ELV-Ratgeber im Bereich "Messtechnik"

ELV-Ratgeber zu: Digital-Multimeter

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Was besagt zum Beispiel TRMS oder Grundgenauigkeit? In dem folgenden Ratgeber haben wir für Sie die wichtigsten Begrifflichkeiten und Funktionen erläutert.

Für Elektroniker sind Multimeter unverzichtbar. Zu den Standardmessungen wie Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung bieten die modernen Messgeräte eine Vielzahl an zusätzlichen Funktionen. Einige der Zusatzfunktionen sind z. B. das Messen von Temperaturen, Kapazitäten, Frequenzen, das Ausmessen/Testen von Halbleitern wie Dioden oder Transistoren und die kontaktlose Spannungsdetektion. Eine spezielle Form des Multimeters ist das Zangen-Multimeter, dessen Funktionsschwerpunkt beim Messen hoher Ströme mit einer Stromzange liegt. Unser Ratgeber vermittelt wichtige Begriffe, Grundlagen, Anwendungshinweise und gibt Tipps für verschiedene Messarten.

 

  • Was sagen die Counts bei einem Digital-Multimeter aus?
    Die Anzahl der Counts gibt an, wie viele verschiedene Werte (Schritte) im Display angezeigt werden können. Ein Digital-Multimeter mit 2000 Counts kann somit einen Bereich von 0 bis 1999 darstellen, dabei kann der Dezimalpunkt an jeder beliebigen Stelle sein. Durch die Anzahl der Counts ergibt sich auch die Auflösung (Auflösung = kleinste Änderung im Messwert) eines Digital-Multimeters. Ein Digital-Multimeter mit 2000 Counts hat z. B. im 20-V-Messbereich eine Auflösung von 10 mV (20 V/2000 Counts).
  • Was bedeutet TRMS bzw. TrueRMS? Der englische Begriff TRMS (True Root Mean Square) steht für den „echten Effektivwert“. Ein einfaches Multimeter ohne TRMS ist lediglich für die Anzeige des Effektivwerts einer sinusförmigen Spannung ausgelegt. Wird jedoch an einer nicht sinusförmigen Spannung (z. B. Rechteck- oder Sägezahnverlauf) gemessen, so erhält man keinen korrekten Effektivwert der Spannung. Multimeter mit TRMS hingegen können auch bei Spannungsverläufen, die nicht sinusförmig sind, den richtigen Effektivwert ermitteln.
  • Was genau gibt die Grundgenauigkeit eines Digital-Multimeters an?
    Bei den Geräten wird häufig für einzelne Messbereiche eine Genauigkeit wie z. B. „±0,5 % + 3 Digit“ angegeben. Welche konkreten Messwerte dabei jedoch zu erwarten sind, soll folgende

 

Rechnung aufschlüsseln:

Messbereich: 200 V
Genauigkeit: ±0,5 % + 3 Digit
Auflösung: 10 mV
Anzeige im Display: 40,50 V

Genauigkeit = ±0,5 % vom Messwert + 3 Digit
Genauigkeit = ±0,005 * 40,50 V + 0,03 V = ±0,23 V

Somit kann der angezeigte Messwert maximal 40,73 V und minimal 40,27 V haben. Das richtige Messgerät finden Sie über die Bestimmung der entsprechenden Überspannungskategorie. Es sollte die am höchsten zum geplanten Einsatz passende Kategorie gewählt werden, z. B. CAT IV für alle Elektroarbeiten bis einschließlich Einspeisung.

 

  • CAT-I-Messungen an Stromkreisen, die keine direkte Verbindung zum Netz haben (Batteriebetrieb).
  • CAT-II-Messungen an Stromkreisen, die eine direkte Verbindung mittels Stecker mit dem Niederspannungsnetz haben.
  • CAT-III-Messungen innerhalb der Gebäudeinstallation: stationäre Verbraucher mit nicht steckbarem Anschluss, Verteileranschluss (Messung nur hinter dem Stromzähler erlaubt!), fest eingebaute Geräte im Verteiler.
  • CAT-IV-Messungen an der Quelle der Niederspannungsinstallation: Zähler (Messung auch vor dem Stromzähler erlaubt), Hauptanschluss, primärer Überstromschutz, Einspeisung.

