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30mΩ 저항 측정기 직접 설계한 후기, 켈빈 회로 도입기

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이 저항값 하나 잘못 재면 양품이 불량품 되고, 불량품이 양품 되어 나갑니다. 100핀짜리 저항측정 보드를 처음 받아들었을 때 대상 저항이 30mΩ~150mΩ이라는 스펙을 보고 속으로 '어, 이거 생각보다 까다롭겠는데' 싶었습니다. 정전류 10mA를 흘려도 신호전압이 0.3mV~1.5mV 수준밖에 안 나오는 영역이라, 웬만한 오차 요인은 다 신호에 묻혀버리는 구간이거든요. 30mΩ 앞에서 무너진 2선식 측정 처음 이 프로젝트 이야기를 들었을 때는 그냥 2선식으로 프로브 찍고 저항 재면 되는 거 아닌가 싶었습니다. 그런데 실제로 계산기를 두드려보니 답이 안 나오더라고요. 커넥터 접촉저항, 배선저항이 보통 수십mΩ~수백mΩ 수준인데, 이게 측정 대상값이랑 자릿수가 같습니다. 그래서 이 보드는 켈빈 4단자 측정법 을 채택했습니다. 켈빈 측정법이란 전류를 흘리는 단자(Force)와 전압을 재는 단자(Sense)를 완전히 분리해서, 전압 측정 라인에는 전류가 거의 안 흐르게 만들어 배선저항과 접촉저항의 영향을 원천 차단하는 방식입니다. 저도 예전에 현장직으로 있을 때 하네스 저항 재다가 프로브 접촉 상태 하나 때문에 값이 널뛰기하는 걸 여러 번 겪어봤는데, 그 경험이 이 설계를 이해하는 데 그대로 도움이 됐습니다. 실제로 4-wire Kelvin 방식은 mΩ~μΩ급 저저항 측정의 표준으로 통용되는 방식입니다(출처: All About Circuits ). 📌 요약 : 2선식은 30mΩ급에서 배선저항에 신호가 파묻힘 → 전류 라인과 전압 라인을 물리적으로 분리하는 켈빈 4단자 구조가 필수 선택이었음. 20mA 정전류원, 숫자의 함정 회로에 XTR110KU라는 4~20mA 트랜스미터용 IC로 정전류원 을 구성했습니다. 정전류원이란 부하 저항이 변해도 항상 일정한 전류를 흘려주는 회로를 말하는데, 저항측정에서는 이 전류값이 곧 계산의 분모가 되기 때문에 정밀도가 생명입니다. 그런데 재밌는 게, 도면 제목엔 20mA라고 적혀있는데 실...