太陽電池における短絡電流の測定方法

太陽電池(0.5V,300mA)の短絡電流を測定しようと思い、デジタルマルチメータにて測定したところ、同条件にもかかわらず、10Aレンジでの表示値が0.29A、400mAレンジでの表示値が90mAと違った値が出てしまいました。
快晴の日に測定したので、10Aレンジでの0.29Aという値が正しいと思うのですが、精度が悪いため400mAのレンジで測定したいと思っています。
太陽電池からの出力線を直接デジタルマルチメータに入れているのですが、測定方法が悪いのでしょうか？
デジタルマルチメータの電池は新しいものに換えたし、同じ現象が別のデジタルマルチメータでも出てるし(こちらは200mAレンジでレンジオーバーではなく80～90mAと表示される)、測定器の不具合でもなさそうなのですが。。。(1年半前に購入。)

なお、各製品は以下のものです。
デジタルマルチメータ1：[MS8209]
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=te …
デジタルマルチメータ2：[MAS838]
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=te …
太陽電池：[ETM300-0.5V]
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=so …

解決方法がわかる方がいらっしゃいましたら、教えてください。

よろしくお願いします。

No.7 ベストアンサー 回答者： nrb 回答日時： 2007/04/12 19:02

再び登場です

結論書くと
三和計測器のデータを見ると
（上のマルチメータにはデータが無いので）

内部抵抗は
10Aレンジ　０．０１Ω程度又はそれ以下なのでほぼ短絡状態となります

４００ｍAレンジならば　数Ωです
５Ωとか１０Ω

こんだけ差があります

注意
太陽電池(0.5V,300mA)
の電圧は０．５Vで無いので注意しましょう
快晴でフルに太陽光を浴びた時になにも接続しない状態
（電圧は出力開放時の定格電圧）
なので何が繋げば電圧は落ちますので
接続すると電圧違いますので注意して下さい

まあ結論書くと10Aレンジでの表示値が0.29Aがほぼ短絡電流になります

但し測定値には誤差がある
通常　デジタルテスター誤差分を考えると
３％rdg　３dgtとすると

０．３３～０．２４Aの中に正しい値があります
太陽電池(0.5V,300mA)ですから・・・・・

正しい値を表示していると言えます

まあ、400mAレンジでの表示値が90mAとでるのは・・
内部抵抗が数Ωあって
短絡に成ってないんでこんな変な？（内部抵抗による誤差）
がでます

実際には・・・
配線の抵抗＋接触抵抗＋テスターの内部抵抗
となり
測定回路より非常に誤差が大きくなることが判った思います

それに
10Aレンジ　０．０１Ω程度と配線の抵抗＋接触抵抗
を入れると
現実問題として、今以上の測定環境は望んでもしかたないですし
測定器の誤差が３％もあるので・・・・・

10Aレンジでの表示値が0.29Aが短絡電流と考えても問題ないです

この回答へのお礼

たびたびのご回答まことにありがとうございます。

内部抵抗値も有名どころの計測器ならマニュアルに書いてあるんですね。。。
手持ちのには書いてなかったので直接メーカーに問い合わせてみようと思います。

ちなみにうちの測定器の10Aレンジでの誤差を調べてみると、[MS8209]が±(2.0% of rdg+10digits)で、[MAS838]が±(3.0% of rdg+2digits)でした。特に前者はかなり大きく使えませんね。。
400mAレンジでは±(1.2% of rdg+3digits)なのでなんとかここで使いたいと思っています。
そのために測定方法も変更してなんとか精度を高めようと思います。

ありがとうございました。

お礼日時：2007/04/13 07:45

No.8 回答者： foobar 回答日時： 2007/04/14 10:45

#3の外部電源

(要は0.3A,0.5V程度が安定して供給できる可変電流の電源があればいいのですが）
実験室なら1A程度の可変電流電源を使うか、10Ω数Ｗ以上の抵抗と6Ｖくらいの可変電圧電源を直列にして使うところです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

