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Das digitale Multimeter

Wunderwerk der technischen Errungenschaften.
  • Vielseitig einsetzbar, einfach zu bedienen!
  • Widerstände, Spannungen und Stromstärken mit einem Gerät zu messen.
  • Betriebssystemunabhängig - keine Lizenzgebühren!
  • Mobil einsetzbar, da Stromversorgung über Batterie gestützt wird.
  • Handwerkszeug für jeden Elektriker, IT-Systemelektroniker und ähnlichen Berufsgruppen.

Wir erklären was ein digitales Multimeter ist, was drauf steht, was dran ist und was man damit machen kann.
Am Schluss folgt eine kleine Übung, die Ihnen hilft die Messung mit Ihrem Digitalmultimeters zu bewerten.

Weitere Multimeter sind unter anderem bei PCE Deutschland GmbH unter
http://www.warensortiment.de/messtechnik/messgeraete/multimeter-digital.htm zu finden.

Aufbau und Funktion des Digitalmultimeters mit Messung vorbereiten und für durchführen. Eine Messaufgabe mal durchrechnen, um die Fehlertoleranzen zu optimieren.

Das Digitalmultimeter DT 830B

Aufbau und Funktion

Für Detailinformationen klicken Sie auf die jeweilige Beschriftung, für allgemeine Informationen klicken Sie einfach auf das Multimeter.
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Allgemein Schalter Display V AC V DC adc A DC High Widerstand Messbuchse Hoch Messbuchse Niedrig Buchse COM

Der Drehschalter

Hiermit schaltet man das Gerät ein, indem man den Modus auswählt, in dem gemessen werden soll.

Das Display und seine Symbole

Hier werden die gemessenen Werte angezeigt. Außerdem sehen Sie, je nach Messung und Zustand des Gerätes, einige der folgenden Hinweise.

dmm01ca.jpg Abb. 2a: Überlauf der Anzeige
Das abgebildete Multimeter zeigt zum Beispiel eine 1 an, wenn der gemessene Wert den eingestellten Messbereich überschreitet. Das nennt man Überlauf.

dmm01d.jpg Abb. 2b: Symbol für Hochspannungsmessbereich eingeschaltet
Wenn man einen Messbereich von 1000 Volt DC oder 750 Volt AC einstellt, zeigt das Display die Warnung HV, für "High Voltage" (Hochspannung) an.

dmm01e.jpg Abb. 1e: Batterie LOW - Anzeige
Das abgebildete Symbol wird dann angezeigt, wenn die Batterien fast leer sind. Leere Batterien können Ihr Gerät beschädigen. Sie sollten bladigst die Batterien tauschen.

Die Anzeigen können von Gerät zu Gerät verschieden sein, genaue Spezifikationen kann man im Handbuch des Geräts nachlesen. Kann die erste Stelle nur eine 1 darstellen, spricht man von einer haben Anzeige. Das DT 830B z. Bsp. hat ein 3½ stellige Anzeige, das sein Bereich von 1999 bis -999 reicht.

Messbuchsen

Buchse für Bezugspunkt (COM)
dmm01a1.png Abb. 1a1: Messbuchse COM für den Bezugspunkt der Messung
In diese Buchse wird das schwarze Messkabel eingesteckt. "COM" steht für "common" und ist der gemeinsam genutzte Bezugspunkt für alle Messbereiche.
Messbuchse für Strom, Spannung und Widerstand
dmm01a2.png Abb. 1a2: Buchse für Strom, Spannung und Widerstandsmessung
In diese Buchse wird in der Regel das rote Messkabel eingesteckt, wenn der zu messende Strombereich bis zu 0,2A, bzw. die Spannung bis zu 1000VDC oder 750VAC beträgt, bzw. der Widerstand kleiner 2.000kΩ zu messen ist.
Messbuchse Hoher Strombereich
dmm01a3.png Abb. 1a3: Buchse für die Hochstrommessung
In diese Messbuchse steckt man das rote Messkabel, wenn der zu erwartende Messbereich im Bereich von bis zu 10 Ampere liegt. Außerdem wird per Beschriftung gewarnt, dass man dem Gerät eine Stromstärke von 10 Ampere maximal 10 Sekunden aussetzen darf, und das nur alle 15 Minuten.