Die folgenden Hinweise sind allgemeine Hinweise zum Umgang mit den wichtigsten Messarten von Multimetern. Zu jedem Multimeter wird eine detaillierte Anleitung mitgeliefert, die für das jeweilige Gerät verbindlich ist.

Spannungsmessung:
1. Sicherheitshinweise

  • Bei Arbeiten an Spannungen mit mehr als 30 VAC eff. oder 42 VDC die nötige Vorsicht walten lassen, da die Gefahr eines Stromschlages besteht.
  • Zwischen den Anschlüssen bzw. zwischen den Anschlüssen und Erde nie eine Spannung anlegen, die die angegebene Nennspannung des Messgerätes überschreitet (siehe Gehäuseaufdruck).
  • Die Messleitungen bezüglich beschädigter Isolation untersuchen. Durchgang der Messleitung prüfen, beschädigte Messleitungen austauschen. Zusätzlich die Isolation der Messgerätebuchse prüfen.
  • Vor dem Gebrauch die Funktion des Messgerätes durch Messen einer bekannten Spannung sicherstellen.
  • Den an der Masse anliegenden Messeingang zuerst anschließen. Beim Entfernen der Messspitzen in umgekehrter Reihenfolge vorgehen, d. h., den stromführenden Messeingang zuerst abtrennen.
  • Zeigt das Gerät sofort nach dem Anschließen an das Messobjekt Überlauf („OL“) an, so entfernen Sie sofort die Messspitzen vom Messobjekt, nachdem Sie dieses abgeschaltet haben.
  • Bei manueller Messbereichswahl ist zunächst der höchste Messbereich vorzuwählen. Passen Sie den Messbereich in diesem Fall vorsichtig an, ohne einen zu kleinen Messbereich zu wählen.


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Drehschalter auf die Messart „V“ (mV) stellen. Je nach Messgerät (siehe dessen Bedienungsanleitung) Gleichspannungsmessung (DC) oder Wechselspannungsmessung (AC) wählen.
  • Den Stecker der roten Messleitung in die Messbuchse V/Ω und den der schwarzen Messleitung in die Messbuchse COM stecken.
  • Beide Messspitzen (bei DC-Messung polrichtig) mit dem Messobjekt (DC: Rot an Plus, Schwarz an Minus) verbinden. Bei negativer Eingangsspannung (DC) erscheint ein Minus vor dem Messwert.

 

Strommessung:

1. Sicherheitshinweise

  • Bei Arbeiten an Spannungen mit mehr als 30 VAC eff. oder 42 VDC die nötige Vorsicht walten lassen, da die Gefahr eines Stromschlages besteht.-Vor dem Anschluss an einen Stromkreis ist dieser abzuschalten. Kondensatoren sind zu entladen.
  • Zur Strommessung unterbrechen Sie den zu messenden Stromkreis und schalten das Messgerät in diesen Kreis in Serie mit dem Verbraucher.
  • Schließen Sie nie eine Spannungsquelle an die Messbuchsen des Multimeters an, wenn ein Strommessbereich gewählt ist. Bei genügend leistungsfähiger Spannungsquelle können ein Brand sowie Verbrennungen die Folge sein. 


