Wie man mit einem Multimeter komplexere Messungen durchführt
Einleitung
In dieser Anleitung wird gezeigt, wie du dein Multimeter zum Messen von Spannung, Widerstand und Durchgang benutzen kannst. Wenn du die Grundlagen beherrschst und bereit bist, mehr zu lernen, ist diese Anleitung genau das Richtige für dich!
Diese Anleitung wurde für das iFixit-Multimeter geschrieben. Wenn du ein anderes Multimeter hast, stehen dir möglicherweise nicht dieselben Funktionen zur Verfügung und es kann zu leichten Unterschieden in der Bedienung kommen. Die grundlegenden Konzepte sind jedoch immer noch anwendbar.
Strom beschreibt die Flussrate von Elektronen / Löchern an einem bestimmten Punkt in einem Stromkreis. Die SI-Maßeinheit für Strom ist ein Ampere (A). Tragbare Geräte arbeiten oft im niedrigen Bereich von Mikroampere (μA) oder Milliampere (mA).
Du kannst die Strommessungen nutzen, um eine Reihe von Schätzungen für Leistung und Energie zu berechnen, z. B. wie lange ein Akku ein Gerät versorgen kann oder wie viel Energie ein Gerät an einem Tag benötigt.
Strommessungen müssen an einem stromführenden Stromkreis vorgenommen werden. Bei unsachgemäßer Durchführung kannst du den Stromkreis und dein Multimeter beschädigen und einen Elektroschock riskieren. Beachte diese Vorsichtsmaßnahmen, wenn du Strom misst:
Dein Multimeter verhält sich wie ein Kurzschluss, wenn es sich im Strommessmodus befindet. Achte genau darauf, was du mit den Messsonden des Multimeters berührst, um unbeabsichtigte Kurzschlüsse zu vermeiden, die deinen Stromkreis oder das Multimeter beschädigen können.
Trenne den Stromkreis, während du alles vorbereitest. Du kannst mit deinen Messsonden leicht etwas kurzschließen, wenn du an einem stromführenden Stromkreis arbeitest. Das kann deinen Stromkreis und dein Multimeter beschädigen.
Viele Multimeter haben einen Anschluss für Schwach- und einen für Starkstrom, da sie durch unterschiedliche Sicherungen geschützt sind. Die Stromgrenzen sind normalerweise neben dem Anschluss aufgedruckt. Wenn die Stromstärke den Grenzwert für eine kurze Zeit überschreitet, brennt die Sicherung durch.
Wenn das bei deinem iFixit Multimeter passiert, befolge diese Anleitung, um die Sicherung zu ersetzen.
Die nächsten beiden Schritte zeigen, wie du Starkstrom (600mA-10A) messen kannst.
Die Sicherung des Hochstromanschlusses (10 A) des iFixit-Multimeters ist auf der Hauptplatine des Multimeters angelötet. Wenn du vermutest, dass der gemessene Strom höher als 10 A ist, verwende das Multimeter nicht für die Messung. Verwende stattdessen ein Strommessgerät mit höherer Leistung oder eine Messzange.
Das Messen von Stromstärken im Amperebereich kann auch bei niedrigen Spannungen (12 V) gefährlich sein! Befolge diese Vorsichtsmaßnahmen:
Achte genau darauf, was die Prüfspitzen berühren und stelle sicher, dass sie nicht versehentlich etwas Leitendes berühren.
Achte darauf, dass du keine freiliegenden Schaltkreise berührst. Wenn die Gefahr besteht, dass du Kontakt mit dem Stromkreis haben könntest, decke ihn mit Isoliermaterial ab oder trage eine Schutzausrüstung wie z.B. Isolierhandschuhe.
Schließe das schwarze Kabel an den COM-Anschluss an. Schließe das rote Kabel an den A-Anschluss an (den linken Anschluss am iFixit-Multimeter).
Drehe das Auswahlrad auf den Modus Ampere A. Wenn du Wechselstrom (AC) misst, drücke die blaue Auswahltaste, um in den AC-Modus zu wechseln.
