6.1 Sensorer og måleteknikk

Å se det usynlige

Strøm og spenning har en frustrerende egenskap: du kan ikke se dem. En ledning ser akkurat lik ut enten den er død eller fører livsfarlige 230 volt. Et kretskort gir ingen ledetråder om hvor signalet stopper. Hvordan skal du da kunne kontrollere at et anlegg virker, finne en feil, verifisere en beregning eller dokumentere arbeidet ditt?

Svaret er måleinstrumentet. Det gjør det usynlige synlig. Måling er selve grunnlaget for alt elektroarbeid, og en fagperson som ikke kan måle riktig, er like hjelpeløs som en lege uten stetoskop.

I dette kapittelet skal du bli kjent med de to viktigste måleinstrumentene -- multimeteret og klemmetangen -- og lære nøyaktig hvordan du måler de tre grunnleggende størrelsene: spenning, strøm og motstand. Like viktig: du skal lære hvordan du gjør det trygt, uten å ødelegge verken kretsen eller instrumentet.

To instrumenter -- og tre måter å koble på

Det mest brukte instrumentet i elektrofaget er multimeteret. Navnet sier alt: det måler mange ting -- spenning (volt) i både AC og DC, strøm (ampere) i AC og DC, motstand (ohm), og ofte kontinuitet med en pipefunksjon. Avanserte modeller måler i tillegg kapasitans, frekvens og temperatur. Digitale multimetre viser tallet på et display og er svært nøyaktige, mens eldre analoge typer bruker en nål mot en skala, noe som gjør det lettere å se trender og bevegelser.

Det andre nyttige instrumentet er klemmetangen. Den måler strøm uten å bryte kretsen -- du klemmer den ganske enkelt rundt en leder, og den måler magnetfeltet som strømmen skaper. Det gjør den både raskere og tryggere enn et vanlig multimeter, og den tåler høye strømmer godt. Ulempen er at den er mindre nøyaktig på lave strømmer.

Nå kommer det viktigste prinsippet i hele kapittelet, og det handler om hvordan du kobler instrumentet. Spenning måles parallelt -- du legger instrumentet på tvers over de to punktene du vil måle mellom. Strøm måles i serie -- multimeteret må være en del av selve strømveien, slik at all strømmen flyter gjennom det. Motstand måles med spenningen avslått. Disse tre koblingsmåtene må sitte, for blander du dem, kan du i verste fall ødelegge instrumentet.

Spenning, strøm og motstand -- trinn for trinn

La oss ta det i praksis. Skal du måle spenning over en motstand, setter du multimeteret på DC volt (V=) eller AC volt (V~) avhengig av kretsen, kobler den røde ledningen til V/Ω-inngangen og den svarte til COM (felles referanse, altså minus eller masse). Så berører du den ene enden av motstanden med rød probe og den andre med svart, og leser av. Husk: parallelt, ikke i serie. Velg riktig måleområde hvis instrumentet ikke har autorange, og vær forsiktig med høye spenninger -- sjekk at multimeteret tåler det du måler.

Å måle strøm er mer omstendelig, fordi instrumentet må inn i strømveien. Først kobler du fra spenningen. Så bryter du kretsen der du vil måle. Du velger riktig måleområde -- A eller mA -- og kobler den røde ledningen til A- eller mA-inngangen, svart til COM. Deretter kobler du multimeteret inn i det brutte punktet, slik at det blir en del av serien, og kobler til spenningen igjen før du leser av. Med en klemmetang er det langt enklere: velg AC eller DC, klem rundt én leder, og les av.

Når du skal måle motstand, gjelder den gylne regelen: alltid koble fra all spenning først. Aller helst løfter du komponenten ut av kretsen, eller kobler fra minst én side, slik at andre komponenter ikke påvirker målingen. Så velger du Ω, kobler probene til hver ende, og leser av. Måler du motstand med spenning til stede, kan du både få helt feil verdi og ødelegge instrumentet. Beslektet er kontinuitetstesten: den sjekker om det er elektrisk gjennomgang mellom to punkter, og multimeteret piper når motstanden er lav, vanligvis under 50 ohm. Den er gull verdt for å sjekke om kabler er hele, teste sikringer, finne kortslutninger eller bekrefte forbindelser.

Når målingen blir feilsøking

Det virkelig kraftfulle skjer når du kombinerer alle målingene til systematisk feilsøking. Tenk deg en enkel krets med batteri, bryter, motstand og en LED som ikke vil lyse. Hvordan finner du feilen med multimeteret?

Du starter med en visuell inspeksjon -- ser etter løse forbindelser. Så måler du batterispenningen: den skal være rundt 9 V, eller den merkede verdien. Deretter måler du spenningen over LED-en med bryteren på. Er den 0 V, har du brudd et sted før LED-en. Du tester bryteren med kontinuitet -- den skal pipe når den står på. Du måler motstandsverdien (med spenningen av først) og sjekker at den stemmer med den merkede verdien. Til slutt tester du LED-en i en kjent krets for å se om den i det hele tatt er hel.

Legg merke til hvordan dette knytter seg til alt du har lært: du deler kretsen i seksjoner og måler deg fram, akkurat som halveringsmetoden fra feilsøkingskapittelet. Multimeteret er ikke bare et instrument du leser av -- det er forlengelsen av tankegangen din. Når du behersker både instrumentet og den systematiske tilnærmingen, kan du finne nesten hvilken som helst feil i en elektrisk krets.

Oppsummering

Vi startet med at strøm og spenning er usynlige, og at måleinstrumentet er det som gjør dem synlige. Multimeteret måler spenning, strøm og motstand, mens klemmetangen måler strøm uten å bryte kretsen.

Det aller viktigste er de tre koblingsmåtene: spenning måles parallelt over komponenten, strøm måles i serie slik at instrumentet blir en del av strømveien, og motstand måles med spenningen avslått -- ellers får du feil verdi og kan ødelegge instrumentet. Kontinuitetstesten piper ved lav motstand og avslører brudd og kortslutninger. Til slutt så vi hvordan disse målingene kombineres til systematisk feilsøking, der du deler kretsen i seksjoner og måler deg fram til feilen -- akkurat som halveringsmetoden. Behersker du instrumentet og tankegangen sammen, kan du finne nesten enhver feil.