Er zijn tegenwoordig zoveel elektronische gadgets en apparaten beschikbaar, ontworpen voor een breed scala aan doeleinden. De gemeenschappelijke factor is dat ze allemaal worden aangedreven door elektriciteit. Deze laatste komt in twee vormen: gelijkstroom (DC) en wisselstroom (AC). De mogelijkheid om deze stromen te meten is cruciaal voor het identificeren van problemen in een elektronisch circuit of apparaat. We laten u zien hoe u stroom kunt meten met een digitale multimeter.
Actueel begrijpen in eenvoudige bewoordingen
Elektrische stroom is eenvoudig te begrijpen met behulp van de analogie van een waterstroomsysteem in een gebouw, waar water van de grond naar de bovenliggende tank wordt gepompt, en het water stroomt terug naar de grond via de pijpen. Een elektrisch systeem is vrij gelijkaardig: elektronen worden door het circuit verplaatst in plaats van water. Met hetzelfde model kunnen ook andere componenten van het elektrische systeem worden gevisualiseerd.
Overeenkomsten tussen beide systemen
De positieve pool van de stroombron (bijvoorbeeld een batterij) is vergelijkbaar met het niveau van de overheadtank en de negatieve pool met het maaiveld. Dit potentiaalverschil tussen beide aansluitingen wordt spanning genoemd en wordt gemeten in volt, afgekort als "V".
Hoe hoger de tank, hoe groter de druk van het water. Evenzo geldt: hoe hoger het potentiaalverschil tussen de accupolen, hoe groter de elektrische druk (spanning). Het is deze spanning die de stroom door het circuit drijft. Hoe groter de spanning, hoe meer stroom er in het circuit circuleert. Stroom wordt gemeten in ampère, afgekort als "A".
De spanning wordt gemeten over de aansluitingen van de stroombron (net als het meten van de hoogte van de bovenliggende tank). Stroom wordt gemeten in het circuit (vergelijkbaar met het meten van water met een debietmeter). Stroom wordt gemeten met behulp van een ampèremeter, die is opgenomen in een multimeter.
Huidige meetfuncties van een multimeter
Een digitale multimeter heeft een LCD, een draaiknop en poorten om de sondedraden aan te sluiten. Het wordt meestal gevoed door een 9V-batterij. Twee sondes moeten worden aangesloten op de respectieve poorten, afhankelijk van het type meting. De zwarte sonde is verbonden met COM (afkorting van "common"), verbonden met aarde. Wat betreft de rode sonde, voor lage stromen wordt de mA-poort gebruikt; voor hoge stromen wordt de 10A-poort gebruikt.
Voor 10A toont de waarschuwing op onze multimeter "UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX" (de uwe kan afwijken). Dit betekent dat de multimeter maximaal 10 seconden een aanhoudende stroom van 10A kan weerstaan voordat de draden binnenin heet genoeg worden en mogelijk gaan smelten.
Het meten van het stroomverbruik van elektronische gelijkstroomcomponenten
Er wordt een testbord opgesteld met een batterijpakket, LED's, zoemer, een langzaam draaiende motor en een snel draaiende motor. Met behulp van de schakelaars wordt elk van deze beurtelings ingeschakeld om de stroom te meten.
Dit is het schakelschema van het testbord. Stroom kan worden gemeten door de multimeter in serie te schakelen op elk deel van het circuit.
Voor het gemak zijn de sondes dichter bij de batterij aangesloten. Dit helpt de stroom te meten wanneer een of alle schakelaars zijn ingeschakeld. De zwarte sonde is verbonden met de minpool van de batterij en de rode sonde is verbonden met de andere draad om een serieschakeling te vormen.
Voordat u overgaat tot het meten van de stroom met een multimeter, is het verstandig om een ruwe schatting te hebben van de stroom die gemeten gaat worden. Dit is nodig omdat de rode sonde moet worden aangesloten op de juiste poort van de multimeter.
Zoek voor een schatting naar de specificaties van het onderdeel. Als een 5V DC-motor bijvoorbeeld een vermogen van 0,5 W heeft:
- Stroom = Vermogen / Spanning
- Stroom = 0,5 / 5
- Stroom = 0.1A = 100mA
Nu je een geschatte waarde van de stroom hebt, sluit je de kabel aan op de reguliere mA-poort en zet je de draaischakelaar van de multimeter op 200mA.
In de praktijk is het echter sneller om te beginnen met een hogere waarde op de draaiknop van de multimeter en naar lagere waarden te gaan voor precisie. Als u geen toegang heeft tot de specificatie van de elektronische component, moet u dit doen.
Van LED's is bekend dat ze weinig stroom verbruiken, dus de multimeter is ingesteld om de stroom in milliampère (mA) te meten. Bij meting blijkt dat de twee heldere LED's slechts 7,43mA verbruiken.
Evenzo verbruiken zoemers niet veel stroom. Met 2,04mA is hij nog zuiniger.
Het meten van de stroom van de laagtoerige motor toont 0,37A (370mA). Merk op dat de multimeterpoort en draaiknop zijn gewijzigd in 10A.
