Multimeter

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Multimeter
Kapitel 3
Multimeter
1. Das Multimeter
2
2. Messarten und Vorsätze
3
3. Die Spannungsmessung
3
3.1. Gleichspannung
3
3.2. Wechselspannung
5
4. Strommessung
5
4.1. Gleichstrommessung
6
4.2. Wechselstrommessung
7
5. Widerstandsmessung
7
6. Allgemeine Messhinweise
10
7. Aufgabe
11
1
Multimeter
1.
Das Multimeter
u
Analog-Multimeter
Analog bedeutet:
Kapitel 3
gleichartig, stetig,
stufenlos
Der Messwert wird durch Ausschlag des
Zeigers dargestellt. Die Anzeige erfolgt
stufenlos, d.h. ohne Unterbrechung
u
Digital-Multimeter
Digital bedeutet:
stufenweise
ziffernmäßig,
Der Messwert wird sofort als Zahlenwert
dargestellt. Die Anzeige erfolgt stets in Stufen,
da die letzte Zahl immer nur um eine Ziffer
springen kann.
Das Digital-Multimeter hat einen größeren
Eingangswiderstand als ein Analog-Multimeter.
2
Multimeter
2.
Kapitel 3
Messarten und Vorsätze
Digitale Multimeter werden heute aufgrund ihrer leichten Ablesbarkeit und Robustheit
für die meisten Messungen in der Elektrischen Anlage am Kraftfahrzeug eingesetzt.
Das Wort "Multi" stellt hier die Vielseitigkeit der Einsatzbereiche dar, wobei die Anzahl
der Messarten je nach Messgerät sehr unterschiedlich sein kann. Dieses Kapitel
beschränkt sich im Wesentlichen auf die drei Hauptmessarten Spannung, Strom und
Widerstand und den Umgang mit dem Messgerät .
Neben den Messarten muss bei vielen Multimetern auch der richtige Messbereich
gewählt werden der teilweise mit "Vorsätzen" versehen ist.
Vorsätze:
Vorsätze
m
K
M
Wert
0,000001
0,001
1000
1000000
3.
Die Spannungsmessung
3.1.
Gleichspannung
Bezeichnung
Micro
Milli
Kilo
Mega
Für die Spannungsmessung am Kraftfahrzeug ist auf die
richtige Wahl der Spannungsart und des Messbereichs zu
achten.
AC V =
Alternating Current Voltage
Wechselspannung
DC V =
Direct Current Voltage
Gleichspannung
Messbereiche im KFZ : 20V, 2V, 200mV
Die Anschlussbuchsen für die Spannungsmessung sind:
Die "COM"-Buchse für die Masseseite (Bezugspunkt) und
die V-Ohm-Buchse für das Messkabel, das an der
Messstelle angesetzt wird.
Spannungsmesser werden parallel zur Messstelle
angeschlossen. Sie besitzen einen hohen Innenwiderstand, um einen möglichst
geringen Einfluss auf die zu prüfende Schaltung zu haben. Dieser Umstand hat den
Vorteil, dass auch bei versehentlichem Falschanschluss, z.B. bei Verwechslung von
Kabeln, weder das Gerät noch die Elektronik beschädigt werden. Das Vertauschen der
Anschlusskabel am Messgerät bewirkt lediglich ein negatives Vorzeichen in der
Anzeige.
3
Multimeter
Kapitel 3
Wird eine pulsierende Gleichspannung mit dem Multimeter gemessen (z.B.
Luftmassenmesser) so wird im Gleichspannungsbereich der Mittelwert aus den
Spannungswerten angezeigt.
Die Spannungsmessung ist die am häufigsten eingesetzte Messmethode in der
Elektrik/Elektronik. Zu beachten ist bei der Spannungsmessung, an welcher Stelle der
Bezugspunkt (COM) angeschlossen worden ist.
Als Beispiel soll eine einfache Lampenschaltung mit Fehler dienen:
1. Das Messgerät soll mit der Messbuchse V an P1
angeschlossen werden, die COM-Buchse mit
Bezugspunkt 1 (Anschlussstecker der Lampe)
verbunden sein, der Schalter ist geschlossen.
