Anleitung zum Bau eines Shuntes zur Messbereichserweiterung zur Messung hohe Ströme an einem Multimeter mit maximaler 10 A Strommessung.

 Schon vor Jahren stand ich des öfteren vor dem Problem, wie messe ich die hohen Ströme meiner Elektroantriebe zu Hause. In meiner Elektronikwerkstatt hatte ich die nicht, dort konnte ich das passende Messgerät aus dem Schrank holen  und messen, aber wie kann ich zu Hause diese hohen Ströme über 10 A messen.
Da alle Amperemeter höherer Stöme geschuntet sind, habe ich mir einige selbst gebaut und auch abgeglichen.

Als erstes  habe ich einfach in ein Stück Spanplatte zwei 4mm Löcher im Abstand der Messbuchsen meines Gerätes gebohrt.
In die Löcher werden zwei versilberte, nicht vergoldete Büschelstecker mit Buchse gesteckt.
(Deshalb keine vergoldeten, da diese einen zwar kleinen größeren Übergangswiderstand haben als versilberte. Mir ist es immer noch ein Rätsel, weshalb im Hochstrombereich die Kontaktflächen vergoldet sein müssen, was eigentlich nur im extrem kleinen Strombereichen angebracht und sinnvoll ist, da es hier zu Unterbrechungen bei öfteren Kontaktieren und Korrodierproblemen kommen Kann)
Die beiden Stecker werden wie abgebildet mit einem oder je nach Bedarf mehreren Kupferblechstreifen durch herumbiegen im Buchsenbereich verbunden und anschließend weich verlötet.
Der Abgleich geschieht, indem ein Strom von etwa fast 10 A ohne Shunt und dann mit eingesteckten nochmals gemessen wird und durch abtragen mit der Feile oder Messer oder oder von der Kupferschiene auf , je nach dem, den 1/5 oder 1/10 des erstgemessenen Stromes gebracht. Die Temperaturabweichungen sind sehr gering, die für unsere Zwecke vernachlässigbar sind
Ich hatte das Glück Konstantanblech in meiner damaligen Elektronikwerkstatt zu haben, was ich der besseren Temperaturkonstanz verwendet habe.
Die Temperaturtrift ist  bei einem Kupfershunt aber wie bereits erwähnt so gering, sodass die Trift sich etwa  im mV-Bereich  bewegen wird, was bei 10, 20 oder gar 50 A  kaum bemerkenswert ist.
Ihr könnt es aber selbst feststellen, wenn Ihr oder Du bei unterschiedlichen Temperaturen Vergleichsmessungen macht, wie ich sie oben beschrieben habe.

Nun ein kleiner Anhaltspunkt für Theoretiker, die immer sehr gern  genauere Angaben brauchen.
Für die jenigen, die mit einfachen Mitteln, (worin dieser Trick besteht, ein Akademiker würde von Genialität sprechen) die immer sehr gern Abmessungen und Werte wissen möchten, sind die Widerstandberechnung beschrieben, die mit unseren Mitteln kaum messbar sind.

Für diejenigen, die ihr Messgerät erweitern möchten, genügt den logischen Nachbau mit den Bauteilen und Abmessungen nur nachzuvollziehen. Selbstverständlich muss anschließend der Abgleich (Eichung) gemacht werden.

Die Shunte (auf deutsch Parallelwiderstände, würde sofort jeder besser verstehen, ist aber nicht IN) sind nur mit den jeweiligen Gerätetypen zu verwenden, wo  kleinere Abweichungen von Typ zu Typ dann auftreten können.

Also Fazit: Nur das Messgerät hat die genaue Messung, mit dem auch der Abgleich gemacht wurde!

Abstand der Stecker Mittelwert = 38 mm

Querschnitt Konstantanblech     =  6x1 mm

Widerstand bei Konstantan       R = L : (X*A)       =  0,038m/2*6mm² = 0,0031667 Ohm = 3,1667 mOhm

Widerstand bei Kupfer  wären es bei gleichen Abmessungen
R = L : (X*A)             =  0,038/57*6mm²  = 0,000111111 Ohm  = 0,111111mOhm und wäre somit zu niederohmig.

