Meten met de multimeter

Onderwerpen:

  • Algemeen
  • Spanning [Volt] meten
  • Stroom [Ampère] meten
  • Weerstand [Ohm] meten
  • V4-meting

Algemeen:
Om een goede meting te verrichten, moet men weten hoe de multimeter werkt. Ook moet er op gelet worden dat de spanning (U) [Volt] op een andere manier gemeten wordt als de stroom (I) [Ampére] en de weerstand (R) [Ohm]. Deze pagina laat de basis van een goede meting zien met voorbeelden van schakelingen.
Op de pagina meetinstrumenten wordt uitgelegd hoe een meter het beste ingesteld kan worden. Zo is het heel belangrijk om het juiste meetbereik in te stellen voordat er wordt gemeten.

Spanning [Volt] meten:
Als voorbeeld gebruiken we een meting van de spanning op een lamp. Het schema toont een 12 volt accu, een zekering (F), een schakelaar (S1) en de lamp (L1). De schakelaar staat geopend, dus de lamp brandt niet.

In deze afbeelding wordt de schakelaar S1 bediend. De schakelaar is nu gesloten en de lamp brandt. De multimeter (aangegeven als V, omdat deze in de stand volt wordt geschakeld) wordt parallel “over” de lamp heen gezet. Dat wil zeggen, dat de multimeter niet ín de schakeling verwerkt zit, maar dat de meetpennen alleen de plus en de massa contacten raken. De rode kabel is de pluskabel van de multimeter, en de bruine de minkabel. Als deze 2 omgedraaid worden, komt het zelfde meetresultaat op het scherm, alleen met een – (min) ervoor.

Op het moment dat er geen andere verbruikers vóór of ná de lamp zitten zoals in dit schema het geval is, zal de spanning over de lamp 12 Volt bedragen. De 12 Volt geeft puur het spanningsverschil over de verbruiker aan, want de rode kabel zit op de plus van de verbruiker (12V) en de bruine op de massa (0V). Tussen deze kabels zit de verbruiker, in dit geval de lamp, welke de 12 Volt gebruikt om te branden.

Stroom [Ampère] meten:
Bij het meten van de stroom, moet de multimeter op de stand A worden gezet. De A staat voor Ampère (de eenheid van stroom).

In tegenstelling tot de Voltmeting (waarbij de meter parallel over de lamp werd geplaatst) moet de meter in serie, dus ín de stroomkring geplaatst worden. Alleen op deze manier kan de stroom door de lamp gemeten worden. De schakeling dient dus onderbroken te worden (bijv. door een stekker naar de lamp los te maken), of anders de schakelaar open te zetten en daar de multimeter overheen plaatsen (zodat de stroomkring weer gesloten is).

Bij een accuspanning van 12 Volt en een lamp met het vermogen van 21 Watt, zal de stroomsterkte in het rechter schema rond de 1,75 Ampère bedragen. Dat is te berekenen met de formule I = P/U uit de Wet van Ohm.

De multimeter kan stromen tot 10 Ampère meten. Bij hogere stroomsterktes zal de zekering van de multimeter defect raken om de multimeter te beschermen. Wanneer de stroomsterkte van meer dan 10 Ampère gemeten moet worden, dient er gebruik gemaakt te worden van een stroomtang. De stroomtang is in de afbeelding weergeven.

Met de stroomtang kunnen probleemloos stroomsterktes van wel meer dan 200 Ampère gemeten worden. De stroomtang dient over de desbetreffende kabel aangesloten te worden. De kabel moet door het oog van de stroomtang lopen. De stroomtang meet het magnetisch veld wat ontstaat door de stroomsterkte door de kabel. In de stroomtang zit een kleine batterij. Afhankelijk van de sterkte van het magnetisch veld, zal er een spanning worden doorgegeven aan de multimeter. De stroomtang dient dan ook in de Volt-aansluiting van de multimeter te worden geplaatst en de multimeter dient op de Volt-stand te worden gezet. Er moet wel op gelet worden dat de stroomtang gekalibreerd wordt vóór de meting. Dit kan gedaan worden door het knopje bij “Zero” te verdraaien totdat de multimeter 0,00 volt aangeeft.
Op de stroomtang staat een omrekenfactor; namelijk 10 mV/A. Dat betekent, dat elke 10 mV die de multimeter aangeeft, in werkelijkheid 1 Ampère bedraagt. Door de komma twee plaatsen naar rechts te verschuiven (factor honderd), kan de juiste waarde in Ampère bepaald worden.

