Eine ausführliche Bedienungsanleitung, die auf die meisten Digital-Multimeter angewendet werden kann, mit vielen Informationen, die zwar für den geübten Anwender selbstverständlich sind, aber für jemanden, der ein Multimeter nur selten benutzt, ein wenig Hintergrundwissen vermittelt.
Zwar ist jedes Multimeter ein bisschen anders zu bedienen, aber grundsätzlich ähnelt sich die Bedienung eines solchen Strommessgerätes doch sehr stark.
Die folgenden Sicherheitsinformationen dienen sowohl der eigenen Sicherheit, als auch der Vorbeugung von Schäden am Multimeters.
Um Strom mit einem Multimeter über die Messleitungen messen zu können, muss ein Verbraucher in Reihe geschaltet sein, dessen Stromaufnahme dann gemessen wird. Der Versuch einer Strommessung, ohne dass ein Verbraucher dazwischengeschaltet ist, also z.B. die beiden Messspitzen einfach in eine Steckdose oder an eine Autobatterie zu halten, während das Multimeter auf Strommessung steht, führt zum Kurzschluss und birgt das Risiko der Zerstörung des Multimeters.
Die meisten Multimeter sind ähnlich aufgebaut und haben mindestens folgene Bedienungs- bzw. Funktionselemente:
Die meisten Multimeter können elektrische Größen messen, die über eine große Spanne gehen, z.B.Spannungsmessungen von 10mV bis 500V, oder im Widerstände von 50Ω bis 50MΩ. Dann ist diese Spanne in Messbereiche unterteilt, die entweder eingestellt werden müssen, oder, wenn das Multimeter automatische Messbereichswahl unterstützt, auch automatisch angezeigt werden.
Um das Multimeter in den gewünschten Messmodus zu versetzen, drehen Sie den Wahlschalter auf die gewünschte Position. Diese ist i.d.R. mit dem Symbol für die Einheit der Messgröße gekennzeichnet, also z.B. bei Spannungsmessung V, bei Strommessung A und bei Widerstandsmessung Ω.
Je nach Konstruktion des Messgeräts kann die Unterteilung im Falle von Strom und Spannungsmessung noch weiter gehen, weil bereits hier nach Gleich- und Wechselstrom bzw. -Spannung unterschieden wird. Wechselgrößen sind mit ~ oder AC gekennzeichnet (V~ bzw. A~oder ACV bzw. ACA), während Gleich- bzw. Wechselstrom mit = oder DC markiert sind (V= bzw.A= oder DCV bzw. DCA). Wenn das Multimeter keine automatische Bereichswahl hat, ist der Messbereich meist ebenfalls über die Wahlscheibe einzustellen. Bei Strommessungen wird i.d.R.immer zusätzlich nach A bzw. mA unterschieden, weil auch das rote Messkabel in unterschiedliche Buchsen am DMM gesteckt werden.
Wenn die Messfunktionen auf der Wahlscheibe nicht nach Gleich- und Wechselgrößen unterschieden sind, erfolgt dies über eine Taste, die meist mit Select, Func oder AC/DC beschriftet ist. Manche Multimeter erkennen Gleich- bzw. Wechselstrom selbstständig.
Dasselbe gilt für Widerstand, Durchgangs- und Diodentest, wo die spezifische Funktion möglicherweise über eine zusätzliche Taste ausgewählt wird.
Grundsätzlich gilt bei allen Messungen, die Sie vornehmen: immer den Messbereich so wählen, dass man eine vernünftige Anzeige erhält, mit möglichst vielen angezeigten Ziffern. (Also besser z.B.den Messbereich 200 mV auswählen mit der Anzeige 119 als 20V mit der Anzeige 00.1V). Wenn man den Bereich, in den das Messergebnis fällt, vorher nicht kennt, und das Multimeter keine automatische Bereichswahl hat, zuerst den höchsten Messbereich einstellen und so weit nach unten schalten, bis man eine aussagekräftige Anzeige erhält.
Stromspannung wird immer parallel zum Stromkreis gemessen.
Da der Innenwiederstand der meisten Multimeter bei Spannungsmessung im Megaohm-Bereich liegt, werden nur wenige Milli- oder Mikroampere fließen. Dieser geringe Strom lässt die Messung unverfälscht, zeigt aber auch Spannungen an, die schon bei kleinster Belastung zusammenbrechen würden. So würde ein Multimeter am Ende einer Ader, die nirgends angeschlossen ist, aber ein paar Meter parallel zu einer spannungsführenden Ader liegt, eine Spannung anzeigen. Auch wenn das Multimeter keinen Kontakt mit einem Stromkreis hat, kann, insbesondere im mV-Bereich, eine Spannung angezeigt werden, die durch ein Magnetfeld induziert wird.
