アナログテスターを改造して、12Vカーバッテリーを高分解能で計測したい

12Vのカーバッテリーがあります。
不要になったアナログテスター(6/60/120/1200V、300mA/0.3mAレンジ)があります。
こちらを改造したり分圧するなどして12V-14Vの範囲のみでいいので高分解能で計測したいのですが、
どのようにすればいいでしょうか？

No.8 回答者： joshua01 回答日時： 2021/08/27 21:28

こんにちは。

追加のご質問を頂いていましたね。
　本題とは離れますが、電流計を電圧計として使用するお話の追加ご質問を補足しましょう。
　まず、0.3mAの電流計レンジと300mAレンジの選択ですが、基本的に電圧計に転用する場合、電流は小さいほうがいいので0.3mAです。
ここですみません。内部抵抗は1Kオームとのこと。私の想像していた100～せいぜい500オームに比べると大きく、ちょっと無視できないですね。
そこで、3Vの電圧計として使うなら合計10kオームにするので、外付けの抵抗は９kオームにします。
基本的にはこれで終わりですが、ついでなのでもっと精度を上げる方法を
ご紹介しましょう。
　内部抵抗の1kオームも外付けの9kオームも、実は１％～数%の誤差があるので、指針もそのとおりに誤差を生じます。
　そこで、外付けの抵抗として8kオームの固定抵抗と2kオームの可変抵抗を直列にして取り付けます。こうすると、外付け抵抗は8k～10kオーム（内部抵抗を加えれば9k～11kオーム）の範囲で可変になり、可変抵抗を動かすと同じ電圧でも電流計の指針が10%ほど変化ます。
　そこで、3v程度の電圧（例えば電池２本）にデジタルテスタとともに接続します。例えば、デジタルテスタが2.95vを示したなら、可変抵抗を操作し0.295mAを指すように調整します。
　こうなれば、電流計が、デジタルテスタ並の精度の電圧計（見かけ上。笑）になります。
　さてさて、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2021/08/27 07:03

アナログテスターに分解能という概念はありません。

精度です。それもDC電圧レンジが6/60/120などと粗いのであれば、低級品(精度が低い)かも知れません。低級品なら精度は5％くらいかも知れませんよ。アナログテスターの高級品なら2％くらいですが。
5％というのはフルスケールに対して言うので、12Vあたりを60Vのレンジで測ると、60V×5％=3Vくらいの誤差があるかもしれません。それが精度なんです。
話を戻して、デジタルテスターで校正できるとすれば、15Vのときに指針が目一杯振れる(フルスケールになる)ようにしたければ、次のようにしてください。
DC6Vのレンジで使う。テスターのプラスのリード(赤)の先に抵抗をつけ、その抵抗を通して電圧を測る。抵抗値は、正確に15Vを与え、抵抗値を調整して指針がフルスケールになるようにデジタルテスターで校正する。
抵抗値がおおよそどのくらいになるかは、テスターの内部抵抗が分かれば出せます。テスターの内部抵抗値は、目盛り面の隅に表示(たとえばDC20kΩ/Vのように)があります(安物には表示がないかも)。
こうすると、15Vで目一杯指針が振れるようになりますが、目盛りは自分で打ち直す必要があります。

No.6 回答者： joshua01 回答日時： 2021/08/26 22:27

こんにちは。

　私がご質問の趣旨の理解を間違っていなければ、常套手段があります。
　次の回答ではいかがでしょう。
ポイントは、「三端子レギュレータで9Vを発生。バッテリ端子と9V端子との間の電圧を6Vレンジで測る」

　原理的にはNo3の方の電池を使う方法と同じです。
　ご質問の趣旨を確認すると・・・
「知りたいのは12V～14Vの変動をできるだけ詳しく（またはひと目で）。0～12Vの部分には興味がない。
その意味では、15Vレンジの電圧計を使って測ると針の振れ幅全体の2割くらいの範囲しか使っていないし、ましてや60Vレンジで測ると1割にも満たない範囲の幅でしか表現できないので、ひと目では見分けが付かない・・・」

　このとき、例えば正確な9V（基準電圧）を用意して、バッテリのプラス極との間に6Vレンジの電圧計をつないでみます。そうすれば、電圧計の全部の振れ幅（0v～6v）を使って9V～15Vを表示できます。
（一目でわかるようにするためには、テスタの目盛り板にシールを貼って、0vの位置に「9V」と書き、6Vの位置に「15v」と書き、中間にもそれに見合った目盛りをつける。）

　実はこれ、昔のスポーツタイプの車によくついていたバッテリ電圧計の原理で、私も安い中古軽自動車をスポーツカーっぽくするために自作していました。・・・まあ、スポーツカーというよりバッテリの劣化を知るため。
エンジン（ゼネレータ）が動いていればバッテリの新・古にかかわらず14Vくらいで安定しますが、ゼネレータを止めてカーステやファンを回すと古いバッテリは一時的な電圧降下を起こすので、詳しく見ていると劣化（多くはサルフェーションという現象）の目安がつきます（金欠でしたのでバッテリは限界まで使ってました。笑）

　なお、9Vの基準電圧に乾電池を利用すると電池が消耗すると不正確になるので、通常、は「三端子レギュレータ」を使用します。
（「三端子レギュレータIC」はご存じでしょうか。下記を参照いただくと参考になると思いますが、使い方は単純。（下記は9V用レギュレータを使用する場合）
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00162/
入力＋端子（向かって左）と共通－（ﾏｲﾅｽ）端子（中央）との間に10v～15vくらいで変動してしまうような電源（バッテリ）をつないでも、出力＋端子（向かって右）と、共通ﾏｲﾅｽ端子（中央）との間では安定した電圧（この場合は9V）が出る・・・というものです。）