Messwert = 10V (Spannungsabfall Lampe)
Bezugspunkt1
2. Das Messgerät soll mit der Messbuchse V an P1
angeschlossen werden , die COM -Buchse mit
Bezugspunkt 2 (jetzt Karosseriemasse) verbunden
sein, der Schalter ist geschlossen.
Messwert = 12V (Spannungsabfall Lampe + Schalter
+ Masseleitung)
Bezugspunkt2
3. Schalter offen (Anschluss wie 2):
Messwert = 12V (Systemspannung ohne Belastung)
Es wird sofort klar, dass aufgrund der Messung ein
Fehler in der Schaltung vorliegen muss, da an der Lampe 2V Spannung fehlen (Fehler
am Schalter?, Verbindung?, Kabel?).
Normalerweise wird, wenn nicht anders angegeben, die Spannungsmessung mit dem
Bezugspunkt an der Karosseriemasse durchgeführt (2), was allerdings bei dem oben
vorliegenden Fehler kein korrektes Ergebnis erbracht hätte.
Daraus lässt sich folgern:
1. Spannungsmessungen sollten möglichst im belasteten Stromkreis
durchgeführt werden.
2. Ist die Karosseriemasse der Bezugspunkt, so sollte nicht nur die Spannung,
die am zu prüfenden Bauteil anliegt gemessen werden, sondern auch der
Spannungswert des Masseanschlusses (Spannungsabfall der Leitung) der im
Idealfall natürlich ~0V beträgt.
3. Nur mit Kenntnis des Schaltplanes lässt sich der Spannungsverlauf korrekt
nachvollziehen
Tipp:
Versuchen Sie nicht eine Masseleitung ohne Belastung mit dem Voltmeter auf
korrekten Durchgang zu prüfen (Anschluss „V“ → Pluspol + Com → Massekabel). Der
hohe Eingangswiderstand des Messgerätes verhindert einen Spannungsabfall an der
Leitung, falls diese nicht direkt unterbrochen sein sollte, sondern nur einen erhöhten
Widerstand aufweist.
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Multimeter
Kapitel 3
Probleme bei der Spannungsmessung
3.2. Wechselspannungsmessung
Wechselspannungsmessungen sind im Kraftfahrzeug nur selten durchzuführen. Ein
Beispiel hierfür sind die Raddrehzahlsensoren des ABS, die eine reine
Wechselspannung erzeugen.
Zur Wechselspannungsmessung muss sich der Wahlschalter in der Position AC V
befinden. Die Anschlussbuchsen sind die gleichen wie bei der
Gleichspannungsmessung, die Polarität der Kabel ist jedoch beliebig. Das Multimeter
zeigt bei Messungen von Wechselgrößen immer den Effektivwert an, d.h. den Wert
einer Gleichspannung welche die selbe Leistung am gleichen Ohmschen Widerstand
erbringt.
1. Den Effektivwert nennt man auch quadratischen Mittelwert.
2. Ohne besondere Kennzeichnung erfolgen in der Energietechnik alle Angaben
in Effektivwerten.
3. Der Effektivwert bezieht sich immer auf ein sinusförmiges
Wechselspannungssignal.
4.
Strommessung
Strommessungen mit dem Multimeter werden im Kraftfahrzeug seltener vorgenommen,
da sie zum Teil schwieriger vorzunehmen sind (abhängig vom Messgerät) und die
Gefahr der Zerstörung durch falsches Anschließen (Kurzschluss) vorhanden ist.
Bei der Strommessung wird bei herkömmlichen Multimetern das Messgerät in Reihe in
den Stromkreis geschaltet, d.h. es muss eine Trennstelle vorhanden sein, oder
eingebaut werden. Der zu messende Strom fließt dann durch das Messgerät und den
Verbraucher. Daraus ergibt sich:
1. Der Strom darf einen Höchstwert nicht überschreiten (Zerstörung
Messgerät/Sicherung).
2. Das Messgerät darf keinen hohen Eingangswiderstand besitzen
(Spannungsabfall zu groß).
3. Die richtige Anschlussbuchse muss gewählt werden.
4. Richtigen Messbereich einstellen.
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Multimeter
Kapitel 3
4.1. Gleichstrommessung
Zur Gleichstrommessung muss sich der Wahlschalter im
Bereich DC A befinden und der entsprechende
Messbereich des zu erwartenden Stroms (die Stromstärke
sollte vorher bekannt sein) ausgewählt sein.