可変電流の電源がないので、5Vスイッチング電源を5Ω5W抵抗と10Ω可変抵抗で分圧してやって見たところ、何とかうまくいきました。

大変お世話になりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2007/04/14 11:53

No.6 回答者： taunamlz 回答日時： 2007/04/12 17:52

>ここで、中に出てくる分流抵抗0.23Ωや分流抵抗と内部抵抗の比率といった数値は一般的なテスタにおける値と理解してよろしいのでしょうか？もしくは何か計算式などがあるのでしょうか？

最初の5.6オームから計算して導き出しただけです。
10Ａ流した時にも電流計に流せる電流は最大400ｍＡですから、分流抵抗に流れる電流は9.6ｍＡです。これは２４倍の電流が分流抵抗に流れている事になりますので、電流計の内部抵抗の1/24の抵抗が分流抵抗として使われているはずです。
と言う事で、5.6Ω/24＝0.23333・・・となり、0.23Ω位かな？と予想しました。

そもそも5.6Ω自体が間違っている可能性も大いにあります（太陽電池の電圧、電流共に真の値は不明ですから）ので、やはり内部抵抗を知りたい場合にはメーカーに聞くのが一番良いと思います。

そして、よく考えたら１０Ａレンジの方の
>念のため、この先の計算ですが、電流計に流れる電流は0.066Ｖ÷5.6Ω＝0.012Ａです。
>分流抵抗と電流計の内部抵抗は約２４倍ですので、0.012Ａ×24＝0.288Ａとなり、測定結果と大体一致します。
の計算は何の意味もない事に気づきました。すいません。

この回答へのお礼

たびたびのご回答まことにありがとうございます。

丁寧に説明いただき、なんとか理解することが出来ました。
内部抵抗の値はメーカーに聞いてみようと思います。
ありがとうございました。

お礼日時：2007/04/13 07:25

No.5 回答者： tetsumyi 回答日時： 2007/04/12 17:49

10Aレンジでの0.29Aという値が出ていますからこれで充分正確に測定できていると思うのですが？

太陽電池の短絡電流は光の強さによっても変わりますしバラツキも相当あると思います。
測定数値が２桁出ていますのでデジタルマルチメータの精度から見ても0.30が0.29と測定されても３パーセントですから許容範囲だと思います。
たとえ３桁、４桁表示しても比較はできても、精度からすれば値は信用できません。

No.4 回答者： outerlimit 回答日時： 2007/04/12 16:17

方法が間違っています

電圧測定でも電流測定でも　測定器を接続した時に回路へ与える影響を掌握しなければ、測定値が信頼できません

ディジタルマルチメータは、電圧測定の場合　被測定回路へ与える影響は充分小さいので、比較的簡単にそれなりの信頼度の測定値が得られます

しかし、電流測定の場合　回路の負荷抵抗等を充分に考慮しなければなりません
特に短絡電流測定は、慎重な検討が必要です

短絡電流は、電源の供給能力と内部抵抗に依存します
これを測るには、電流測定器の内部抵抗が電源の内部抵抗より充分に低いことが必要です
測定器の内部抵抗が　電源の内部抵抗の1/100でも　１％の測定誤差を生じます

このことが理解できなければ、測定値の信頼性は無いと言っても良いでしょう

この回答へのお礼

ご回答いただきまことにありがとうございます。

おっしゃったような測定器の内部抵抗と電源の内部抵抗による測定誤差を考慮して、１から測定を見直したいと思います。

ありがとうございました。

お礼日時：2007/04/12 17:14

No.3 回答者： foobar 回答日時： 2007/04/12 16:03

先の回答にあるようにテスタの内部抵抗（による電圧）に起因する問題でしょう．

テスタの電流レンジの内部抵抗は結構高いです（概ね，最小電圧レンジ/電流レンジ位，最小電圧レンジ400mV,電流レンジ400mAだと1オームくらい)．その分，太陽電池端には電圧(90mV位)が出てます．
電流計内部抵抗による影響と，大電流レンジ使用による誤差を勘案して，大電流のレンジで測定したりもします．