さてさて、ご理解いただけたでしょうか。

なお、さらに混乱させてしまいそうで申し訳ないですが、参考を・・・

・最低目盛りを9Vでなく、12Vとするならさらに振れ幅が拡大して見やすくなるので、そうしたい場合には原理的には基準電圧を12V用にすればよい。
しかし、実は三端子レギュレータは、入り口の電圧と出口の電圧の差を少なくとも1V以上設ける必要があり入力が12Vのときには出力が12V出なくなるため、12vのバッテリ端子電圧はうまく表現できないという欠点がある。
（うまく出る場合もあるが不安定であてにならず、実際には12Vなのに「13V」に当たる位置に針が向く可能性がある。上記の9Vのときも同様で、バッテリが10v未満なのに10Vを指してしまう結果となるため、10v以上しか信用できない。）
・また、仮に希望する測定範囲が12V～14Vならば、範囲幅が2Vなので6Vレンジでも無駄といえる。最大目盛りが3Vになるようにしたいなら、電流計機能を転用する。
・・・6Vレンジの電圧計の代わりに0.3mAレンジの電流計を使い、直列に10kオームの抵抗をつないぐ。こうすると3Vのとき0.3mA流れて0.3mAレンジで針がいっぱいに振れるので、3V電圧計として使える。（0mAの指針位置に12Vのシールを貼り、0.3mAの位置に15Vのシールを貼る）；
（オームの法則。ちなみにこの場合はテスターの内部抵抗はほとんど無視できる。）
・なお、三端子レギュレータには動作の安定のためには、入り口、出口とも指定された容量（だいたいでよい）コンデンサを並列につなぐことになっている。

さてさて、すっかり長くなってしまいましたがいかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます！！

うちの場合、バッテリーを常にチェックして限界ギリギリまで電柵で使いたく毎日チェックしています。私の持っているデジタルテスターはそこそこ高級品で雨でも気にせず持ち出しやすいものを作りたく悩んでいました。
ちょうど使わなくなったアナログテスターがありましたのでこちらの活用も考えていました。

定電圧の作り方と0.3mAレンジを3Vレンジとして使う方法を教えてくださりありがとうございます！
三端子レギュレータといいますかそれを使った定電圧発生モジュールを持っていました。
また、テスターにある抵抗半田で差し替えるしかないと思っていましたが、このような方法で3Vレンジにできるのですね。
ちなみに、テスター0.3mAの内部抵抗は1Kオームのようです。ちなみに300mAは1.2オームのようです。こちら側ではなく0.3mAの方に10Kをつけるほうが良いでしょうか？
大昔、電圧計は実際には電流計であると聞いたのを思い出しました。

お礼日時：2021/08/26 23:20

No.5 回答者： isoworld 回答日時： 2021/08/26 19:13

アナログテスターに高分解能と言うくらいだと完全な素人でしょうね。

アナログテスターに対しては高精度と言うのですが、テスターそのものに高精度はありませんから、本質的に無理です。
それにいじるにしても、校正機器がいりますから、素人では無理ですよ。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
デジタルテスターがあるので校正については一応可能です。
古いテスターを改造なり外部に何かを取り付けることで、12V付近で大きく左右に振れれば、12.1Vと12.2Vをある程度明確に切り分けて読み取れるのではないかと思うわけです。
まぁアナログですのでそもそも分解能は高いでしょうが、振れ幅が小さければテスターにあるメモリを肉眼で読み取るのには限界がるという意味ですが、高分解能という言い方でなければ何と呼ぶのが適切でしょうか？

お礼日時：2021/08/26 22:50

No.4 回答者： himagene 回答日時： 2021/08/26 14:47

相対値（変動）を知りたいのなら、乾電池を使って9Vを作りそれぞれの電池のマイナス側を共通にして、テスターのマイナス側を乾電池の+につないで（テスターを電気的に浮かせて）、6Vレンジで測れば60Vレンジに比べて一桁は変動を細かく読み取れる。

絶対値も正確に知りたいのなら、乾電池の電圧も正確に知っておく必要がある。テスターの精度次第。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
そのような方法法もあるのですね！とても面白い方法ですね。ただ、正確な9Vの出力が困難、仮に作り出せても1ヶ月後にチェックすると9Vの方の校正も必要になりそうで実際には難しそうです><

お礼日時：2021/08/26 22:51

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2021/08/26 14:02

単純に「DC60Vレンジで測定する」ことでよいと思いますが？

表示レンジを拡大したい（たとえば抵抗などを入れてDC15V レンジにするとか）ということを考えていますか？
そのためにはそのアナログテスターの内部回路を調べないといけません。内部回路図は付いているのですか？

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
10Kと8Kの抵抗を直列で入れば8Kの電圧を測定すれば、6Vレンジで読み取れます。ただ、これでも例えば12.1Vと12.2Vではメモリは殆ど動きませんので肉眼でこのメモリを読み取り何Vあるのかを推定するのは困難に思うのです。
例えば、1Vレンジを作り、12-13Vの間のみ動くような方法にすることができれば、微妙な電圧の違いも古いアナログテスターで計測可能と思うのです。なお、校正には精度の高いデジタルメーターがありますのでこちらで行う予定です。

お礼日時：2021/08/26 22:56