電流を増幅させるには？

質問

先日、照明の明るさを比較したいと思い照度計を探しましたがみなそれなりに高価。
比較したい照明器具より高価な測定器を買う気にもなれず、使ってなかった玩具をばらして太陽電池を取り出し、電流計につないで照明下に置いて電流値を見て明るさを比較することに成功しました。
これを１００均等で売っているバッテリーチェッカーのメーターに直接繋げば簡易照度計にならないかと思い単純に繋いで見ましたが予想通りメーターの針は動きません^^;
検索を掛けて調べてみると可動コイル式のメーターでフルスケール電流が20mAという事がわかりました。（内部抵抗値は５１Ωでした）
メタハラ直下に置いた太陽電池からは1000μA程度しか出ていません。
0～1000μAの電流でメーターを動かしたい場合（例えば1000μAで丁度メーターが振り切るように)、どういう回路？にすればよいのでしょうか。

過去にライトのスイッチを作った時、少ない電流で大きな電流をＯＮ・ＯＦＦにはリレーを使いましたが今回はどのような手法があるのでしょうか。

また、こういった事が初心者でも勉強できるようなサイト等あれば教えてください。

回答No.8

inara1 · ベストアンサー

どうなりました？
アナログ電流計(100μAフルスケール）を買いました。なかなかいいですよ。

回答No.7

inara1

＞またわからない事があれば質問しちゃうかも知れませんが
ときどき見に来ます。

秋月のアナログ電流計(100μAフルスケール）を使えば、オペアンプもバッテリーも不要です。電流計は1000円と高価ですが、電源不要なのでつなぎっ放しにできますし、あの変なメータよりはるかに高精度です。秋月に行ったら買ってみてはどうでしょうか（ショ­ーウィンドウの中に陳列されています）。添付回路はその電流計を使った1mAフルスケールの電流計です。太陽電池をつないでみて、フルスケールになるように半固定抵抗を調整してもいいですが、半固定抵抗を取り付ける前に、抵抗の値（1pin-2pin間）が191.3Ωになるようにしておけば1mA→100μAになります。

アナログ電流計(100μAフルスケール）1000円　http://akizukidenshi.com/catalog/c/ccurr/
多回転半固定抵抗（500Ω）　80円　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00139/

回答No.6

inara1

ANo.5の回路だと、ボリュームを右に回すとメータ電流が減る方向になってしまうので、ボリューム部分の配線を添付図のように変えました。こうすればボリュームを右に回すとメータ電流が増える方向になります。ボリュームを右に回しきってもメータが右いっぱいに振れない場合は改善回路を紹介します。

お礼

回路図まで描いて頂きありがとうございます。
正直思ったよりも大変だなぁという印象ですが、せっかくなので
秋月で部品を手配して、実際に組みながらどういう仕組みになってるのか理解してみようと思います。
またわからない事があれば質問しちゃうかも知れませんが、がんばってみます。
ありがとうございました。

回答No.5

inara1

そのメータとオペアンプを使って、1mAの電流を23mAに変換する回路を添付します。太陽電池をつないで（＋側をGNDにつないでください）、可変抵抗（ボリューム）を回して、メータがフルスケールになるように調整します。この回路の消費電流は、メータに流れる電流＋数mAになるので、電源に乾電池を使うとあっという間に消耗してしまいます。スイッチングＡＣアダプタ（http://akizukidenshi.com/catalog/c/c5v/）から電源を取ったほうがいいでしょう。

・オペアンプ　ＬＭ３５８Ｎ（５個入り・100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02324/
・小型ボリューム
　　　1kΩB（50円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00244/
　　　5kΩB（50円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00245/
　　　10kΩB（50円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00246/
　　　100kΩB（50円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00248/
・小型ボリューム用つまみ
　　　http://akizukidenshi.com/catalog/c/cknob_dT/
・積層セラミックコンデンサ　0.1μF（10個入・100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02211/
・カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1kΩ（100本入・100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-25102/

回答No.4

inara1

PowerCheckのほうですね。
20Ωの抵抗と直列にメータをつないで1.5Vかけたとき、メータ端子間の電圧が0.9Vなら、メータの抵抗は30Ωです（P-10を持っているならメータ端子間の抵抗を測ればわかります）。Webページ中ほどに「メータの内部抵抗約50Ω、フルスケール電流が20mA」と書いてあるので、23mAのフルスケールは間違っていないと思います。しかし、ずいぶん感度の悪いメータですね（メータでは珍しいムービングマグネット型ですし）。表示部分も目盛りも書いてなくて○の絵だけですし。­針の角度と電流の関係（直線性）も怪しいですね。