Halten sie die rote Messleitung an den Pluspol des Stromkreises und die schwarze an den Minuspol. Wenn Sie es umgekehrt machen, und wenn das Messgerät eine Polaritätsanzeige besitzt, wird ein Minuszeichen vor dem Spannungswert angezeigt.
Wenn Sie z.B. eine AA-Batterie messen wollen, wählen sie am Messgerät den Bereich 2V, 4V, oder 6V, je nach dem, wie die Bereiche eingeteilt sind und halten die Spitze der roten Messleitung an den Pluspol und die der schwarzen an den Minuspol der Batterie. Wenn Sie es umgekehrt machen, erhalten Sie ein Minuszeichen vor dem Wert, den Sie ablesen.
Stromstärke wird immer in Reihe gemessen.
Zur Strommessung muss der zu messende Strom durch das Messgerät fließen. Dazu muss es in den Stromkreis eingeschleift werden. Zum Ein- oder Ausbau des Strommessgerätes muss der Stromkreis abgeschaltet und aufgetrennt werden.
Verbinden sie die rote Messleitung mit den Pluspol des Stromkreises und die schwarze an den Minuspol. Wenn Sie es umgekehrt machen, und wenn das Messgerät eine Polaritätsanzeige besitzt, wird ein Minuszeichen vor dem Spannungswert angezeigt.
Ein Zangenstrommesser wertet zur Messung des Stromes das Magnetfeld aus, das durch den Stromfluss durch einen Leiter entsteht. Daher muss der Stromkreis nicht aufgetrennt werden.
Ein Zangenadapter wird anstelle der Messleitungen an das Multimeter angeschlossen.
Je nachdem welche Stromstärken gemessen werden, wird der Adapter entweder an die A-Buchse oder mA-Buchse angeschlossen. Zur Messung wird dann entweder die A-Funktion oder die mA-Funktion eingestellt.
Der Adapter wird entweder in die V-Buchse oder mV-Buchse gesteckt. Zur Messung wird dann entweder die V-Funktion oder die mV-Funktion benutzt.
Ein Zangenmultimeter hat fest angebaute Zangen. Zur Strommessung wird die Messfunktion und der Messbereich entsprechend eingestellt.
Wenn sie verbaute Widerstände messen, stellen Sie sicher, dass der Strom abgeschaltet ist, und alle evtl. im selben Stromkreis befindlichen Kondensatoren entladen sind. Außerdem muss der zu messende Widerstand durch Dioden oder durch andere Halbleiterbauteile isoliert sein und das DMMdarf keine höhere Prüfgleichspannung als 0,6 V verwenden, weil solche Bauteile i.d.R. ab 0,6 Vschalten.
Der Durchgangspiepser ermöglicht die leichte und schnelle Ausfuhrung von vielen Durchgangsprüfungen, indem das DMM bei Erkennung eines geschlossen Stromkreises ein akustisches Signal abgibt, sodass Sie bei der Prüfung nicht auf das Instrument schauen mussen. Der erforderliche Widerstandswert, bei dem das akustische Signal ausgelöst wird, ist von Gerät zu Gerät verschieden.
Eine Diode wirkt wie ein elektronischer Schalter: Sie kann eingeschaltet werden, wenn die Spannung uber einem gewissen Pegel liegt, normalerweise etwa 0,6 V bei Siliziumdioden, und ermoglicht den Stromfluss in einer Richtung. Manche Instrumente verfugen uber eine spezielle Betriebsart mit der Bezeichnung Diodenprüfung. In dieser Betriebsart muss die Ablesung 0,6 bis 0,7 V in der einen Richtung betragen, und in der anderen Richtung eine Unterbrechung anzeigen, wenn die Diode in Ordnung ist. Falls in beiden Richtungen Unterbrechung angezeigt wird, hat die Diode Unterbrechung, und falls in beiden Richtungen Durchgang angezeigt wird, weist die Diode Kurzschluss auf.
Was ist eigentlich genau ein Digitalmultimeter (DMM), und was kann man damit anfangen? Wie ist bei Messungen vorzugehen? Welche Anforderungen müssen Sie an das Instrument stellen? Auf welche sicherste und leichteste Weise können Sie lhr Instrument optimal nutzen? Welches Instrument eignet sich am besten für die Umgebung, in der Sie arbeiten? Auf diese Fragen versuchen wir im folgenden eine Antwort zu geben.
