Themen:
- Spannung messen
- Strom messen
- Widerstand messen
- V4-Messung
Messspannung:
Mit einem Multimeter können wir die Spannung (Volt) an elektrischen Komponenten wie Batterie, Verkabelung, Schalter und Lampe messen. Wir nennen es dann „Voltmeter“. Wir platzieren das Multimeter parallel im Stromkreis und stellen es wie folgt ein:
- Wir stellen den Regler auf V für Volt (Spannung);
- In diesem Fall wählen wir Gleichspannung (DC);
- Rote Messleitung im V-Anschluss;
- Schwarze Messleitung im COM-Anschluss.
Das rote Messkabel ist das Pluskabel und das schwarze das Minuskabel. Am Ende der Messdrähte befinden sich Messstifte. Wir halten die rote Messsonde an den Pluspol der Batterie und die schwarze an den Minuspol. So messen wir die Spannungsdifferenz in der Batterie. Wir lesen diese Spannung vom Display ab und sie beträgt 1,5 Volt.
Die Batteriespannung von 1,5 Volt wird bei geschlossenem Schalter über die Plusleitung zum Pluspol der Lampe geführt. Mit dem Multimeter messen wir die Spannungsdifferenz an der Lampe: Der untere Punkt ist das Plus und das Gehäuse die Masse. Wir halten die Messstifte gegen Plus und Masse, um die Spannungsdifferenz an der Lampe zu messen.
Sobald der Schalter geöffnet wird, wird der Stromkreis unterbrochen. Es fließt kein Strom mehr durch den Stromkreis und die Lampe erlischt. Das Multimeter zeigt bei dieser Differenzmessung 0 Volt an. Der Schalter befindet sich auf der Plusseite der Lampe, die Lampe ist also spannungsfrei. In einem späteren Abschnitt gehen wir ausführlicher auf positiv und massegeschaltete Lampen und die damit verbundenen Differenzmessungen ein.
Strommessung:
Mit dem Multimeter können wir ermitteln, wie viel Strom durch einen Stromkreis fließt. Wichtig ist, dass das Multimeter in Reihe geschaltet werden muss. Der Strom fließt dann durch das Multimeter. Wir nennen es dann „Amperemeter“. Wir haben es wie folgt eingerichtet:
- Wir stellen den Regler auf die Ampère-Position;
- Bei diesem Multimetertyp muss jedes Mal, wenn die A-Position ausgewählt wird, die gelbe Taste gedrückt werden, um von Wechselstrom auf Gleichstrom umzuschalten.
- Die rote Messleitung im 10A-Anschluss;
- Die schwarze Messleitung im COM-Anschluss.
Um das Multimeter in Reihe zu schalten, muss der Stromkreis irgendwo unterbrochen werden. Wir können dies tun, indem wir die Sicherung demontieren oder den Schalter öffnen. Schließen Sie die Messstifte dort an, wo der Stromkreis unterbrochen ist. Die beiden Bilder unten zeigen die aktuelle Messung bei geöffnetem Schalter. Die Messungen erfolgen in Ampere und Milliampere. Weitere Erklärungen folgen unterhalb der Bilder.
Wie wir auf den Bildern sehen können, kann der Strom in zwei Modi gemessen werden.
- Die erste Messung erfolgt in der Ampere-Einstellung. In diesem Modus können Ströme bis zu 10 Ampere gemessen werden;
- Die zweite Messung erfolgt im MilliAmpere-Modus. In diesem Modus können Ströme bis maximal 400 Milliampere gemessen werden. Dies entspricht 0,4 A.
Wenn Sie noch nicht richtig abschätzen können, wie viel Strom durch einen Stromkreis fließt, ist es sinnvoll, zunächst in der 10A-Einstellung zu messen. Wenn der Strom weniger als 0,4 A beträgt, können Sie die Messsonde in den mA-Anschluss stecken und den Drehknopf auf mA stellen. Dann vergessen Sie nicht, den gelben Knopf zu drücken, um von Wechselstrom auf Gleichstrom umzuschalten. Der Messwert ist derselbe, jedoch in der mA-Einstellung genauer
- 0,15 A entspricht 150 mA;
- 147 mA sind also 0,147 A (diese Position ist daher genauer).
