Das Dilemma mit dem Messen: Der Strom

Strom messen Bild 3Das Problem mit den falschen Werten

Ich bekomme ja des Öfteren Fragen, zu den unterschiedlichsten Elektronik-Projekten, an denen die Menschen so werkeln. Der Löwenanteil hängt inhaltlich mit Fehlfunktionen von Selbstbauten zusammen, meist schon bei der Inbetriebnahme. Da man gerade so aus der Ferne nur Glaskugellesen betreibt, sind Messwerte mit das Wichtigste, was bekannt sein sollte.

Nach all den Jahren habe ich für mich die Erkenntnis gewonnen, dass ein sehr großer Teil der Schwierigkeiten daher kommt, dass es Probleme bei der Messung des real fließenden Stroms gibt. Oft werden Strom und Spannung verwechselt, ich habe da ja auch schon einiges zu geschrieben. Natürlich muss auch der Umgang mit dem Multimeter zielsicher sein, am Ende liegen ansonsten eine ruinierte Schaltung und auch ein defektes Messgerät auf dem Tisch. Das Thema Multimeter ist hier im Blog schon beschrieben, im Internet findet sich auch noch reichlich Stoff zu der Materie.

Hier geht es mir nun darum, anhand eines sehr einfachen Beispiels nochmals zu erläutern, an welcher Stelle gemessen werden muss und wo dabei die Messspitzen anzusetzen sind. Ganz wichtig ist natürlich auch die Einstellung des Messgerätes.

Den Strom direkt messen

Im Bild ist ein einfacher Stromkreis zum Betrieb einer Leuchtdiode skizziert.

Ausgehend von der Stromquelle UB, fließt der Strom durch den Widerstand R1, zur LED D1 und schließlich wieder zurück. Man kann unschwer erkennen, dass eine Unterbrechung dieser Reihe dafür sorgt, dass die LED erlischt, der Stromkreis ist schließlich unterbrochen.

Strom messen Bild 2Genau diese Unterbrechung ist nun auch notwendig, um den Strom zu messen, der in der Schaltung unterwegs ist. Da es sich hier um eine Reihenschaltung handelt, ist es eigentlich völlig egal, an welchem Punkt die Unterbrechung erfolgt, der Strom ist an jeder Stelle der Gleiche. Er geht nicht verloren, er verrichtet lediglich Arbeit und fließt exakt wieder raus, wie herein. Dieser Schnitt bzw. so eine Unterbrechung, ist immer notwendig, wenn der Strom direkt gemessen werden soll, anders geht es nicht! Jedenfalls dann nicht, wenn man mit einem klassischen Multimeter und zwei Messspitzen ans Werk geht, was wohl beim Großteil der Messungen im privaten Bereich, der Fall sein dürfte.

Strom messen Bild 3Wie nun genau mit dem Messgerät zu verfahren ist, kann an dieser Stelle nur grob aufgezeigt werden. Manch günstiges Multimeter besitzt vielleicht gar keinen Strommessbereich, dann ist die direkte Messmethode so nicht möglich! Am Sichersten ist ein Blick ins Handbuch, es gibt mittlerweile zu viele Modell-Varianten, für einen zuverlässigen Hinweis.

Bei Unsicherheiten zum Umgang mit dem Messgerät weise ich noch mal auf den weiter oben verlinkten Artikel zum Thema „Multimeter“ hin, viele Fragen sind vielleicht dort schon beantwortet.

Da hier jetzt davon ausgegangen wird, dass das benutzte Messgerät Ströme messen kann (wäre ja auch blöd für so einen Artikel, wenn das nicht ginge, oder? ;-) ), muss man sich evtl. für einen Messbereich entscheiden. Hier hilft oft wirklich nur ein Blick in das Handbuch oder gegebenenfalls auf den Ein-/Wahlschalter, um festzustellen, welcher maximale Strom in den einzelnen Messbereichen gemessen werden kann und vor allem darf!