Wähle den Punkt, an dem du den Strom messen willst. An diesem Punkt musst du den Stromkreis unterbrechen. Das kann bedeuten, dass du ein Kabel abschneiden, einen Stecker abziehen oder ein Überbrückungskabel entfernen musst.
Schließe das Multimeter in Reihe zum Stromkreis an, indem du die Prüfspitzen an die Enden des unterbrochenen Stromkreises hältst. Verwende, wenn möglich, Krokodilklemmen, um die Prüfspitzen an den Enden zu befestigen.
Die Polarität der Prüfspitzen spielt eine gewisse Rolle. Das Gerät misst die Stromrichtung von der roten Prüfspitze zur schwarzen. Wenn der Strom in die Gegenrichtung fließt, erhältst du eine negative Anzeige, also ein Minus vor dem Messwert. Das schadet aber nicht weiter.
Achte darauf, dass die Prüfspitzen keine anderen Kontakte berühren.
Achte darauf, dass die Schaltung nicht durch dich oder einen anderen Gegenstand kurzgeschlossen wird.
Schalte den Stromkreis ein und führe deine Messung durch.
In den nächsten beiden Schritten siehst du, wie kleinere Ströme (maximal 600 mA) gemessen werden.
Am Niedrigstrom-Anschluss von iFixits Multimeter kannst du maximal 600 mA messen. Wenn du vermutest, dass höhere Ströme fließen, dann schalte zuerst den Hochstrom-Messbereich ein
Schließe das schwarze Kabel am COM-Anschluss an. Schließe das rote Kabel am mA-Anschluss an. (Beim iFixit-Multimeter ganz rechts).
Stelle den Drehschalter auf den Wahlbereich für mA. Wenn du Wechselstrom messen willst, musst du AC ("Alternating Current") wählen. Beim iFixit-Multimeter drücke dazu die blaue Wahltaste.
Sehr kleine Ströme kannst du Mikroampere-Bereich (μA) messen. Die Messungen werden dadurch wesentlich genauer. Wenn der gemessenen Strom zu groß ist, schadet das nicht, solange du die Begrenzung des Anschlusses (600 mA) nicht überschreitest.
Suche die Stelle, an der du den Strom messen willst. Hier musst du den Stromkreis auftrennen. Das bedeutet tatsächlich, dass du z.B. einen Draht durchschneiden, einen Stecker ablösen oder eine Überbrückung unterbrechen musst.
Schalte das Multimeter so, dass es den eben aufgetrennten Stromkreis wieder schließt. Verbinde dazu die Anschlusskabel mit den beiden Enden der Trennstelle. Wenn möglich, kannst du dazu Krokodilklemmen verwenden.
Die Polarität der Prüfspitzen spielt eine gewisse Rolle. Das Gerät misst die Stromrichtung von der roten Prüfspitze zur schwarzen. Wenn der Strom in die Gegenrichtung fließt, erhältst du eine negative Anzeige, also ein Minus vor dem Messwert. Das schadet aber nicht weiter.
Achte darauf, dass die Prüfspitzen keine anderen Kontakte berühren.
Achte darauf, dass die Schaltung nicht durch dich oder einen anderen Gegenstand kurzgeschlossen wird.
Schalte jetzt die zu prüfende Schaltung ein und führe deine Messung durch.
Ein Kondensator ist ein Bauteil, das elektrische Energie speichern kann. Er verhält sich wie ein Akku mit niedriger Kapazität, der aber schnell geladen werden kann. Ein Akku speichert die Energie durch elektrochemische Vorgänge, ein Kondensator dagegen in elektrischen Feldern.
Kondensatoren werden oft verwendet, um plötzliche Energiespitzen aufzunehmen und Spannungsschwankungen zu filtern/auszugleichen. Bei den meisten Leiterplatten sind kleine SMD-Kondensatoren auf der Oberfläche verlötet, bei Netzteilen dagegen findest du große zylinderförmige Kondensatoren.
Die Kapazität ist eine Angabe dafür, wieviel Ladung ein Kondensator bei einer bestimmten Spannung aufnehmen kann. Ihre SI-Einheit ist das Farad (F). Die meisten Kondensatoren haben Werte im nF (Nanofarad) oder μF (Microfarad) Bereich.
