Multimeter

Wenn man bedenkt, wie ein gemeinsames Messwerk durch einfaches Anschließen an verschiedene externe Widerstandsnetzwerke als Voltmeter, Amperemeter oder Ohmmeter verwendet werden kann, sollte es sinnvoll sein, ein Mehrzweckmessgerät („Multimeter“) in einem zu konstruieren mit den entsprechenden Schaltern und Widerständen.

Für allgemeine Elektronikarbeiten ist das Multimeter das Instrument der Wahl. Kein anderes Gerät ist in der Lage, so viel mit so wenig Investitionen in Teile und eleganter Einfachheit in der Bedienung zu leisten. Wie bei den meisten Dingen in der Welt der Elektronik hat das Aufkommen von Festkörperkomponenten wie Transistoren die Art und Weise revolutioniert, und das Multimeter-Design ist keine Ausnahme von dieser Regel. Im Einklang mit dem Schwerpunkt dieses Kapitels auf der analogen („altmodischen“) Messgerätetechnologie zeige ich Ihnen jedoch einige Vortransistor-Messgeräte.

Analog-Multimeter

Die oben gezeigte Einheit ist typisch für ein tragbares analoges Multimeter mit Bereichen für Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung. Beachten Sie die vielen Skalen auf der Vorderseite des Messwerks für die verschiedenen Bereiche und Funktionen, die über den Drehschalter ausgewählt werden können. Die Drähte zum Anschließen dieses Instruments an einen Stromkreis (die „Testleitungen“ oder Multimeterleitungen) werden in die beiden Kupferbuchsen (Buchsenlöcher) unten in der Mitte des Messgeräts mit der Kennzeichnung „- TEST +“, schwarz und rot, eingesteckt.

Dieses Multimeter (Marke Barnett) verfolgt einen etwas anderen Designansatz als das vorherige Gerät. Beachten Sie, dass der Drehwahlschalter weniger Positionen hat als das vorherige Messgerät, aber auch, dass es viel mehr Buchsen gibt, in die die Messleitungen eingesteckt werden können. Jede dieser Buchsen ist mit einer Nummer beschriftet, die den jeweiligen Skalenendwert des Messgeräts angibt.

Digitalmultimeter

Schließlich ist hier ein Bild von einem digitalen Multimeter. Beachten Sie, dass die bekannte Zählerbewegung durch einen leeren, grauen Anzeigebildschirm ersetzt wurde. Wenn das Gerät mit Strom versorgt wird, erscheinen in diesem Bildschirmbereich numerische Ziffern, die die gemessene Spannung, den Strom oder den Widerstand darstellen. Diese spezielle Marke und dieses Modell von Digitalmessgeräten verfügt über einen Drehwahlschalter und vier Buchsen, an die Messleitungen angeschlossen werden können. Zwei Kabel – ein rotes und ein schwarzes – werden an das Messgerät angeschlossen angezeigt.

Eine genaue Untersuchung dieses Messgeräts zeigt eine „gemeinsame“ Buchse für das schwarze Messkabel und drei weitere für das rote Messkabel. Die Buchse, in die das rote Kabel eingesteckt ist, ist für die Spannungs- und Widerstandsmessung beschriftet, während die anderen beiden Buchsen für die Strommessung (A, mA und µA) beschriftet sind. Dies ist ein sinnvolles Konstruktionsmerkmal des Multimeters, bei dem der Benutzer einen Prüfleitungsstecker von einer Buchse zur anderen bewegen muss, um von der Spannungsmessung zur Strommessfunktion zu wechseln.

Es wäre gefährlich, das Messgerät in den Strommessmodus zu versetzen, während es an eine signifikante Spannungsquelle angeschlossen ist, da der Eingangswiderstand niedrig ist, und es wäre erforderlich, einen Messleitungsstecker zu bewegen, anstatt nur den Wahlschalter in eine andere Position zu schalten Stellen Sie sicher, dass das Messgerät nicht so eingestellt wird, dass es unbeabsichtigt Strom misst.

Beachten Sie, dass der Wahlschalter immer noch unterschiedliche Positionen für die Spannungs- und Strommessung hat. Damit der Benutzer zwischen diesen beiden Messmodi wechseln kann, muss er die Position der roten Messleitung und . umschalten Bewegen Sie den Wahlschalter in eine andere Position.

Beachten Sie auch, dass weder der Wahlschalter noch die Buchsen mit Messbereichen beschriftet sind. Mit anderen Worten, es gibt bei diesem Messgerät keine „100 Volt“-, „10 Volt“- oder „1 Volt“-Bereiche (oder gleichwertige Bereichsstufen). Vielmehr ist dieses Messgerät „automatisch“, d. h. es wählt automatisch den geeigneten Bereich für die zu messende Größe aus. Die automatische Bereichswahl ist eine Funktion, die nur bei digitalen Messgeräten zu finden ist, jedoch nicht bei allen digitalen Messgeräten.

Keine zwei Multimeter-Modelle sind so konzipiert, dass sie genau gleich funktionieren, selbst wenn sie von derselben Firma hergestellt werden. Um die Funktionsweise eines Multimeters vollständig zu verstehen, muss die Bedienungsanleitung zu Rate gezogen werden.

Hier ist ein Schaltplan für ein einfaches analoges Volt-/Amperemeter:

In den drei unteren (am weitesten gegen den Uhrzeigersinn gerichteten) Positionen des Schalters ist die Zählerbewegung mit dem Common . verbunden und V Buchsen durch einen von drei verschiedenen Reihenwiderständen (R_multiplier1 durch R_{Multiplikator3} ) und fungiert somit als Voltmeter. In der vierten Position ist das Messwerk parallel zum Shunt-Widerstand geschaltet und fungiert so als Amperemeter für jeden Strom, der in den gemeinsamen eintritt Wagenheber und Verlassen der A Buchse.

