Heutzutage gibt es so viele elektronische Geräte und Geräte, die für eine Vielzahl von Zwecken entwickelt wurden. Gemeinsam ist ihnen, dass sie alle mit Strom betrieben werden. Letztere gibt es in zwei Formen: Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Die Fähigkeit, diese Ströme zu messen, ist entscheidend für die Identifizierung von Problemen in einer elektronischen Schaltung oder einem Gerät. Wir zeigen Ihnen, wie Sie Strom mit einem Digitalmultimeter messen.
Strom in einfachen Begriffen verstehen
Elektrischer Strom ist einfach zu verstehen mit Hilfe der Analogie eines Wasserströmungssystems innerhalb eines Gebäudes, wo Wasser vom Boden in den Überkopftank gepumpt wird und das Wasser durch den zurück zum Boden fließt Rohre. Ganz ähnlich verhält es sich mit einem elektrischen System: Statt Wasser werden Elektronen durch den Stromkreis bewegt. Mit demselben Modell können auch andere Komponenten des elektrischen Systems visualisiert werden.
Ähnlichkeiten zwischen beiden Systemen
Der Pluspol der Stromquelle (z. B. einer Batterie) ist ähnlich dem Niveau des Überkopftanks und der Minuspol dem Bodenniveau. Diese Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen wird als Spannung bezeichnet und in Volt gemessen, abgekürzt als „V“.
Je höher der Tank, desto höher der Druck des Wassers. Je höher die Potentialdifferenz zwischen den Batteriepolen, desto größer der elektrische Druck (Spannung). Es ist diese Spannung, die den Strom durch die Schaltung treibt. Je größer die Spannung, desto mehr Strom zirkuliert im Stromkreis. Strom wird in Ampere gemessen, abgekürzt als "A".
Die Spannung wird an den Klemmen der Stromquelle gemessen (genauso wie die Höhe des Überkopftanks gemessen wird). Der Strom wird innerhalb des Stromkreises gemessen (ähnlich wie bei der Wassermessung mit einem Durchflussmesser). Der Strom wird mit einem Amperemeter gemessen, das in einem Multimeter enthalten ist.
Strommessfunktionen eines Multimeters
Ein digitales Multimeter verfügt über ein LCD, einen Drehwähler und Anschlüsse zum Anschließen der Sondendrähte. Es wird normalerweise mit einer 9-V-Batterie betrieben. Je nach Art der Messung müssen zwei Sonden an die entsprechenden Anschlüsse angeschlossen werden. Die schwarze Sonde ist mit COM (kurz für "common") verbunden, verbunden mit Masse. Wie bei der roten Sonde wird für niedrige Ströme der mA-Anschluss verwendet; für hohe Ströme wird der 10A-Anschluss verwendet.
Für 10 A zeigt die Warnung auf unserem Multimeter "UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX" (Ihre kann abweichen). Dies bedeutet, dass das Multimeter einem anhaltenden Strom von 10 A für maximal 10 Sekunden standhalten kann, bevor die Drähte im Inneren heiß genug werden und möglicherweise schmelzen.
Messen der Stromaufnahme von elektronischen Gleichstromkomponenten
Eine Testplatine wird mit einem Akkupack, LEDs, einem Summer, einem Motor mit niedriger Drehzahl und einem Motor mit hoher Drehzahl aufgebaut. Unter Verwendung der Schalter wird jeder von diesen der Reihe nach eingeschaltet, um den Strom zu messen.
Dies ist der Schaltplan der Testplatine. Der Strom kann gemessen werden, indem das Multimeter an einem beliebigen Teil des Stromkreises in Reihe geschaltet wird.
Der Einfachheit halber sind die Sonden näher an der Batterie angeschlossen. Dies hilft beim Messen des Stroms, wenn einer oder alle Schalter eingeschaltet sind. Die schwarze Sonde wird mit dem Minuspol der Batterie und die rote Sonde mit dem anderen Kabel verbunden, um eine Reihenschaltung zu bilden.
Bevor Sie den Strom mit einem Multimeter messen, ist es ratsam, eine grobe Schätzung des zu messenden Stroms zu haben. Dies ist erforderlich, da die rote Sonde an den richtigen Anschluss des Multimeters angeschlossen werden muss.
Suchen Sie zur Schätzung nach den Spezifikationen der Komponente. Wenn beispielsweise ein 5-V-Gleichstrommotor eine Nennleistung von 0,5 W hat:
- Strom = Leistung / Spannung
- Strom = 0,5 / 5
- Strom = 0,1 A = 100 mA
Nachdem Sie nun einen ungefähren Stromwert haben, schließen Sie das Kabel an den regulären mA-Anschluss an und stellen Sie den Drehschalter des Multimeters auf 200 mA ein.
In der Praxis ist es jedoch schneller, mit einem höheren Wert auf dem Drehregler des Multimeters zu beginnen und aus Gründen der Genauigkeit zu niedrigeren Werten überzugehen. Wenn Sie keinen Zugriff auf die Spezifikation der elektronischen Komponente haben, sollten Sie dies tun.
LEDs verbrauchen bekanntermaßen wenig Strom, daher ist das Multimeter so eingestellt, dass es den Strom in Milliampere (mA) misst. Beim Messen zeigt sich, dass die beiden hellen LEDs nur 7,43 mA verbrauchen.
Ebenso verbrauchen Summer nicht viel Strom. Mit 2,04 mA ist er sogar noch sparsamer.
Die Messung des Stroms des langsam laufenden Motors zeigt 0,37 A (370 mA). Beachten Sie, dass der Multimeteranschluss und der Drehregler auf 10 A geändert wurden.
Der Hochgeschwindigkeitsmotor verbraucht erwartungsgemäß mit 0,53 A (530 mA) sogar noch mehr.