Größere Kondensatoren, wie Elektrolytkondensatoren sind polar, das heißt dass der Plus- und der Minuspol richtig angeschlossen werden muss. Wenn die Anschlüsse über längere Zeit umgekehrt verbunden sind, gehen die Kondensatoren kaputt und können sogar explodieren.
Wenn ein Kondensator defekt ist, verursacht er meistens einen Kurzschluss. Das Diektrikum - das Isoliermaterial zwischen den beiden Polen - wird durchlässig und die Pole werden kurzgeschlossen. Bei einem funktionierender Kondensator wirst du niemals einen Widerstand unter einigen Kiloohm messen.
Das Multimeter misst die Kapazität, indem es den Kondensator mit einem konstanten Strom auflädt und dann die Zeit aufzeichnet, die er zum Auf- und Entladen benötigt. Der Wert kann dann mit einer Gleichung berechnet werden. Je nach Kapazität des Kondensators ist der errechnete Wert mehr oder weniger genau.
Im Allgemeinen muss der Kondensator zum Messen aus der Schaltung genommen werden. Meistens sind sie parallel oder in Reihe mit anderen Bauteilen eingebaut, so dass eine direkte Messung nicht möglich ist. Um den Kondensator aus der Schaltung zu nehmen, musst du mindestens einen Anschlussdraht abtrennen.
In diesem Schritt siehst du, wie kleinere Keramik- oder Filmkondensatoren gemessen werden. Sie sind normalerweise flach, das Gehäuse ist kleiner als 5 mm.
Schließe das schwarze Messekabel am COM-Anschluss an, das rote an der rechten Buchse.
Stelle den Drehschalter auf Kapazitätsmessung. Beim Multimeter von iFixit musst du noch die blaue Taste drücken.
Achte darauf, dass keine Spannung an deiner Leiterplatte anliegt, wenn du einen noch eingebauten Kondensator messen willst.
Befestige die Prüfspitzen an den beiden Anschlüssen des Kondensators.
Wenn du eine Messung an einem noch eingebauten Kondensator durchführst und keinen guten Messwert erhältst, ist der Kondensator wahrscheinlich parallel zu anderen Bauteilen geschaltet. Du musst dann mindestens einen Anschlussdraht auslöten, um den richtigen Messwert zu erhalten.
In den nächsten beiden Schritten wird gezeigt, wie man größere Elektrolytkondensatoren misst. Sie sehen wie kleine Zylinder aus. Mit dem Multimeter von iFixit kannst du Kapazitäten bis maximal 100 mF (Millifarad) messen.
Schließe das schwarze Messekabel am COM-Anschluss an, das rote an der rechten Buchse.
Schalte den Stromkreis während der Messung aus, wenn du einen im Stromkreis eingebauten Kondensator messen willst.
Achte darauf, dass der Kondensator ausreichend entladen ist:
Stelle den Drehschalter auf Spannungsmessung V .
Berühre vorsichtig die Anschlussdrähte des Kondensators mit den Prüfspitzen, um seine Spannung zu messen. Behandle den Kondensator so, als ob er unter Spannung steht und berühre nichts sonst mit den Prüfspitzen.
Die angezeigte Spannung des Kondensators darf 10V nicht überschreiten. Wenn das nicht der Fall ist, dann warte eine Minute, bis er sich entladen hat oder benutze ein Entladewerkzeug für Kondensatoren zum Entladen.
Bei der Messung eines Kondensators kann dieser langsam aufgeladen werden. Führe die Messung nicht zu lange durch, damit das nicht passiert.
Wenn du sicher bist, dass der Kondensator nicht mehr geladen ist, kannst du seine Kapazität messen.
Stelle den Drehschalter auf Kapazitätsmessung. Beim Multimeter von iFixit musst du noch die blaue Taste drücken.
Befestige die Prüfspitzen an den beiden Anschlüssen des Kondensators.
Ein Elektrolytkondensator ist zwar polar, für die Messung spielt es aber keine Rolle, wie du ihn anschließt.