In der letzten Position (am weitesten im Uhrzeigersinn) ist das Zählerwerk von einer der roten Buchse getrennt, aber über den Schalter kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluss erzeugt eine dämpfende Wirkung auf die Nadel und schützt vor mechanischen Stößen, wenn das Messgerät gehandhabt und bewegt wird.

Wenn in diesem Multimeter-Design eine Ohmmeter-Funktion gewünscht wird, kann sie durch einen der drei Spannungsbereiche ersetzt werden:

Da alle drei grundlegenden Funktionen verfügbar sind, kann dieses Multimeter auch als Volt-Ohm-Milliammeter bezeichnet werden .

Einen Messwert von einem analogen Multimeter zu erhalten, wenn es eine Vielzahl von Messbereichen und nur eine Meterbewegung gibt, kann für den neuen Techniker entmutigend erscheinen. Bei einem analogen Multimeter ist die Bewegung des Messgeräts mit mehreren Skalen gekennzeichnet, von denen jede für mindestens eine Bereichseinstellung nützlich ist. Hier ist eine Nahaufnahme der Skala des Barnett-Multimeters, die weiter oben in diesem Abschnitt gezeigt wurde:

Beachten Sie, dass dieses Messgerät drei Arten von Skalen aufweist:eine grüne Skala für den Widerstand oben, eine Reihe schwarzer Skalen für Gleichspannung und -strom in der Mitte und eine Reihe blauer Skalen für Wechselspannung und -strom unten . Sowohl die DC- als auch die AC-Skalen haben drei Unterskalen, eine von 0 bis 2,5, eine von 0 bis 5 und eine von 0 bis 10. Der Betreiber des Messgeräts muss die Skala auswählen, die am besten zu den Einstellungen des Bereichsschalters und der Stecker passt, um richtig zu sein interpretieren Sie die Anzeige des Messgeräts.

Dieses spezielle Multimeter verfügt über mehrere grundlegende Spannungsmessbereiche:2,5 Volt, 10 Volt, 50 Volt, 250 Volt, 500 Volt und 1000 Volt. Durch die Verwendung der Spannungsbereichserweiterungseinheit an der Oberseite des Multimeters können Spannungen bis zu 5000 Volt gemessen werden. Angenommen, der Bediener des Messgeräts hat das Messgerät in die „Volt“-Funktion geschaltet und das rote Messkabel in die 10-Volt-Buchse gesteckt.

Um die Position der Nadel zu interpretieren, müsste er die Skala ablesen, die mit der Zahl „10“ endet. Wenn sie jedoch den roten Prüfstecker in die 250-Volt-Buchse steckten, würden sie die Zähleranzeige auf der Skala mit der Endung „2,5“ ablesen und die direkte Anzeige mit dem Faktor 100 multiplizieren, um die gemessene Spannung zu ermitteln.

Wenn mit diesem Messgerät Strom gemessen wird, wird eine andere Buchse für den roten Stecker gewählt und der Bereich über einen Drehschalter ausgewählt. Dieses Nahaufnahmefoto zeigt den Schalter in der Stellung 2,5 mA:

Beachten Sie, dass alle Strombereiche Zehnerpotenzen der drei Skalenbereiche sind, die auf der Vorderseite des Messgeräts angezeigt werden:2,5, 5 und 10. Bei einigen Bereichseinstellungen, wie beispielsweise 2,5 mA, kann die Messgerätanzeige direkt abgelesen werden auf der Skala von 0 bis 2,5. Bei anderen Bereichseinstellungen (250 µA, 50 mA, 100 mA und 500 mA) muss die Anzeige des Messgeräts von der entsprechenden Skala abgelesen und dann entweder mit 10 oder 100 multipliziert werden, um den tatsächlichen Wert zu erhalten.

Der höchste verfügbare Strombereich dieses Messgeräts wird erreicht, wenn sich der Drehschalter in der Position 2,5/10 Ampere befindet. Die Unterscheidung zwischen 2,5 Ampere und 10 Ampere erfolgt durch die rote Prüfsteckerposition:Eine spezielle „10 Ampere“-Buchse neben der regulären Strommessbuchse bietet eine alternative Steckereinstellung zur Auswahl des höheren Bereichs.

Der Widerstand in Ohm wird natürlich von einer nichtlinearen Skala oben auf der Messfläche abgelesen. Es ist „rückwärts“, wie alle batteriebetriebenen analogen Ohmmeter, mit Null auf der rechten Seite des Zifferblatts und Unendlich auf der linken Seite. An diesem Multimeter ist nur eine Buchse für „Ohm“ vorgesehen, daher müssen unterschiedliche Widerstandsmessbereiche mit dem Drehschalter ausgewählt werden.

Beachten Sie auf dem Schalter, wie fünf verschiedene „Multiplikator“-Einstellungen für die Widerstandsmessung bereitgestellt werden:Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 und Rx10000. Wie Sie vielleicht vermuten, wird die Anzeige des Messgeräts durch Multiplizieren der auf dem Messgerät angezeigten Nadelposition mit dem durch den Drehschalter eingestellten Multiplikationsfaktor in Zehnerpotenzen angezeigt.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Amperemeter - Multimeter-Arbeitsblatt
• Voltmeter - Multimeter-Arbeitsblatt