Voorbeeld: Er wordt een meting uitgevoerd waarbij de multimeter ingesteld is op de stand 20V en op het display een waarde van 0,286 volt wordt aangegeven. Door simpelweg de komma twee plaatsen naar rechts te verschuiven, kunnen we de stroomsterkte bepalen. Die bedraagt dan 28,6 A.

Weerstand [Ohm] meten:
De bedrading, de plus- en mincontacten of schakelaars kunnen op weerstand worden gecontroleerd. Bij het schema hieronder wordt de bedrading van de plus van de lamp op weerstand gecontroleerd. Wanneer er ergens een beschadiging aan de kabel of corrosie aan de contacten van de schakelaar zouden zitten, dan zal de toegevoerde spanning en stroom hier weerstand van ondervinden. De weerstand bij een beschadigde of gecorrodeerde kabel wordt dan hoger. De schakelaar moet bij de meting wel gesloten zijn en de bedrading moet losgekoppeld worden van de accu en van de lamp.

Bij de weerstandmeting stuurt de multimeter een heel klein stroompje via de pluskabel, door met meetobject, naar de minkabel. In het schema wordt er dus een stroompje door de zekering, door de schakelaar naar de minaansluiting van de meter gestuurd. Dit kleine stroompje wordt in de meter berekend. Wanneer dat stroompje weerstand ondervindt, (door eerder genoemde oorzaken) zal de meter aangeven dat er weerstand in het meetobject aanwezig is.

Als de weerstandmeting wordt uitgevoerd op een object waar nog spanning op staat (dus wanneer de stroomkring niet onderbroken is), zal de getoonde weerstandswaarde niet meer kloppen.

Om een goede weerstandmeting te kunnen doen, is het van belang dat er in een steeds kleiner stuk van de stroomkring wordt gemeten. Als er met de vorige meting een weerstand van bijv. 100 Ohm is gevonden, is er nog niet bekend waar de oorzaak zit. Dit kunnen de contacten bij de zekering zijn, de contacten bij de schakelaar, of ergens in de bedrading.

De meest betrouwbare meting is het meten van het spanningsverlies. De voltmeter geeft het spanningsverlies aan als gevolg van een overgangsweerstand.

V4-meting:
Bij een V4-meting (ook wel de V1-V2-V3-V4 methode genoemd) worden er voltmetingen op diverse punten in een elektrisch circuit verricht. De verbruiker moet daarbij ingeschakeld zijn. We nemen als voorbeeld het schema met een lamp. De lamp brandt wél, maar brandt zwak. De V4-meting is de beste meting die nu verricht kan worden, omdat er nu al bekend is dat de lamp niet defect is en dat de zekering heel is. Tijdens de meting dient de verbruiker (in dit geval de lamp) ingeschakeld te zijn. Wanneer de verbruiker niet ingeschakeld wordt, kan de V4-meting niet worden uitgevoerd.

  1. Als eerst dient de V1-meting uitgevoerd te worden. De meetpennen van de multimeter dienen tegen de accupolen gehouden te worden. Hiermee wordt de accuspanning gemeten. Als deze al te laag is, hoeft er verder niet meer gemeten te worden. Dan dient de accu te worden bijgeladen of vervangen.
  2. Bij de V2-meting dient er over de lamp gemeten te worden. Dit dient bij een goed werkend systeem ongeveer gelijk te zijn aan V1 (maximaal 1 volt verschil). Wanneer hier meer verschil gemeten wordt, dienen de V3 en V4 metingen uitgevoerd te worden om duidelijk te maken of er een spanningsverlies in de plus of in de massa aanwezig is.
  3. Bij de V3-meting wordt de pluspen van de multimeter op de pluspool van de accu aangesloten en de minpen van de multimeter op de plusaansluiting van het component. Bij een goed werkend systeem zal de 12 v aankomen bij de lamp, dus zal het verschil tussen de plus- en mindraden van de multimeter 0 volt zijn. De multimeter zal dan 0 volt aangeven. Het maximale spanningsverlies mag 0,5 volt bedragen. Pas boven de 0,5 volt is er sprake van een storing.
  4. Bij de V4-meting wordt het spanningsverlies in de min gecontroleerd. Daarbij moet de pluspen van de multimeter op de massa-aansluiting van het component worden aangesloten en de minpen van de multimeter op de massapool van de accu. Ook hier mag het spanningsverlies maximaal 0,5 volt bedragen.