Da so eine Leuchtdiode im Allgemeinen nur einige Milliampere benötigt, würde wahrscheinlich ein Messbereich mit einem Maximum vom vielleicht 250 mA ausreichen. Ist aber ein Fehler in der Schaltung oder es besteht der Verdacht auf einen Kurzschluss, empfiehlt es sich, mit dem größten Bereich zu beginnen, um das Multimeter zu schützen. Bei den gängigen Geräten dürfte dies der 10 Ampere Bereich sein.

Um nun zu messen, müssen die Messleitungen in die entsprechenden Buchsen am Messgerät gesteckt werden. Welche das sind, muss wieder der Beschriftung oder der Anleitung entnommen werden, passend zum gewählten Messbereich.

Gehen wir nun davon aus, dass die Unterbrechung des Stromkreises zwischen den Punkten C und D im Bild liegt. Der Punkt C wird verbunden mit dem GND Anschluss, dies ist die negativste Stelle in der Messchaltung.

Wird der 10 A Bereich für die zweite Messspitze genutzt, kommt die Leitung in die entsprechende Buchse und die Spitze zum Messen an Punkt D. Im Milliamperebereich muss die Buchse natürlich, entsprechend dem Multimeter, evtl. gewechselt werden. Moderne Messgeräte erkennen die Polarität automastisch, hat man + und – vertauscht, ist dies für die Messung nicht kritisch, im Display wird höchstens ein – angezeigt. Sollte allerdings ein analoges Gerät genutzt werden, wird der Zeiger in die falsche Richtung ausschlagen.

Natürlich ist in diesem Beispiel das Auftrennen der Leitungen eigentlich Unfug. Selbst die Leitungen, welche die Schaltung mit Strom versorgen, sind ja Teil der Reihenschaltung und es ist natürlich wesentlich weniger umständlich, die Verbindung von der Stromquelle zur Schaltung zu trennen, als auf einer Platine, die Bahnen zu zerschneiden.

Zum Messen muss natürlich auch ein Strom fließen, einschalten also nicht vergessen ;-)

Vorsicht! Auch wenn es hier im Beispiel nur um eine LED mit harmlosen Strömchen geht, kann bei anderen Schaltungen durchaus gefährliches Potential vorhanden sein! Im Zweifel: Finger weg!

Indirekte Messung

Möchte man nun unter allen Umständen das Auftrennen der Leitungen vermeiden, könnte im gezeigten Beispiel, auch die indirekte Messung genutzt werden. In diesem Fall reicht es aus, die Spannung über dem Widerstand zu messen und durch den Wert eben dieses Widerstandes zu teilen. Die Spannung in Volt, geteilt durch den Widerstandswert in Ohm, ergibt den Strom in Ampere.

Auch hier: Vorsicht! Die indirekte Messung ist eine Spannungsmessung (Volt)! Sollte das Multimeter noch auf einen Strommessbereich (Ampere!) eingestellt sein, bedeutet dies eine sehr niederohmige Verbindung bei der Messung. Der Widerstand würde dann praktisch überbrückt und die LED den vollen Strom abbekommen, was sie höchstwahrscheinlich nicht überstehen dürfte.

Wie immer: Seid vorsichtig und viel Erfolg!

 

 

Wie sich das Dilemma zwischen Ladezeit und Alterung bei Lithium-Ionen-Zellen lösen lässt

Akku aus Lenovo 3000N200 AkkupackLadezeit und Alterung

Ich habe einen interessanten Artikel zum Zusammenhang zwischen der Ladezeit und der Belastung von Lithium-Ionen Akkus bei elektronikpraxis.vogel.de entdeckt, den ich nicht ungeteilt lassen möchte:

Quelle: Wie sich das Dilemma zwischen Ladezeit und Alterung bei Lithium-Ionen-Zellen lösen lässt

 

 

 

 

Raspberry Pi Kamera per GPIO Knopfdruck auslösen – tutorials-raspberrypi.de

Foto auf Knopfdruck am Pi

Wer  seine Raspberry Pi Kamera gerne per Knopfdruck auslösen möchte, sollte einen Blick auf diesen Artikel bei ‚tutorials-raspberrypi.de‘ werfen.

