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!

 

 

Parallel geschaltete Leuchtdioden

grüne LED druchgebrannt - www.michael-floessel.deIch bin gerade die elektrische Post der letzten Wochen durchgegangen und wollte mal wieder so eine Art „Top 10“ der elektronischen Themen verfassen, zu denen ich hier über den Blog angesprochen wurde.

Mir ist dabei aufgefallen, dass die Frage nach dem parallelen Anschließen von Leuchtdioden immer wieder aufkommt, verstärkt zur Weihnachtszeit. Klar, wann bietet sich eine kleine Experimentiererei mehr an, als zur Jahreszeit der stimmungsvollen Beleuchtung?  :-)

Nun, geschrieben habe ich dazu ja schon ein paar Zeilen, ich verweise an dieser Stelle einfach per Link auf den Artikel.

Zusammengefasst ist davon abzuraten, LEDs einfach parallel aneinanderzupacken. Leuchtdioden sind aktive Bauelemente, keine simplen Glühlampen. Selbst Exemplare aus der gleichen Charge unterliegen Toleranzen, welche zu Abweichungen in der Kennlinie führen. Bei Autoreifen nimmt man ja auch Rücksicht auf jeden einzelnen, selbst wenn alle aus der gleichen Serie sind. Ich weiß, der Vergleich hinkt ;-)