小電流レンジで内部抵抗の影響をキャンセルするには，外部に電流源(もしくは電圧源+可変抵抗)をつけて測定(太陽電池端子電圧を測定しながら，外部電源での吸い込み電流を調節して，ちょうど端子電圧=0になったときの，吸出し電流を測る)したりすることになるかと思います．

この回答へのお礼

ご回答いただきまことにありがとうございます。

おっしゃったように、外部に電圧源＋可変抵抗をつけて測定しようと思うのですが、具体的にどのくらいの電圧、可変抵抗とするのがよいのでしょうか。また、参考になるサイトなどありましたら教えてください。

よろしくお願いします。

お礼日時：2007/04/12 17:10

No.2 回答者： taunamlz 回答日時： 2007/04/12 15:43

短絡電流を測定する方法が書かれていないので想像で回答します。

Ｖｏｕｔ－デジタルマルチメータ－ＧＮＤ
で測定しているのであれば内部抵抗が関係していると思います。

400ｍＡレンジで測定したとき、0.5Ｖ90ｍＡですから内部抵抗は5.6Ωだと思います。
0.5Ｖに5.6Ωの抵抗をつけると流れる電流は90ｍＡですので、短絡電流は測定できません。

10Ａレンジは400ｍＡレンジの電流計と並列に約0.23Ωの分流抵抗をつけた状態だと思います。
10Ａレンジの電流計の内部抵抗は5.6Ωと0.23Ωですから約0.22Ωになります。
ここに0.3Ａを流した時に発生する電圧は0.066Ｖですから、正しく計れていると思います。
念のため、この先の計算ですが、電流計に流れる電流は0.066Ｖ÷5.6Ω＝0.012Ａです。
分流抵抗と電流計の内部抵抗は約２４倍ですので、0.012Ａ×24＝0.288Ａとなり、測定結果と大体一致します。

この回答へのお礼

ご回答いただきありがとうございました。

具体的な数値で回答いただき大変わかりやすかったのです。
ここで、中に出てくる分流抵抗0.23Ωや分流抵抗と内部抵抗の比率といった数値は一般的なテスタにおける値と理解してよろしいのでしょうか？もしくは何か計算式などがあるのでしょうか？

この点がわからなかったので、もしお答えいただけたら幸いです。

お礼日時：2007/04/12 16:59

No.1 回答者： nrb 回答日時： 2007/04/12 15:42

　 被測定抵抗と電圧計の内部抵抗が近いときには確かに大きな誤差がでますのでこような結果に成るのは当たり前です

　
　解決方法がわかる方がいらっしゃいましたら、教えてください
　
　測定器の制作上内部抵抗のによる測定誤差を含んでいますので
　そうなるのを判って正しく測定をするしかないです

　また、短絡電流の測定方法としては正しく無い測定方法をしてます
　最終的には、内部抵抗値が判っている

　電流計で測定して
　内部抵抗を入らない正しい値に変換しないといけません

　電流計　内部抵抗　誤差　のキーワードで検索すれば出てきます
　詳しくは大きな本屋に行って電気計測器の専門書を見て下さい


　注意
　電流計の測定誤差には
　・内部抵抗による誤差
　・デジタルのサンプリングによる誤差
　・温度変化などによる基準電圧の変動による誤差
　・そのた多数誤差
　がありますので・・・
　

この回答へのお礼

ご回答いただきましてまことにありがとうございます。

いわれてみれば当然のことですね。
学生時代に測定器の使用方法について勉強したときにそういう話があったような気がします。(だいぶ遠ざかっているので忘れていました。)

短絡電流の測定方法も１から見直そうと思います。

そこで、測定器の内部抵抗値ですが、もう1つのテスタで測っても大丈夫なのでしょうか。
(マニュアル(英語)をざっと眺めても内部抵抗の値らしき数値もないようですし。。。)

たびたびの質問ですがお答えいただけると幸いです。

よろしくお願いします。

お礼日時：2007/04/12 16:50