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Wechselstrom-Messungen
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Da ich mich gerade damit beschäftige merke ich, daß ich einiges zum Thema Wechselstrom nicht weiß. Ich bitte um Nachhilfe!

1. Wie geht das, dass man bei Wechselstrom eine Stromstärke messen kann wo sich die Spannung doch ständig umpolt?
Die Technik muss von der einer Stromstärkenmessung bei Gleichstrom verschieden sein - oder?

2. da wir schon dabei sind: die Spannungsmessung müsste auch anders funktionieren als bei Gleichstrom, nicht wahr?

3. An meinem Multimeter gibt es eine Einstellung für Stromstärke und Spannung bei Gleichstrom. Für Wechselstrom gibt es nur die Option Spannung zu messen. Warum? Würde das Gerät Schaden nehmen, wenn man an die Gleichstrom-Stromstärkenmessung Wechselstrom anlegte?

Danke im Voraus für die Antworten!

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1. Strom misst man im allgemeinen* als Spannungsabfall über einen bestimmten Widerstand. Das Multimeter misst auch dort einfach nur die Spannung.
Und so misst es die entstehende Wechselspannung genau wie bei 2. durch "true RMS", wenn es ein ordentliches Multimeter ist. Andernfalls (nur RMS) wäre die Messung auf perfekt sinusförmige Spannungen beschränkt. RMS steht für die Wurzel des Mittelwerts des Quadrates. Durch das Quadrieren werden die negativen Spannungen positiv, dann bildet man den Mittelwert und zieht die Wurzel und erhält so sie tatsächliche "durchschnittliche Spannung" (welche natürlich sonst 0V wäre) bzw. genauer die Leistung.

3. Das ist eine Beschränkung des Gerätes, die nicht-schrott-billig-Multimeter können natürlich auch Wechselstrom messen. Nein, Schaden nicht, sofern die zulässige Spannung des Messgerätes nicht überschritten wird. Aber der Messwert wäre falsch. Je nach Frequenz gibt es aber auch bei hochwertigen Geräten irgendwo Limitierungen. Ordentliche DMM (Digitalmultimeter) sind bis über mehrere 10kHz zuverlässig/genau verwendbar.


*Es gibt z.B. auch die Möglichkeit durch einen Hallsensor das Magnetfeld zu messen, welches direkt proportional zum Strom ist. Oder über eine Wicklung um das Kabel die in dieser Wicklung induzierte Spannung, über einen Widerstand, zu messen (z.B. Stromzange, Stromwandler).
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Mir geht es um die Funktionsweise meines Multimeters. Es ist das allereinfachste das es im Elektronikmarkt gab und hat eine analoge Anzeige (Zeiger mit Skala).

CD-ROM-LAUFWERK hat Folgendes geschrieben:
1. Strom misst man im allgemeinen* als Spannungsabfall über einen bestimmten Widerstand. Das Multimeter misst auch dort einfach nur die Spannung.
Und so misst es die entstehende Wechselspannung genau wie bei 2. durch "true RMS", wenn es ein ordentliches Multimeter ist. Andernfalls (nur RMS) wäre die Messung auf perfekt sinusförmige Spannungen beschränkt. RMS steht für die Wurzel des Mittelwerts des Quadrates. Durch das Quadrieren werden die negativen Spannungen positiv, dann bildet man den Mittelwert und zieht die Wurzel und erhält so sie tatsächliche "durchschnittliche Spannung" (welche natürlich sonst 0V wäre) bzw. genauer die Leistung.


Soweit ich mich erinnere (meine Physikstunden liegen schon etwas zurück) misst man umgekehrt die Spannung dadurch, daß in einer Spule mit bekanntem Widerstand ein spannungsabhängiger Strom fließt, der ein Magnetfeld erzeugt und dadurch einen Zeiger zum Ausschlagen bringt.

