디지털 회로시험기(테스터기:tester)
전자회로의 이해와 제작에 꼭 필요한 테스터(Tester)의 사용법을 설명합니다. 전자회로에서 회로의 동작을 이해한다는 말은... 회로내의 전압이나 전류값를 알아본다는 말과 같은 의미입니다. 그러나 전압과 전류는 눈에도 보이지 않고 만질 수도 없으므로, 반드시 계측기를 통해서 측정하게 됩니다. 이러한 목적으로 사용되는 전자기기중에서 일반적으로 널리 사용되는 장비가 테스터입니다.
테스터(Tester)는 바늘이 있는 아날로그형과 숫자로 표시되는 디지털형으로 분류되지만, 현재 사용되고 있는 추세를 보면, 사용하기에 편리하고 파손위험이 적은 디지털 테스터가 주류를 이루고 있습니다. (수첩형 디지탈 테스터는 10,000원을 약간 상회하는 저가의 제품도 많이 판매되고 있으며, 기본성능도 고가의 테스터와 견주어 별 차이가 없고 사용은 오히려 간편한 경우가 많습니다.)
테스터는 많은 분들이 이미 보유하고 있거나, 필요하다면 쉽게 구입할 수 있는 보편적인 장비이지만... 테스터를 "자신있게 사용할 수 있는가?"라는 질문에 선뜻 대답하기 어려운 것이 사실입니다. 그 이유는 테스터가 워낙 다방면으로 사용되고 있기 때문이기도 하지만, 역시 테스터의 기본적인 사용법에 미숙한 것이 망설임의 원인이라고 할 수 있습니다. 자신이 제작하는 회로가 첫 번에 성공하는 보장이 없는 한, 동작하지 않는 회로를 진단하고 해결책을 모색해야 하는 경우가 다반사인데... 테스터에 친숙하지 못하면 문제가 나타난 경우 난감함을 면치 못하게 됩니다. 원래 전자회로 제작의 묘미는 동작하지 않는 회로의 문제를 발견하고 해결하는 순간의 짜릿함을 만끽하는데 있는 것인데... 나타난 문제앞에 손 놓고 있어서야 전자회로 제작이 즐거워질 수 없읍니다.
회로제작에서 나타나는 문제라는 것는... 제작된 회로와 회로도 사이의 차이점을 발견해 내는 것으로 99% 해결되는 것이므로... 눈으로 차이점을 찾는 작업보다는, 테스터를 사용하여 논리적으로 문제를 찾아가는 것이 월등히 흥미로운 것입니다.
사례 1 : "어 회로가 동작하지 않네. 가만있자. 회로도에 보면 회로의 A점과 B점은 연결되어야 하는군... 그렇다면 내가 만든 회로에서 (정말로 연결되어 있는지) 확인해 보자" "어 분명히 아까 연결했는데... 테스터로 보니 저항값이 120Ω이나 나오네???" "가만있자. 선이 연결되었다는 건... 선에는 저항값이 거의 없으므로... 0Ω이나 무척 낮은 저항값이 나와야 하쟎아? 그런데 왜 큰 저항값이 나오는 거지? 테스터가 거짓말할 리는 없으니까, 어딘가 또 회로연결이 잘못된 거로군... 두털두털... 나는 왜 맨날 이 모양이야? 한 번에 되는 일이라고는 없으니... 쩝! 할수없군 머리가 나쁘면 손발이 고생한다는데... 다시 한번 들여다 볼 수 밖에..." 이러고서 집중적으로 문제있는 장소 부근을 헤메다보면 원인을 금방 발견할 수 있습니다.
사례 2 : "어 회로가 동작하지 않네" "왜 또 그런거야? 어디 눈으로 찾아보지 뭐, 이래뵈도 눈썰미 하나는 알아준다니까..." 이렇게 무작정 여기저기 들여다 보면서 찾으려고 하면... 눈만 침침해지고, 골도 빠개지는 듯 아프기 일쑤고, 혹시라도 문제를 발견해서 해결했다 해도 "에이 소 뒷걸음에 쥐잡듯이 (우연히) 해결했네... 회로제작이 이런 노가다였어? 결국 내가 잘못한 것이기는 하지만 완벽이란 없쟎아? 내가 한 번에 깨끗이 제작할 수 있으면, 왜 이런 걸 배우려고 힘들게 노력하고 있겠어? 이걸로 돈이라도 벌지? 이 따위 작업은 너무 무의미해... 뭣 땜에 이런일로 내 귀중한 시간을 낭비리고 있는 거지? 아 따분하다..." 이런 기분으로 빠지고 맙니다.
