So wählen Sie ein Multimeter aus
Vor zwanzig Jahren konnte das fortschrittlichste Gerät dieser Art Strom, Spannung und Widerstand messen (daher der alte Name – Amperemeter). Und trotz der allgemeinen Digitalisierung von Multimetern haben ihre älteren analogen Brüder ihren Platz noch nicht aufgegeben – in manchen Fällen sind sie immer noch unverzichtbar (z. B. für eine schnelle qualitative Beurteilung von Parametern oder für Messungen bei Funkstörungen). Außerdem benötigen sie nur Strom, wenn sie den Widerstand messen, und selbst dann nicht immer, da einige Multimeter zu diesem Zweck über einen eingebauten Dynamo verfügen.
Jetzt spiegelt das Konzept „Multimeter“ den Zweck dieses Multifunktionsgeräts genauer wider. Die Vielfalt der verfügbaren Varianten ist so groß, dass jeder Ingenieur ein Gerät finden kann, das genau seinen spezifischen Anforderungen entspricht, sowohl hinsichtlich der Art und des Bereichs der Messwerte als auch hinsichtlich der Servicefunktionen.
Zusätzlich zu den Standardwerten (Gleich- und Wechselspannung und -stärke sowie Widerstand) ermöglichen moderne Multimeter Messung von Kapazität und Induktivität, Temperatur (mit internem Sensor oder externem Thermoelement), Frequenz (Hz und U/min) sowie Impulsdauer und Intervall zwischen den Impulsen im Falle eines gepulsten Signals. Fast alle von ihnen können einen Durchgangstest durchführen (Prüfung des Durchgangs eines Stromkreises mit einem akustischen Signal, wenn sein Widerstand einen bestimmten Wert unterschreitet).
Sehr oft übernehmen sie Funktionen wie die Überprüfung von Halbleiterbauelementen (Spannungsabfall am pn-Übergang, Verstärkung von Transistoren) und die Erzeugung eines einfachen Testsignals (normalerweise eine Rechteckwelle einer bestimmten Frequenz). Viele der neuesten Modelle verfügen über die nötige Rechenleistung und ein grafisches Display, um die Wellenform anzuzeigen, wenn auch mit geringer Auflösung. Bei SPIN finden Sie immer ein Gerät mit den Funktionen, die Sie interessieren.
Bei den Servicefunktionen wird besonderes Augenmerk auf den Shutdown-Timer und die eher seltene, aber manchmal unverzichtbare Display-Hintergrundbeleuchtung gelegt. Beliebt ist die automatische Auswahl des Messbereichs – bei den meisten modernen Multimetermodellen dient der Modusschalter nur zur Auswahl des Messwerts, die Messgrenze bestimmt das Gerät selbst. Einige einfache Modelle verfügen überhaupt nicht über einen solchen Schalter. Es ist zu beachten, dass ein solches „vernünftiges“ Verhalten des Geräts in manchen Fällen unbequem sein kann.
Das Erfassen (Speichern) von Messwerten ist sehr nützlich. Meistens erfolgt dies durch Drücken der entsprechenden Taste. Bei einigen Geräten können Sie jedoch alle stabilen und von Null abweichenden Messungen automatisch aufzeichnen. Zeitweise auftretende Kurzschlüsse oder Stromkreisunterbrechungen (Auslösung) im Durchgangsmodus sind manchmal möglich.
Leistungsstarke digitale Prozessoren ermöglichen die Berechnung des wahren Effektivwerts des gemessenen Signals mit oder ohne höhere Harmonische. Solche Geräte sind teurer, aber nur sie eignen sich zur Diagnose von Problemen in elektrischen Netzen mit nichtlinearen Lasten. Tatsache ist, dass herkömmliche Digitalmultimeter den Durchschnittswert des Signals messen, sie jedoch auf der Grundlage der Annahme einer strengen Sinusform des gemessenen Signals so kalibriert werden, dass sie den Durchschnittswert anzeigen. Diese Annahme führt zu Fehlern, wenn das gemessene Signal eine andere Form hat oder eine Überlagerung mehrerer Sinussignale oder einer Sinuskurve und einer konstanten Komponente ist. Die Größe des Fehlers hängt von der Wellenform ab und kann ziemlich groß sein (mehrere zehn Prozent). .
Eine digitale Verarbeitung von Messergebnissen ist deutlich seltener erforderlich: bei der Beibehaltung maximaler (Spitzen-)Werte, bei der Neuberechnung von Werten nach dem Ohmschen Gesetz (z. B. wird Spannung an einem bekannten Widerstand gemessen und Strom berechnet), bei Relativmessungen mit Berechnung pro dB, sowie bei Speicherung mehrerer Messungen mit Berechnung des Mittelwertes über mehrere Messwerte.