Wenn du eine Messung an einem noch eingebauten Kondensator durchführst und keinen guten Messwert erhältst, ist der Kondensator wahrscheinlich parallel zu anderen Bauteilen geschaltet. Du musst dann mindestens einen Anschlussdraht auslöten, um den richtigen Messwert zu erhalten.
Die Diode ist ein Bauteil, das den Strom nur in eine Richtung leicht fließen lässt (von der Anode - dem Pluspol - zur Kathode - dem Minuspol). Dioden findest du oft in Netzteilen und Spannungswandlern.
Eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED) ist eine weit verbreitete besondere Art von Dioden, die leuchtet, wenn Strom durch sie fließt. Leuchtdioden leuchten nur, wenn sie richtig angeschlossen sind, also Minus an der Kathode und Plus an der Anode.
Die Kathode einer Diode ist durch einen hellen Ring markiert. Die Kathode einer LED hat normalerweise einen kürzeren Anschlussdraht und das Kunststoffgehäuse ist dort abgeflacht.
Damit der Strom durch eine Diode fließen kann, muss die Eingangsspannung an der Anode einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Dieser Wert heißt Durchlassschwellenspannung. Je nach Diode kann er zwischen 0,6 V und 5 V liegen.
Wenn die Eingangsspannung an der Kathode anliegt, lässt die Diode bis zu einer gewissen Grenzspannung keinen Strom fließen. Dieser Wert heißt Durchbruchsspannung. Wenn er überschnitten wird, geht die Diode normalerweise kaputt und wird kurzgeschlossen.
Wenn das passiert ist die Diode normalerweise durchgebrannt. Bei einer besonderen Bauform, den Zenerdioden, kann die Durchbruchsspannung beliebig oft überschritten werden, ohne dass sie durchbrennen.
Dioden (inklusive den LEDs) können so kaputt gehen, dass sie immer durchlässig oder immer undurchlässig werden. Meistens ist es so, dass die Diode undurchlässig wird, wenn der Strom in Durchlassrichtung zu groß geworden ist, wie bei einer Sicherung. Wenn der Strom in Sperrichtung zu groß geworden ist, bleibt sie meistens dauerhaft leitend.
Berühre die Kathode, "den Ausgang" oder das markierte Ende der Diode mit der schwarzen Prüfspitze. Berühre bei einer LED den kürzeren Anschlussdraht an der abgeflachten Seite des Gehäuses.
Das Multimeter sollte eine Spannung größer als Null anzeigen. Das ist die Durchlassschwellenspannung.
Wenn das Multimeter 0V oder 0L anzeigt, ist die Diode durchgebrannt/kurzgeschlossen beziehungsweise immer undurchlässig.
Schließe die Prüfspitzen in umgekehrter Richtung an die Diode an.
Das Multimeter sollte nun 0L anzeigen, das bedeutet "immer undurchlässig".
Wenn das Multimeter irgendeinen anderen Wert anzeigt und die Diode nicht in einem Stromkreis eingebaut ist, ist sie kaputt.
Die nächsten zwei Schritte zeigen, wie Frequenzen gemessen werden.
Die Frequenzfunktion misst die dominierende Frequenz in einem Wechselstromkreis. Wenn sich verschiedene Frequenzen eines Wechselstromkreises überlagern oder sehr verrauscht sind, kann das Multimeter keine guten Messwerte angeben.
Schließe das schwarze Messekabel am COM-Anschluss an, das rote an der rechten Buchse.
So wird beim Multimeter von iFixit der Frequenzmodus eingeschaltet:
Stelle den Drehschalter auf Spannung (V).
Drücke die blaue Taste (SELECT), um Wechselspannung zu wählen.
Du führst Messungen an einem unter Spannung stehenden Stromkreis durch. Sei sehr vorsichtig und berühre keine offenliegende Kontakte. Wenn die Gefahr besteht, dass du an offenliegende Kontakte kommen könntest, dann isoliere die spannungsführenden Teile oder benutze einen Schutz, wie z.B. Isolierhandschuhe.
Sei beim Anlegen der Prüfspitzen sehr vorsichtig, achte darauf, dass nicht versehentlich ein Kurzschluss entsteht. Schalte den Stromkreis, wenn möglich, beim Einrichten aus.