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Drehschalter auf die Messart je nach erwartetem Messstrom und Messgerät auf µA, mA oder A stellen. Je nach Messgerät (siehe dessen Bedienungsanleitung) Gleichstrommessung (DC) oder Wechselstrommessung (AC) wählen.
  • Den Stecker der roten Messleitung in die Messbuchse µA/mA oder A und den der schwarzen Messleitung in die Messbuchse COM stecken
  • Die Spannung am Messobjekt abschalten und die Messspitzen mit dem Messobjekt (in Reihenschaltung wie beschrieben, bei Gleichstrommessung möglichst polrichtig [Rot an Plus, Schwarz an Minus]) verbinden. Bei negativem Stromfluss erscheint ein Minus vor dem Messwert.
  • Hat der Messstrom einen Wert kleiner als der angebotene mA-Bereich, z. B. < 400 mA, und Sie haben vorher zur Sicherheit den 10-A-Bereich gewählt, so können Sie die rote Messleitung auf die mA-Buchse umstecken und je nach Höhe des Stromes auf den mA- oder µA-Bereich umschalten. Hier erhalten Sie eine höher aufgelöste Anzeige als im 10-A-Bereich.


Bitte beachten! Bei Messungen von höheren Strömen im 10-A-Bereich ist eine maximale Messzeit von 10 s je Messung und eine anschließende Messpause von 15 Minuten einzuhalten. Andernfalls kann das Gerät durch zu starke Erwärmung beschädigt werden.

 

Widerstandsmessung:

1. Sicherheitshinweise

  • Vor der Messung von Widerständen, Kontinuität (Durchgang), Dioden den Strom des Stromkreises abschalten und alle Kondensatoren entladen. Möglichst Bauteile im ausgebauten Zustand ausmessen.


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Den Drehschalter in die Stellung „Ω“ schalten.
  • Den Stecker der schwarzen Messleitung in die Messbuchse „COM“ und den Stecker der roten Messleitung in die Messbuchse „V/ΩΩ“ stecken.
  • Beide Messspitzen mit dem Messobjekt verbinden. Der Widerstandswert wird angezeigt.
  • Erfolgt auch im höchsten Bereich eine Überlaufanzeige, liegt der Wert über dem Endwert des Gerätes bzw. das Bauteil ist defekt (unterbrochen).


Beachten Sie bei der Messung auch die folgenden Hinweise:

  • Bei Messungen von Widerständen oberhalb von 1MΩΩ braucht das Messgerät u. U. einige Zeit, um einen stabilen Wert anzuzeigen. Dies ist im Messprinzip begründet und stellt keine Fehlfunktion dar.
  • Die Messleitungen weisen einen eigenen Widerstand auf. Dieser Widerstand verfälscht den Messwert bei niedrigen Widerstandswerten. Verfügt das Gerät über eine Relativwert-Messfunktion, dann kann durch Verbinden der Messspitzen und Anwahl der REL-Funktion der Messleitungswiderstand kompensiert werden, indem er als Referenzwert gespeichert wird und folgend bei der Messung nur der Differenzwert zu diesem Referenzwert angezeigt wird.

 

Kapazitätsmessung:
1. Sicherheitshinweise

  • Entladen Sie jeden Kondensator vor der Messung. Die im Kondensator gespeicherte Ladung kann das Messgerät zerstören. Entladen Sie einen Kondensator nicht durch einen Kurzschluss, sondern über einen Widerstand von 100 kΩ. Je nach Größe des Kondensators kann dies einige Zeit dauern.
  • Vor der Kapazitätsmessung lässt sich mittels einer Spannungsmessung (im entsprechenden Messbereich) die Restladung bestimmen. Die Kapazitätsmessung darf erst vorgenommen werden, wenn die Kondensatorspannung auf null abgesunken ist.
  • Verbinden Sie die Messleitungen in dieser Messart niemals mit einer Spannungsquelle. Dies zerstört das Messgerät.


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Den Drehschalter auf den Kapazitätsmessbereich schalten.
  • Die rote Messleitung in die Messbuchse „V/ΩΩ“ und die schwarze Messleitung in die Messbuchse „COM“ stecken.
  • Die Messleitungen mit dem Messobjekt verbinden. Bei gepolten Kondensatoren (z. B. Elektrolyt-Kondensatoren) ist der polrichtige Anschluss zu beachten.
    Da die Ladevorgänge im Kondensator eine gewisse Zeit beanspruchen, erfolgt die Anzeige der korrekten Werte verzögert.