Wechselstrom messen
Im Gegensatz zu Gleichstrom findet Wechselstrom (AC) in der Niederspannungselektronik nicht viele Anwendungen. Das ist der Grund, warum viele Multimeter kein AC-Amperemeter haben. Aber für diejenigen, die dies tun, ist das Messen von AC ein ähnlicher Prozess wie DC; Der Drehregler muss jedoch auf AC gestellt werden.
Strommessung in Wechselstromgeräten
Der Hauptvorteil von Wechselstrom ist der minimale Leistungsverlust bei der Übertragung über große Entfernungen. Wechselspannung wird über Transformatoren heruntertransformiert und den Verbrauchern zugeführt. Kleinere Geräte wandeln den Strom in Gleichstrom um und verwenden ihn (Beispiele sind Telefonladegeräte und Laptops). Größere Geräte verwenden Wechselstrom direkt (Beispiele sind Warmwasserbereiter und Motoren).
Die Spannung, die diesen Geräten zugeführt wird, variiert zwischen 120 V und 230 V, abhängig von den in den verschiedenen Ländern angenommenen Standards. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Spannungen hoch genug sind, um Verletzungen zu verursachen oder sogar Menschenleben zu gefährden, wenn sie ohne angemessene Vorsichtsmaßnahmen gehandhabt werden. Da der Strom innerhalb eines Stromkreises gemessen wird, wird dringend empfohlen, beim Messen von Hochspannungs-Wechselstrom KEIN Multimeter zu verwenden.
Was Sie tun können, ist, a zu verwenden Strommesszange Wechselströme zu messen. Das Messgerät verwendet das elektromagnetische Feld des Wechselstroms, um den Strom zu messen, und muss nicht mit dem Kabel in Kontakt sein, sodass es sicher ist. Die Klemme muss um den Draht gelegt werden und der Messwert wird angezeigt; es kann Ströme bis zu 1000 A messen.
Es gibt jedoch ein Problem mit Zangenmessgeräten. Die Klemme sollte nur um einen Draht gelegt werden, um einen Messwert zu erhalten. Aber Netzkabel von Geräten sind normalerweise ein Bündel von drei Drähten (stromführend, neutral und Erde). Also, ein Steckdose Amperemeter wäre ideal, um Geräteströme zu messen.
Messen und Überwachen von Strom in 5-Volt-Geräten
Viele moderne Geräte werden von 5-V-USB-Adaptern und Powerbanks mit Strom versorgt. Es ist nützlich, den Strom zu messen, um die Vitalwerte zu verstehen, um beispielsweise die Batterien während des Ladevorgangs nicht zu überladen. Dies kann mit einem normalen Multimeter erfolgen: Sie können ein USB-Verlängerungskabel verwenden, die Hülse entfernen, den positiven Draht abschneiden, dann seine Enden mit den Sonden des Multimeters verbinden und den Strom messen. Allerdings ist das eine umständliche Lösung.
Einfacher ist die Verwendung von a USB-Multimeter das speziell für die Messung der beiden wichtigen Parameter Spannung und Strom ausgelegt ist. Schließen Sie es einfach in Reihe an und die Messwerte werden intermittierend angezeigt.
Das Messgerät ist einfach, aber dennoch ein sehr nützliches Gerät. Angenommen, Sie kaufen ein neues iPhone Pro Max 14 ohne das offizielle Apple-Ladegerät. Sie kaufen separat ein Ladegerät eines Drittanbieters, vertrauen auf die Aufkleber und schließen es an. Was als nächstes passiert, hängt davon ab, wie viel Glück Sie haben. Die möglichen Ergebnisse liegen zwischen einem Piepton und einem Kaboom.
Es ist klüger, den Adapter zu überprüfen, bevor Sie ihn an Ihr teures Telefon anschließen. Wenn es ein Problem gibt, ist das Schlimmste, was passieren könnte, dass das preiswerte USB-Messgerät explodiert und nicht Ihr 1000-Dollar-Telefon.
Sie können das USB-Messgerät auch verwenden, um Computeranschlüsse zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Spannung stimmt und genügend Strom geliefert wird, um die Peripheriegeräte wie eine USB-Festplatte zu betreiben.
Das USB-Messgerät kann auch zur kontinuierlichen Überwachung verwendet werden. Telefone ohne LED-Ladeanzeigen müssen durch Einschalten des Bildschirms überprüft werden, um festzustellen, ob der Ladevorgang abgeschlossen ist. Ein USB-Amperemeter zeigt den durch die Schaltung fließenden Dauerstrom an. Ein hoher Strommesswert bedeutet, dass das Telefon noch aufgeladen wird; ein niedriger Wert bedeutet, dass der Ladevorgang abgeschlossen ist.
Einplatinencomputer wie der Raspberry Pi werden ebenfalls über 5V USB mit Strom versorgt. Die Leistung des Pi wird direkt von der Qualität der Stromversorgung beeinflusst. Möglicherweise bemerken Sie ein blinkendes rotes Licht auf der Pi-Platine, das auf eine unzureichende Stromversorgung hinweist. Mit dem USB-Multimeter können Sie die Spannung und den Strom, der zum Pi fließt, überwachen, die Stromversorgung korrigieren und die beste Leistung erzielen.
Strom zu verstehen und zu messen ist einfach
Sie wissen jetzt, wie man Strom mit einem Digitalmultimeter und auch mit einer Strommesszange oder einem USB-Multimeter misst. Neben der Strommessung kann ein Multimeter zur Messung von Spannung, Widerstand und vielen anderen elektrischen Parametern verwendet werden. Das Erlernen der Verwendung ist das Tor zum Verständnis der Welt der Elektronik.