Nachdem mittlerweile Elektronikschaltungen fast überall verwendet werden, von Kaffeemaschinen bis zum Raumfahrzeug, sind die Anforderungen an den Elektrotechniker enorm gestiegen. Service, Reparatur und Installation komplexer Einrichtungen erfordern Diagnosewerkzeuge, die genaue Informationen liefern.
Beim DMM handelt es sich um ein elektronisches Messgerät zur Durchführung von elektrischen Messungen. Es kann mit jeder Menge von Sonderfunktionen ausgestattet sein, aber grundsätzlich werden mit einem DMM Spannung (Volt), Widerstand (Ohm) und Strom (Ampere) gemessen.
Auf der Seite der Uni-Bayreuth hat Heiko Hauenstein unter anderem zwei sehr gut gemachte Online-Experimente in Flash erstellt bei dem man den Umgang mit einem digitalen Multimeter zunächst lernt und dann üben kann.
Das erste Online-Experiment dient der Multimeter-Bedienung und stellt einfache Übungsaufgaben. Im zweiten Experiment kann man die Messungen üben, indem man die Stecker der Messkabel in die richtigen Buchsen steckt, den Messbereich wählt, das Messgerät ein- und ausschaltet und die Messspitzen an die zu untersuchenden Drähte führt. Dazu sind einige Aufgaben gestellt, um zu üben, wie man Strom und Spannung misst.
Obwohl sich die DMM im Detail unterscheiden, finden sich die grundlegenden Bedienungselemente auf allen Digitalen Multimetern, sodass eine allgemeine Bedienungsanleitung für Multimeter hilfreich ist.
Beim Kauf eines DMMs ist nicht nur auf grundlegende Daten zu achten, sondern auch die Merkmale, Funktionen und der Gesamteindruck des Instrumentes ist entscheidend, z.B. doppelte Isolierung und Eingangsschutz. Je nach dem, was Sie messen wollen, empfiehlt es sich, die Überspannungskategorie in die Überlegung einzubeziehen, siehe auch Überspannungskategorien und Multimeter-Sicherheit. Ein DMM bietet nützliche Merkmal-Kombinationen, wie z.B. Data-Hold(der Messwert wird auf der Anzeige gespeichert), Analoganzeige-Balken (Bargraph) und hohe Auflösung.
Die Auflösung sagt aus, wie klein die Anzeige 'benachbarter' Messwerte erfolgen kann. Wenn die Auflösung eines DMM bekannt ist, können Sie feststellen, ob das Instrument als kleinste Einheit z.B. ein Volt oder 1mV (1/1000 Volt) darstellen kann. (Wenn Sie auf Zehntel Millimeter genau messen wollten, würden Sie keinen Maßstab mit Millimetereinteilung kaufen, sondern eine Schieblehre.)
Die Anzahl der Digits (Stellenzahl) wird zur Umschreibung der Auflösung eines Messinstrumentes verwendet. Diese Anzahl der Digits ist für DMMs also eines der wichtigsten Merkmale und dient daher häufig auch zur Einteilung in Vergleichstabellen. Des öfteren findet man die Angabe '3 ½-stellig'. Ein derartiges DMM kann drei volle Stellen von 0 his 9 darstellen, sowie eine weitere Stelle, die meistens eine 1 ist. Ein 3 ½-stelliges Instrument kann Zahlen bis zu 1999 auflösen, während die Auflösung einer 4 ½-stelligen Anzeige bis zu 19999 beträgt.
Manche Multimeter werden mit durch verbesserte Auflösung mit einem Anzeigeumfang bis zu 3200, 4000 oder 6000 angeboten. Dann ist es präziser, dieses Instrument nach seiner Auflösung zu beschreiben, und nicht ob es 3 ½-stellig oder 4 ½-stellig ist. Für bestimmte Messungen bieten Instrumente mit 3200 oder mehr Digits eine bessere Auflösung. Ein Instrument, welches z.B. Über eine Zahlendarstellung bis 1999 verfügt, kann bei Messung der Netzspannung von 230 Volt oder mehr keine Auflösung von 1/10 Volt bieten, weil die Zahlendarstellung den maximalen Wert auf 199,9V begrenzt. Aber ein Instrument mit einer Zahlendarstellung bis 4000 zeigt bis zu dieser Spannung mit 1/10 Volt Auflösung an. Das ist somit, zumindest bis 400V, die gleiche Auflösung wie bei einem teureren Instrument mit einem Anzeigeumfang bis 20000.