 

Beachten Sie bei der Messung auch die folgenden Hinweise:

  • Wie bei der Widerstandsmessung haben die Messleitungen auch bei der Messung von kleinen Kapazitäten einen spürbaren Einfluss. Durch Offenlassen der Messspitzen und Anwahl der REL-Funktion (sofern verfügbar) kann die Eigenkapazität der Messleitungen kompensiert werden, indem der Wert als Referenzwert gespeichert wird und folgend bei der Messung nur der Differenzwert zu diesem Referenzwert angezeigt wird.
  • Zu beachten ist, dass Elektrolyt-Kondensatoren innerhalb ihres Toleranzbereiches erhebliche Streuungen aufweisen können.
  • Restspannungen im Kondensator, beschädigte Isolierschichten/Dielektrika können erhebliche Ergebnisverfälschungen hervorrufen.

 

Durchgangsprüfung:

1. Sicherheitshinweise

  • Vor der Messung von Widerständen, Kontinuität (Durchgang), Dioden den Strom des Stromkreises abschalten und alle Kondensatoren entladen. Möglichst Bauteile im ausgebauten Zustand ausmessen.


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Den Drehschalter in die Stellung „Ω“ schalten (je nach Messgerät auch zuerst auf „Ω“ schalten und mit einer Wahltaste (Mode) den Durchgangstest anwählen.
  • Den Stecker der schwarzen Messleitung in die Messbuchse „COM“ und den Stecker der roten Messleitung in die Messbuchse „V/ΩΩ“ stecken.
  • Beide Messspitzen mit dem Messobjekt verbinden. Der Widerstandswert wird angezeigt.
  • Liegt der Widerstand des Messobjekts unter dem für das Gerät vorgegebenen Wert, z. B. 35 Ω,(dies ist ein fest vorgegebener Grenzwert, der im Multimeter für die Durchgangsprüfung verwendet wird) so ertönt der Summer und der exakte Widerstandswert wird im Display angezeigt. Erscheint „OL“, ist der Widerstand des Messobjekts höher als der für dieses Gerät vorgegebene Wert, (in diesem Fall 35 Ω) und wird als Unterbrechung gewertet.

 

Diodentest:

1. Sicherheitshinweise

  • Vor der Messung von Widerständen, Kontinuität (Durchgang), Dioden den Strom des Stromkreises abschalten und alle Kondensatoren entladen. Möglichst Bauteile im ausgebauten Zustand ausmessen


2. Messschaltung/Bedienung/Messung

  • Den Drehschalter in die Stellung „Ω“ schalten (je nach Messgerät auch zuerst auf „Ω“ schalten und mit einer Wahltaste (Mode) den Durchgangstest anwählen (im Display wird ein Diodensymbol gezeigt).
  • Den Stecker der schwarzen Messleitung in die Messbuchse „COM“ und den Stecker der roten Messleitung in die Messbuchse „V/ΩΩ“ stecken.
  • Die Messleitungen mit dem Messobjekt, z. B. einer Diode, verbinden. Zeigt das Display dabei sofort einen Überlauf („OL“) an, sollten die Anschlüsse der Messleitung am Messobjekt getauscht werden
  • Zeigt das Display nun einen Wert an, so ist das Bauelement in Ordnung. Der Wert im Display entspricht der Durchlassspannung, die bei Siliziumdioden etwa 0,5 V, bei Schottky- und Germaniumdioden ca. 0,2–0,3 V betragen sollte.
  • Zeigt das Display trotz Messleitungstausch „OL“ an, so ist die gemessene Halbleiterstrecke unterbrochen.
  • Zeigt das Display in beiden Anschlussrichtungen, also auch nach dem Tausch der Messleitungen, einen Spannungswert nahe null an, so ist die Halbleiterstrecke kurzgeschlossen.


Die Polarität des Bauelements ist wie folgt feststellbar:
Wenn Sie z. B. eine Diode mit dem Messgerät verbunden haben und das Gerät eine Spannung anzeigt, so liegt die rote Messleitung an der Anode des Bauelements.

 

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