De hogesnelheidsmotor verbruikt, zoals verwacht, nog meer met 0,53 A (530 mA).
Wisselstroom meten
In tegenstelling tot gelijkstroom vindt wisselstroom (AC) niet veel toepassingen in laagspanningselektronica. Dit is de reden waarom veel multimeters geen AC-ampèremeter hebben. Maar voor degenen die dat wel doen, is het meten van AC een soortgelijk proces als DC; de draaiknop moet wel op AC staan.
Stroom meten in AC-apparaten
Het belangrijkste voordeel van AC is het minimale vermogensverlies tijdens transmissie over lange afstanden. Wisselspanning wordt met behulp van transformatoren verlaagd en naar de apparaten gevoerd. Kleinere apparaten zetten de stroom om in gelijkstroom en gebruiken deze (voorbeelden zijn telefoonopladers en laptops). Grotere apparaten gebruiken rechtstreeks wisselstroom (voorbeelden zijn waterverwarmers en motoren).
De spanning die aan deze apparaten wordt geleverd, varieert tussen 120V en 230V, afhankelijk van de normen die door verschillende landen zijn aangenomen. Het is belangrijk op te merken dat deze spanningen hoog genoeg zijn om letsel te veroorzaken of zelfs mensenlevens in gevaar te brengen als ze zonder de juiste voorzorgsmaatregelen worden gehanteerd. Aangezien stroom binnen een circuit wordt gemeten, is het ten zeerste aan te raden om GEEN multimeter te gebruiken bij het meten van hoogspanningswisselstroom.
Wat je kunt doen is het gebruik van een stroomtang om wisselstroom te meten. De meter gebruikt het elektromagnetische veld van wisselstroom om stroom te meten en hoeft niet in contact te komen met de draad, dus het is veilig. De klem moet om de draad worden geplaatst en de meting wordt weergegeven; het kan stromen meten tot 1000A.
Er is echter één probleem met stroomtangen. De klem mag slechts rond één draad worden geplaatst om een meting te verkrijgen. Maar netsnoeren van apparaten zijn meestal een bundel van drie draden (live, neutraal en aarde). Dus, een stopcontact ampèremeter zou ideaal zijn om apparaatstromen te meten.
Stroom meten en bewaken in 5 Volt Gadgets
Veel moderne gadgets worden gevoed door 5V USB-adapters en powerbanks. Het is handig om de stroom te meten om inzicht te krijgen in de vitale functies, bijvoorbeeld om de accu's niet te overladen tijdens het opladen. Dit kan worden gedaan met een gewone multimeter: u kunt een USB-verlengkabel gebruiken, de huls verwijderen, de positieve draad doorknippen, de uiteinden aansluiten op de sondes van de multimeter en de stroom meten. Dat is echter een omslachtige oplossing.
Wat makkelijker is, is om a USB-multimeter die speciaal is ontworpen om de twee belangrijke parameters, spanning en stroom, te meten. Sluit hem gewoon in lijn aan en de uitlezingen worden met tussenpozen weergegeven.
De meter is simpel, maar toch weer een heel handig hebbedingetje. Stel dat u een nieuwe iPhone Pro Max 14 koopt zonder de officiële Apple-oplader. U koopt apart een externe oplader, vertrouwt op de stickers en sluit deze aan. Wat er daarna gebeurt, hangt af van hoeveel geluk je hebt. De mogelijke resultaten variëren tussen een pieptoon en een kaboom.
Een verstandigere keuze is om de adapter te controleren voordat u deze op uw dure telefoon aansluit. Als er een probleem is, is het ergste dat kan gebeuren dat de goedkope USB-meter ontploft in plaats van je telefoon van $ 1000+.
U kunt de USB-meter ook gebruiken om computerpoorten te controleren en ervoor te zorgen dat de spanning goed is en er voldoende stroom wordt geleverd om de randapparatuur, zoals een USB-harde schijf, aan te drijven.
De USB-meter kan ook worden gebruikt voor continue monitoring. Telefoons die niet worden geleverd met LED-oplaadindicatoren moeten worden gecontroleerd door het scherm in te schakelen om te zien of het opladen is voltooid. Een USB-ampèremeter toont de continue stroom die door het circuit vloeit. Een hoge stroomwaarde betekent dat de telefoon nog steeds wordt opgeladen; een lage betekent dat het opladen is voltooid.
Single-board computers zoals de Raspberry Pi worden ook gevoed door 5V USB. De prestaties van de Pi worden rechtstreeks beïnvloed door de kwaliteit van de voeding. Mogelijk ziet u een knipperend rood lampje op het Pi-bord, wat wijst op een ontoereikende stroomvoorziening. Met de USB-multimeter kunt u de spanning en stroom naar de Pi bewaken, de voeding corrigeren en de beste prestaties halen.
Stroom begrijpen en meten is eenvoudig
U weet nu hoe u stroom moet meten met een digitale multimeter, en ook met een stroomtang of USB-multimeter. Naast het meten van stroom kan een multimeter worden gebruikt om spanning, weerstand en vele andere elektrische parameters te meten. Leren om er een te gebruiken is de toegangspoort tot het begrijpen van de wereld van elektronica.