Raspberry Pi – GPIO in der Praxis: Messen mit dem Multimeter

Aufgrund der vielen Anfragen setzte ich in den nächsten Wochen meine GPIO Artikelserie mit mehreren praxisnahen Artikel fort. Ziel der Serie soll sein, dass jeder Leser selbstständig mit der GPIO Schnittstelle eigene Programme entwickeln und externe Geräte ansteuern kann. Wir wollen nun ganz am Anfang beginnen. In den vorherigen Artikeln habe ich euch die Theorie gezeigt, jetzt kümmern wir uns um die Praxis! Da ich selber noch nie Strom und Spannung gemessen habe ist dieser Artikel ein bisschen ausführlicher für Anfänger.

Messen mit dem Multimeter

Um mit meiner GPIO Schnittstelle optimal arbeiten zu können habe ich mir einen Multimeter zugelegt. Ich habe da ein sehr günstiges Gerät gefunden, welches aber völlig ausreichend ist. Das Hama EM 393 Digitalmultimeter kostet gerade mal 14 € und kann alles was ich benötige.
Schließlich habe ich ja nicht vor Hochspannung oder Stromstärke zu messen. Im 5 – 20 Volt Bereich beziehungsweise bis mehrere Ampere Stromstärke sollte dieses Gerät gute Messwerte zu einem unschlagbaren Preis liefern.

Das Gerät ist recht schlicht. Wirkt auch nicht unbedingt sehr hochwertig, doch ich war über die Messleistung sehr zufrieden. Ein Tipp von mir: unbedingt die Anleitung lesen. Dort finden sich einige Tipps zum richtigen Umgang mit dem Gerät. Das ist vor allem denjenigen zu empfehlen, die zuvor noch nie mit einem Multimeter gearbeitet haben (so wie ich!).

Wie funktioniert ein Multimeter?

Das Messen der Spannung ist sehr einfach. Man muss nur die beiden Messleitungen korrekt einstecken (siehe Anleitung) und das Gerät für die Messung einstellen. Um Spannungen zu messen wählt man zuerst 250V und legt danach die Messleitungen an das Messobjekt aus. Man fängt immer bei der höchsten zu messenden Spannung an, sind die Werte sehr klein, kann man dann runter schalten. Das Bild zeigt die optimale Einstellung für den Raspberry Pi. 20 V misst die Spannung in 1 V Schritten. Achtung auf folgendes:

• das Gerät kann Schaden nehmen, wenn man zu große Spannungen misst bei zu kleiner eingestellter Reichweite. Lieber auf Nummer sicher gehen und immer beim höchsten Wert beginnen. Vor allem wenn man das zu messende System nicht kennt.
• das Gerät unterscheidet zwischen Gleichstrom und Wechselstrom. Das ist zwar logisch, sei aber trotzdem noch einmal extra erwähnt. Lieber zuerst nachdenken und dann messen!

Die erste Messung

Liegen die Messleitungen an, dann zeigt uns die Anzeige, ob zwischen den beiden Messleitungen Spannung anliegt. Das Bild zeigt eine Messung, die man beim Raspberry Pi oft sehen wird. Es liegt eine Spannung von 5 Volt vor. Das Multimeter zeigt auch mit einem Vorzeichen die Richtung an in der der Strom fließt.

Praxisbeispiel

Ihr fragt euch vielleicht was ich denn da gerade messe. Ich habe für ein Projekt eine Platine bekommen an der ein Touch Panel angeschlossen wird. Die Platine wandelt die Eingaben des Touch Panels um und liefert die Werte über einen USB Stecker. Meine Idee: bevor ich das Touch Panel über diese Platine mit USB an den Raspberry Pi stecke kann ich auch gleich das Touch Panel an den Raspberry Pi anstecken. Das habe ich überprüft indem ich in der Messung bestätigt habe, dass hier 5 Volt anliegen, ein Wert den auch der Raspberry Pi liefern kann.

Falls es euch interessiert: ich habe das Touch Panel bereits über die GPIO Schnittstelle laufen und kann damit ein Programm steuern.

Planen

Die Messung ohne gleichzeitige Dokumentation und Planung bringt relativ wenig. Ich habe für diesen Stecker mit 14 Pins mitgeschrieben an welchen Pins eine Spannung anliegt und ob sich diese eventuell auch ändert. Anhand dessen habe ich eine Skizze angefertigt, die ich für die weitere Arbeit verwende. Schließlich soll das Touch Panel nicht an diesen Stecker mit 14 Pins angeschlossen werden, sonder an die GPIO Schnittstelle meines Raspberry Pi. Danke Mulitmeter: ich fand heraus, die 4 äußeren Pins liefern konstant 5 Volt, sind also als Stromversorgung des Touch Panels gedacht, die 10 inneren gar nichts, diese werden die Signale des Eingabegeräts liefern.

Im nächsten Teil zeige ich euch wie ihr mit Python von der GPIO Schnittstelle lesen könnt.

Teil 2