Stromaufnahme messen

[Moppi]

Es lässt mich jetzt doch nicht ganz in Ruhe, deshalb hier mal folgende Frage:

Wenn ich ein Drehspulmessgerät verwende mit 100µA und ich verwende einen 1 Ohm-Shunt, dann erweitere ich den Messbereich auf 100mA. Ich lese jetzt z.B. ab: 32mA. Wenn ich mein Digitalmultimeter nehme, dass beim Strom messen versagt, warum auch immer (Montagsgerät), schließe dieses statt des Drehspulmessgerätes an und stelle des Messbereich auf 200mV, dann zeigt dieses Multimeter (über den 1 Ohm Shunt) ebenfalls die 32mA an.

Bitte mal erklären, falls es jemand weiß!

Danke
Moppi

PS: Demnach kann man mit einem Digitalmultimeter im mV-Bereich, über einen 1 Ohm-Widerstand angeschlossen, die Milliampere ablesen. Wenn ich über einem 3 Ohm-Widerstand mit dem Digitalmultimeter messe, dann verdreifacht sich der abgelesene Wert - man könnte auch sagen, die Messgenauigkeit verdreifacht sich. Würde man über einen 10 Ohm-Widerstand messen, wäre demnach die Messgenaugkeit/-Auflösung zehn mal höher. Bei einem 100 Ohm-Widerstand dann 100 mal höher - hier müsste man dann nicht rechnen, sondern nur das Komma beim Ablesen verschieben.

Ich messe eigentlich die abfallende Spannung über dem Widerstand. Ist der Widerstand in der richtigen Größe gewählt, zeigt das Multimeter - im mV-Bereich - dann den Strom an, der fließt. Ich habe dieses in früheren Jahren schon mal gehört und heute nochmal ausprobiert. Es müsste für jedes Multimeter zutreffend sein. - Warum?

[HaWe]

verstehe nicht, was du nicht verstehst -
du misst doch immer nur Spannungen, einmal am externen Shunt, und einmal an einem internen, und rechnest sie quasi per Messgeräteskala bzw. Digitalanzeige in Strom um, nach dem Ohmschen Gesetz - oder was meinst du?

- - - Aktualisiert - - -

PS,
das kann aber nicht stimmen:

schließe dieses statt des Drehspulmessgerätes an und stelle des Messbereich auf 200mV, dann zeigt dieses Multimeter (über den 1 Ohm Shunt) ebenfalls die 32mA an.

wenn du es auf 200mV stellst, dann zeigt es 32mV an, nicht 32mA !

[Moppi]

Das ist richtig, man misst den Spannungsabfall in mV und das entspricht dem Strom, der fließt - in mA.

Was mich interessiert, sind die genauen technischen Hintergründe, warum das eben so ist. Haben alle Multimeter im V-Messbereich den gleichen Widerstand? Vielleicht gibts ja jemanden, der das mal aufdröseln kann. Wenn ich das äquivalent zum Drehspulmeßgerät betrachte, müsste ein digitales Multimeter, wie ein Drehspulmessgerät, den gleichen Innenwiderstand besitzen. Das kann ja möglich sein, weiß ich nicht. Vielleicht ist das bei Messgeräten immer so. Der Widerstand der Drehspulmessgeräte soll 1 kOhm sein (mit dem Digitalmultimeter messe ich allerdings ca. 960 Ohm). Auch wie das rechnerisch hergeleitet wird, dass der Strom, dem Spannungsabfall über dem Shunt entspricht.

Je gröér der Shunt wird, um so kleiner wird auch für das Digitalmultimeter der Messbereich, die Auflösung wird also größer, je kleiner der Messbereich wird. Angenommen es zeigt max. 999.9 an, dann zeigt es das über den Messbereich von 100V genau so an, wie über den Messbereich von 1mV - über einen Shunt wäre das dann mit A bzw. mit mA gleichzusetzen oder sogar mit µA. D.h. über einen 1 kOhm-R gemessen müsste ich dann µA am Multimeter ablesen können, also dann bis 199.9 (weil 999.9 kann das Multimeter nicht).