Für Ingenieure sind die Eigenschaften von Multimetern wie Auflösung und Genauigkeit wichtig. Es besteht keine direkte Verbindung zwischen ihnen. Die Auflösung hängt von der Bittiefe des ADC und der Anzahl der auf dem Display angezeigten Symbole ab (typischerweise 3,5; 3,75, 4,5 oder 4,75 für Wearables und 6,5 für Desktops). Aber egal wie viele Zeichen die Anzeige hat, die Genauigkeit wird durch die Eigenschaften des ADC des Multimeters und den Berechnungsalgorithmus bestimmt. Der Fehler wird üblicherweise in Prozent vom Messwert angegeben.Bei tragbaren Multimetern liegt sie je nach Art des Messwerts und Geräteklasse zwischen 0,025 und 3 %.
Einige Modelle verfügen sowohl über Zifferblatt- als auch über Digitalanzeigen. Der Indikator mit zwei digitalen Skalen ist sehr praktisch, um während der Messung den zweiten gleichzeitig gemessenen oder berechneten Wert anzuzeigen. Der Indikator ist jedoch noch nützlicher, wenn neben der digitalen Skala auch eine analoge (Balken-)Skala vorhanden ist. Digitale Multimeter verwenden typischerweise relativ langsame, aber genaue und rauschresistente ADCs, bei denen die Doppelintegrationsmethode angewendet wird. Daher werden die Informationen auf der Digitalanzeige recht langsam aktualisiert (nicht mehr als viermal pro Sekunde). Das Balkendiagramm eignet sich für eine schnelle qualitative Beurteilung des Messwerts – die Messung wird mit geringer Genauigkeit, aber häufiger (bis zu 20 Mal pro Sekunde) durchgeführt.
Die neuen Multimeter mit grafischer Anzeige bieten die Möglichkeit, die Wellenform anzuzeigen, sodass sie mit einer leichten Dehnung den einfachsten Oszilloskopen zugeschrieben werden können. Auf diese Weise übernimmt das Multimeter die Eigenschaften einer immer größeren Zahl von Instrumenten. Darüber hinaus können einige Multimeter unter der Steuerung eines Computers arbeiten und die Messergebnisse zur weiteren Verarbeitung an diesen übertragen (tragbare Versionen – normalerweise über RS-232 und Desktop-Versionen – über GPIB).
Aus gestalterischer Sicht sind Multimeter recht konservativ. Bis auf einen Sondertyp in Form einer Sonde bestehen die wesentlichen Unterschiede in der Größe des Displays, der Art der Bedienelemente (Tasten, Schalter, Drehschalter) und der Art der Batterien.Wichtig ist, dass das gewählte Gerät den vorgesehenen Betriebsbedingungen entspricht und sein Gehäuse ausreichenden Schutz bietet (Schutz vor Feuchtigkeitsspritzern, schlagfester Kunststoff, Gehäuse).
Noch wichtiger ist der Schutz der Eingänge des Multimeters und Elektrische Sicherheit (Schutz vor elektrischem Schlag bei Hochspannungseingängen). Informationen zur elektrischen Sicherheit Dies ist normalerweise in der Anleitung und auf dem Gehäuse des Geräts deutlich angegeben. Gemäß der internationalen Norm IEC1010-10 werden Multimeter aus Sicht der elektrischen Sicherheit in vier Klassen eingeteilt: CAT I – für den Betrieb mit Niederspannungsstromkreisen elektronischer Komponenten, CAT II – für lokale Versorgungsstromkreise, CAT III – für Stromverteilungskreise in Gebäuden und CAT IV – für den Betrieb ähnlicher Stromkreise außerhalb von Gebäuden.
Der Schutz des Eingangs ist von nicht geringerer Bedeutung (obwohl die Informationen darüber nicht so detailliert sind) – am häufigsten fallen Multimeter aus, wenn der zulässige Strom überschritten wird, wenn kurzzeitige Spannungsspitzen auftreten und wenn das Gerät zur Messung eingeschaltet wird Ändern Sie den Widerstand gegenüber spannungsführenden Stromkreisen.
Um dies zu verhindern, können die Eingänge der Multimeter auf unterschiedliche Weise geschützt werden: elektronisch oder elektromechanisch (Thermoschutz), mit einer herkömmlichen Sicherung oder kombiniert. Der elektronische Schutz ist wirksamer, da er sich durch große Reichweite, Flexibilität, schnelle Reaktion und Wiederherstellung auszeichnet.
Vergessen Sie bei der Auswahl eines Multimeters nicht das Zubehör. Das erste, worauf Sie achten sollten, sind die Kabel, denn es ist unwahrscheinlich, dass Sie Freude an der Arbeit mit einem Gerät haben werden, dessen Kabel ständig ausfallen.Um dies zu verhindern, müssen die Leitungen möglichst flexibel sein und der Abschluss in den Sonden und Steckern erfolgt mit Hilfe von Gummischutzdichtungen. In Fällen, in denen eine Strom- oder Temperaturmessung erforderlich ist, benötigen Sie eine Stromzange oder Temperaturfühler.
Soll das Multimeter im industriellen Umfeld eingesetzt werden, ist die Anschaffung eines schützenden Gummistiefels oder einer Gürteltasche sinnvoll. Sie müssen sich fragen, wie lange die Batterien halten sollen und ob es sich lohnt, sich für ein batteriebetriebenes Gerät zu entscheiden.