시리즈:테스터 사용법

테스터는 전자계측장치로서 기본적인 전기량들을 손쉽게 측정할 수 있도록 고안된 장치랍니다. 테스터는 다양한 측정기능으로 멀티미터라고도 불리며 테스터는 전기회로 관련 실험에서 끊임없이 쓰이게 되는 장비입니다. 테스터기의 사용법을 알아야 이후 전기관련 실험을 할 수가 있게 된답니다. 그러니 테스터 사용법을 알아야 이후의 실험들을 할 수 있게 됩니다.

1 테스터기의 기본 구조[편집]

테스터의기본구조.png

여기서는 아날로그 테스터를 기준으로 설명하도록 할게요. 디지털 테스터들도 아날로그의 사용법을 안다면 사용할 수 있습니다. 테스터기는 크게 두 가지 부분으로 나눌수 있습니다. 크게 본체와 탐침 또는 프로브라고도 부르는 거죠. 프로브는 본체에 연결되어서 측정하고자 하는 것에 접촉하는 겁니다.

본체를 보게 되면 파워가 나눠져서 있는 것도 있답니다. 여기 사진에 있는 것이 따로 되어있는 것이고 다른 종류는 그냥 다이얼을 돌리면 자동으로 켜지는 종류도 있답니다.

맨밑에 보면 구멍이 있는데 어떤 건 붉은색 어떤 건 검은색으로 되어 있습니다. 이건 전기를 다룰 때 주로 사용되는 전선의 색은 붉은색과 검은색이 있습니다.먼저 검은색은 직류전원에서 마이너스극 또는 교류전원에서는 그라운드, 전기가 빠져나가는 부분입니다. 이 부분을 나타내는 게 검은색입니다. 붉은색은 직류전원에서 플러스극 그리고 신호가 들어가는 부분입니다. 혹시 여러분들이 색을 봤을 때 여러 개가 있다면 답이 없지만 두 개가 있을 경우에는 붉은색, 검은색이 있을 것이고 쉽게 구분할 수 있을 거에요. 자 프로브를 보면 프로브도 붉은색과 검은색이 있을 거에요. 그 두 개 어떤 걸 꽂아도 상관없지만 되도록 검은색은 검은색에 맞게 꽂아주세요. 붉은색은 구멍이 많이 있고 여러 기호가 있는데요, 여러분이 측정하고자 하는 목적에 따라 꽂으셔야 합니다.

측정하고자 하는 목적에 따라 다이얼을 돌리셔야 합니다. 전압이면 전압, 전류면 전류, 저항이면 저항. 그리고 또 알아야 할것이 직류와 교류입니다. 직류의 뜻이 뭔가요? 시간에 따라서 전압의 크기가 일정한 값을 가지는 걸 직류라고 하고 교류는 시간에 따라 계속 변하는걸 교류라고 하죠. 직류와 교류는 측정하는 방법이 틀리답니다. 그래서 멀티미터로 측정을 할 때도 이것에 맞게 측정해야 합니다. 만약에 직류전압을 측정한다면 직류는 일직선으로 되어있으니까 바 타입. [math]\displaystyle{ \bar{V} }[/math]이렇게 나타내죠. 이것을 선택해야 합니다. 그리고 직류와 반대되는 교류는 사인 형태로 그려지니까 [math]\displaystyle{ \tilde{V} }[/math]이렇게 나타내지고 여기에 연결해야 합니다. 그래서 여러분들은 측정할 때 항상 직류인지 교류인지 확인하고 이것을 바타입에 연결해야할지 물결타입에 연결해야할지 잘 생각하셔야 합니다.

여러분들이 디지털형 멀티미터를 사용한다면 대부분의 디지털 멀티미터는 직류, 교류 구분이 없답니다. 따라서 디스플레이의 신호를 확인해야합니다.