사례 1의 경우에 여러분은 셜록 홈즈나 루팡과 같은 탐정인 것입니다. 탐정은 해답을 찾아 헤매지 않습니다. 그 대신 단서를 찾습니다. 사건을 해결해 줄 수도 있는 작은 실마리를 갈망합니다. 뭔가 조금이라도 이상한 점이 발견되면 그냥 넘어가지 않습니다. 왜 그 단서에서 (직감적으로) 이상한 느낌을 받았는지를 따져보고, 논리적인 설명을 찾으려고 노력합니다. 이상한 점들이 하나하나 설명되어 제자리를 찾고 나면, 자연히 문제도 해결되고 마는 것입니다. 질서가 회복된 것입니다. 문제의 발생이란 당연한 질서가 깨어졌기 때문에 나타나는 현상입니다. 회로가 동작하지 않는 문제도, 설계한 회로동작이 어디선가 어그러졌기에 나타나는 현상에 불과합니다. 세상의 범인의 행적이나 회로의 문제들 모두 반드시 여러가지 단서를 남김니다. 이 단서를 찾아내서 이상한 점을 밝혀내고 바로잡는 작업이 결국 문제를 해결하는 길입니다. 탐정이나 우리나 다르지 않습니다. 다만 탐정은 인간세상을 무대로 활동하고 우리는 전자회로를 대상으로 작업한다는 점이 다를 뿐입니다.
중요한 점은, 탐정생활의 연륜이 늘면 수사능력이 발전하듯이... 회로문제를 논리적으로 해결해 가면 재미도 재미려니와 회로지식과 문제를 해결하는 실력이 나날이 발전해 간다는 점입니다. 그러려면 문제가 발생한 회로에서 단서를 찾아내야 하고, 단서를 발견하려면 테스터를 사용해야 하며, 테스터를 쓰려면 먼저 테스터 사용법을 익혀두어야 되는 것입니다.
세상에는 80:20 법칙이라는 것이 있습니다. 이는 ABC 법칙, 파레스 법칙과 같은 것으로... 상위 몇몇의 가치가 전체 가치의 80%를 차지하는 현상을 설명하는 것입니다. 이 법칙은 우리 기술자에게도 중요한 의미가 있습니다. 즉 무엇인가 (기술적으로) 새로운 것을 배울 때... 전체 기능중에 몇몇 가치있는 것만 배워두면, 실전의 대다수 경우에 활용할 수 있어... 충분히 본전을 뽑을 수 있다는 것을 의미하기 때문입니다. 필자의 경험에 따르면 실제 테스터의 사용법도 이 경우에 잘 들어 맞습니다. ^^
회로제작을 할 때 빈번히 발생하는 테스터 작업을 보면... ① 저항측정 ② 삐~ 소리로 단락 측정 ③ 회로내 2 점간의 저항값 측정 ④ 전원전압 측정등이 전체사용의 80~90%이상을 차지합니다.
이 사용례를 보면 ① 작업은 부품인 저항을 단독으로 측정하는 것이고 ②,③ 작업은 제작한 회로에 전원을 넣지않고 배선을 확인하는 작업입니다. ④ 작업도 회로내의 IC나 트랜지스터등에 올바른 전압이 공급되고 있는지를 확인하는 정도로... 실제 회로내의 전압이나 전류를 측정하는 일은 매우 드물다는 것을 보여줍니다. 그 이유는 회로설계가 아닌 제작에 중점을 두었기 때문이도 하지만, 결국 회로제작의 경우 테스터의 단순한 사용법을 숙지하는 것으로 충분하다는 것을 의미합니다.
실은 전문가가 테스터를 사용하는 수준도 위의 예와 비슷한 정도입니다. 왜냐하면 회로가 동작하는 경우, 테스터로 신호를 측정하기는 어렵기 때문입니다. (신호측정은 오실로스코프를 사용) 결국 테스터란 간편하게 사용할 수 있다는 장점을 활용하여, 간단하고 신속한 측정으로 회로의 정상 혹은 이상동작을 확인하는 용도로 사용하는 경우가 많습니다.
이제 실제로 (디지털) 테스터의 사용법을 알아봅시다.
▶ 테스터로 측정할 수 있는 작업의 종류
① 저항값 측정 ② 단락 측정 ③ 다이오드 방향 측정 ④ 직류전압 측정 ⑤ 교류전압 측정 ⑥ 직류전류 측정 ⑦ 10A 전류측정 ⑧ 기타...
▶ 테스터 사용법
디지털 테스터는, 전원을 켜고... 회전노브로 원하는 측정모드를 선택한 다음... 적색과 흑색의 테스트봉을 측정점에 접촉하고... 수치로 나타난 측정값을 읽으면... 끝이므로, 사용이 간단합니다.
디지털 테스터는 내압이 AC250V, DC1000V로 높아서 웬만한 실수로는 파손되지 않는 장점이 있습니다. (대부분의 실수는 노브를 잘못 선택하는데서 비롯...)