Bei der Strommessung passieren manchmal Fehler. Die häufigsten Fehler werden in den nächsten beiden Bildern dargestellt.
Wenn wir eine Messung durchführen, bei der der Verbraucher ordnungsgemäß funktioniert, in diesem Fall die Lampe leuchtet, das Multimeter aber 0 A anzeigt, liegt das Messgerät noch an Wechselstrom oder der Stromkreis ist nicht unterbrochen. Der Strom folgt dem Weg des geringsten Widerstands, und zwar durch den geschlossenen Schalter. Tatsächlich ist das Multimeter jetzt parallel im Stromkreis. Dadurch wird nichts schiefgehen. Sobald der Schalter geöffnet wird, erscheint der korrekte Wert im Display.
Wenn der Strom den Wert der Sicherung überschreitet, löst die Sicherung aus, um die Elektronik im Multimeter zu schützen. Im mA-Modus beträgt dieser 400 mA. Dies wird erkannt, wenn der Zähler korrekt angeschlossen ist, der Verbraucher aber ausgeschaltet bleibt und der Zähler 0 mA oder 0 A anzeigt. In diesem Fall können wir uns dafür entscheiden, die Messung in A durchzuführen, da dieser Modus bis zu 10 A geschützt ist und die Wahrscheinlichkeit, dass die Sicherung ausbricht oder durchbrennt, geringer ist.
Widerstandsmessung:
Die dritte Messung, die wir mit dem Multimeter durchführen, ist die Widerstandsmessung. Wir können elektrische Komponenten auf interne Kurzschlüsse oder Unterbrechungen prüfen. Die folgenden Bilder zeigen zwei Messungen zur Bestimmung des Widerstands der Lampe. Das Multimeter fungiert nun als „Ohmmeter“ und ist wie folgt eingestellt:
- Zur Widerstandsmessung wird der Drehknopf auf die Position Ω (Ohm) gestellt;
- Das rote Messkabel wird an den Ω-Anschluss angeschlossen, der auch derselbe Anschluss ist, den wir für die Voltmessung verwenden;
- Das schwarze Messkabel wird wieder in den COM-Anschluss gesteckt.
Der Widerstand der Lampe beträgt 1,85 Ohm. Dies zeigt an, dass die Lampe in Ordnung ist. Bitte beachten Sie: Wenn die Lampe eingeschaltet ist, ändert sich der Widerstand mit der Temperatur. Während des Brennens können wir den Widerstand nicht messen, aber unmittelbar nach dem Ausschalten wird der Messwert deutlich niedriger ausfallen.
Eine Lampe altert, da sie viele Stunden lang gebrannt hat. Der Wolframdraht wird dünner und verdampft an der Innenseite des Glases. Wir können dies daran erkennen, dass die Lampe dunkel wird. Eine Lampe mit dunkler Farbe geht innerhalb kurzer Zeit kaputt. Bei der zweiten Messung ist Folgendes passiert: Der Wolframdraht ist gebrochen und die Lampe funktioniert nicht mehr. Schließlich ist der Stromkreis somit unterbrochen. Durch die Unterbrechung der Verbindung ist der Widerstand „unendlich“ hoch geworden. In diesem Fall zeigt das Multimeter OL an. Manche Multimeter zeigen dann „1“ an.
Mit dem Ohmmeter können wir folgende Messungen durchführen:
- der Innenwiderstand elektrischer und nichtelektrischer Komponenten;
- Suche nach Unterbrechungen in einem Stromkreis, beispielsweise in Leiterplatten oder in der Verkabelung;
- Nachschlagen elektrischer Verbindungen mithilfe des Pieptonmodus;
- auf der Suche nach einer Erdungsverbindung;
- Überprüfen Sie, ob die Messleitungen in Ordnung sind.
Die letzte Messung ist entscheidend für die Diagnosestellung. Wenn ein Messkabel in einem schlechten Zustand ist, beeinträchtigt dies jegliche Spannungs- oder Strommessung mit dem Multimeter oder Oszilloskop (letzteres kann nur Spannung messen).