In het onderstaande schema staan de voltmeters weergeven; V1 tussen de plus en massa van de accu, V2 over de verbruiker, V3 tussen de plus van de accu en de plus van de verbruiker en V4 tussen de massa van de verbruiker en de massa van de accu.

Wanneer er geen storing aanwezig is en alles goed werkt, dan kunnen de volgende spanningen gemeten worden:
V1 = 12,00 volt
V2 = 11,75 volt
V3 = 0,20 volt
V4 = 0,05 volt

De som van alle spanningen (V2 + V3 + V4) moet gelijk zijn aan V1 (de accuspanning). De volgende berekening kan dan worden uitgevoerd: V2 + V3 + V4 = V1. Invullen van de formule geeft dan: 11,75 + 0,20 + 0,05 = 12,00 volt.
Aan de hand van deze manier van meten kan er een spanningsverlies opgespoord worden. Tot een waarde van 0,5 volt is geen storing. Vanaf 0,5 volt is er sprake van spanningsverlies.

Op het moment dat er bij V3 een spanning van 2 Volt gemeten wordt, zal er een spanningsverschil van 2 volt zijn tussen de plus van de accu en de plus van de verbruiker. De plus van de accu is 12 volt en op de plus van de verbruiker komt maar 10 volt aan. Doordat de pluspen 12 volt en de minpen 10 volt meet, geeft de multimeter een spanningsverschil van 2 volt aan. Het spanningsverlies mag maximaal 0,5 volt bedragen, dus er is nu sprake van verlies. In dit geval zal bij de V3 meting ook 10 volt gemeten worden als V4 nul is. Dit kan in de formule geschreven worden: 2 + 10 + 0 = 12 volt.

In de onderstaande tabel staan een aantal mogelijke storingen die zich voor kunnen doen:

Storing 1:Storing 2:Storing 3:
Lamp brandt zwakLamp brandt zwakLamp brandt zwak
V1 = 12,00 v.
V2 = 6,5 v.
V3 = 5,5 v.
V4 = 0,1 v.
V1 = 12,00 v.
V2 = 5,8 v.
V3 = 0,2 v.
V4 = 6 v.
V1 = 6,00 v.
V2 = 5,7 v.
V3 = 0,2 v.
V4 = 0,1 v.
Storing: in de plusverbindingStoring: in de min / massaStoring: te lage accuspanning

V1 = V2 + V3 + V4. Dus wanneer V2, V3 en V4 bij elkaar opgeteld niet gelijk zijn aan V1, is de meting niet goed uitgevoerd (mits het maar een paar tienden volt verschil zijn).

Let op! Indien een lamp met een Duty-cycle wordt aangestuurd, kan er geen V4-meting worden toegepast!
Bij een Duty-cycle wordt de lamp heel snel achter elkaar in- en uitgeschakeld. Door de hoge snelheid van het in- en uitschakelen zal de lamp niet knipperen, maar minder fel gaan branden. Wanneer er met de multimeter gemeten wordt, zal deze de gemiddelde spanning aangeven. De spanning op V2 zal bij een Duty-cycle van 50% dus rond de 6 volt bedragen, maar doordat de multimeter de gemiddelde spanning meet, zal de waarde blijven verspringen. Bij V3 zal er ook een waarde in het display verschijnen; bij ingeschakelde lamp zal V3 0 volt zijn (geen spanningsverlies), maar bij uitgeschakelde lamp zal de spanning 12 volt bedragen (de minpen van de multimeter is via de lamp verbonden met massa). Ook dan zal de multimeter de gemiddelde spanning aangeven.

Om de spanningen van een Duty-cycle gestuurde lamp te controleren, dient gebruik gemaakt te worden van de oscilloscoop. Met de oscilloscoop kan de amplitude van de aansturing gecontroleerd worden. Aan de hand van de hoogte van de amplitude kan bepaald worden of de hoogte van de spanning in orde is. Een voorbeeldmeting is in de onderstaande afbeelding te zien.

Voor meer informatie over dit onderwerp, zie de de pagina’s duty-cycle en meten met de oscilloscoop.

Zie ook de pagina’s meetinstrumenten en breakout-box.
Met de multimeter kunnen ook metingen aan de CAN-busdraden verricht worden. Zie daar voor de pagina meten aan het CAN-bussysteem.

Wanneer een verbruiker helemaal niet ingeschakeld kan worden en de zekering na vervanging door blijft branden, kan er sprake zijn van kortsluiting. Met een proeflamp kan gezocht worden naar de locatie van de kortsluiting.