Das mit dem RMS hört sich für mich so an, als könnte man diesen Wert nur durch eine Rechenoperation erhalten. Das würde dann doch aber digital angezeigt und nicht in einer analogen Anzeige - oder verstehe ich das falsch?

Anders gesagt: wie ist mein Multimeter inwendig aufgebaut, um eine Wechselspannung zu messen? Vielleicht mit einer Diode, die nur "eine Hälfte" des Wechselstroms durchlässt?

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Wenn es ein Drehspulinstrument ist, ist auf jeden Fall ein Gleichrichter vor die Spule geschaltet, dieser richtet dann die Wechselspannung gleich, diese kann dass Instrument dann erfassen.
Es gibt allerdings - wenn auch nicht so häufig - sogenannte Dreheisenmesswerke. Hier wird an eine nicht bewegliche Spule die Prüfspannung angelegt. Im inneren der Spule befindet sich dann dieses "Dreheisen", an diesem befindet sich auch ein Zeiger. Mit diesem Dreheisenmesswerk kann man sowohl Gleich- als auch Wechselspannung messen.

Ich hoffe, dass bringt dich weiter...

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Hallo lemmi,

hier mal zwei Links zum Auffrischen der Kenntnisse:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0210071.htm Weiterführende Links siehe unteren Teil der Seite.....

Dieses Paper beschreibt zwar ein DMM (Digital-Multimeter), könnte aber dennoch interessant sein:

http://www.ces.karlsruhe.de/culm/culm/culm2/th_messtechnik/laborgeraete/multimeter.pdf

Ich habe gerade nach fast 40 Jahren wieder mit Elektronik angefangen und beschäftige mich derzeit mit Fotowiderständen (Dämmerungsschalter etc). Dazu benutze ich ein neueres Experimentier-System...

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Ein analoges Multimeter... sag das doch... rechnet doch keiner damit, dass du hier obsolete Technik von anno 1980 erklärt haben willst Razz
Das wird diese Mittelwertbildung wohl einfach mechanisch (Trägheit) machen.

Zitat:
beschäftige mich derzeit mit Fotowiderständen (Dämmerungsschalter etc)

Mir ist aufgefallen, dass Fotodioden extrem empfindlich sind was selbst winzigste Lichtmengen angeht. Wenn man keinen Widerstand (d.h. der im Messinstrument ist der einzige) nutzt kann man selbst nachts noch deutliche Unterschiede zwischen extrem wenig Licht messen. Dafür ist man dann natürlich nach oben hin begrenzt ohne einen Widerstand der auch einen "richtigen" Stromfluß zulässt, die Diode erzeugt ja keine unendlich große Spannung Wink
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CD-ROM-LAUFWERK hat Folgendes geschrieben:
Ein analoges Multimeter... sag das doch... rechnet doch keiner damit, dass du hier obsolete Technik von anno 1980 erklärt haben willst Razz

Damit hast du nicht gerechnet? Du solltest mich inzwischen besser kennen !

@Uranylacetat: Danke für die Links, die werde ich mir mal ansehen!

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Ja lemmi, die analogen Sachen hatten und haben schon was, nicht wahr? Wink

Ich muss ja schon lachen, wenn man bei modernen Kfz´s nen Computer braucht, um festzustellen, dass ne Zündkerze hinüber ist....!!! Mr. Green Man, was konnte man am guten alten VW-Käfer noch basteln... Und wenn der Keilriemen unterwegs riss, wurde einfach Muttis Nylonstrumpf als provisorischer Ersatz verwendet...

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Das kann ich nur bestätigen!
Analoges Messen hat einfach Stil, eine Zahl ablesen kann ja jeder... zudem finde ich es einfach viel schöner, einen Zeiger zu haben, welcher bei angelegter Spannung hin und herhüpft. Zahlenwerte bei einem Digitalmultimeter, die mal eine Nachkommastelle höher oder niedriger sind, sind in meinen Augen viel zu abstrakt. Und für das Hobby reichen analoge Multimeter von der Genauigkeit her völlig aus. Anders sieht es natürlich in der Forschung aus....