Wenn ein Messkabel durch intensive Nutzung festsitzt oder stark geknickt ist und gezogen wurde, kann es bei einer bestimmten Winkelhaltung zum Versagen der Verbindung kommen. Dies lässt sich leicht überprüfen, indem man die Enden der Messsonden zusammenhält: Der Widerstand beträgt dann etwa 0,1 Ohm. Ist der Widerstand um ein Vielfaches höher oder OL? Dann sind die Messdrähte nicht mehr verwendbar.
Ein weiteres Beispiel für eine Widerstandsmessung ist die Messung der Glühkerze, die wir in einem Dieselmotor finden.
- Eine gute Glühkerze hat einen Widerstand von ca. 6 Ohm.
- Wenn die Glühkerze kaputt ist, ist der Widerstand unendlich hoch.
- Im Falle eines inneren Kurzschlusses (Spule und Gehäuse haben internen Kontakt) messen wir (theoretisch) einen Widerstand von 0 Ω und tatsächlich einen Widerstand von 0,1 Ω aufgrund des „immer vorhandenen“ Widerstands in den Messkabeln, wie im vorherigen Absatz wird bei der Überprüfung der Messleitungen beschrieben.
Siehe die Seite über Glühkerze Weitere Informationen zur Bedienung und Messtechnik finden Sie hier.
V4-Messung:
Diese Website beschreibt die Spannungspegel, Signalübertragung und Messmethoden vieler Arten von Sensoren, Aktoren, Steuergeräten und Netzwerken. Diese finden Sie auf den Seiten selbst, z. B. auf der Temperatursensor, passive, aktive und intelligente Sensoren, Relais en CAN-Bus. Auf diesen Seiten geht es bei der Messung speziell um dieses Thema.
Bei der Fehlersuche nutzen wir in den meisten Fällen das Voltmeter und manchmal auch die Stromzange. Im Rahmen einer Diagnose führen wir selten oder nie Ampere- und Widerstandsmessungen durch:
- Um den Strom zu messen, muss der Stromkreis unterbrochen werden (unerwünscht) und die Strommenge gibt keinen ausreichenden Aufschluss über mögliche Verluste. Schließlich ist die Stromstärke im gesamten Stromkreis gleich. Auch das Amperemeter ist auf 10A begrenzt. Manchmal kann es wünschenswert sein, eine Stromzange zu verwenden, die nicht auf eine bestimmte Stromstärke beschränkt ist.
- Eine Widerstandsmessung ist nur dann sinnvoll, wenn eine Verbindung oder Unterbrechung festgestellt werden soll. In allen anderen Fällen messen wir einen „unbelasteten“ Widerstand und der Widerstandswert ist unzuverlässig.
Das oben Gesagte bedeutet, dass wir bei unserer Diagnose fast immer das Voltmeter verwenden. Für komplexe Diagnosen verwenden wir ein Oszilloskop, das gleichzeitig ein (grafisches) Voltmeter ist. Mit dem Voltmeter messen wir Spannungsunterschiede und -verluste im belasteten Zustand, also wenn der Verbraucher arbeitet. Dies macht die Messung am nützlichsten.
Zur Orientierung bei den Messungen mit dem Voltmeter ist es sinnvoll, die V4-Messung zu beherrschen. Mittels Vier-Volt-Messung kann man „ungefähr“ die Ursache für einen defekten oder nicht funktionierenden Verbraucher finden. In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie Sie die V4-Messung durchführen, mit welchen Messwerten Sie rechnen können und wie Sie erkennen, wann eine Störung vorliegt.
Bei der V4-Messung verwenden wir ein Voltmeter und führen eine Differenzmessung an vier bestimmten Punkten durch. Wir nennen diese vier Messungen V1, V2, V3 und V4.
Hinweis: um eins PWM / Arbeitszyklus Bei gesteuertem Verbraucher ist diese V4-Messung nicht möglich, es muss das Oszilloskop verwendet werden!