MfG

[HaWe]

Haben alle Multimeter im V-Messbereich den gleichen Widerstand?

nein, sie haben als Voltmeter einen idealerweise unendlichen Widerstand, aber der ist hier unerheblich!
Du misst 32mV als Spannungsabfall an einem 1 Ohm Widerstand,
du misst im Spannungsmodus keinen Strom !!

also gilt nach
I=U/R
I=32mV / 1 Ohm = 32mA

Oder was verstehst du nicht?

[Moppi]

Gut, wenn man es rechnet, kommt man auf die 32mA.

du misst im Spannungsmodus keinen Strom !!

Das hat auch nirgendwo gestanden.

Also das Multimeter hat einen möglichst großen Widerstand. Wonach bei 32mV Spannungsabfall, geteilt durch 1 Ohm 32mA rauskommen.
Das Drehspulmesswerk hat einen Widerstand von 1 kOhm. Durch einen 1 Ohm- Shunt-Widerstand erweitert man den Messbereich von 100µA auf 100mA. Also beide Messinstrumente werden identisch angeschlossen, beide haben einen unterschiedlichen Widerstand und beide zeigen dieselbe Größe an, nämlich 32.

Darf man jetzt davon ausgehen, dass das Drehspulmesswerk tatsächlich den Strom anzeigt, der durch das Messwerk fließt - 32µA? Und dass eben das Multimeter den Spannungsabfall zeigt - 32mV, der dann eben, nach dem ohmschen Gesetz, auch dem fließenden Strom von 32mA entspricht? Dann kann ich beim Multimeter den Rückschluss auf den Strom ziehen, der durch den Shunt fließt und nicht durch das Multimeter? Während beim Drehspulmesswerk, der Strom angezeigt wird, der durch das Messwerk fließt - 32µA, was unter Berücksichtigung des Shunts, 32mA entspricht (durch Messwerk und Shunt); während durch den Shunt 31.986mA fließen?

MfG

[Searcher]

Hallo Moppi,

Wenn ich ein Drehspulmessgerät verwende mit 100µA und ich verwende einen 1 Ohm-Shunt, dann erweitere ich den Messbereich auf 100mA.
Ich lese jetzt z.B. ab: 32mA.

Da kannst Du nur den Wert von 32 ablesen und bedeutet 32µA bei dem 100µA Meßwerk. Die mA sind ein Rückschluß mit Blick auf die Schaltung mit dem Shunt.

Wenn ich mein Digitalmultimeter nehme, dass beim Strom messen versagt, warum auch immer (Montagsgerät),

Vielleicht ist nur die Sicherung im Multimeter durch, die fast immer durch geht, wenn bei Spannungsmessung noch auf Strommessung geschaltet ist.

schließe dieses statt des Drehspulmessgerätes an und stelle des Messbereich auf 200mV, dann zeigt dieses Multimeter (über den 1 Ohm Shunt) ebenfalls die 32mA an.
Bitte mal erklären, falls es jemand weiß!

Ich hoffe folgende Erklärung hilft:

Wenn ein Drehspulmeßwerk mit 100µA Endausschlag einen Wert von 32 anzeigt, fließen 32µA hindurch (idealerweise mal abgesehen von Toleranzen)

Wenn Du das Meßwerk parallel zu einem Shunt von einem Ohm anschließt und es den Wert von 32 anzeigt, fließen wiederum 32µA hindurch. Nun ist es aber mit seinem Innenwiderstand von 1kΩ parallel zum Shunt geschaltet.

Bei 32µA über seinem 1kΩ Widerstand liegt eine Spannung von 1000Ω*0,000032A=32mV am Meßwerk an. Die gleiche Spannung liegt natürlich auch am parallelen Shuntwiderstand an. Über den Shunt fließen also 32mV/1Ω=32mA. Der Gesamtstrom, der nun fließt, sind die 32µA vom Meßwerk plus 32mA vom Shunt = 32,032mA.

Beim Multimeterspannungsmessen über dem Shunt fließt natürlich auch ein kleiner Strom über das Multimeter. Da der Innenwiderstand des Multimeters (steht in den Unterlagen zum Multimeter) beim Spannungsmessen aber im Vergleich zum Shunt wesentlich höher ist als beim Drehspulmeßwerk, ist die Fehlmessung geringer als beim messen mit dem Drehspulmeßwerk.