Messung

Ein digitales Multimeter hat die Besonderheit, dass es die gemessenen Werte auf einem LCD-Display wiedergibt und eine Batterie benötigt.
Um das Multimeter betriebsbereit zu machen,

  • müssen Messkabel an die Buchsen angeschlossen werden,
  • eine Batterie in das Gerät eingelegt sein und
  • ein Messbereich gewählt worden sein.
Grundlegend lässt sich zum Messen folgendes sagen: Wenn Sie nicht wissen, in welchem Bereich sich Ihr Messwert ungefähr befinden wird, benutzen Sie immer den höchsten verfügbaren. Je tiefer Sie mit dem Messbereich gehen, desto genauer wird Ihr Messergebnis. Denn das Komma rutscht nach links, und es werden mehr Stellen nach dem Komma angezeigt.
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Aber Vorsicht: Übersteigt Ihr Messergebnis den eingestellten Messbereich, kann Ihr Multimeter Schaden nehmen!


Einer Wechselspannung

dmm01g.jpg Abb. 1g: Schaltung beim Messen der Wechselspannung
Mit dieser Einstellung können Sie Wechselspannung von bis zu 750 Volt messen. Schalten Sie das Multimeter parallel zu dem Schaltelement, an dem Sie die Spannung messen wollen. Die Polrichtung ist egal, weil Sie ja sowieso Wechselspannung messen wollen. Beachten Sie die Voraussetzungen und die Vorgehensweise bei einer Messung.

Einer Gleichspannung

dmm01h.jpg Abb. 1h: Schaltung beim Messen der Gleichspannung
Mit dieser Einstellung können Sie Gleichspannungen bis zu 1000 Volt messen. Schalten Sie das Multimeter parallel zu dem Schaltelement, an dem Sie die Spannung messen wollen. Das schwarze Messkabel kommt an den Minuspol und das rote Messkabel an den Pluspol. Schließen Sie die Messkabel verkehrt herum an, wird im Display ein Minus vor dem Messwert angezeigt. Beachten Sie die Voraussetzungen und die Vorgehensweise bei einer Messung.

Eines Gleichstroms

dmm01i.jpg Abb. 1i: Schaltung beim Messen des Gleichstromes
Hiermit können Sie Gleichstrom mit einer Stromstärke von bis zu 200 Milliamper messen. Schalten Sie das Multimeter in den Stromkreis in Reihe vor das Messobjekt, achten Sie auf die richtigen Pole (siehe Schaltbild in Abb. 1i)! Schließen Sie die Messkabel verkehrt herum an, wird im Display ein Minus vor dem Messwert angezeigt. Beachten Sie die Voraussetzungen und die Vorgehensweise bei einer Messung.

Eines Widerstandes

dmm01j.png Abb. 1j: Schaltung beim Messen des Widerstandes
Hier können Sie von einem Schaltelement den elektrischen Widerstand ermitteln. Das Gerät kann Widerstände bis zu 2 Megaohm messen. Schalten Sie die Spannung am Messobjekt ab und schließen Sie die Messkabel an das Schaltelement an.
Achten Sie darauf, dass sie das Multimeter in diesem Modus an keine sonstige Spannungsquelle, wie eine Batterie oder einen geladenen Kondensator anschließen. Das kann das Multimeter zerstören!
Beachten Sie die Voraussetzungen und die Vorgehensweise bei einer Messung.

Eines hohen Gleichstroms

dmm01k.jpg Abb. 1k: Einstellungen für den Hoch-Amper-Bereich.
Möchten Sie Gleichstrom mit einer Stromstärke von bis zu  10 Ampere  messen, müssen Sie folgende Vorbereitungen treffen:
  • Das rote Messkabel in die 10A DC-Buchse stecken
  • Den Drehschalter auf 10A DC stellen

Schalten Sie das Multimeter in den Stromkreis in Reihe vor das Messobjekt, achten Sie auf die richtigen Pole, (siehe Schaltbild)!
Schließen Sie die Messkabel verkehrt herum an, wird im Display ein Minus vor dem Messwert angezeigt. Beachten Sie die Voraussetzungen und die Vorgehensweise bei einer Messung.