V1:
Die V1-Messung ist die erste Messung, die wir durchführen. Wir messen hier die Batteriespannung. Wir vergleichen alle Spannungen, die wir im Folgenden messen, mit diesem Messwert. Bevor Messungen durchgeführt werden können, muss der Verbraucher eingeschaltet sein. Bei starken Verbrauchern kann die Batteriespannung um einige Zehntel Volt absinken, ohne dass es zu einer Funktionsstörung kommt. Wir stellen das Multimeter richtig ein (siehe Abschnitt Spannungsmessung) und halten die Messspitzen an den Plus- und Massepol der Batterie.
Muss der Motor während der V4-Messung gestartet werden? Dann wird der V1-Messwert aufgrund der Ladespannung der Lichtmaschine höher sein. Führen Sie anschließend die Messung erneut durch.
V2:
Anschließend messen wir die Spannungsdifferenz am Verbraucher. Selbstverständlich muss der Verbraucher eingeschaltet sein. Bei einer Lampe ist das gar nicht so kompliziert: Wir schalten die Lampe mit einem Schalter ein. Manchmal kann es etwas schwieriger sein, den Verbraucher einzuschalten, zum Beispiel die elektrische Kraftstoffpumpe im Tank. Starten Sie in diesem Fall einen Stellgliedtest über ein Diagnosegerät oder lassen Sie den Motor im Leerlauf laufen.
- Die Spannung am Verbraucher muss ungefähr so hoch sein wie die Batteriespannung, mit einer maximalen Differenz von einem halben Volt. Ist dies der Fall, liegt kein Spannungsverlust an Plus oder Masse vor und die V4-Messung ist abgeschlossen;
- Liegt die Spannung bei der V2-Messung um mehr als ein halbes Volt unter dem Wert V1, kommt es zu einem Spannungsabfall. In diesem Fall messen wir die Spannungen an V3 und V4.
V3:
Mit dieser Messung ermitteln wir den Spannungsverlust auf der Plusseite, zwischen dem Plus der Batterie und dem Plusanschluss der Lampe.
- Der Verlust darf 0,4 Volt nicht überschreiten;
- Weniger als 0,4 Volt ist in Ordnung;
- Bei einem Verlust von mehr als 0,4 Volt liegt auf der Plusseite ein Übergangswiderstand.
V4:
Abschließend führen wir die Verlustmessung zwischen der Masse der Lampe und der Masse der Batterie durch. Hier gilt das Gleiche wie bei der V3-Messung: maximal 0,4 Volt Verlust, sonst gibt es einen Übergangswiderstand.
Überprüfen:
Die Batteriespannung wird über den Spannungskreis verteilt. Alle Teilspannungen (V2, V3 und V4) sind gleich der Batteriespannung (V1). Im obigen Beispiel ist dies an den Messwerten zu erkennen:
- V1 = 12,0 V
- V2 = 11,7 V
- V3 = 0,2 V
- V4 = 0,1 V
Damit können wir die folgende Formel ausfüllen:
Weicht die Berechnung deutlich ab, liegt ein Messfehler vor. Man muss feststellen, welcher Wert nicht logisch ist. Beispielsweise ist es unmöglich, dass die Lampe bei 12 Volt brennt, während die Batteriespannung 13 Volt beträgt und ein Spannungsabfall von 12 Volt auftritt.
Nachfolgend sind fünf mögliche Fehler aufgeführt, die mit einer V4-Messung erkannt werden können. Um Platz zu sparen und es möglichst übersichtlich zu gestalten, wurden die Abbildungen der „echten“ Voltmeter durch einen Kreis mit der darin enthaltenen Zahl ersetzt.
Fehler 1 – Lampe leuchtet schwach:
Die Lampe brennt schwächer als andere Lampen im Fahrzeug. Logisch, denn er läuft nur mit 7 Volt statt mit 13 Volt. Das Ergebnis von V3 zeigt, dass im Plus ein Verlust von 6 Volt vorliegt. Im Teil zwischen dem Pluspol der Batterie und dem Pluspol der Lampe befindet sich ein Übergangswiderstand, an dem 6 Volt verbraucht werden. Dieser Spannungsverlust geht zu Lasten der Spannung, mit der der Verbraucher arbeitet.