Unter Ungenauigkeit versteht man den höchsten zulässigen Fehler, der unter bestimmten Betriebsbedingungen auftreten kann. Anders ausgedrückt ist es ein Hinweis darauf, wie nahe der durch dasDMM angezeigte Messwert dem tatsächlichen Wert des gemessenen Signales kommt. Umgangssprachlich wird oft der Begriff Genauigkeit verwendet; der normentechnisch treffendste Begriff ist Messunsicherheit. Die Ungenauigkeit eines DMM wird normalerweise als Prozentsatz des angezeigten Wertes ausgedrückt. Eine Messunsicherheit von ±1% des angezeigten Wertes besagt, dass bei einer Anzeige von z.B. 100,0 V der tatsächliche Wert irgendwo zwischen 99,0 Vund 101,0 V liegt. Neben der Ungenauigkeit in Prozent vom Messwert kommt noch ein Anteil hinzu, der vom Messbereich abhängt und meistens als Digits bezeichnet wird. Es ist die Anzahl der letzten Anzeigegestelle gemeint und man spricht von der Stelle niedrigster Auflösung oder LSD(Least significant digit). Wenn die Spezifikation eines DMM z.B. ±(1% +2) oder ±1%, ±2 angibt bedeutet das ±1% vom Messwert und zusätzlich ±2 Digits. Praktisch gesehen werden diese Digits mit der Auflösung multipliziert und zum Prozentwert der Messunsicherheit addiert. Wenn das DMMeine Auflösung von 0,1 V hat, ist bei einem Messwert von 100V die gesamte Ungenauigkeit ±1,2 V(1%->1 V + 2 Digits x 0,1V->0,2). Somit kann bei einer Anzeige von 100,0 V der tatsächliche Wert zwischen 98,8 V und 101,2 V liegen.
Spannung, Strom und Widerstand in einem beliebigen elektrischen Schaltkreis können unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes berechnet werden, das wie folgt lautet: Spannung = Widerstand × Strom (U=R×I). Somit kann aus zwei bekannten Werten der dritte Wert berechnet werden. Ein DMM nutzt das Prinzip des Ohmschen Gesetzes zur direkten Messung und Anzeige entweder des Widerstandes (in Ohm), der Stromstärke (in Ampere) oder der Spannung (in Volt).
Für die hohe Genauigkeit und gute Auflösung ist die digitale Anzeige unübertroffen. Sie zeigt 3 oder mehr Digits bei jeder Messung an. Wenn vorhanden, zeigt der Analoganzeige-Balken (Bargraph) Signaländerungen wie in einem analogen Zeigerinstrument, ist aber unverwüstlich und meist schneller.
Eine der Grundaufgaben eines DMMs ist die Messung von Spannung. Eine typische Gleichspannungsquelle ist eine Batterie, wie sie z.B. im Auto Verwendung findet. Wechselspannung wird üblicherweise mit einem Generator erzeugt. Die Netzsteckdosen in Wohnungen sind übliche Quellen für Wechselspannung. Manche Verbraucher, die an eine Steckdose angeschlossen werden, aber zum Betrieb Gleichstrom benötigen, verwenden Gleichrichter zur Umwandlung der Wechselspannung in Gleichspannung, z.B. elektronische Geräte, wie Fernsehapparate, Stereoanlagen, Videorecorder und Computer. Die Kurvenformen der Wechselspannungen sind entweder sinusförmig oder nicht-sinusförmig (Sägezahn, Rechteck, Spannungsformen mit Phasenanschnitt, usw.). Das DMM sollte den Effektivwert dieser Spannungs-Wellenformen richtig anzeigen. Der Effektivwert ist der effektive oder äquivalente Gleichspannungswert der Wechselspannung. Die meisten Multimeter besitzen einen Mittelwert-Konverter und können den Effektivwert richtig anzeigen, falls es sich beim Wechselspannungs-Signal um eine reine Sinusform handelt. Nichtsinusförmige Signale können nur von sogenannten Echteffektiv-Multimetern (True RMS) richtig gemessen werden. (Siehe auch Echteffektivmessung)
Die Fähigkeit eines DMMs zur richtigen Messung von Wechselspannung kann durch die zu geringe Bandbreite des Messgerätes begrenzt sein. Mit den meisten Digitalmultimetern können Wechselspannungen mit Frequenzen von 50 bis 500 Hz korrekt gemessen werden, aber bei nichtlinearen Signalen können einige Frequenzanteile Hunderte von Kilohertz betragen. Ein Multimeter mit einer höhreren Messbandbreite kann diese Anteile erfassen und wird somit einen höheren, aber auch richtigen, Wert anzeigen. Bei den Spezifikationen eines DMMs für Wechselspannung und Wechselstrom muss der Frequenzbereich eines Signals angegeben sein, innerhalb dessen mit dem DMM genau gemessen werden kann.
