定電流モードで接続した負荷の電圧降下を知りたい

質問

直流安定化電源に負荷を接続し，電流を0～5A程度まで連続的に変化させてその時の負荷両端の電圧降下を知りたいです．

この場合，負荷の両端にオシロスコープを接続したら，
オシロに最大5Aもの電流が流れてしまいまずいですよね．

どのような測定方法があるのでしょうか？

回答No.5

bogen555 · ベストアンサー

> 質問の意図は，定電流電源(例えば1A)にオシロをつないだら，オシロにも1A流れるんじゃないのかなと思ったわけです．
> 使っている電源の能力も考えなきゃいけませんでしたね．使っている電源はせいぜい数十Vが限界ですし．
山より大きなイノシシは出ないんで電源能力とオームの法則さえわかれば，大概推測可能です．

結論として，オシロスコープの入力抵抗を１MΩ（50Ω不可）にすれば，負荷両端の電圧降下を測定することができます．
ついでに，定電流電源の出力可能電圧範囲を，専門用語で「コンプライアンス電圧」と呼びます．

お礼

ご回答ありがとうございます！

もう少し勉強してみます．
また質問するかもしれませんがその際はぜひぜひ宜しくお願いします．

補足

ベストアンサーはbogen555様とさせていただきます．
ご回答くださった方々のコメントは参考になることばかりで非常に助かりました．
ありがとうございました．

回答No.4

el156

No.2です。負荷の電圧降下から電流を求めたかったということですと、負荷抵抗が一定だという前提があるということでしょうか？もしそういうことなら普通にオシロスコープで電圧を測って電流を求めれば良いと思います。
負荷抵抗が一定かどうか不明なら電流を測る必要がありますが、そういうことでしたら負荷に直列に抵抗を入れてその抵抗の電圧降下を測定します。先ほどの電圧計とは逆の理屈で、今度はできるだけ抵抗を小さくしなくてはなりません。どれだけの電圧降下を許すかを考えます。1オームですと5A流れたとき5V電圧降下します。0.1オームなら5A流れても0.5Vで済みます。しかし0.1オームくらいになると接続部分の抵抗などが無視できなくなりますので、こういった用途には電流を流す端子と電圧を測る端子を別々にした4端子の抵抗が使われます。リンク先の抵抗は外側の端子に電流を流して内側の2端子で電圧を測定して電流に換算します。
http://jp.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=3544165

お礼

ご回答ありがとうございます！
お礼が遅れて申し訳ありません

こんな抵抗があるんですね．もう少し勉強してみます．
ありがとうございました．

回答No.3

bogen555

オシロスコープの入力抵抗って，大抵１MΩ（50Ω切り換え付きもあるけど，こうゆう質問する人には無縁でしょう）だから，５A流せば電圧降下は
５A×１MΩ＝５MV
です．
「電圧降下」とは呼ばないとゆう人もいるようですが，呼び方は先生によるから，何とゆう本を出している何大学の何先生に教わったか聞いてみるとエエでしょう．
ついでに１０：１プローブつければ５０MVになります．
要するに，オシロスコープに流れる電流って，オームの法則を適用すれば求められます．
定電流モード付き直流安定化電源で，出力電圧が５MVすなわち５百万ボルトもあるのって見たこと無いから大丈夫でしょう．
例えば，５Aで最大出力電圧が１００Vだったら，電源の出力電力は５００Wで，結構大型の電源になります．
定電流モードで使用したとき直流安定化電源の最大出力電圧が何Vかってゆうことを調べておけば使えるかどうかわかります．

補足

普段はNIM回路のタイミング調整にしかオシロを使わないもので(その時は入力インピーダンスは50Ωを使っています)，原理については大して勉強せずにいました．

質問の意図は，定電流電源(例えば1A)にオシロをつないだら，オシロにも1A流れるんじゃないのかなと思ったわけです．
使っている電源の能力も考えなきゃいけませんでしたね．使っている電源はせいぜい数十Vが限界ですし．

回答No.2

el156

オシロスコープは普通電圧波形を測定するように作られています。オシロスコープにしても、電圧計にしても、電圧を測定するように作られたものは電流をなるべく流さないように作られています。電圧を測定するには、ご質問のように測定する場所に並列に測定器をつなぎます。もし仮に5A流れている負荷に並列に接続した電圧計に5A流れたとしたら、全部で10Aになってしまい被測定回路の動作に影響してしまうから、電圧計はできる限りこの影響が無いように電流を流し難くしなくてはならないわけです。
電流を流し難くくするということは、測定器自身の抵抗を大きくするということになります。オシロスコープの場合、普通の10:1プローブを使っているとすれば、この抵抗は10メガオームです。従って測ろうとする電圧が100Vあってもオシロスコープには10マイクロアンペアしか流れません。とはいえ、例えば普通のオシロスコープに10,000Vも電圧を掛ければ結果的には大きな電流が流れて壊れてしまいます。どこまで壊れないか、は、耐電圧(どれだけの電圧に耐えるか)で表します。耐電圧を確認したら安心して試してみてください。
もうひとつ、注意点がありました。オシロスコープは電圧計などと違って片側がグランドですのでオシロスコープの筐体に接続されています。オシロスコープのグランド側は、電源のグランド(筐体)側と一致させるよう、測る向きに注意してください。
ところで、直流安定化電源で電流を制御するということは、定電圧ー定電流電源(CV/CC電源)を使うわけですよね。そういった電源は多くの場合電圧計と電流計が内蔵されていると思います。通常電源に内蔵された電圧計、電流計の精度はかなり悪いですが、精度を要求しなければ内蔵の電圧計でも読めると思います。オシロスコープは時間変化を見たいとき役立ちますが、電圧の精度はそれほど良くありません。又、普通、定電圧ー定電流電源の定電流モードは非常に応答が遅いので、ある程度の時間に亘る平均電流しか制御できません。そのため負荷の電圧降下のを見る為にオシロスコープが必要となる程の時間スパンでは負荷に定電流が流れているとは限りませんので注意してください。

補足

確かに電源の表示もあるのですが，1Hz程度で電流を掃引すると電源の表示が追い付かなくて(0.5秒おきくらいでしか表示が変わらない)，どうにか負荷にかかっている電圧から流れている電流をモニターできないかと考えていたのです．
ちなみにオシロスコープはTektronicsのTDS3000Cという機種と，譲り受けたKENWOODのアナログオシロスコープです．

回答No.1

misawajp

基本的なことの理解が不足していますね

負荷の両端の電圧降下と言う表現はしません
負荷にかかる電圧もしくは負荷に接続する電線の電圧降下です

＞直流安定化電源に負荷を接続し，電流を0～5A程度まで連続的に変化させて・・・

これを行うには、電源が可変電圧でなければなりません

負荷が不変と解釈できますから、負荷の電流を変えるには負荷にかかる電圧を変えなければなりません、直流ですからオームの法則をそのまま適用です

オシロスコープの使用法も勉強不足です

質問の測定にオシロスコープは不要ですし、オシロスコープに負荷と同じ電流が流れるはずはありません

何の実験を行いたいのかわかりませんが、基本から勉強しなおしてから行って下さい

補足

確かにオシロは学生実験でチラッと使った経験しかありませんので相当知識不足なのは自覚しています(原理もほとんど知りませんし)
基本を勉強するのに何か良い参考書等はありますか？