Weitere Ergebnisse:
- ein beschädigtes Kabel für die Sicherung, zwischen der Sicherung und dem Steuergerät oder zwischen dem Steuergerät und der Lampe;
- ein schlechter Anschluss der Sicherung im Sicherungshalter;
- eine schlechte Kabelverbindung oder Steckt einen der schwarzen Punkte im Diagramm ein;
- ein Defekt im Steuergerät.
Um festzustellen, wo sich der Übergangswiderstand befindet, verlegen wir das Minuskabel des V3-Messgeräts zur Unterseite des Steuergeräts. Wenn wir hier immer noch 6 Volt messen, ist die Spannung in dieser Leitung nicht verloren gegangen und die Ursache liegt höher. Wenn wir jedoch 0 Volt über dem Kabel messen, ist dieses Kabel beschädigt und muss ersetzt werden.
Fehler 2 – Lampe leuchtet schwach:
Wieder einmal haben wir es mit einer Lampe zu tun, die schwächer brennt als die anderen. In den Messwerten sehen wir, dass bei Messung V4 ein Spannungsverlust von 6 Volt vorliegt. Auch in diesem Fall werden 6 Volt benötigt, um den Übergangswiderstand im Erdreich zu überwinden.
Weitere Ergebnisse:
- ein beschädigtes Kabel zwischen der Lampe und einem Erdungspunkt;
- Korrosion zwischen den Kontaktpunkten der Kabelöse und dem Erdungspunkt.
Für den Fall, dass der Übergangswiderstand im Kabel liegt, reicht es aus, ein neues Kabel zwischen der Lampe und einem Erdungspunkt zu verlegen. Wenn das Kabel in Ordnung ist, kann es hilfreich sein, die Erdungsverbindung abzuschrauben und gründlich zu schleifen und zu reinigen. Anschließend das Kabel wieder anbringen und erneut messen.
Fehler 3 – Lampe leuchtet schwach:
Alle Lampen brennen schwach. Bei der Messung stellen wir fest, dass die Batteriespannung zu niedrig ist (V1). Die Verlustmessungen (V3 und V4) sind in Ordnung. Um das Problem zu lösen, reicht es aus, den Akku aufzuladen (und ggf. zu testen).
Fehler 4 – Lampe leuchtet nicht:
Die Lampe leuchtet nicht. Allerdings beträgt die Spannung an der Lampe 13 Volt und es entsteht kein Verlust.
Weitere Ergebnisse:
- Lampe ist defekt: Der Stromkreis ist durch einen unterbrochenen Glühfaden unterbrochen. Die Spannung von 13 Volt und der Masse erreichen immer noch die Lampe, wir messen also eine „gute“ Spannungsdifferenz an der V2;
- Schlechte Steckverbindung, weil die Metallstecker ihre Klemmkraft verloren haben. Durch häufiges Ziehen und Drücken des Steckers an der Lampe kann ein Spalt zwischen dem Metallstecker und dem Anschluss der Lampe entstehen.
Eine defekte Lampe lässt sich oft optisch eindeutig beurteilen. Das Filament ist sichtbar gebrochen. Bei Bedarf messen wir den Widerstand der Lampe mit einem Ohmmeter. Ein unendlich hoher Widerstand weist auf eine Unterbrechung hin.
Fehler 5 – Lampe leuchtet nicht:
Wieder einmal haben wir es mit einer Lampe zu tun, die nicht leuchtet. Die Spannungsdifferenz, die wir voraussichtlich bei V2 messen werden, messen wir jetzt bei V3. Das bedeutet, dass oben an der Sicherung ein gutes Plus und unten eine gute Masse vorhanden ist. Anhand des Messwertes sieht die Sicherung jetzt aus wie ein Verbraucher, der 13 Volt verbraucht, was aber falsch ist.
Die Ursache dieser Störung ist eine defekte Sicherung. Wie beim vorherigen Fehler, bei dem der gebrochene Glühfaden zu einer Unterbrechung des Stromkreises führte, unterbricht hier die Sicherung den Stromkreis.