Für die Reparatur von Fernsehern und Kathodenstrahlröhren, bei denen die Spannungen bis zu 40 kV betragen können, sind Hochspannungstastköpfe notwendig. Vorsicht: Diese Tastköpfe sind nicht für Anwendungen in der elektrischen Stromversorgung konzipiert, bei denen hohe Spannungen und hohe Energieniveaus gleichzeitig auftreten. Sie sind nur für Niedrigenergie-Anwendungen, also kleine Ströme gedacht!
Der Widerstand wird in Ohm gemessen (Ω). Widerstandswerte konnen sehr unterschiedlich sein, von einigen Milliohm (mΩ) bei Kontakt-Ubergangswiderstanden bis in die Milliarden Ohm bei Isolatoren. Die meisten DMMs messen bis hinunter zu 0,1 Ω, und bei einigen reicht die obere Messgrenze bis zu 300MΩ (300.000.000 Ohm). Widerstandsmessungen mussen bei stromloser Schaltung (das zu messende Gerat abgeschaltet) durchgefuhrt werden, da sonst das Instrument wie auch die Schaltung beschadigt werden können. Bei einigen DMMs ist ein Schutz gegen irrtumlichen Kontakt mit Spannungen in der Betriebsart Widerstandsmessung vorgesehen. Der Schutzgrad kann bei verschiedenen DMM-Typen sehr unterschiedlich sein. Zur genauen Messung niederohmiger Widerstande muss der Widerstand der Messleitungen vom gesamten gemessenen Widerstand abgezogen werden.
Typische Messleitungs-Widerstande liegen zwischen 0,2 Ω und 0,5 Ω. Falls der Widerstand der Messleitungen groser als 1 Ω ist, so sollten diese ersetzt werden. Falls das DMM eine niedrigere Prüfgleichspannung als 0,6 V zur Widerstandsmessung abgibt, können Widerstande auf der Leiterplatte gemessen werden, wenn diese durch Dioden oder andere Halbleiterubergange isoliert sind, weil solche Bauteile normalerweise erst durch eine Spannung von >0,6 V schalten.
Die Durchgangsprüfung ist ein schneller Ja/Nein-Widerstandsprüfungs- Funktionstest, der zwischen einem offenen und einem geschlossenen Stromkreis unterscheidet. Ein DMM mit einem Durchgangspiepser ermoglicht Ihnen die leichte und schnelle Ausfuhrung von vielen Durchgangsprüfungen. Das Instrument gibt bei Erkennung eines geschlossen Stromkreises an akustisches Signal ab, sodass Sie bei der Prüfung nicht auf das Instrument schauen mussen. Der erforderliche Widerstandswert, bei dem das akustische Signal ausgelöst wird, ist bei den verschiedenen Typen von DMMs unterschiedlich.
Eine Diode wirkt wie ein elektronischer Schalter: Sie kann eingeschaltet werden, wenn die Spannung uber einem gewissen Pegel liegt, normalerweise etwa 0,6 V bei Siliziumdioden, und ermoglicht den Stromfluss in einer Richtung. Manche Instrumente verfugen uber eine spezielle Betriebsart mit der Bezeichnung Diodenprüfung. In dieser Betriebsart muss die Ablesung 0,6 bis 0,7 V in der einen Richtung betragen, und in der anderen Richtung eine Unterbrechung anzeigen, wenn die Diode in Ordnung ist. Falls in beiden Richtungen Unterbrechung angezeigt wird, hat die Diode Unterbrechung, und falls in beiden Richtungen Durchgang angezeigt wird, so weist die Diode Kurzschluss auf.