위 사진의 다이얼 주위를 보세요. 다이얼 주위에 숫자들이 있는데 이것은 무엇을 나타내는 것일까요? 바로 측정 가능한 최대값입니다. 200에 놓으면 200까지 측정이 가능하다는 거지요. 이런 아날로그 방식은 오류 메시지가 크게 두 가지가 있습니다. 하나는 0이고 하나는 1입니다. 다이얼을 200볼트에 놓고 일반 가정벽의 콘센트에 꽂았습니다. 가정용 전기의 전압이 어떻게 되죠? 대략 220볼트죠. 220볼트면 최대 측정값인 200볼트를 넘죠. 내가 측정할 수 있는 범위는 이정도인데 측정하고자 하는 범위는 넘었다. 이럴 때 1이라는 오류 메시지를 나타내게 됩니다. 만약에 200이란 범위를 두고 일반 AA 1.5볼트 건전지를 측정했을 때 이 값은 매우 작은 값이죠. 내가 측정할 수 있는 범위에서 이 값은 너무 작다. 따라서 0이라는 오류 메시지를 나타내게 됩니다. 여기서 하나 더 알아야할 것은 우리는 콘센트의 전압과 건전지의 전압을 알고있죠. 하지만 내가 어떤 것의 전압을 측정하고싶은데 그것의 전압을 모를 때면 어떻게 해야 할까요? 이 기계가 측정할 수 있는 최대범위부터 측정해야 합니다. 0이 나오면 범위를 낮추고 이런 식으로 단계를 낮춰가며 확인해야합니다.

이제 우리가 측정하고자 하는 것에 꽂아서 측정을 할겁니다. 그러면 이것으로 어떤 걸 측정하면 어떤 값이 나오겠죠. 이것은 참일까요? 하나가 빠졌어요. 이 기계가 잘못 나타내고 있는거면 어떻게 하죠? 믿을 수 있나요? 무슨말이냐면 이것이 정상적으로 작동하는지 확인해야 한다는 거에요. 그래서 가장 먼저 해야할 실험이 뭐냐면 멀티미터의 와이파이 기호를 옆으로 눞인 기호를 찾아보세요. 여기에 다이얼을 놓고 검은색은 하나니 문제없고 빨간색은 기호 부분에 꽂으시고 탐침들을 교차시키면 삐~ 하게 됩니다. 이것은 무엇을 의미하냐면 이 두 개를 교차시켰을 때 신호가 계속 돌고있다는 의미랍니다. 이것을 도통 실험이라고 부릅니다. 도통 실험의 원래 의미는 일반전선은 피복에 둘러싸여 있어서 전선이 단선되었는지 단선되지 않았는지 알수가 없죠. 그래서 이게 정상적인 전선인지 아닌지 확인하기 위한 실험이죠. 여기서 하는 것도 전선만 빼버렸을 뿐이지 여기서 소리가 났다, 신호가 계속 흐른다. 이것은 두 가지로 해석이 가능합니다. 프로브가 정상이라는 거랑 내부에 있는 전원의 크기가 일정하다는 거죠. 만약 배터리가 부족하다면 소리가 날지 안 날진 모르겠지만 화면에 표시가 됩니다. 그럴 때는 반드시 배터리를 교체하셔야 합니다. 따라서 테스터기를 사용할 때 가장 먼저 해야할 것은 도통 실험이랍니다.

테스터기 사용시 유의해야할 사항들이 있는데 이중 중요한 것만 말하자면 측정을 할 때 탐침이 물려있을 때 모드를 변경하지 않는겁니다. 측정하던 도중 모드를 변경하게 되면 심할 경우 테스터기의 회로가 타버릴 수가 있습니다. 차라리 타버리면 괜찮아요. 테스터기가 다른 값을 나타내게 되면 오히려 우리는 잘못된 값들을 맞다고 읽게 되버리게 되고 이러면 실험이 망하는 게 되겠죠. 따라서 물려있는 상태에서는 모드를 바꾸지 말아야 합니다.

또 이런 경우도 있죠. 1.5볼트 건전지를 측정하는데 -1.5볼트가 나온다. 이때는 뭐가 잘못된 걸까요? 그렇죠 +,-극을 잘못 연결한 경우랍니다. 교류면 상관이 없지만 직류에서 측정을 할 때는 반드시 맞게 연결해야 합니다. 아직 여러분들 절대다수에게는 상관없지만 더 난이도가 높은 회로가 복잡한 실험들을 하게 되면 아직 여러분들은 마이너스 전압을 본 적이 없죠? 마이너스 전압이 회로에 흐르는 것을 확인하셔야 하게 돼요. 그런데 이걸 잘못 연결하면 어? 플러스가 흐르네 하게 되고 회로를 다 망치게 되는 거예요. 그래서 항상 직류같은 경우에는 전원방향이 정확하게 연결되어 있는지 확인하셔야 됩니다.

