Lernfeld 1 · Prüfung Teil 1

Messen und Prüfen

Messen und Prüfen in der Elektrotechnik: Spannung und Strom richtig messen, Messbereiche, Oszilloskop, Messfehler und Fehlersuche.

44 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Den Spannungsmesser schaltest du parallel zum Messobjekt, den Strommesser in Reihe. Ein guter Spannungsmesser hat einen sehr großen Innenwiderstand, ein guter Strommesser einen sehr kleinen, damit die Messung die Schaltung kaum verändert. Einen Strommessbereich erweitert man mit einem Nebenwiderstand (Shunt) parallel zum Messwerk, einen Spannungsmessbereich mit einem Vorwiderstand in Reihe.

Jedes Messgerät hat eine Messabweichung. Beim Digitalmultimeter steht sie meist als Prozent vom Messwert plus eine Anzahl Digits. Ein Digit ist die kleinste Stelle der Anzeige im gewählten Messbereich. Wähle den Messbereich so, dass der Wert möglichst gut in den Bereich passt, aber nie darüber liegt.

Das Oszilloskop zeigt den Verlauf der Spannung über der Zeit: senkrecht die Spannung (V/div), waagerecht die Zeit (s/div). Aus der Anzahl der Kästchen mal Einstellung bestimmst du Scheitelwert und Periodendauer. Bei einem Tastkopf 10:1 muss der Faktor am Gerät eingestellt sein, sonst ist die Anzeige um den Faktor 10 falsch.

Bei der Fehlersuche gehst du systematisch vor: Fehlerbild aufnehmen, Unterlagen prüfen, Fehler eingrenzen, messen, beheben und die Funktion prüfen. Vor jeder Widerstandsmessung muss die Schaltung spannungsfrei sein.

Das solltest du dir merken

Spannung parallel, Strom in Reihe messen.
Shunt parallel erweitert den Strombereich, Vorwiderstand in Reihe den Spannungsbereich.
Widerstand und Durchgang nur an spannungsfreien Teilen messen.
Oszilloskop: Kästchen mal Einstellung ergibt Spannung oder Zeit.
Ein Messwert ohne Messabweichung ist nur halb so viel wert.

Formeln

Frequenz aus Periodendauer: $f = \frac{1}{T}$; $f$ Frequenz in Hz, $T$ Periodendauer in s
Wert am Oszilloskop: $u^= n_{div} \cdot Ablenkkoeffizient$; $n_{div}$ Anzahl Kästchen, Ablenkkoeffizient in V/div; waagerecht entsprechend mit s/div

Typische Fehler in der Prüfung

Strommesser parallel zum Verbraucher angeschlossen, das ergibt einen Kurzschluss über das Messgerät.
Digits bei der Messabweichung vergessen oder auf den Messbereichsendwert statt auf die Auflösung bezogen.
Tastkopffaktor 10:1 nicht berücksichtigt.
Spitze-Spitze-Wert mit dem Scheitelwert verwechselt.

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Zufallszahlen

Eine LED ( $U_{F} = 1, 8 V$ ) soll mit $20 mA$ an einer Quelle mit $12 V$ betrieben werden. Wie groß muss der Vorwiderstand mindestens sein? Runden Sie auf eine Nachkommastelle.

Tipps aus der Werkstatt

Spannung misst du parallel zum Bauteil, das Voltmeter ist hochohmig. Strom misst du in Reihe, dafür den Stromkreis auftrennen; das Amperemeter ist niederohmig und darf nie parallel an eine Spannungsquelle.
Widerstand nur im spannungsfreien Zustand messen und das Bauteil möglichst aus der Schaltung lösen, sonst misst du parallele Zweige mit. Das Messgerät speist dafür einen eigenen kleinen Strom ein.
Mit der Stromzange umfasst du nur einen Leiter. Hin- und Rückleiter zusammen ergeben null, weil sich die Magnetfelder aufheben.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

44 Aufgaben zu „Messen und Prüfen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroberufe Industrie, Lernfeld 1 (KMK); DIN 1304 Formelzeichen. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.