Für die Strommessung sind 3 Steckbuchsen vorhanden:
1. die "mA" - Buchse für Stromstärken bis 200 mA
(unser Beispielgerät),
2. die "20A" - Buchse für Ströme bis 20 A
3. die "COM" - Buchse für das schwarze Anschlusskabel
Da die Stromrichtung von + nach - vorgegeben ist,
schließt man das Kabel der A-Buchsen an die
strombringende (positivere) Seite an und die COM Buchse an die stromabführende (negativere) Seite der
Trennstelle an. Ein Vertauschen der Kabel führt zu einer
negativen Anzeige.
Die Aktivierung des Stromkreises sollte erst nach dem
Anschließen des Messgerätes erfolgen.
Beispielmessung:
Stromfluss von + nach - durch das Amperemeter
A
Tipp: nach jeder Messung sollten Sie das Kabel
aus der A-Buchse ziehen um einen Kurzschluss
durch eine eventuell darauffolgende
Spannungsmessung zu verhindern.
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Multimeter
Kapitel 3
Probleme bei der Strommessung
u gesicherter Strommessbereich
u meist ungesicherter Strommessbereich
u kein Messwert, dann ist eventuell
die Sicherung defekt ,falsche
Bereichswahl
u kein Messwert, dann eventuell
doch abgesichert und Sicherung defekt
Bereichswahl richtig?
4.2. Wechselstrommessung
Auch beim Wechselstrom wird der Effektivwert wie bei der
Wechselspannungsmessung angezeigt. Zu beachten sind auch hier die Bereichswahl
und der Messbereich. Die Wechselstrommessung kommt im Kraftfahrzeug für die
Diagnose und Fehlersuche bisher nicht vor.
5.
Widerstandsmessung
Die Widerstandsmessung im Kraftfahrzeug wird häufig eingesetzt um Spulen,
Widerstände, Verbindungen, Isolationen und Kabel auf Durchgang bzw. korrekten
Ohmwert zu prüfen. Auch bei der Ohmmessung ist wie bei allen anderen Messarten
darauf zu achten, dass der richtige Messbereich eingestellt wird.
Zunächst soll hier die grundlegende Arbeitsweise eines Ohmmeters erklärt werden:
Jedes Ohmmeter (Digital o. Analog) enthält eine Spannungsquelle (Batterie). Wird der
Ohmbereich angewählt, liegt eine geringe Gleichspannung (abhängig vom Gerät und
Messbereich) an den beiden Anschlussbuchsen an. Verbindet man nun die
Anschlusskabel mit dem zu messenden Gegenstand, so fließt abhängig vom
Wiederstand ein sehr kleiner Strom und bewirkt einen Spannungsabfall im Messgerät.
Dieser Spannungsabfall wird als Maß für den Ohmschen Widerstand benutzt und als
Ohmwert umgesetzt am Display angezeigt. Zu einer Beschädigung des
Ohmmessbereichs kann es durch das Messen von Ohmwerten unter Spannung
kommen.
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Multimeter
Kapitel 3
Für die Widerstandsmessung gilt:
•
•
•
•
•
•
•
•
Ist der zu erwartende Messwert unbekannt, im hohen Messbereich (2MOhm)
beginnen und herunterschalten.
Das zu messende Bauteil darf zwischen den Messpunkten keinen
Potentialunterschied aufweisen (spannungs- / stromlos Bild 1).
Die Widerstandsmessung nie bei angeschlossenem Bauteil vornehmen, da sonst
der Gesamtwiderstand der Schaltung gemessen wird(Bild 2).
Die Messung zügig durchführen, um die Batterie nicht unnötig zu entladen bzw. zu
belasten.
Widerstandsmessung an Halbleiterbauelementen ist nicht sinnvoll, da die Werte
stark unterschiedlich ausfallen können.
Es gibt keine negativen Ohmwerte, auch nicht, wenn die Anschlusskabel vertauscht
werden (Batterie leer; Bauteil nicht spannungs- / stromlos).
Nicht die Prüfspitzen berühren.
Vermeiden Sie Messbereiche über 2MOhm (Fehlmessung).