Der Aufwand hält sich in Grenzen, getestet habe ich das Beschriebene allerdings auch noch nicht. Derzeit ist bei mir noch nicht einmal eine Kamera am Raspi vorhanden. Wieder ein Punkt, für die lange Liste der Vorhaben ;-)

 

 

 

Corona Virus

Da fragt man sich...Wenn wieder ein Virus zum Hype mutiert…

Grippetote in den Jahren 2017/2018: rund 25100.

Tote durch Coronavirus: unter 100.

Mensch haltet doch endlich mal den Ball flach und die Realität oben!

Durch herabfallende Kokosnüsse sterben 150 Menschen im Jahr, auch nicht weniger tragisch. Natürlich kann sich ein Virus weiter ausbreiten, wahrscheinlich macht er das aber nicht, wie all die anderen vorher. Dann ist immer noch Zeit für Hysterie, existent ist das Ding ja nun so oder so.

Ja, ich weiß, ist eigentlich „Off Topic“ hier, es regt mich nur so elend auf, das musste raus.

 

 

 

Merker: Speedport Hybrid und leere Anruferliste im Browser

Gigaset A 415Kleiner Tipp:

Wenn nach dem Hinzufügen eines neuen DECT-Telefons an den Speedport-Hybrid, die Anruferliste bei den Telefonie-Einstellungen weiß bleibt, versuchsweise die DECT-Einstellungen zurücksetzen.

Ich habe dabei die Telefone angemeldet gelassen und den entprechenden Haken AKTIVIERT.

 

dhct-telefonie-speedport-hybridZu finden unter:

Einstellungen -> Problembehandlung -> Zurücksetzen der DECT-Einstellungen

Kann man sowas eigentlich verlinken? Test hier ;-)

Anschließend sind die Listen allerdings leer, auch die Einstellungen sollten geprüft werden, immerhin hat man ja einen Reset der Funktionen erzwungen. Sollte also jemand Sorge tragen, dass etwas wichtiges verloren geht, lieber doppelt und dreifach prüfen oder bleiben lassen. Noch wichtig: Die DECT-Pin zum Anmelden, muss neu vergeben werden.

Das Problem trat übrigens seit dem Hinzufügen des Gigaset A415 auf, welches ansonsten völlig problemlos seinen Job verrichtet.

 

 

 

 

Trödel und Elektronisches

Gigaset A 415Einfach mal günstig

Ich bin eigentlich kein Freund davon, mich durch Lebensmittelgeschäfte zu wühlen, schon gar nicht am Samstag. Weil es sich gerade angeboten hat, habe ich mich von meiner Frau in den samstäglichen Hallentrödel hier in Fürth locken lassen. Quasi so als moralischen Ausgleich :-) Man ist ja auch neugierig, ich war dort noch nie.

Es ist schon einiges Interessantes vorhanden, zum Kauf kann ich mich aber bisher nicht durchringen. Frau hat allerdings ein paar Kleinigkeiten gefunden, sie muss dementsprechend zur Kasse. Während die holde Gattin nun bezahlt, lacht mich ein Gigaset A415 Mobilteil mit Ladestation an. Es steht dort einfach und möchte mitgenommen werden. Wahrscheinlich will es nie jemand kaufen, ist ja kein Telefonstecker dran, worauf mich die nette Dame hinter der Theke auch hinweist. Ich suche allerdings schon länger ein DECT-kompatibles Telefon, einfach zur Verbindung mit dem Speedport.

Was soll ich sagen?

Eine Investition von 3,50 €, 2 Stück AAA-Akkus, ein bisschen Glück und ein Test – Voilà, ich habe ein günstiges Telefon für die zweite Rufnummer :-) Viel zur Konfiguration gibt es nicht zu erzählen, man hat sich schnell durch das selbsterklärende Menü geblättert und schon steht die Verbindung.

 

 

 

Was man beim Einkaufen nicht alles entdeckt: Der gute alte VW Bulli bei Edeka | desasterkreis.de

VW Bulli Szene bei EdekaManchmal ist es doch gut, wenn man als Einkaufsmuffel über seinen Schatten springt ;-)


Da kommen wir bei unserem Stamm-Edeka in den Laden, steht dieses geniale Fahrzeug dort und lächelt mich an. Doch, ich finde der VW Bulli lächelt, wenn man ihm in die Scheinwerfer sieht, hat ja schl…

Quelle: Was man beim Einkaufen nicht alles entdeckt: Der gute alte VW Bulli bei Edeka

 

 

 

Der Widerstand: Wer braucht „dicke Dinger“?