Strommessungen unterscheiden sich von anderen Messungen mit Digitalmultimetern. Wenn Strommessungen allein mit einem Digitalmultimeter vorgenommen werden, muss das Instrument dazu direkt in den zu messenden Stromkreis geschaltet werden. Das bedeutet, dass der Stromkreis geoffnet werden muss, und die DMM-Messleitungen verwendet werden mussen, um den Kreis wieder zu schliesen. Auf diese Weise fliest der gesamte Strom durch die Schaltkreise des Digitalmultimeters. Eine indirekte Strommessung mit einem Digitalmultimeter kann mit Hilfe einer Stromzange vorgenommen werden, oder mit einem Zangen-Multimeter. Die Stromzange umschließt bei der Messung den Leiter und es ist nicht notig, den Stromkreis zu offnen und das Multimeter in den Messkreis zu schalten.
Manchmal muss eine Strommessung vorgenommen werden, die den Messbereich Ihres DMMs übersteigt. Bei diesen Hochstrom-Anwendungen (typischerweise über 10 A), wobei keine extrem hohe Genauigkeit erforderlich ist, bietet eine Stromzange eine sehr praktische Lösung. Eine solche Stromzange wird um den stromführenden Leiter geschlossen, und wandelt den gemessenen Wert auf einen Pegel, den das Instrument messen kann.
Es gibt zwei Grundausführungen von Stromzangen: transformatorische Stromwandler, mit denen nur Wechselströme gemessen werden können, und Halleffekt-Wandler, mit denen man sowohl Wechsel- als auch Gleichströme messen kann. Der Ausgang eines transformatorischen Stromwandlers beträgt 1 Milliampere pro Ampere. Ein Stromwert von 100 A wird somit auf 100 mA reduziert und kann von den meisten DMMs gut und sicher gemessen werden. Die Messleitungen werden mit den Anschlüssen mA und >COM (Common) verbunden, und der Funktionsschalter des Instrumentes wird auf mA AC eingestellt. Der Ausgang eines Halleffekt-Wandlers beträgt 1 Millivolt pro Ampere Wechselstrom oder Gleichstrom. Ein Stromwert von 100 A Wechselstrom wird somit z.B. auf 100 mV Wechselspannung gewandelt. Die Messleitungen werden mit den Anschlüssen V und >COM(Common) verbunden. Stellen Sie den Funktionsschalter des Instrumentes auf ACV für Wechselstrom oder auf DCV für Gleichstrom ein.
Eine andere Möglichkeit, hohe Ströme zu messen, ist die Verwendung eines DMM mit integrierter Stromzange. Meist bieten solche Geräte auch die Möglichkeit, zusätzlich Messkabel anzuschließen, um Spannungen, Widerstände etc. zu messen.
Ein oft anzutreffender Fehler ist, dass man die Messleitungen in den Strom-Messbuchsen stecken lässt, und dann versucht, eine Spannungsmessung vorzunehmen. Das führt zu einem direkten Kurzschluss der Spannungsquelle über einen niederohmigen Widerstand innerhalb des DMM, der als Stromshunt bezeichnet wird. Es fließt somit ein hoher Strom durch das DMM, der bei ungenügendem Schutz des Instrumentes zu einer extremen Beschädigung des Instrumentes und der Schaltung, sowie möglicherweise zu einer Verletzung des Prüfenden führen kann. In industriellen Anwendungen mit hoher Spannung (400 Volt oder hoher) können extrem hohe Fehlerströme auftreten.
Ein DMM muss mit einer Eingangsstrom-Sicherung geeigneter Bauart für den zu messenden Stromkreis ausgestattet sein. Instrumente ohne Sicherungsschutz in den Stromeingängen dürfen nicht in elektrischen Leistungskreisen (über 230 V Wechselspannung) verwendet werden. Die mit Sicherungen ausgestatteten DMMs müssen über eine Sicherung verfügen, die in der Lage ist einen Hochenergie-Kurzschluss zu löschen, damit im Gerät kein Lichtbogen auftreten kann. Die Nennspannung der Sicherung im Instrument muss höher liegen als die maximale zu messende Spannung. So darf z.B. eine Sicherung 20 A/250 V nicht zur Abschaltung eines Kurzschlusses innerhalb eines Messinstrumentes eingesetzt werden, wenn der zu messende Stromkreis mit 400 Vgespeist wird. In diesem Falle wäre eine 20 A/600 V-Sicherung erforderlich.