Gruß
Searcher

[HaWe]

du misst im Spannungsmodus keinen Strom !!

Das hat auch nirgendwo gestanden.

doch, genau das hattest du geschrieben:

schließe dieses statt des Drehspulmessgerätes an und stelle des Messbereich auf 200mV, dann zeigt dieses Multimeter (über den 1 Ohm Shunt) ebenfalls die 32mA an.

du hast behauptet, es zeige 32mA an, das bedeutet aber nichts anderes als dass du behauptest, dass er einen Strom misst, nämlich 32mA
- er misst aber eine Spannung: keine 32mA, sondern nur 32mV misst er und zeigt er an!
beide sind nur vom Zahlenwert-Bertrag her per Versuchsaufbau gleich groß, weil die 32mV an 1 Ohm abfallen (das ergibt dann rein rechnerisch 32mA Stromfluss).

[Moppi]

Darf man jetzt davon ausgehen, dass das Drehspulmesswerk tatsächlich den Strom anzeigt, der durch das Messwerk fließt - 32µA? Und dass eben das Multimeter den Spannungsabfall zeigt - 32mV, der dann eben, nach dem ohmschen Gesetz, auch dem fließenden Strom von 32mA entspricht? Dann kann ich beim Multimeter den Rückschluss auf den Strom ziehen, der durch den Shunt fließt und nicht durch das Multimeter? Während beim Drehspulmesswerk, der Strom angezeigt wird, der durch das Messwerk fließt - 32µA, was unter Berücksichtigung des Shunts, 32mA entspricht (durch Messwerk und Shunt); während durch den Shunt 31.986mA fließen?

Also stimmt das dann so weit, nur dass die 32µA vom Drehspulmesswerk zu den 32mA durch den Shunt dazukommen? Oder anders ausgedrückt, durch den Shunt fließen die 32mA, nur, dass ich es einmal über den Spannungsabfall direkt rückschließen kann (mit dem Multimeter im mV-Bereich) und dass ich es zum andern über das Drehspulmesswerk rückschließen kann (dass die 32µA misst)?

Wenn so richtig, dann ich jetzt endlich mal richtig kapiert. - Danke!

[Searcher]

Also stimmt das dann so weit, nur dass die 32µA vom Drehspulmesswerk zu den 32mA durch den Shunt dazukommen? Oder anders ausgedrückt, durch den Shunt fließen die 32mA, nur, dass ich es einmal über den Spannungsabfall direkt rückschließen kann (mit dem Multimeter im mV-Bereich) und dass ich es zum andern über das Drehspulmesswerk rückschließen kann (dass die 32µA misst)?

Wenn so richtig, dann ich jetzt endlich mal richtig kapiert. - Danke!

Ja, ist richtig. Allerdings muß man beachten, daß das Meßgerät, ob direkt beim Strom messen im Stromkreis oder indirekt über einen Shunt, durch seinen Innenwiderstand immer die elektrischen Verhältnisse ändert. Der Reihenwiderstand zur Last, deren Strom man ja eigentlich wissen möchte, wird durch Shunt oder/oder Meßgerät verändert, so daß auch 32mA oder 32,032mA nicht der 100% richtige Strom ist, der durch die Last nach Entfernen des Meßgerätes fließt. Verändert die Last den Strom, gibt es schon wieder veränderte Verhältnisse, die wiederum Einfluß auf das das Meßergebnis haben. Bei höheren Strömen ist das fast immer vernachlässigbar. Im µA-Bereich sollte man aber mindestens einen zweiten Gedanken opfern. Es gibt eigene Meßvorrichtungen dazu:

https://www.eevblog.com/projects/ucurrent/
https://www.youtube.com/watch?v=i069j6S80OU

Ich meine, in dem Videoblog und EEVBlog gibt es noch weitere Videos bzw Beiträge zum µcurrent.

Gruß
Searcher

[Moppi]

Die SIcherung im Multimeter habe ich mal ausgetauscht. Die war Tatsache durch. Mal sehen, ob es demnächst wieder Ampere misst.