Ein Multimeter ist ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Analyse elektronischer Schaltungen. Lass uns entdecken, wie man es verwendet!
Das Multimeter
Im letzten Tutorial haben wir einen Blick auf die Grundlagen geworfen und gelernt, was elektrischer Strom und Spannung sind. Jetzt ist es Zeit, sie zu messen. Zu diesem Zweck werden wir ein digitales Multimeter (DMM) verwenden.
Ein DMM erlaubt es, verschiedene für die Elektronik relevante physikalische Größen wie Spannung und Strom zu messen. Fast alle Multimeter erlauben auch die Messung des Widerstands und einige haben zusätzliche Funktionen zur Messung von Induktivität oder Kapazität. Heute werden wir uns auf Spannung, Strom und Widerstand beschränken.
Ein einfacher Schaltkreis
Für unsere Messung werden wir die unten gezeigte Schaltung verwenden. Sie verwendet eine 9V-Batterie, um eine durch einen 470 Ω Widerstand geschützte LED zu versorgen.
In der Elektronik verwenden wir üblicherweise eine andere Darstellungsform für Schaltungen. Wir verwenden Schaltpläne mit schematischen Symbolen.
Hier siehst du, wie unsere Schaltung als Schaltplan aussieht:
Wenn du bereits mit den Symbolen vertraut bist, sollte das kein Problem sein, aber für diejenigen, die neu in der Elektronik sind, habe ich eine Liste mit einigen grundlegenden schematischen Symbolen erstellt. In zukünftigen Tutorials werden wir dieser Liste weitere Symbole hinzufügen.
Beachte, dass es zwei mögliche Darstellungen für Widerstände gibt. Ich werde die in Deutschland übliche IEC-Version verwenden. In Amerika wird eine alternative, durch die ANSI-Norm spezifizierte Darstellung verwendet.
Spannung messen
Wie im letzten Tutorial besprochen, wird die Spannung immer zwischen zwei Punkten gemessen. Einer dieser Punkte ist der Referenzpunkt. Die Spannungsmessung erfolgt relativ zu diesem Punkt.
Die schwarze Referenzsonde sollte immer an die COM-Buchse angeschlossen werden. Zur Spannungsmessung muss die rote Messleitung in die mit "V" für "Volt" gekennzeichnete Buchse gesteckt werden. Eigentlich ziemlich selbsterklärend.
Als nächstes müssen wir den Messbereich auswählen. Dazu wählen wir die nächsthöhere Spannung über dem erwartenden Messwert. Manche Multimeter wählen den richtigen Messbereich automatisch. Wenn du nicht weißt welche Spannung zu erwarten ist, dann beginne mit der höchsten Spannung und schränke den Messbereich Schritt-für-Schritt weiter ein. Wenn du die Spannung falsch geraten hast, ist das in der Regel auch kein Problem, insbesondere bei Niederspannung. Die meisten Messgeräte werden nicht beschädigt und wir können den Messbereich jederzeit anpassen, wenn wir sehen, dass der Wert außerhalb des Messbereichs liegt. Die maximal zulässige Spannung in jedem Messbereich ist normalerweise im Handbuch des DMMs angegeben.
Bereit zum Messen? Um die Spannung unserer Batterie zu messen, die bei ungefähr 9 V liegen sollte, müssen wir das Voltmeter parallel dazu anschließen. Dies können wir tun, indem wir direkt an den Batteriepole messen oder indem wir für die Messung einige lose Drähte auf der Lochrasterplatte anbringen.
Wenn wir den Spannungsabfall über einem Bauteil in unserer Schaltung, z.B. dem Widerstand, messen wollen, würden wir dazu die Messleitungen mit den beiden Pins unseres Widerstandes verbinden. Oder anders ausgedrückt, wir messen die Spannung auch hier, indem wir das Voltmeter parallel zum Widerstand anschließen.