Um eine falsche Kombination von Wahlschalter und Anschluss der Messleitungen auszuschließen, können Multimeter eingesetzt werden, die mit einer Fehlbedienungssperre ausgestattet sind, die verhindert, dass der Wahlschalter des DMM auf Spannungsmessung gedreht werden kann, wenn die Messleitungen in den Buchsen stecken, die für die Strommessung vorgesehen sind. Falls die Messleitungen nicht in den Buchsen stecken verhindert eine eine solche Einrichtung umgekehrt, dass die Messleitungen in die falschen Buchsen gesteckt werden können.
Sicheres Messen fängt bei der Auswahl des richtigen Messgeräts für die Anwendung sowie die Umgebung, in der das Messgerät benutzt werden soll, an. Nachdem das richtige Messgerät ausgewählt wurde, sollten Sie bei der Nutzung die richtigen Messverfahren einhalten. Lesen Sie das Bedienungshandbuch des Geräts vor der Benutzung sorgfältig durch und beachten Sie dabei besonders die mit Warnung und Vorsicht gekennzeichneten Stellen. Siehe auch Sicherheitshinweise in der Allgemeinen Bedienungsanleitung für Multimeter
Die IEC (International Electrotechnical Commission) hat Sicherheitsnormen für die Arbeit an elektrischen Systemen entwickelt. Nutzen Sie nur Messgeräte, die die IEC-Grenzwerte für Spannung und Kategorie für die Umgebung, in der die Messung durchgeführt werden soll, erfüllen. Wenn z.B.eine Spannungsmessung an einer elektrischen Einspeisung mit 400 V durchgeführt werden soll, muss ein Messgerät der Kategorie III 600 V oder 1000 V verwendet werden. Das bedeutet, dass die Eingangsschaltkreise dieses Messgeräts so konzipiert wurden, dass sie die in dieser Umgebung üblicherweise auftretenden Spannungstransienten aushalten, ohne den Nutzer zu gefährden. siehe auch Überspannungskategorien und Multimeter-Sicherheit.
Neben den IEC-Normen finden in Europa vor allem die europaischen Normen der EN-Reihe Anwendung. So werden Zertifizierungen der Schutzklassen entweder nach der Norm EN 61010 oderIEC 1010 angegeben.
Achten Sie auf die folgenden Sicherheitsmerkmale bei einem DMM:
Die folgenden Funktionen und Eigenschaften erleichtern die Bedienung eines DMMs und damit auch die Messung:
Es ist heutzutage gar nicht so einfach, elektrischen Strom in modernen Industriebetrieben, Büros oder Haushalten genau zu messen, wie es vielleicht den Anschein hat. Immer mehr Verbraucher, die keinen konstanten Strom ziehen haben Einzug gehalten, z.B. Motore mit regelbarer Drehzahl, Personal Computer, LED-Leuchten oder Geräte, die nur kurze Impulse ziehen und dadurch Blindleistung erzeugen. Dies kann dazu führen, dass Messgeräte, die nur mit Mittelwerten arbeiten, Werte anzeigen, die eher weniger genau sind.
Ein Wechselstromwert meint normalerweise den Effektivwert des Stroms. Dieser Wert entspricht einem Gleichstrom, der die gleiche Heizleistung aufweist wie der gemessene Wechselstrom. Zur Messung dieses Effektivwertes mit einem Multimeter besteht die gängigste Methode darin, den Wechselstrom gleichzurichten, den Mittelwert daraus zu bestimmen und das Ergebnis mit dem Faktor 1,1 zu multiplizieren. Dieser Faktor beschreibt das konstante Verhältnis zwischen Mittelwert und Effektivwert einer reinen Sinuswelle. Wenn aber die Signalform nicht vollständig sinusförmig verläuft, gilt dieser Zusammenhang nicht mehr. Deshalb liefern Mittelwert basierte Messgeräte oft fehlerhafte Ergebnisse, wenn damit Ströme in modernen Energiesystemen gemessen werden.
Lineare Lasten - die nur aus Widerständen, Spulen und Kondensatoren bestehen - ziehen immer einen sinusförmigen Strom, so dass es hier keine Probleme bei der Messung gibt. Nicht-lineare Lasten aber, zum Beispiel Motorantriebe mit regelbarer Drehzahl und Stromversorgungen für Bürogeräte, ziehen Strom mit verzerrter Signalform. Messergebnisse, die mit einem Mittelwert-Multimeter gemessen werden, können bis zu 50% zu niedrig sein - und Sie wundern sich dann, warum Ihre 16-A-Sicherung ständig auslöst, wo doch der Strom laut Ihrem Messgerät nur 10 A beträgt.