그리고 이 실험에서는 아니지만 고전류를 측정할 때는 그 전류를 발생시키는 부분에 직접 연결을 하면 안됩니다. 그렇게 하면 회로가 타버릴 수 있어요. 따라서 간접적으로 측정해야 합니다.

저항과다이오드.jpg
건전지들.jpg

이제 본격적으로 실험을 하도록 합시다. 여기서는 세 가지 실험을 하게 됩니다. 우선 저항부터 보세요. 이 저항들은 색띠들이 있어서 색띠저항이라고 합니다. 그중 노란색은 4색띠 저항이고 파란색은 5색띠 저항이랍니다.

이 색띠들은 저항의 크기를 나타냅니다. 우리는 이 색띠를 통해 저항의 크기를 알 수 있고 실험을 통해서 저항의 크기를 알아보게 됩니다.

그다음은 다이오드입니다. 다이오드는 위사진에서 전체적으로 검은색이면서 한쪽끝이 흰색인겁니다. 다이오드는 뭘까요? P형 반도체와 N형 반도체 두 개를 붙여서 ‘다이’, 다이오드랍니다. 다이오드는 한쪽방향으로만 전류가 흐르게 해준답니다. 그럼 이 사진에서 어느쪽으로 전류가 흐를까요? 이걸 알아보는 것이 두 번째 실험입니다.

그리고 건전지들의 전압을 측정하도록 할게요. 과연 우리가 아는 건전지들의 전압이 나올지, 그리고 휴대폰 배터리도 측정하도록 합니다. 과연 여러분들이 사기를 당했을지 알아볼수 있겠죠.

색띠 저항 읽는 법을 알아봅시다.

4색띠 저항을 읽는 방법부터 알아볼게요.

지수 오차의크기(%)
검정 0 0
갈색 1 1 1
빨강 2 2 2
주황 3 3 3
노랑 4 4
초록 5 5
파랑 6 6
보라 7 7
회색 8 8
흰색 9 9
금색 -1 5
은색 -2 10
무색 20
4색띠저항예제.png

4색띠저항에서 색띠들은 각각 10의 자리수, 1의 자리수, 십의 지수, 오차의 크기 순으로 되어있어요. 그럼 옆그림의 저항을 읽어볼까요?

주황-녹색-검정-금색 순이랍니다. 그러므로 [math]\displaystyle{ 35 \times {10}^{0} \pm 5 }[/math]%입니다.

5색띠저항은 100의 자리수, 10의 자리수, 1의 자리수, 십의 지수, 오차의 크기 순입니다.

2 실험방법[편집]

2.1 저항의 측정[편집]

테스터의 다이얼을 Ω에 위치한후 저항의 양단에 프로브를 접촉시키고 측정합니다. 보통 여러분들이 측정을 하라고 하면 측정을 할 때 저항을 책상에 두고 프로브를 접촉시키는데 이러면 저항이 통통통 튕겨나가게 돼요. 따라서 핀셋으로 잡고 접촉시켜야 합니다. 그런데 핀셋이 없다면 손가락 끝으로 잡아서 하는데 대신 전선부분에 피부가 닿으면 안 됩니다. 그상태에서 프로브의 끝을 접촉시키는게 정석이지만 분명 둘 중 하나는 수전증이 있어요. 부들부들 떠는 거죠. 그러면 테스터기도 부들부들 떨게 돼요. 프로브를 잡은 사람이 저항을 눌러주고 저항을 가진 사람이 밀어야 돼요. 반대가 되어도 상관은 없어요. 측정이 제대로 안 되고 왔다갔다 한다면 분명 두 사람 중 한 명은 부들부들 떨고 있어요.

2.2 다이오드의 방향[편집]

다이얼을 다이오드 비프음에 맞춘후 적색프로브를 V/Ω/Hz 측정단자에 연결시키고 다이오드의 양극에 프로브를 접촉시키세요. 전류가 흐르는 순방향이면 삐 음이 나거나 숫자가 표시됩니다. 그리고 역방향이면 삐음이 나지 않거나 액정표시기에 1만 표시되거나 아무 변화 없으면 역방향이란 겁니다.