Ihr Messfehler

Jedes Multimeter weist einen Messfehler auf, den man in der Regel dem Handbuch entnehmen kann. Dieser wird in Prozent und in Digit angegeben, welche sich addieren. Die Abweichung in Digit (1 Digit= um eine Stelle auf der letzten Displaystelle) muss man für jeden Messbereich einzeln berechnen, weil ein Digit unterschiedliche Werte, je nach Größe der letzten Displaystelle, haben kann. Beispielsweise ist der Wert eines Digit auf einem 3½"Display im Messbereich von 2000 kΩ (1 kΩ) größer als im Messbereich von 200,0 Ω (0,1 kΩ).
Deshalb gilt folgende Regel: Der Messbereich ist so empfindlich wie möglich einzustellen. D.h. die Messgröße sollte sich in dem Messbereich über 10% bewegen.

dmm01m0.png Abb. 1m: Relativer Messfehler bezogen auf den 200kΩ-Messbereich.
Unser Digitalmultimeter hat im Messbereich von 200kΩ einen Messfehler von 0,8%+2 Digit. Im Diagramm ist zu sehen, das der Messfehler des DMM im Bereich unter 3% größer sein kann, als die vom Hersteller für das Bauteil vorgegebene Toleranz von 5%. Der gemessenen Wert lag in diesem Fall innerhalb beider Toleranzen, nahen bei 100%.


Messaufgabe

Aufgabe: Mit einem Digitalmultimeter, unter der Beachtung des Messfehlers, einen Widerstand messen. Die angegebenen Werte stammen von unseren Versuch mit dem DMM DT 830B.

Skizze:
dmm01s1.png Abb. 1s1: Messaufbau (Mit dem Multimeter VC404).
Formel:
R = U/I in Ω
Abweichung A = 1 - R(Mess)/R(Soll) in %
±R = A * R in Ω
±R = Digits D * Letzte Stelle Messbereich LSM in Ω

Konstanten:
-
Lösung:
Zu 1.
Der wahre Wert laut Hersteller liegt zwischen
= 7,5 kΩ ±5% = (7,125 ... 7,875) kΩ.
Zu 2.
Die Fehlerangabe in Prozent bezieht sich relativ auf den gemessenen Wert von 7,4 kΩ. Das wären:
= 0,8 % * 7,4 kΩ = 0,059 kΩ
Während die Digits dem absolute Fehler repräsentieren. Sie beziehen sich auf den gesamten Messbereich. Das Display ist 3½ stellig, das bedeutet im 200 kΩ-Bereich, 199,9 bis -99,9 kΩ. Wenn sich die letzte Anzeigestelle um 3 Ziffern ändert, dadurch auch Digits genannt, würde das eine Änderung um 0,3 kΩ bedeuten.
Zusammen ergibt das eine Toleranz von
= (0,3 + 0,059) kΩ = 0,359 kΩ, um die der Messwert verfälscht werden kann. Das entspricht
= 0,359 kΩ/7,4 kΩ = 4,85%
Da der absolute Fehler 5 Mal gößer ist als der relative, wird deutlich, wie wichtig es ist, den Messbereich so nah wie möglich am Messwert zu wählen . In diesem Fall wäre im 20 kΩ - Messbereich der absolute Fehler zehnmal kleiner und damit
= (0,03 + 0,059) kΩ = 0,089 kΩ, die wesendlich bessere Wahl;
Zu 3.
Der Widerstand mit exakt 7,5 kΩ könnte in dem Messbereich als
= 7,5 kΩ +- 4,85%
= (7,141 ... 7,5 ... 7,859) kΩ angezeigt werden.
Zu 4.
Der gemessen und angezeigter Messwert am DT 830B ist RMess = 7,4 kΩ;
Zu 5.
Die Abweichung des Mess- vom Soll-Wert beträgt
= 1 - 7,4 kΩ/7,5 kΩ
= 1 - 0,986 = 0,016, d.h. 1,6%!
Zu 6.
Man muss mit einer Verfälschung, durch Toleranz des Widerstandes und den Messfehler des DMM, rechnen. Der angezeigte Wert könnte zwischen
= 7,5 kΩ ±5,0% ±4,85% = 7,5 kΩ ±9,85%
= (6,76 ... 8,24) kΩ liegen.
Antwortsatz:
Der gemessenen Widerstand RMess = 7,4kΩ weicht nur um 1,6% vom Sollwert RSoll = 7,5kΩ ab. Durch die ungünstiger Messbedingungen, mit einen Fehler von 7,4 kΩ+-4,85%, kann der wahre Wert, welcher durch den Messfehler des DMM in Höhe von 4,85% falsch angezeigt wird, im Bereich von
= 7,4 kΩ ±4,85% = 7,0  … 7,8kΩ liegen.
Damit wird sogar unter diesen ungünstigen Messbereich die Toleranzgrenze des Herstellers im unteren Bereich unterschritten.
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