普通、針式メータで電流を測定する場合、測定電流>>メータのフルスケール電流　となっているので、分流回路で測定電流の１部だけをメータに流して測定しますが、メータのフルスケールが23mAでは、1mAの測定電流でメータをフルスケールまで振らせることはできません。どうしてもこのメータを使わなければなりませんか？

補足

はい、PowerCheckのほうです。Webページみても、たしかに針の角度と電流の関係も直線になってないみたいですね。
手元にあったメーターに流用できそうな物がPowerCheckerしかなかっただけであって、どうしてもこのメーターを使って！という訳ではありません。
見易さでは圧倒的にテスター繋ぐほうが見やすいですし^^;
どうにか安くテスター繋がないで明るさ判定できるようにならないかなーという思いから、どうやったらこのメーター使えるんだ？となり
リレーみたいなものがあれば水道の蛇口の部分ように太陽電池をつかえるのかな？と素人考えで質問してみました。
結論としてこのメーターは使えない（使っても無理矢理に使うことになる）という事でしょうか。
質問のタイトルとかけ離れてしまってスイマセン。

回答No.3

inara1

＞23mAくらいで振り切る手前になりました
分流回路なしのメータ単体で本当にフルスケール23mAですか？23mA流したときのメータ端子間の電圧何Vでしょうか。

オペアンプを使って、太陽電池からの1000μAの電流を23mAに変換することは可能ですが、1000μAを測定するのに23mA消費する回路は電気の無駄です（バッテリーにするとバッテリーの消耗が激しい）。

補足

たしか０．９Ｖくらいだったかと。
小学生レベルの知識しかないので測り方間違えてるのかもしれません^^;
単純に１．５Ｖの乾電池に (+) ―20Ω―メーター― (-)と繋いだだけです。
↑のメーターをテスターに置き換えて測りました。
http://blog.zaq.ne.jp/igarage/article/594/
こちらで紹介されてる１００円電池チェッカーと同じ物です。

回答No.2

hs001120

増幅の入門用としては、OPアンプによる電流増幅回路が簡単と思いますが

そもそも、100均等で売っているバッテリーチェッカーのメーターと言っても幾つかありますけど
400～700μA程度のメーターに分流抵抗をつけて数十mA程度にしているだけのものが多いですよ。
(ある程度の電流を流さないと電池のチェックにならないので、並列に抵抗を入れて電流が流れるようにしているだけ)

つまり、内部にある元々の分流抵抗を取り払ってしまい、もっと抵抗値の高い抵抗をつけて
フルスケール1000μAのメーターに改造するだけで良いはずですよ。

補足

バッテリーチェッカーをばらしてメーター単体を取り出し、ブレッドボードで実際に電流を流してみたところ23mAくらいで振り切る手前になりました。
太陽電池からは1000μA程度しか流れないので増幅させるか別の電源をコントロールするしかないかと思い質問させてもらいました。
「OPアンプによる電流増幅回路」を調べてみたいと思います。

回答No.1

inara1

電流測定のできるデジタルテスターで測定するのが手っ取り早いです。
P-10は最小レンジ（フルスケール400μA）で0.1μAの表示分解能、P-16は最小レンジ（フルスケール600μA）で0.1μAの表示分解能です。電流測定モード（mA、uA表示）で乾電池などを直接つなぐとヒューズが切れますので注意してください（800mA以上の電流を流すとヒューズが切れる）。私はP-16を持っていますが、電圧や抵抗はもちろん、コンデンサの容量や周波数も測定できますので汎用測定器として持っていると便利だと思います。

デジタルテスター（P-10・1000円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00137/
デジタルテスター（P-16・2100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-01159/

フルスケーが100μAのアナログ（針式）電流計もありますが、テスターのほうが安くて高精度です。電子工作ができるのであれば、オペアンプを使った電流-電圧変換回路を自作するという方法もあります。

アナログ電流計　http://akizukidenshi.com/catalog/c/ccurr/

補足

今実際に使っているのがまさにこの方法でテスターもP-10を使ってます。
ただ毎回テスターと接続するのが面倒なのでメーターと引っ付けてしまって大体の明るさがわからないかなーというのが趣旨です。