▶ 테스터로 측정하는 방법
① 저항값 측정 : 저항만 단독으로 측정합니다. (회로안에 연결되어 있는 저항은 측정하지 않으며, 특별한 경우가 아니면 부정확한 값이 나옵니다. 특히 전원이 연결된 회로에 무심코 저항모드로 측정하는 것은 금물... 만일 아날로그 테스터이면 파손되므로 주의를 요함) 많이 사용하는 모드입니다.
측정방법 : 모드세팅 후... 테스터의 리드를 저항 양단에 대고, 저항값을 읽습니다. 이때 (테스터 리드를) 손으로 잡으면... (사람의 몸에도 전류가 흐르므로) 틀린 저항값이 측정됩니다. 주의하십시요.
※ 저항값 측정모드는 내부의 전원을 사용해서 (테스터) 외부로 전류를 흘려줍니다. 테스터 적색리드에서 +전압이, 흑색리드에서 -전압이 나옵니다. (아날로그 테스터는 반대이므로 주의!!!) 반면에 직류/교류 전압측정과 전류측정모드는 외부의 전원을 테스터내로 흡수하여 측정합니다. 그러므로 저항모드인 상태에서... 전원이 연결된 회로에 측정하기 위해 테스트 리드를 대는 것은, 두 개의 전원이 상호 작용하므로 어떤 결과가 나올지 모릅니다. 운이 없으면 테스터가 파손될 수도 있으므로 피해야 합니다.
② 단락 측정 : 회로안 두 점 사이가 전기적으로 붙어 있는지 떨어져 있는지를 삐~ 소리로 알려줍니다. 테스터에서 가장 많이 사용하는 모드로 대부분의 단서는 이 측정에서 얻어집니다. ^^
측정방법 : 모드세팅 후... 테스터의 리드를 (측정하려고 하는) 회로안 두 점에 댑니다. 두 점이 연결되어 있으면 삐~ 소리가 납니다. 연결되어 있지 않거나, 저항이 들어있으면... 아무일도 일어나지 않습니다. 여기서 연결이란 단락(쇼트 short)를 의미합니다. ^^
※ 단락 측정모드도 저항값 측정모드와 같이 내부전원을 사용합니다. 그러므로 전원이 들어가 있는 회로에는 이 모드를 사용하면 테스터가 위험합니다. 반드시 전원을 끊고 측정하십시요.
③ 다이오드 방향 측정 : 다이오드만 단독으로 측정합니다. 다이오드의 정/역방향을 알 수 있지만, 다이오드가 파손된 것을 확인하는 목적외에는 거의 쓰이지 않습니다. 이유는? 다이오드는 몸체에 방향띠가 그려져 있어 극성을 쉽게 알아볼 수 있기 때문입니다.
측정방법 : 모드세팅 후... 테스터의 적색리드를 다이오드의 애노드에, 흑색리드를 다이오드의 캐소드에 대면 (전류가 흘러) 숫자가 표시됩니다. (아날로그 테스터는 반대이므로 주의!!!) 리드를 반대로 하면 테스터는 무한대의 값을 표시하므로 방향을 알 수 있습니다. (예로 LCD창의 좌측에 "1" 숫자를 표시합니다)
※ 다이오드 방향측정모드도 저항값 측정모드와 같이 내부전원을 사용합니다. 이 모드는 회로가 연결되어 있는 경우에도, 다이오드 파손을 체크하기 위해 사용할 수 있습니다. 위와 마찬가지로 전원이 들어가 있는 회로에는 이 모드를 사용할 수 없으므로, 전원을 끊고 사용하십시요.
④ 직류전압(DCV) 측정 : 회로안 두 점 사이의 직류전압(DC) 크기를 얻을 수 있습니다. 테스터의 흑색리드를 기준으로 적색리드의 전압을 측정합니다. 디지털 테스터는 적색리드의 전압이 흑색리드보다 낮은 경우에 자동으로 측정값에 -를 붙여 표시해주므로 무척 편리합니다. (아날로그 테스터는 바늘이 거꾸로 움직여 파손원인이 되므로 신경이 많이 쓰입니다. -_-) 많이 사용하는 모드입니다. ^^
측정방법 : 모드세팅 후... 테스터의 리드를 (측정하려고 하는) 회로안 두 점에 대고 측정값을 읽습니다.
⑤ 교류전압(ACV) 측정 : 회로안 두 점 사이의 교류전압(AC) 크기를 얻을 수 있습니다. 주로 220V 측정에만 한정해서 사용합니다. 교류란 극성이 계속 바뀌므로... 테스터의 리드는 색깔과 관계없이 사용하면 됩니다. 거의 쓰이지 않습니다.
측정방법 : 모드세팅 후... 테스터의 리드를 (측정하려고 하는) 회로안 두 점에 대고 측정값을 읽습니다.
