とレンジ用抵抗セットを備え、測定抵抗に関わらずムーブメントに適切な電流が流れるよう制御します。
オームメーターの仕組み
電池で駆動されるシンプルなムーブメントを考えます：
リード開放時（無限大抵抗）、ムーブメントに電流は流れず、針はスケール左端で休止。スケールが反転しているため、無限大抵抗は左、ゼロ抵抗は右端に位置します。
テストリードを短絡（0Ω）すると、ムーブメントは電池電圧と内部抵抗のみで制限される最大電流を引きます。例えば9V電池と500Ωムーブメントなら18mA。これは1mAフルスケール定格を遥かに超え、メーター破損の恐れがあります。
この過負荷を防ぎ、ゼロ抵抗でフルスケール偏向させるため、直列抵抗を追加します：
適切な直列値（R）の計算は、9Vで1mAに制限する総抵抗を求め、ムーブメントの500Ωを引くことで行います：
Rを追加してもスケールは「逆向き」のまま、ゼロから無限大まで伸びます。では、半分のスケールに対応する抵抗値はいくらでしょう？
オームメーターの対数スケール
答えは非線形の対数スケールにあります。目盛は低抵抗側で密で、抵抗増大につれて疎になり、抵抗が無限大に近づくと針が左端に達するようになっています。
フルスケール1mAの場合、半分スケールは0.5mAに対応。9V電源と直列抵抗で、半分スケールに必要な外部テスト抵抗は9kΩです：
同様に、1/4と3/4スケール偏向は4.5kΩと13.5kΩで起こります：
1/4スケール（0.25mA）：
3/4スケール（0.75mA）：
したがって完全なスケールは：
この設計の主要な制限は、安定した電池電圧に依存する点です。電池が消耗すると、リード短絡時のフルスケール偏向がドリフトし、9kΩの中点が半分スケールと一致しなくなります。補償技術も存在しますが、近似補正に過ぎず、精密測定には不向きです。
また、オームメーターは非通電回路でのみ使用可能です。テストリード間に外部電圧があれば内部電池と干渉し、読み取りを狂わせ、メーターを破損する恐れがあります。
- オームメーターは測定電流を供給する内部電圧源を持つ。
- アナログスケールはボルトメーター/アンメーターとは反転し、ゼロ抵抗がフルスケール、無限大抵抗がレスト位置。
- アナログオームメーターは対数スケールを用い、低抵抗側を拡大、高抵抗側を圧縮して全範囲をカバー。
- 電池依存とスケール非線形性のため精密機器ではない。
- 通電中の回路でオームメーターを決して使わない。印加電圧は測定を無効化し、破損リスクがある。
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