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Uranylacetat hat Folgendes geschrieben:
wenn man bei modernen Kfz´s nen Computer braucht, um festzustellen, dass ne Zündkerze hinüber ist....!!!

Ich habe das neulich bei meinem Bruder in 5min rausgefunden, dass die eine Zündspule hinüber ist. Ohne Computer, schwer ist das nicht. Aber wenn es im Computer steht, dann ist es einfach eine schnellere Diagnose als alle Zylinder selbst zu prüfen. Moderne KFZ haben so viel Zeug... das kann man einfach nicht alles einzeln überprüfen. Gewisse fehler sind auch nicht einfach so auffindbar, da hilft nur der Vermerk im Fehlerspeicher.

Zitat:
Und für das Hobby reichen analoge Multimeter von der Genauigkeit her völlig aus.

Ich weiß ja nicht was du so machst, aber ich will nicht für jeden Messbereich extra den Schalter rumdrehen müssen. Ebenso will ich nicht auf (sagen wir mal großzügig) 3 signifikante Stellen beschränkt sein. Sachen wie Frequenzmessungen, Pulsweiten, Dutycycle, ... sind so auch nicht möglichen.
Das ist von der Argumentation etwa wie "Alkoholthermometer reichen für Hobbychemie völlig aus". Ein anderer Vergleich wären Balkenwaagen, abgesehen davon, dass die tatsächlich die gleiche Genauigkeit und Auflösung erreichen können. Alleine der Komfort/Geschwindigkeitsgewinn machte damals die Balkenwaagen obsolet. Beim Multimeter gibt es noch viele weitere Gründe Smile
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CD-ROM-LAUFWERK hat Folgendes geschrieben:
Ein anderer Vergleich wären Balkenwaagen, abgesehen davon, dass die tatsächlich die gleiche Genauigkeit und Auflösung erreichen können. Alleine der Komfort/Geschwindigkeitsgewinn machte damals die Balkenwaagen obsolet.


lemmi hat Folgendes geschrieben:
Mechanische Waagen sind wundervolle Apparate! Sie sind robust, exakt und einfach zu bedienen. Eine Substanz mit Ihnen abzuwiegen ist anschaulich und sinnhaft. Und nicht zuletzt sind sie schön! Einem langsam schwingenden Waagebalken zuzusehen hat schon fast etwas Meditatives. Mich kriegt keiner dazu, eine elektronische Waage zu benutzen!

DAS ist nicht zuletzt auch eine Stilfrage Wink

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Quecksilberoxid rot hat Folgendes geschrieben:
Und für das Hobby reichen analoge Multimeter von der Genauigkeit her völlig aus. Anders sieht es natürlich in der Forschung aus....


Naja kommt drauf an, wenn man was mit analoger elektronik machen möchte oder Schaltungen gerne diskret aufbaut ist man denke ich ganz dankbar dafür wenn man ein Messgerät hat das echte Effektivwerte anzeigt und auf dessen DC Anzeigewerte man sich Lage und temperaturunabhängig verlassen kann.

Beruflich kommt es eh nicht in die Tüte analog zu messen da die meisten analogen Multimeter keine Einstufung nach IEC 61010-1 haben/bekommen und ich persönlich da ungern aus historischen Gründen in Flammen aufgehe.

Stil ist ne andere Sache. Habe selbst einige analoge Multimeter und ettliche andere analoge Messgeräte.
z.B. erfüllt das Hartmann und Braun Elavi 16S auch die Anforderung Wechselstrom und Wechselspannung bis in den mV bzw. mA Bereich zu messen. Wobei man mit den Anzeigewerten wegen Non-TRMS bei nicht-Sinus Signalen aufpassen muss. Und diese Messgeräte verzeihen kaum Fehler, versteckt oder verschaltet > kaputt

Gruß

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