So messen Sie die Spannung auf einem Steckbrett

Lötfreie Steckbretter eignen sich ideal für das Prototyping von Schaltungen und bieten eine Plattform für schnelles und flexibles Experimentieren. Um den Erfolg von Schaltungsentwürfen sicherzustellen, ist jedoch eine genaue Messung der Spannung zwischen den Komponenten auf dem Steckbrett sehr hilfreich. Werfen wir einen Blick darauf, wie man die Spannung auf einem Steckbrett misst.

Was ist Spannung?

Spannung, oft auch als elektrische Potenzialdifferenz bezeichnet, ist die treibende Kraft, die unsere Stromkreise antreibt. Seine Maßeinheit ist Volt (V) und stellt die potentielle Energiedifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis dar, ähnlich dem Unterschied im Wasserdruck zwischen zwei Enden eines Rohrs.

Spannungsmessgeräte

Es gibt zwei Hauptinstrumente, die üblicherweise zur Spannungsmessung verwendet werden:

Digitales Multimeter (DMM)

Das Digitalmultimeter ist ein Standarddiagnosetool zur Messung von Spannung, Strom und Widerstand. Analoge Voltmeter mit Zeigern wurden aufgrund ihrer höheren Genauigkeit und Zuverlässigkeit seit langem durch digitale Multimeter ersetzt.

Oszilloskop

Das digitale Oszilloskop ist ein wertvolles Werkzeug zur Analyse dynamischer elektrischer Signale mit komplexen Wellenformen. Es bietet eine visuelle Darstellung von Spannungsschwankungen im Zeitverlauf und ist somit nützlich für die Untersuchung elektronischer Signale in Ihren Projekten.

Komponenten mit dem Steckbrett verbinden

Der Anschluss eigenständiger elektronischer Komponenten ist am einfachsten. Sie müssen lediglich die gewünschten Reihen identifizieren und die beiden Anschlüsse des Bauteils einstecken, z.B. ein Widerstand, in verschiedenen vertikalen Reihen im inneren Teil der Platine. Stellen Sie einfach sicher, dass die Leitungen die Metallplatten unter den Löchern auf dem Steckbrett berühren.

Achten Sie beim Anschließen von Leiterplatten an das Steckbrett nur darauf, dass Sie die Leitungen nicht kurzschließen. Dies ist ziemlich häufig der Fall, wenn Sie mit der Herstellung von Schaltkreisen auf einem Steckbrett mit kleinen Modulen noch nicht vertraut sind. Hier ist eine perfekte Demonstration davon.

Achten Sie beim Anschließen von ICs immer darauf, dass Sie sie rittlings auf der Mittelbrücke platzieren, die die beiden inneren Abschnitte des Steckbretts trennt.

Außerdem müssen Überbrückungsdrähte vollständig eingeführt werden, um sicherzustellen, dass es zu keinen losen Verbindungen kommt.

Strom- und Erdungsschienen

Steckbretter verfügen typischerweise über zwei lange Metallstreifen, die entlang der Kanten des Bretts verlaufen. Diese werden als Strom- und Erdungsschienen bezeichnet und dienen bestimmten Zwecken beim Schaltungsdesign.

Die Stromschiene, oft durch rote Markierungen oder das Symbol „+“ gekennzeichnet, dient der Spannungsversorgung der Komponenten. Es wird üblicherweise an den Pluspol der Stromquelle oder die Spannungsversorgung innerhalb des Stromkreises angeschlossen.

Die Erdungsschiene, die normalerweise mit blauen Markierungen oder dem Symbol „-“ gekennzeichnet ist, dient als Bezugspunkt für das elektrische Potenzial des Stromkreises. Es wird an den Minuspol der Stromquelle angeschlossen und dient als gemeinsame Masse für die Komponenten. Weitere Einzelheiten finden Sie unter Was ein Steckbrett ist und wie man es benutzt.

Messen der Spannung zwischen Komponenten

Eines der Hauptziele bei der Schaltungsanalyse während der Herstellung auf einem Steckbrett besteht darin, die Spannung an bestimmten Knoten und zwischen Komponenten in der Schaltung zu messen. Dies hilft Ihnen, die Dynamik der Schaltung zu verstehen, die Sie herstellen.

Eigenständige Komponenten

Wenn Sie die Spannung an eigenständigen Komponenten messen, müssen Sie lediglich das Multimeter auf die richtige Einstellung einstellen und die Sonden richtig einstellen. Einige Komponenten, wie z. B. LEDs, haben eine festgelegte Polarität; andere, wie Widerstände, tun dies nicht. Das folgende Diagramm zeigt, wie der Spannungsabfall an einem Widerstand mit einem Voltmeter/Multimeter gemessen wird.

Kreuzungen oder Knoten

Um die Spannung an einer Verbindungsstelle oder einem Knoten in einem Stromkreis zu messen, suchen Sie einfach den Erdungsbezug des Stromkreises und die Verbindungsstelle selbst.

Beachten Sie, dass Sie möglicherweise ungenaue oder überhaupt keine Messwerte erhalten, wenn Ihr Stromkreis über eine erdfreie Masse verfügt.

Serienkomponenten

Stellen Sie bei in Reihe geschalteten Komponenten sicher, dass sich die Sonden des Multimeters (oder Oszilloskops) an den äußersten Enden des Stromkreises befinden, wie unten gezeigt.

Stromschienen

Die Spannung an den Strom-/Erdungsschienen ist ziemlich einfach, da Sie für die Messung nur die beiden Schienen, positiv und negativ, verwenden müssen. Stellen Sie sicher, dass Sie die rote Sonde an die Schiene anschließen, die an eine Stromquelle angeschlossen ist.

Häufige Fehler bei der Messung

Um genaue Messungen zu gewährleisten und mögliche Schäden an Komponenten auf einem Steckbrett zu verhindern, ist es wichtig, sich der allgemeinen Herausforderungen bewusst zu sein.

1. Keine Aufteilung der 3,3-V- und 5-V-Stromschienen

Wenn Sie mit Schaltkreisen arbeiten, die sowohl 3,3-V- als auch 5-V-Stromquellen benötigen, sollten Sie die Stromschienen auf dem Steckbrett teilen. Dadurch werden unbeabsichtigte Verbindungen zwischen den verschiedenen Spannungsebenen verhindert und das Risiko einer Beschädigung von Bauteilen minimiert. Sie können die obere Schiene für 5 V und die untere Schiene für 3,3 V verwenden

2. Keine Überbrückung der Stromschienen

Einige Steckbretter verfügen über eine Bruchbrücke, die die Stromschienen in zwei Hälften teilt. Dies kann leicht gelöst werden, indem die Schienen zur Gewährleistung der Kontinuität überbrückt werden.

3. Verwendung von Wechselstrom für Gleichstromkomponenten

Wechselstrom kann schwere Schäden an Gleichstromkomponenten verursachen, einschließlich integrierter Schaltkreise und Mikrocontroller. Wenn es wirklich nötig ist, verwenden Sie immer Koppelkondensatoren zur DC-Isolierung – eine gängige Methode für das Verstärkerdesign auf Steckbrettern.

Kennen Sie die richtige Methode zur Spannungsmessung

Zu verstehen, wie man die Spannung zwischen Komponenten auf einem Steckbrett genau misst, ist eine wesentliche Fähigkeit für den erfolgreichen Prototypenbau von Schaltungen. Wenn Sie das Konzept der Spannung verstehen und die richtigen Messtechniken befolgen, erhalten Sie die Möglichkeit, Ihre Schaltungsentwürfe zu optimieren und eine zuverlässige Leistung sicherzustellen.