⑥ 직류전류 측정 : 회로를 끊고 (테스터 리드를 사이에 연결하여) 측정하면 흐르는 직류전류의 크기를 얻을 수 있습니다. 테스터의 적색리드에서 흑색리드 방향으로 전류가 흐를때 + 측정값을, 반대인 경우 - 측정값을 표시합니다. 테스터에서 허용하는 전류크기도 보통 200mA 정도이며, 정해진 전류크기를 초과하면 파손원인이 되므로 가급적 사용하지 않는 것이 좋습니다!! 직류전류는 간접측정법으로 측정하는 것이 좋으며, 측정방법은 아래에 소개합니다.
측정방법 : 모드세팅 후... 측정하고자 하는 회로를 끊고, 테스터의 리드를 (끊어진) 회로의 각 점에 대고 측정값을 읽습니다.
⑦ 10A 전류측정 : 대용량의 직류/교류 전류를 측정할 때 사용합니다. 수첩형 테스터에는 없는 기능으로... 가전제품의 정격을 확인하거나, 큰 전류를 측정하는 경우에 유용하지만... 적은 전류값은 부정확하므로 거의 사용되지 않습니다. 대부분의 테스터에서는 전용의 단자가 있으므로, 측정전에 먼저 테스트 리드를 바꿔 꼽아야 합니다. 이 과정을 까딱 잊어버리면 테스터가 부서져버리므로 특별한 주의를 요합니다. 웬만하면 사용하지 마십시요.
측정방법 : 테스트 리드를 바꿔꼽고, 모드세팅 후... 측정하고자 하는 회로를 끊고, 테스터의 리드를 (끊어진) 회로의 각 점에 대고 측정값을 읽습니다.
※ 10A 전류측정모드는 (적은)전류의 유/무만을 알아보는 경우 간단히 사용할 수 있다는... 이외의 장점도 있습니다.
⑧ 기타... : 테스터에 따라 콘덴서값 측정, 트랜지스터 동작/hfe 측정, 온도측정등 여러 특수용도를 포함한 모델도 판매되고 있으나... 거의 사용되지 않는 기능들입니다. 그러므로 "언젠가는 쓰이겠지..." 라는 정도의 마음이라면, 비싼모델을 구입할 필요까지 없습니다. 측정법은 메뉴얼을 참고하여야 합니다.
▶ 테스터를 사용한 전류측정 방법 (간접측정법)
테스터로 전류를 측정하는 경우는 주의하여야 합니다. 전류를 측정하는 방법은 회로를 절단하고, 테스터리드를 피 측정 회로사이에 연결하여 측정해야 하므로... 까딱 잘못하면 (전류용량이 넘어가므로) 테스터를 태워먹게 됩니다. (전압과 달라 전류의 경우에는 보호회로가 없습니다. -_-) 이러한 전류의 직접측정 방법은 위험하므로 초보자는 피하는 것이 바람직합니다. (테스터를 부셔먹는 주범입니다. 필자도 거의 사용하지 않습니다)
필자가 추천하는 전류 측정법은 간접측정법으로... 회로안에서 저항양단의 전압을 측정한 후, 오옴의 법칙( I = V / R )을 사용하여 전류를 계산하는 것입니다. 전류를 측정하려고 하는 지점에... 저항이 없는 회로의 경우는, 1) 회로를 끊고 2) 적은 크기의 저항을 (회로)사이에 넣은 후... 3) 위의 간접측정법을 이용하는 것이 좋습니다. 이러한 "저항삽입후 측정하는 방법"은 실전회로에서 많이 사용되고 있습니다.
▶ 테스터로 (신뢰할 수 있는) 측정값을 얻기 힘든 작업의 예 (시도하면 할 수록 손해...)
테스터를 잘 사용하는 요령은... 테스터로 할 수 있는 일과, 없는 일을 미리 알아두는 것입니다. 테스터를 비롯한 계측기로 어떤 문제를 해결하고자 할 때 신뢰할 수 있는 측정값을 얻을 수 있는 방법을 사용하는 것이 중요합니다. 정확한 측정이 어렵거나 애매한 방법으로 문제를 해결하려는 시도는... 고생한 노력에 비해 나쁜 결과로 귀착되는 경우가 많기 때문입니다.
이런 이유로 테스터로 측정하기 힘든 사례를 열거하오니 참고하시기 바랍니다.
① (변화하는) 디지털 신호측정 ② 트랜지스터 BE간 전류측정 ③ 마이컴 동작 알아보기 ④ OP AMP등 고 임피던스 입력측정 ⑤ 센서출력과 같은 고 임피던스 + 저 전류 출력전압 측정 ⑥ 고주파 (교류)전압 측정... 등등이 있습니다.
간단히 요약하면 정확한 회로지식이 없는 경우에 회로동작을 테스터로 확인하기는 어렵다는 정도입니다.
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