Berühre den Wechselstromkreis für die Messung mit deinen Prüfspitzen.
Wenn du eine stark verrauschte Wechselspannung untersuchen willst, z.B. bei einem Kompressormotor, dann kannst die variable Frequenzkontrolle VFC (Variable Frequency Controller) einschalten, um höhere Frequenzen auszufiltern. Die Genauigkeit der Messung wird dadurch verringert.
Um beim Multimeter von iFixit den VFC-Modus während der Messung an- und auszuschalten, halte die blaue SELECT/VFC Taste zwei Sekunden lang gedrückt.
Mit Hilfe der kontaktlosen Spannungsprüfufung (Non-Contact Voltage, NCV) kannst du Wechselspannung ohne elektronische Verbindung in einem Stromkreis oder Kabel nachweisen.
Beim iFixit-Multimeter befindet sich der NCV-Sensor im Inneren eines Kunststoffhütchens oben am Gerät. Der Metallstreifen darin dient als "Antenne", mit der das durch eine Wechselspannung erzeugte elektronische Feld festgestellt wird. Das Feld wird umso stärker, je näher die Quelle ist.
Mit der NCV-Funktion kannst du keine Gleichspannung in einem Stromkreis oder Kabel nachweisen.
Die NCV-Funktion findet nicht zuverlässig einen stromführenden Stromkreis oder Kabel. Aus Sicherheitsgründen darfst du dich niemals auf die NCV-Funktion als einzige Information verlassen, wenn du an Wechselspannungen über 20V arbeitest.
Die NCV-Funktion des Multimeters von iFixit kann Wechselspannungen ab etwa 45V und darüber feststellen.
Um die NCV-Funktion zu verwenden, stelle den Drehschalter auf NCV .
Bringe den NCV-Sensor möglichst nahe an den zu messenden Stromkreis oder Kabel. Wenn ein Wechselspannung anliegt, dann piept das Multimeter und die LEDs oben leuchten.
Wenn der NCV-Test eine Wechselspannung ab etwa 45 V bis etwa 100 V ergibt, leuchtet eine einzige grüne LED und im Display erscheint ein "L".
Wenn der NCV-Test eine Wechselspannung über 100 V ergibt, leuchten zwei rote LEDs und im Display erscheint ein "H".
In den meisten Fällen kannst du das spannungsführende Kabel einer Netzleitung feststellen, wenn du den NCV-Sensor ganz nahe an die Außenkanten der Leitung bringst.
Mit Hilfe der Funktion "Stromführende Leitung" (Live wire) kannst du feststellen, ob eine Leitung in einem Kabelbündel stromführend ist. Dazu wird nur eine einzige direkte Verbindung benötigt. Diese Funktion ist sehr praktisch um zu überprüfen, ob ein Ausgang richtig verdrahtet ist.
Die Funktion "Stromführende Leitung" ist ähnlich wie die NCV-Funktion, da sie eine stromführende Leitung mit Hilfe eines elektromagnetischen Felds findet. Der Unterschied zur NCV-Funktion ist, dass der Test über das Prüfkabel im Multimeter stattfindet. Dadurch kannst du eine stromführende Leitung aus einem ganzen Bündel heraus identifizieren.
Verwende diese Funktion nicht als NCV-Test, sie weist Wechselspannung nicht zuverlässig genug nach. Sie eignet sich nur, um eine korrekte Verdrahtung zu überprüfen, nicht ob Wechselspannung anliegt oder nicht.
Stecke eine Prüfleitung in die Buchse ganz rechts am Multimeter.
Stelle am Drehwähler den Live-Modus ein.
Berühre die Leitung, die du überprüfen willst mit der Prüfspitze.
Wenn die Leitung Strom führt, piept das Multimeter und im Display erscheint "LIVE".
Wenn das Multimeter keine stromführende Leitung anzeigt, obwohl du das erwartet hast, dann versuche das Multimeter mit der freien Hand anzufassen. Dadurch gelingt die kapazitive Ankopplung besser, mit der diese Funktion arbeitet.