Ein modernes Echteffektivwert-Multimeter arbeitet mit einem elektronischen Messverfahren, dass Ihnen den tatsächlichen, effektiven Wert eines Wechselstroms anzeigt, und zwar unabhängig davon, ob die Signalform des Stroms vollkommen sinusförmig oder verzerrt ist.
Eine wichtige Spezifikation ist die Bandbreite des Multimeters. Sie bezieht sich auf den Frequenzbereich des Stroms, in dem das Messgerät genaue Messungen durchführen kann. Zwar haben Energiesysteme i.d.R. 50Hz, aber oft setzt sich eine verzerrte Signalform aus der Grundschwingung von 50 Hz und mehreren anderen kleineren Sinuswellen zusammen, die ein Vielfaches der 50-Hz-Grundfrequenz sind. Ein PC-Strom enthält zum Beispiel 150-Hz-, 250-Hz und 350-Hz-Komponenten. Daher muss ein Echteffektivwert-Multimeter auch Signale mit höheren Frequenzen messen können. Hier reicht meist ein Multimeter mit einer Bandbreite von 1 kHz aus.
Es genügt nicht, darauf zu achten, ein Multimeter zu verwenden, das eine genügend hohe Spannungsspezifikation besitzt. Es ist ebenso wichtig, ein Multimeter mit entsprechender Überspannungskategorie und Verschmutzungsgrad zu verwenden, je nach dem, wo und in welcher Umgebung gemessen wird. Im Umkehrschluss bedeutet das auch, ein Multimeter nicht zu verwenden, wenn es aufgrund der Überspannungskategorie bzw. Verschmutzungsgrad nicht für die Messaufgabe geeignet ist.
Verteilungssysteme und Lasten werden immer komplexer und in der Folge nimmt auch die Wahrscheinlichkeit von transienten Überspannungen zu. Motoren, Kondensatoren und Leistungswandler wie Antriebe mit regelbarer Drehzahl können Spannungsspitzen erzeugen. Blitzeinschläge in Freileitungen sind selten, führen aber zu sehr gefährlichen hochenergetischen Überspannungen.
Diese Transienten stellen bei Messungen an elektrischen Systemen "unsichtbare" und weitgehend unvermeidbare Risiken dar. Sie treten regelmäßig bei Niederspannungs-Stromkreisen auf und können Spitzenwerte bis zu mehreren tausend Volt erreichen. Die Sicherheit des Benutzers hängt in diesen Fällen von der Sicherheitsmarge ab, mit der das Multimeter gebaut wurde.
Überspannungskategorie | In Kürze | Beispiele |
CAT I | Elektronik | Geschützte Elektronikvorrichtungen Geräte, die an Stromkreise angeschlossen werden, in denen Vorkehrungen getroffen wurden, um transiente Überspannungen auf einen niedrigen Pegel zu begrenzen.
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CAT II | Einphasige Lasten, die mit der Steckdose verbunden sind | Hausgeräte, portable Werkzeuge und ähnliche Lasten
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CAT III | Drei-Phasen-Verteilung, einschließlich einphasiger kommerzieller Beleuchtung | Geräte in Festinstallationen, z.B. Schaltgeräte und mehrphasige Motoren
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CAT IV | Drei Phasen am Elektrizitätswerk-Anschluß, alle Freileitungen. | Bezieht sich auf den "Ursprung der Installation", d.h., wo die Niederspannungs-Verbindung mit dem Elektrizitätswerk hergestellt wird:
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IEC 1010 gilt für Niederspannungs-Messgeräte (<1000 V) und ist in Europa unter EC 61010 bekannt
Je nach Umgebungsbedingungen, in der das Multimeter eingesetzt wird, muss die Schaltung des Messgerätes eine bestimmte Verschmutzung aushalten können, ohne beeinträchtigt zu werden.
Kleine Luftstrecken können durch feste Teile, Staub oder Wasser vollkommen überbrückt werden. Soweit Verschmutzung in der Mikro-Umgebung vorhanden sein kann, werden daher Mindest-luftstrecken festgelegt.
Verschmutzungsgrad | Definition |
1 | Es tritt keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung auf. Die Verschmutzung hat keinen Einfluss. |
2 | Es tritt nur nicht leitfähige Verschmutzung auf. Gelegentlich muss jedoch mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung gerechnet werden. |
3 | Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist. |
4 | Es tritt eine dauernde Leitfähigkeit auf, hervorgerufen durch leitfähigen Staub, Regen oder Nässe. |