2.3 건전지의 전압측정[편집]

직류전압에 다이얼을 맞추고 프로브의 극에 맞춰 건전지의 극에 연결합니다. 그러면 전압이 나타날 거예요. 그리고 휴대폰 배터리의 전압을 측정할 때는 배터리에 +- 표시가 되어있어요. 보통 첫 번째 세 번째 또는 두 번째 네 번째 에 +-표시가 되어있답니다.

3 실험[편집]

3.1 저항의 측정[편집]

직접 실험을 할 수는 없지만 대신 색띠저항의 저항이 어느 정도인지는 읽어보도록 해요.

4색띠저항1.jpg

색띠는 갈색-회색-갈색-금색 순이에요.

정답은 우측의 펼치기를 누르면 볼 수 있어요.
[math]\displaystyle{ 18 \times {10}^{1} \pm 5 }[/math]%
4색띠저항2.jpg

색띠는 주황색-주황색-갈색-금색 순이에요.

정답은 우측의 펼치기를 누르면 볼 수 있어요.
[math]\displaystyle{ 33 \times {10}^{1} \pm 5 }[/math]%
4색띠저항3.jpg

색띠는 갈색-검은색-노란색-금색 순이에요.

정답은 우측의 펼치기를 누르면 볼 수 있어요.
[math]\displaystyle{ 10 \times {10}^{4} \pm 5 }[/math]%
5색띠저항1.jpg

색띠는 회색-녹색-검은색-금색-갈색 순이에요.

정답은 우측의 펼치기를 누르면 볼 수 있어요.
[math]\displaystyle{ 850 \times {10}^{-1} \pm 1 }[/math]%

3.2 다이오드의 방향[편집]

다이오드1.jpg

다이오드는 은색부분이 마이너스로 연결되어야 전류가 흐르고 은색부분이 플러스에 연결되었을때는 전류가 흐르지 않았어요.

3.3 건전지의 전압측정[편집]

건전지들.jpg

먼저 1.5V AA건전지를 측정했어요. +-극에 맞춰 프로브를 접촉시키니 1.603V가 나왔답니다.

그다음 9V건전지를 측정했어요. 측정해보니 7.82V가 나왔답니다. 이런

이제 휴대폰 배터리들의 전압을 측정해볼께요. 실험에 사용한 배터리는 갤럭시S5휴대폰의 배터리로 4.4V가 정격출력이랍니다. 배터리 상태는 100%고요. 측정을 해보니 4.12V가 나왔어요. 사기당한걸까요?!

같은종류의 72%충전된 배터리도 측정해봤어요. 측정을 해보니 4.04V가 나왔어요.

갤럭시노트4의 배터리도 실험해봤답니다. 77% 충전되어있었고 정격출력은 역시 4.4V. 측정을하니 4.11V가 나왔답니다.

여기까지 테스터 사용법 실험이었습니다. 더 궁금한게 있으시다면 다양한 경로로 직접 찾아보시기 바랍니다.

3.3.1 부하효과[편집]

부하효과란, 공급자가[1] 수요자[2]에게 신호를 전달할때, 수요자가 공급자의 부하로 작용해서, 신호의 무결성을 해치는 것 (신호왜곡)을 의미합니다.
— 전자공학실험1, 경북대학교 출판부, p.198 ISBN 9788971804162

다 쓴 건전지를 측정했는데도 건전지의 전압이 1.5V근처로 나와서 당황하는 경우가 있습니다. 이럴때는 테스터기에서 "건전지 측정모드"로 다이얼을 돌려서 측정하거나 저항 하나를 건전지에 연결한다음, 그 양끝 전압을 측정하면 됩니다.

4 테스터의 내부저항[편집]

테스터도 결국 현실의 장비이므로 내부에는 유한한 저항이 들어있다. 그런데 문제는 이 저항때문에 측정값이 엉터리로 나올수 있다는 것이 문제, 몇십Ω 짜리 저항이 있는 회로에서는 문제가 없지만 수 MΩ 짜리 저항들을 가지고 측정하면 예상값과는 전혀다른 값이 나온다. 이는 테스터의 내부 저항에 의한 것으로, 이 값도 고려해줘야 계산해야 정확한 값이 나온다.

5 각주

  1. 여기서는 건전지
  2. 테스터 또는 오실로스코프