Shunt für Multimeter selber bauen – Ampermeter

Wir hatten schon öfter die Diskussion über Akkus und Leistung der Motoren von Micro- oder Mini- Coptern. Ich hatte aber bisher keine Möglichkeit den Strom (A) zu messen, weil mein Multimeter nur 10A messen kann. Also habe ich ein wenig im Netz gestöbert und mit Hilfe eines Strom Shunts ist es möglich, auch höhere Amperzahlen zu messen. Das Prinzip ist denkbar einfach, die am Shunt abfallende Spannung in Millivolt (mV) entspricht dem Strom (A) am Verbraucher. Dies wird durch den Innenwiderstand der Kupferleitung erreicht. Der spezifische Widerstand von Kupfer liegt bei 0,0175 Ohm bzw. die Leitfähigkeit bei 56. Daher muss nur ein entsprechend langes oder kurzes Stück Kupferleitung für ein Shunt verwendet werden. Die Formeln für die Errechnung folgen im Anschluss. Der mV Bereich am Multimeter wird deswegen gewählt, weil im V-Bereich die Leitung zu lang wäre und somit auch Messfehler durch Leitungsfälle entstehen würden. Zum Beispiel sollen 16A auf dem Multimeter mit 16mv angezeigt werden, somit kennen wir jetzt den Widerstand, denn R=U/I.

Formeln:

U (Spannung V) / I (Stromstärke A) = R (Widertand Ohm)
0,016v (16mv) / 16A = 0,001 Ohm

Um jetzt die Länge des Kabels zu errechnen, bedienen wir uns folgender Formel und setzen den gerade errechneten Widerstand ein. Die spezifische Leitfähigkeit für Kupfer liegt bei 56 und ist somit ein fester Wert.

R (Widertand Ohm) x (spezifische Leitfähigkeit x Querschnitt) = L (Länge m)

Wir wollen bis 45A Dauerbelastung messen können und müssen daher unbedingt den Querschnitt der Kupferleitung erhöhen. Laut dieser Tabelle und der darüber stehenden Formel brauchen wir mindestens einen Querschnitt von 4,0mm² für 45A. Sollten noch höhere Ströme gemessen werden wollen, dann einfach den Querschnitt entsprechend der Tabelle erhöhen und nicht vergessen die Kabellänge neu zu berechnen. Ansonsten ergibt sich aus den Zahlen jetzt folgende Formel:

0,001 Ohm x (56 x 4,0mm²) = 0,224m

Das Kabel muss also 22,4cm lang sein und kann eine Dauerbelastung von 45A verkraften. Bestimmt auch etwas mehr (hängt stark von den Herstellerangaben zum Kabel ab).

Für meinen Versuchsaufbau habe ich leider kein 4,0mm² Kabel und habe daher ein handelsübliches Stromkabel mit 3 Adern 1,5mm² verwendet. Der Querschnitt beträgt somit 4,5mm² und die Formel muss daher nochmal angepasst werden:

0,001 Ohm x (56 x 4,5mm²) = 0,252m

Mein Kabel muss also 25,2cm lang sein. Zur Info: Mit einem Querschnitt von 4,5mm² können knapp 51A gemessen werden. Da es errechnete Werte sind, sollte man trotzdem unter 50A bleiben!

Benötigt wird für den Aufbau folgendes:

  • Multimeter mit mV Messbereich
  • 1x 4,0mm² – 22,4cm Stromkabel
    oder
  • 1x 4,5mm² – 25,2cm Stromkabel ( oder z.B. für Hauselektrik 3×1,5mm²)
  • 2x Messleitung (können dünneren Querschnitt haben)
  • 1x Stecker + 1x Buchse (in meinem Fall 3,5mm Goldkontaktstecker & -buchse)
  • Schrumpfschlauch und Lötkolben

Kabel 25cm Kabel mit Stecker

Zuerst werden die Kabel an den Enden abisoliert und die Goldkontaktstecker bzw. -buchse daran verlötet und so das Kabel auf 4,5mm² vergrößert. Anschließend werden die Messleitungen angelötet. Dazu wird am Stecker oder der Buchse eine Messleitung und direkt an die 1,5mm² Leitungen die zweite Messleitung gelötet. Mit der zweiten Messleitung und durch den Punkt an dem sie verlötet wird, kann die Feinabstimmung vorgenommen werden. Also weiter weg und der Wert steigt bzw. näher zum Stecker/Buchse und der Wert sinkt.

Strom Shunt Stecker

Ich habe bei mir die zweite Messleitung ca. 5-6mm nach der Buchse angelötet und es hat auf Anhieb super funktioniert.

Strom Shunt Test

Zum Schluss nicht vergessen auf dem Multimeter den Spannungsbereich mV auszuwählen! Dort sollte jetzt eine Millivoltzahl angezeigt werden, die der Stromstärke entspricht. Links im Bild sieht man das Labornetzteil, in der Mitte den Verbraucher (LED) und rechts das Multimeter mit selben Wert.

Quellen:

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