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Multimeter
Kapitel 3
Probleme bei der Widerstandsmessung
Bei Messungen an:
u
u
u
u
Dioden, Transistoren ist die Polarität und die Ausgangsprüfspannung des
Messgerätes zu beachten.
Bauteilen (z.B. Lampen, Widerständen, Spulen, Leitungen) ist die Polarität der
Anschlusskabel unwichtig.
Das Ohmmeter mit Anschlusskabeln immer auf korrekten Anzeigewert testen
(Prüfspitzen / Klemmen zusammenhalten = 0 - 0,2 Ohm).
Neuere Geräte weisen im höchsten Messbereich einen max. Wert von
2000MOhm aus. Diese Einstellung kann durch die große Empfindlichkeit durch
äußere Einflüsse zu Fehlmessungen bei der Isolationsprüfung führen. Es wird
deshalb empfohlen, nur auf entsprechende Anweisung diesen Bereich zu wählen
und im Normalfall den Bereich 2MOhm als Höchstwert bei der Isolationsprüfung
einzustellen.
Beachten Sie: Widerstandsmessungen an Dioden usw. sind nicht sinnvoll und dienen
nur der Funktionsprüfung bzw. Polaritätsprüfung (nur möglich, wenn die
Prüfspannung höher als der Spannungsabfall am Prüfteil → Aufbau
Halbleiter)
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Multimeter
6.
Kapitel 3
Allgemeine Messhinweise
u
Messbereichsschalter auf die richtige Messart einstellen.
u
Im Messbereich eine Stufe höher beginnen als der Messwert eventuell sein wird.
u
Prüfkabel immer zuerst an das Messgerät, dann erst an das Messobjekt
anschließen.
u
Bei Strommessungen das Multimeter in Reihe schalten.
u
Bei Spannungsmessungen das Multimeter parallel schalten.
u
Bei Widerstandsmessungen das Messobjekt aus der Schaltung isoliert und
spannungsfrei prüfen.
u
Immer im kleinstmöglichen Messbereich, in dem das Messergebnis noch ablesbar
ist, messen.
u
Bei Isolationsprüfung (Masseschlussprüfung) höchsten Wert im
Widerstandsmessbereich verwenden (max. 2MOhm).
u
Anschlussklemmen während der Messung nur an der Isolation anfassen.
u
Beachten Sie die Einstellung des Messbereichs auf Gleich- oder
Wechselspannung!
Bei der Verwendung von Prüfspitzen den Kabelbaum und die Steckkontakte nicht
beschädigen!
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Multimeter
7.
Aufgabenstellung:
Vervollständigen Sie diese Seite:
Vorsätze
Wert
Bezeichnung
m
K
M
Abkürzungen:
DC ñ
AC ñ
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Kapitel 3
Multimeter
Kapitel 3
Messübungen
1.
Spannungsmessung
Prüfen Sie bitte an folgenden Bauteilen mit Hilfe der Verdrahtung jeweils die
Versorgungsspannung im angeschlossenen Zustand. Benutzen Sie Krokodilklemmen
und sehr dünne Prüfspitzen bzw. Büroklammern um die Verbindung zum Kabelschuh
herzustellen. Denken Sie daran die Prüfungen nur von der Rückseite der Stecker
durchzuführen. Benutzen Sie die Verdrahtung und messen Sie die Werte unter
folgenden Bedingungen an einem Fahrzeug mit MPI System:
1. Motor aus
2. Zündung an
Fahrzeug:__________________________
Versorgungsspannung an der Zündspule: = _____________
Versorgungsspannung am Drosselklappensensor: = _____________
Spannung am Leerlaufschalter (1. Schalter geschlossen + 2. Schalter geöffnet): =
1.___________________________
2.
2. ___________________________
Strommessung:
Messen Sie 1. die Stromaufnahme und 2. den Spannungsabfall an einer beliebigen
21W Glühlampe an einem beliebigen Fahrzeug:
1.___________________________
3.
2. ___________________________
Widerstandsmessung
Messen Sie den Widerstand der 21W Glühlampe:
________________________________
Messen Sie den Widerstand der Masseleitung der 21 W Glühlampe, aus der Aufgabe
Strommessung:
_______________________________
12
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