Eine Frage, die sich stellen könnte, ist, ob es wichtig ist, in welcher Richtung man die Prüfspitzen anschließt. Nun, wie gesagt, die Spannung wird immer relativ zu einem Punkt gemessen. Wenn man die Prüfspitzen vertauscht, ändert man einfach den Bezugspunkt. Dies bewirkt einen Vorzeichenwechsel des Messwertes. Das Messgerät zeigt nun an, dass der Minuspol der Batterie ein Potential hat, das 9 V unter dem des Pluspols liegt, indem es - 9 V anzeigt. Richtig herum (rot an + und schwarz an -), zeigt es an, dass der Pluspol der Batterie ein Potential von 9 V über dem Minuspol hat. Bei der Interpretation des Messwertes musst du den von dir verwendeten Bezugspunkt mit berücksichtigen. Die Messqualität wird nicht dadurch beeinträchtigt, dass die Prüfspitzen verkehrt herum gehalten werden.
Strom messen
Wenn wir den Strom messen, müssen wir das Messgerät mit den anderen Komponenten in Reihe schalten. Wenn Sie verstanden haben, was Strom ist, wird das für Sie vollkommen logisch sein. Da Strom die Durchflussrate der Elektronen ist, muss man diese Elektronen durch das Messgerät leiten, um die Messung zu ermöglichen. Bei der Spannungsmessung mit dem Multimeter fließt nicht wirklich ein Strom durch das Messgerät. Wir müssen also irgendetwas ändern.
Um den Strom durch das Messgerät zu leiten, müssen wir die rote Messleitung aus dem Anschluss für die Spannungsmessung entfernen und sie in den entsprechenden Anschluss für die Strommessung stecken. Da auf diese Weise Strom durch das Messgerät fließen kann, können Sie Ihren Stromkreis mit den Prüfleitungen leicht kurzschließen. Dies passiert zum Beispiel, wenn Sie versehentlich versuchen, Spannung zu messen, ohne die Messleitungen wieder in den Spannungsmesseingang zurückzustecken. Sei also vorsichtig!
Es gibt ein Maximum für den Strom, den das Multimeter handhaben kann. Viele Multimeter haben einen Anschluss für kleine Ströme im Bereich von einigen hundert Milliampere und einen für die Messung größerer Ströme bis zu mehreren Ampere. Die meisten Messgeräte verwenden eine Sicherung, um den Eingang zu schützen. Wenn die maximale Stromstärke überschritten wird, brennt diese Sicherung durch. Du musst dann dein Multimeter öffnen und die Sicherung ersetzen. Die maximale Stromstärke ist normalerweise neben dem Stecker aufgedruckt. Wenn du nicht weißt, mit welchem Strom zu rechnen ist, dann beginne mit dem Eingang, der für höhere Ströme ausgelegt ist, und prüfe so, ob es sicher ist, den genaueren Eingang für niedrigere Ströme zu verwenden. Vorsicht ist besser als Nachsicht.
Widerstand messen
Zu guter Letzt wollen wir Widerstand messen. Ein Multimeter misst ihn nicht direkt. Es verwendet das Ohm'sche Gesetz, um ihn zu berechnen. Ich werde in einem späteren Tutorial erklären, wie dies funktioniert. Um es kurz zu machen, müssen wir den Strom und die Spannung kennen, um den Widerstand eines Bauteils zu berechnen. Das Multimeter führt die Messung durch, indem es einen sehr kleinen konstanten Strom an das Bauteil liefert. Dann misst es den Spannungsabfall über dem Bauteil. Um dies zu ermöglichen, müssen die Prüfspitzen auf die gleiche Weise wie bei der Spannungsmessung angeschlossen werden. Es gibt jedoch eine zusätzliche Anforderung: Die Schaltung muss stromlos sein. Wenn die Schaltung eingeschaltet ist, stört das die Versorgung des Bauteils mit dem zur Messung verwendeten Konstantstrom und man erhält ein völlig falsches Ergebnis.
