電流計計測のゲタ履き？ について教えてください。

質問

電気初心者のため質問意味不明となったら，すみません。
例えば０～６００ｍＡ測定できる電流計（分解能0.1mA・ＤＣ）で，１００００ｍＡ～１０６００ｍＡを分解能を保ったまま測定したいときの「分流？」のつなぎ方をお教えください。
尚，電流計としてデジタルマルチメーター
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-01274/
を用意しています。
　よろしくお願いします。

回答No.6

tance · ベストアンサー

LEDは定電流で点けないと温度で明るさが変わります。
定電流でも変わらないわけではないのですが、定電圧駆動
よりはずっと良いです。

回路全体の雰囲気は図のようになります。マイナス電源が
必要ですが、妙に凝るより、原理に忠実にやることが
重要かとおもいます。（電池ひとつはおごってください）

３端子レギュレータは参考URLのものが良いです。ほかにも
使えるものはいろいろありますが、無負荷時に消費電流が
少ないものを選ぶと良いです。

OPアンプは電源電圧12V以上で使えるFET入力タイプを選んで
ください。入力、出力ともレールツーレールというものが
使いやすいです。

回路は差動部分を除いて描いてあります。何らかの工夫で
一定量を引き算することを考えてください。

参考URL：

http://eleshop.jp/shop/g/g88U314/

お礼

何度もありがとうございます。本当に勉強になります。
　配線図まで恐縮の限りです。特に「感度決定」「ＬＥＤ電流決定」
の肝要までありがとうございます。
ＦＥＴ入力OPアンプは，ＬＭＣ６６２で，ついでに差動部分もこれで
頑張ってみたいと思います。

＜LEDは定電流で点けないと温度で明るさが変わります。
　実は，不燃物置き場から廃ＰＣ確保し，ＡＴＸ電源を得ました。
現在，ＬＥＤ３００個で別口がダイコン栽培していますが，また拾うか
ハード○フからジャンクを持ってきて繋ぎたいと思います。

　部品購入は隣県まで行かないと揃いません。日曜は休みなので，まずは行って参ります。ありがとうございました。

回答No.5

tance

tanceです。

シリコンフォトダイオードはピーク感度波長より短い波長の
光に対しては原理的に温度依存性がなくなります。ですので
使う波長を合わせるのではなく、より長波長寄りにピークが
くるようにするべきです。そうすれば、温度ドリフトがなくなり
高精度の測定ができます。

浜松ホトニクスのS5821は下記で\459です。（送料別）

625nm用のセンサをわざわざ選択する必要はないと思います。
同じフォトダイオードでどちらの波長にも使ってよいと思います。
もちろん感度は下がりますが、せいぜい1/2ですから、LEDを
明るくするとか、別な方法でいくらでも逃げられます。

どのような光学系を使われるかわかりませんが、LEDの指向性や
外乱光やガラス壁による屈折など、精度に影響することが
たくさんあります。

あとは、フォトダイオードの出力電流をアンプするOPアンプ
回路ですが、これは検索するとたくさん出てきます。
キーワードとしては、
トランスインピーダンスアンプ
フォトダイオード　＆　OPアンプ
電流電圧変換
などでヒットするかと思います。

ポイントは、FET入力のOPアンプを選ぶことと、フォトダイオード
には逆バイアスをかけないで使うことです。（漏れ電流を減らす）

差のとりかたはよく解りませんが、できるだけ同じセンサ、同じ
光源、同じ光路を用い、違うのはビタミンCの有無だけ、という
具合にできると最高です。でも大抵の場合、そんなにうまくは
いかないものです。それでも、できるだけ上記の「同じ」という
部分を重視するべきです。

LEDの明るさの安定性も問題になるかもしれません。やってみると
いろいろ出てくるとは思いますが、大変有意義なチャレンジだと
思います。頑張ってください。

参考URL：

http://jp.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=4155671

お礼

tance様 再度のレスポンスありがとうございます。
　S5821ありがとうございます。添付いただきましたページからデーターシートのSpectralResponce見せていただき，これならと喜んでいます。