R=Widerstand in Ohm
L=Länge         in Meter
X=Kappa = elektrischer Leitwert des Materials
                    [ für Kupfer 57, für Konstantan 2]
A=Querschnitt in mm²

also müsste bei Kupfer ein etwaiger Querschnitt von 1/28zigstel also 6/28=0,215mm2 gewählt werden.
Da dieser Querschnitt bei 50A sofort durchbrennen würde, muss die Länge um soviel verlängert werden, dass ein Strom von mindestens 20A/mm²,  also mindestens 2,5mm² gewählt werden  und die Länge wäre dann:

L=R*X*A        = 0,0031667 * 57 * 2,5= 0,45125m

Also Cu-Draht von 2,5mm² und einer Länge von über 45,2cm (als Spirale rollen) einlöten und einmessen und kürzen wie beschrieben und zuletzt mit einer Feile an einer Stelle den Feinabgleich etwas Kupfer abtragen, bis das Ergebnis passt. Bei zu vielen Abfeilen kann man den letzten Annäherungswerte positiv mit auftragen von Lötzinn korrigiert werden.

Es kann durch unterschiedliche Ri anderer Multimeter wie bereits erwähnt allerdings ein etwas geringerer oder größerer Widerstand erforderlich sein, was aber durch das Einmessen kein Problem sein sollte. Am besten man vergißt/ignoriert die Widerstandsberechnung. (Es gibt auch keine herkömmliche Messbrücke für uns allgemein Sterblichen Modellflieger, um solch kleine Widerstände exakt zu messen.) Notfalls ermittelt man den Umrechnungsfaktor und arbeitet damit.(Ist allerdings sehr unbequem, darum lohnt sich die kleine Mühe der Herstellung.)
Die Messgenauigkeit liegt bei Messgeräten mit einer Abweichung von + - 1 Digit bei einem guten Abgleich um maximal den Faktor 5 oder 10 ,  also  um + - 5 oder 10 Digit, aber was ist das schon bei 50 oder 100 A und einer 3 1/2 stelligen Anzeige,  wenn man bedenkt dass der Herstellungspreis  unter 2 Euro liegt.

Vergesst aber nicht Euch Messleitungen von 2,5mm² zu machen und vernünftige Klemmen bei der Messung zu verwenden.
Für die Messleitungen habe ich  2,5mm² hochflexiblen Zwillingsleitungen und versilberte Stecher verwendet, wo die Leitung wegen der Dicke in die Buchse gelötet sind. Wer will kann auch 4mm² Leitungen sich bauen.

Alles klar? Na dann man los!
 
 


  oben Shunt für Faktor 5                    Vielfachmessgerät mit 10 A seperaten Eingang
  unten Shunt für Faktor 10                     (Bei der Messung muss der Bereichschalter
                                                              selbstverständlich auf 10 A stehen)
 


hier selbstverständlich die Stellung des Bereichschalters auf 10 A und der Shunt in den
passenden Buchsen

Dez. 2001  Hg
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Nachtrag  Juni  2005  Hg

Für alle die es nicht wissen, es empfiehlt sich um Fehlmessungen und vor allem ein Schwingen
des Stellers zu vermeiden kurze Messleitungen zu verwenden.


Hier die seit Jahren von mir verwendeten Messkomponenten

Zur besseren Handhabung sind die Messleitungen mit passenden 6pol-Hochstrombuchsen und Stecker,
sowie kurzen 2,5mm² hochflechsible Leitungen verwendet.
Diese verwende ich auch in meinen Modellen, sowie den Akkupacks.
So ist eine eine Messung schnell und problemlos möglich.

Zum besseren Verständniss der Verschaltung, siehe unteres Blockschaltbild.





Die Variante der 10A-Strommessung anstatt der 200mV-Messung zu verwenden, habe ich der Einfachheit halber gemacht,
da das Instrument im 10 A -Bereich gleichzeitig zum Abgleichen des Shuntes verwendet werden kann und man kein 2. Messgerät braucht.
Den exakten Faktor z. B. 5 kann dann während der Messung am Shunt gemacht werden.
Auch lässt sich der Faktor 5 oder 10 an der 10A-Scala besser ablesen als an einer 200mV-Skala.

Selbstverständlich geht es auch indem der 200mV-Bereich verwendet wird,
wie es in den Grundlagen allgemein vermittelt wird.
Ist aber in der Praxis umständlich eine stetige Umrechnung der Scalenwerte zu machen.
Den Möglichkeiten sind keine Grenzen gesetzt!


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