Artikelfoto Widerstand - www.michael-floessel.deIch schreibe diesen Artikel vornehmlich wieder für all jene Elektronikbegeisterte, die gerne mit diesem Hobby ihre Freizeit verbringen. Die gerne löten und sich an kleinen Schaltungen erfreuen, welche man eben im eigenen Hobbykeller realisieren kann. Soweit möglich, umgehe ich die tiefe Theorie der Physik. Es geht mir, wie oft, eher darum, etwas Transparenz zu schaffen. Na, zumindest einen kleinen Teil dazu beizutragen ;-)

Ehrlich ist es doch auch so: Um eine LED leuchten zu lassen, muss nicht unbedingt ein Elektronenmodell bemüht werden. Kann man machen, muss man aber nicht. Umgekehrt ist es aber leider auch so, dass ständiges „Try & Error“ eher frustrierend und unter Umständen auch gefährlich ist. Meist kommt man über einen gewissen Grad an Zufallserfolgen nicht hinaus.

Ist auch ziemlich egal, ich schreib‘ das jetzt hier mal auf. Auslöser für den Gedanken diesen Blogpost nun zu tippen, sind mal wieder die Frage- und Kritikmails. Um genau zu sein, eine bestimmte.

Über die Weihnachtstage habe ich erneut die elektrische Post etwas sortiert und bemerkt, dass neben den Leuchtdioden, auch die Widerstände mit einigen Fehleinschätzungen verwendet werden. Im Gegensatz zur LED, quittiert ein Widerstand nicht gleich den Dienst bei fehlerhaftem Einsatz, weshalb falsche Anwendungen oder Dimensionierungen oft unbemerkt bleiben. Die Ausnahme bildet natürlich eine extreme Überlastung, dann haben auch diese Bauelemente keine Chance :-) Die lange Vorgeschichte schreibe ich jetzt übrigens nur, weil ich natürlich wieder die, sicherlich manchmal angebrachten aber zum Artikelumfang unpassenden, Bemerkungen in der Art von „…wer das nicht weiß, sollte die Finger von der Elektronik lassen“ vor mir sehe. Ihr versteht vielleicht, was ich meine…

Leider sind viele Fehlinformationen sehr tief verankert, wie ich mit dem folgendem Beispiel mal anführen möchte.

KFZ Buchse mit USB-AdapterDas Ding mit der Dimensionierung

 

Der Beginn eines längeren Nachrichtenaustausches, war in etwa der folgende Satz: „… da ja die Batterie im Auto so viele Ampere hat, muss ein Widerstand rein, der eben auch sehr groß sein dürfte.“

Planerisch war vom Schreiber der permanente Anschluss eines USB-Ladeadapters beabsichtigt der, parallel zum Zigarettenanzünder, fest angeschlossen werden sollte. Als sozusagen „Spannungsreglung“, hatte der Schreiber einen Hochlastwiderstand in Reihe zum Ladeadapter vorgesehen. Weil die zu ladenden Geräte keine 46 Ampere benötigen und seine Batterie ja immer soviel Power bringt, muss man wohl was gegen den Strom unternehmen. Kern der Frage war eine Bezugsquelle für entsprechende, in den Abmessungen kleine, Hochlastwiderstände. Besser mit noch mehr Power, eben wegen der vielen Ampere. Das der wohl bereits vorhandene Ladeadapter schon alles notwendige mitbringt, ging zunächst völlig unter.

Der Schreiber hatte schon in diversen (Facebook?) Gruppen gefragt, war aber mit den Antworten nicht einverstanden. Ich kann mir natürlich gut vorstellen, was da los war.

Die Fehleinschätzung, dass eine Autobatterie zu viel Strom für orgnungsgemäß betriebene und dafür vorgesehene Geräte liefert, ließ sich noch gut mit Erklärungen korrigieren. Das aber grundsätzlich nicht die Belastungsfähigkeit einzelner Bauteile, der Leitsungsfähigkeit der Stromquelle überlegen sein muss, wollte er mir nicht glauben.