＜LEDの指向性や外乱光やガラス壁による屈折など、精度に影響すること
に関しましては，直方体の石英ガラスセルなど買えませんので，小型試験管を使う分。全体を塩ビ管(水道管流用 ； )で覆い，光源からの縦スリット光を，受光部の縦スリットから拾うことで極力試験管内の液を透過した光のみ拾うことにしておりましたので，少し緩和されるかもしれません。

　キーワード，フォトダイオードの漏れ電流などもたいへんありがとうございました。下に添付したような回路でいいかな・・・と考えていたのが恥ずかしい限りです。

ともかく竿灯一歩で頑張ってみます。ありがとうございました。

補足

画像は上です・・・

回答No.4

tance

No.1 Tanceです。

他の方が回答しているように、フォトトランジスタの出力で10A
というのはあり得ません。

要は、反射光の微少な違いを計りたいということですね。

精度を要求する場合は、フォトトランジスタは止めた方が良いです。
予算が気にはなりますが、やはり肝心なセンサはシリコンフォト
ダイオードを使うべきです。もし、計測用のシリコンフォト
ダイオードが入手できないときは、フォトトランジスタを
ダイオード接続して使うことをお奨めします。（ベース～エミッタ
間をフォトダイオードとして使う。コレクタはつながない）
これは光電流が小さいですが、OPアンプなどで増幅することで
精度の良い信号が得られます。

また、信号の中から一定量を差し引くという手法はいろいろ
使われています。「差動」というキーワードで探すとたくさん
出て来ると思います。

要するに、硫酸銅をビタミンCで還元して銅を析出させる実験
ですか？　銅の析出量を分光光度計で測るわけですか？
赤と青の比が測れれば良いのでしょうか。（青は変わらないように
思いますが・・・）

光の測定はそれなりにいろいろな知識が必要です。何らかの
方法で、ビタミンCを入れない硫酸銅溶液と入れたものとの「差」
が測れれば、光源やその他の誤差要因を効率よくキャンセル
できます。

面白そうな実験ですね。もっと詳細を開示していただければ
アドバイスできるかもしれません。

お礼

Tance様ありがとうございます。まずは
＜要は、反射光の微少な違いを計りたいということですね。
ご斟酌ありがとうございます。
　差動のキーワード・シリコンフォトダイオードの件・フォトトランジスタのダイオード接続の件，たくさんありがとうございました。　知識の古さが身にしみます。

　今のところ反射光でなく，低濃度の硫酸銅にその吸収スペクトル(赤～黄色)である赤LED(625nm)をあて，透過光の吸光光度の変化を調べる予定です。

　フォトダイオードの特性には長波長型と短波長型があるようで，
http://www.shinkoh-elecs.jp/guide/base_04.html
でしたら，ちょうどピーク波長：９４０ｎｍの赤外線LEDがありますので銅イオンが800～900ｎｍを吸光するか調べて実施してみたいと思います。

　ただ，販売価格がなかなかヒットせず。
＜予算が気にはなりますが、やはり肝心なセンサはシリコンフォトダイオードを使うべき
にどきどきしております。
　逆に625nm用のシリコンフォトダイオードがなかなか引っかかりません。ご存じでしたらお教えください。

回答No.3

foobar

今一度、機器の構成を検討される必要がありそうに思います。

LED+フォトダイオードだと10Aという電流を扱うことはまずないでしょう。
（LEDが連続点灯で数十mA以下、フォトダイオードの出力が数mA程度（かな？））

おそらく、フォトダイオードの出力を電圧に変換して、基準になる部分を引き算（安定な電圧源を作って、引き算回路を使う）か、フォトダイオードでブリッジ回路を作って変動分だけ取り出す工夫をする、ということになるかと思います。
（むしろ、手間などを考えると、高分解能の測定器（例えば、7桁分解のあるマルチメータなど）を借りてくる方が楽かもしれません。）

