Funktionsprinzipien zur Messung von Gleichstrom (DC) und Gleichspannung mit einem Multimeter
Ein Multimeter ist ein häufig verwendetes elektrisches Prüfgerät und es gibt viele Tipps für die Verwendung eines Multimeters. Heute analysiert der Herausgeber das Funktionsprinzip der Verwendung eines Multimeters zur Messung von Gleichstrom und Gleichspannung.
1. Schauen wir uns zunächst das Funktionsprinzip der Gleichstrommessschaltung an:
Der Hauptbestandteil eines Zeigermultimeters ist ein magnetelektrisches Amperemeter, das üblicherweise als Messkopf bezeichnet wird. Ein Messgerät kann jedoch nur Ströme messen, die kleiner sind als seine Empfindlichkeit. Um den Bereich des gemessenen Stroms zu erweitern, muss ein Shunt-Widerstand hinzugefügt werden, sodass der durch das Messgerät fließende Strom Teil des gemessenen Stroms ist und dadurch der Bereich erweitert wird. Um eine gewisse Genauigkeit bei der Messung unterschiedlich großer Ströme zu erreichen, sind Amperemeter mit mehreren Messbereichen ausgestattet.
Am häufigsten wird der Shunt-Schaltkreis mit geschlossenem-Kreislauf verwendet, wie im Diagramm dargestellt. In der Abbildung werden R1 bis R5 gemeinsam als Gesamt-Shunt-Widerstand RS bezeichnet. In tatsächlichen Produkten verwendet der gesamte Shunt-Widerstand RS zur einfacheren Einstellung und Serienproduktion meist einen größeren ganzzahligen Widerstandswert in Kiloohm, und ein variabler Drahtwicklungswiderstand R0 ist in Reihe mit dem Zählerkopf verbunden. Wenn sich die Parameter des Zählerkopfes ändern, kann dies dennoch ausgeglichen und einfach angepasst werden.
2. Funktionsprinzip der Gleichspannungsmessschaltung
Gemäß dem Ohmschen Gesetz U=IR ist ein Amperemeter mit der Empfindlichkeit I und dem Innenwiderstand R selbst ein Voltmeter mit einem Bereich von U. Beispielsweise kann ein 100 μA-Amperemeter mit einem Innenwiderstand von 1,5 K Ω einen Spannungsbereich von 0,15 V messen, was offensichtlich nicht praktikabel ist. Wir können jedoch einen Widerstand in Reihe schalten, um seinen Bereich zu erweitern.
Wenn ein Widerstand von 8,5 K Ω in Reihe geschaltet wird, kann der Bereich auf 1 V erweitert werden, und der Innenwiderstand des Voltmeters beträgt 10 K Ω. Dies führt zum Konzept der Gleichspannungsempfindlichkeit; In diesem Beispiel benötigt dieses Voltmeter einen Innenwiderstand von 10 kΩ, um jedes Volt Gleichspannung zu messen, was 10 kΩ/V entspricht. Mit dem Konzept der Spannungsempfindlichkeit lässt sich der Innenwiderstand jeder Stufe des Voltmeters leicht berechnen.
Gleichzeitig gilt: Je höher die Empfindlichkeit der Gleichspannung, desto kleiner ist der bei der Messung der Gleichspannung gemessene Strom und desto genauer sind die Messergebnisse. Der Gleichspannungsmesskreis ist im Diagramm dargestellt. RS in der Abbildung ist der Shunt-Widerstand für den Gleichstrombereich und R6 bis R10 sind die Spannungsreduzierungswiderstände für jeden Spannungsmessbereich.