Lediglich die Erkenntnis, dass ja der Ladeadapter schon die Wandlung von 12V zu 5V vornimmt, leuchtete ein. Ebenso der Umstand, dass es doch ein wenig anderer Technik bedarf, wenn die bekannten Adapter größenmäßig durchaus in die geschlossene Faust passen. Pure Widerstände können das nicht sein.

Der Gedankenfehler lag eher bei der Tatsache, dass das Teil eben nicht an der Steckbuchse des Autos, sonder fest verdrahtet montiert werden sollte. Irgendwie war da wohl etwas Verwirrung über die Regelelekronik entstanden. Prinzipiell kam der Fehler eben daher, dass er eigentlich nicht über einen Laderegler, sondern über einen Vorwiderstand nachgegrübelt hat, die von ihm gefundenen Bauteile aber bestenfalls zum Maschinenraum der Titanic gepasst hätten. Da lief dann alles irgendwann durcheinander. Im Grunde sollte eigentlich nur das besagte Ladegerät aus dem Gehäuse entfernt und irgendwo im Fahrzeug montiert werden. Die Diskussion zog sich allerdings über einige Tage hin, immer wieder endete alles mit Fragen zum Vorwiderstand.

Klar, wenn die Grundvoraussetzungen falsch interpretiert werden, kann man sogar mit unpassenden Zahlen zu überprüfbaren Rechenergebnissen kommen.

In der Rechnung des Schreibers, liefert eben die Batterie besagte 46 Ampere bei 12 Volt. USB-Schnittstellen in solchen Ladeadaptern stellen 5V zur Verfügung, sein Adapter maximal 2 Ampere pro Port, 2 Ports besitzt das Teil. Er ging nun von folgendem aus:

12V – 5V = 7V, die zuviel sind. Die Batterie bringt 46 Ampere, bleiben abzüglich der 2 x 2 Ampere für die beiden Ladebuchsen 42 Ampere übrig. U * I = P soll also konkret bedeuten: 7V  * 42 A = 294 Watt. Tja, und er suchte eben Widerstände, die das „verpacken“. Uff! Am Ende ist das Projekt übrigens gescheitert, die eckigen Löcher für die USB-Buchsen waren wohl doch die ärgste Hürde, nun gut.

Um die Sache abzurunden noch eine kleine Erläuterung, wo welcher Wert bei solchen Berechnungen hingehört. Der Stom muss dem entsprechen, was im Maximalfall fließen kann. Daneben ist entscheidend, welche Spannung dann real am Widerstand abfällt.

Einfache LED Schaltung mit VorwiderstandBeispiel:

Eine klassische grüne LED, max. 20mA

Spannung an der LED = 2V

Speisespannung 12V

Spannungsabfall am Vorwiderstand dann folgerichtig 10V

Bei U * I = P, sind dies dann 10V x 0,02A = 0,2W = 200mW. Der klassische 1/4 Watt Widerstand, würde bestens passen. Man muss eben das in die Berechnung einbeziehen, was auch real ist.

Würde der Vorwiderstand so gewählt, dass nur 10mA fließen, wäre auch die Leistung halbiert, welche in dem Widerstand in Wärme umgesetzt wird. Dann sind es eben nur noch 100mW, die das Bauteil an Belastung ertragen muss. Völlig unabhängig davon, ob die Batterie oder das Netzteil nun 1 oder 10 Ampere liefern könnten.

Es käme ja auch niemand auf die Idee, Widerstände in die Zuleitungen zum Fernseher zu installieren, nur weil der Power auf der Leitung, auch für die Waschmaschine ausreicht, oder?

Ich habe schon des öfteren ausführlichere Hinweise zur Berechnung von Bauteilen hier veröffentlicht, zum Abschluss eine kleine Liste, bzw. die Links dazu:

Strom, Spannung, Widerstand, Kennzeichnungen – 1

Strom, Spannung, Widerstand, Kennzeichnungen – 2

Lampen, LEDs, Helligkeit, Poti, Trimmer…

Berechnung des Stromverbrauchs mal zerlegt

Eselsbrücke: Farbcodes auf Widerständen