その場合でも、微小な変化を検出しようとすると、いろいろ検討が必要かと思います。
（例えば、外光の影響をどう抑えるか、容器の汚れなどをどう取り除くかなど。）

お礼

foobar様　ありがとうございます。レスポンス送れてすみません。
　とりあえず，ＬＭＣ６６２の実例がありましたので，引き算回路つくってみます。
＜高分解能の測定器（例えば、7桁分解のあるマルチメータなど）を借りてくる
　につきましてはあまり望めませんが，似た考えで試料の反応量を測定器にあわせることもある程度可能ですので，うまくいかなかったときはアナログ的にあわせてみたいと思います。

　とりあえず準備に入ったらやるべき事多く，なんとも沈没しそうですが頑張ってみます。ありがとうございました。

回答No.2

foobar

考え方としては、10Aの高精度な定電流源を電流計と並列に繋いで、非測定電流のうち10Aが電流源に、残りの0-600mAが電流計に流れ込むようにすればよいのですが、
0.1mAのレベルで安定した（高精度の）10A電流源を用意するのが大変。
測定対象の電流が止まったときの対応（電流源が対象に電流を流そうとする）を考える必要がある。
という難点があります。

個人的には、高精度の電流センサで一旦電圧信号に変換しておいて、そこで10A分を差し引いて、残りの電圧を測定するのが良さそうに思います。
（安定な電圧源を入手しやすいのと、被測定装置にあたえる影響が少ないので。）

お礼

foobar様，迅速なご回答ありがとうございます。

　危険性（難点）のご指摘ありがとうございます。
＜高精度の電流センサで一旦電圧信号に変換しておいて、そこで10A分を差し引いて、残りの電圧を測定する
とは，具体的にどのような機器をつかって１０A分差し引くのか，恐縮ですが経験値不足で見えません。よろしくお教えください。
　tance様へのお礼にも書きましたが，野菜が作るビタミンＣ濃度を
硫酸銅の還元量に変え，これを光電比色計で検量線を引こうとしています。
　おそらくμアンペア単位の計測までしないと有意差がでないように
思われます。

　吉幾三さんの 俺ら東京さ行ぐだ の歌詞がよぎる貧乏文化部のため，
もう少しよろしくお教えください。

回答No.1

tance

分解能を保ったまま大きな電流を測定するには「引き算」を
しなくてはできません。

一方、分流器は「割り算」です。なので、分解能も減って
しまいます。分流器では（ちょうどぴったりのものは
ないと思いますが）18:1の分流をすると、10600mAが588.9mA
に相当することになります。分解能の0.1mAは1.8mAになって
しまいます。

本当に引き算をすることができるなら、10000mAを常に逆方向
に流してその差を計れば分解能を落とさずに10600mAまで
計れます。

精度ではなく分解能なので、上記の引き算でOKです。
0.1mAの精度（確度）が必要となったら、「相当困難」と言える
でしょう。

お礼

tance様，神速にありがとうございます。

　実のところ分流の意味もよく分からずの質問です。
では，引き算するにはどのような回路を組めばよいでしょうか。

　電圧であれば，抵抗でもおいて，電圧降下を期待すればよいのかな
と，中学で習った知識（世代がばれる・・・）が頭に登ります。

＜10000mAを常に逆方向に流して
とは，文字通り，電源の発生源に逆電流を流すと理解して
よろしいでしょうか。

　測定目的は，吸光光度計がないのでフォトトランジスタと
LEDで自作しようとしています。できるだけ詳細に測りたいので，
大雑把に測ったアンペア単位の値に，整数部分の電流をゲタ履き
させて，さらにはｍAで測定したいと思っています。

そのため今回の質問となりました。
ちなみにフォトトランジスタは逆電圧で壊れないでしょうか

　運動部に取られて予算が回ってこない文化部のため，もう少し
すみませんが，教えてください。