Ratgeber
In früheren Zeiten erfolgte die Messung elektrischer Parameter mit dedizierten Instrumenten wie Voltmeter oder Amperemeter. Die mussten dabei genau an den zu messenden Wertebereich angepasst sein. Das änderte sich erst durch die Einführung von Multimetern, mit denen sich unterschiedliche elektrische Größen in variablen Skalen erfassen lassen. Zunächst in analoger, heute überwiegend in digitaler Form, gehören sie mittlerweile zu den unentbehrlichen Werkzeugen in Elektrotechnik und Elektronik. Lesen Sie hier, was Digital-Multimeter alles können, welche Unterschiede im Vergleich zu analogen Ausführungen zu beachten sind, wie die wichtigsten Messungen erfolgen und welche Anwendungsbereiche vorherrschen.
Ein Digital-Multimeter ist ein elektronisches Werkzeug zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Im Gegensatz zu analogen Multimetern, die mit Zeigern arbeiten, zeigt ein digitales Multimeter die Messwerte auf einem Display an. Diese Darstellungsform bietet eine höhere Genauigkeit und ist benutzerfreundlicher.
Multimeter sind für Elektriker, Elektroniker und Techniker unerlässlich zur präzisen Messung in elektrischen Systemen. Für den Einsatz vor Ort sind Hand-Multimeter üblich, im Labor dagegen finden sich überwiegend Tisch-Multimeter.
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Der Hauptunterschied zwischen analogen und digitalen Multimetern liegt in der Art und Weise, wie sie Messwerte anzeigen und wie sie die Messungen vornehmen. So verwendet ein analoges Multimeter einen mechanisch gesteuerten Zeiger, der sich auf einer Skala vom Minimal- bis zum Maximalpunkt bewegen kann. Die Position des Zeigers gibt den Wert an. Ein digitales Multimeter zeigt den Messwert dagegen direkt als Zahl auf dem Display. Die Genauigkeit eines analogen Instruments hängt davon ab, wie gut der Benutzer die Position des Zeigers auf der Skala ablesen kann. Die Ablesegenauigkeit ist tendenziell geringer, außerdem können Ablesefehler entstehen, sogenannte Parallaxefehler beim schrägen Blick auf die Skala. Beim Digital-Multimeter ist die Genauigkeit in der Regel höher, da der exakte Wert direkt in numerischer Form vorliegt.
Anders sie es bei der Empfindlichkeit aus, hier besitzt ein analoges Messgerät einen gewissen Vorteil: Es kann empfindlicher auf kleine Spannungs- oder Stromänderungen reagieren, da die Zeigerbewegung kontinuierlich erfolgt und kleinste Änderungen anzeigen kann. Ein digitales Multimeter präsentiert die Werte in festen Schritten. Das kann dazu führen, dass kleine Änderungen im Messwert nicht sofort zu sehen sind. Nachteilig in Bezug auf die Robustheit wirkt sich allerdings die mechanische Konstruktion des analogen Typs aus. Zeiger und Skala sind anfällig für Beschädigungen durch Stöße. Da die digitale Version keine beweglichen Teile besitzt, ist sie im Allgemeinen robuster und widerstandsfähiger gegenüber physischen Einflüssen.
Auch bei der Benutzerfreundlichkeit punktet das digitale Messgerät. Es ist einfacher zu verwenden, da der Wert direkt und präzise angezeigt wird. Ein analoges Multimeter erfordert mehr Erfahrung und Geschicklichkeit zur korrekten Interpretation der Zeigerposition, insbesondere auf einer Skala mit mehreren Messbereichen. Ähnliches gilt für die Funktionen generell. Analoge Multimeter verfügen meist nur über wenige Funktionen und Messbereiche, vorwiegend für typische Messungen wie Spannung, Strom und Widerstand. In der digitalen Ausführung sind oft erweiterte Funktionen vorhanden, beispielsweise die Verwendung als Durchgangsprüfer, für Diodentests, Kapazitätsmessung, Frequenzmessung und sogar die Messung der Temperatur. Der wohl größte Nachteil des digitalen Instruments: Es benötigt eine Batterie für den Betrieb, da das Display und die interne Elektronik von einer Stromversorgung abhängen.
Die meisten modernen Digital-Multimeter beherrschen nicht nur die Messung von Spannung, Stromstärke und Widerstand, sondern auch von Frequenz und Kapazität sowie teilweise der Temperatur. Die erstgenannten Größen herrschen dennoch vor, weshalb wir hier genauer darauf eingehen.
Spannungsmessung
Die Spannungsmessung mit einem Digital-Multimeter ist relativ einfach, wenn die richtigen Schritte befolgt werden. Hier eine detaillierte Anleitung:
Vorbereitung
Stellen Sie sicher, dass Ihr Digital-Multimeter eingeschaltet und funktionstüchtig ist. Prüfen Sie den Batteriestand und die Messleitungen.
Stecken Sie die schwarze Messleitung in den Anschluss mit der Beschriftung „COM“ (Common, Erde) und die rote Messleitung in den Anschluss, der mit „V“ (Volt) markiert ist.
Einstellung des Messbereichs
Drehen Sie den Funktionswahlschalter auf die Position für Gleichspannung (DC) oder Wechselspannung (AC), je nachdem, was Sie messen möchten.
Viele Multimeter verfügen über eine automatische Bereichswahl. Wenn Ihr Multimeter manuell eingestellt werden muss, wählen Sie einen Spannungsbereich, der etwas höher liegt als der erwartete Messwert, bei 12 Volt beispielsweise 20 Volt. Das erhöht die Genauigkeit der Messung.
Messung durchführen
Berühren Sie mit der schwarzen Messspitze den Masseanschluss oder den negativen Pol der Stromquelle oder Schaltung.
Berühren Sie mit der roten Messspitze den positiven Anschluss oder den Punkt, an dem Sie die Spannung messen möchten.
Der Spannungswert erscheint direkt auf dem Display. Dieser zeigt die genaue Spannung in Volt (V) an.
Sicherheitshinweise
Achten Sie darauf, dass Sie die Metallteile der Messspitzen nicht berühren, um Stromschläge zu vermeiden, besonders bei Messungen in höheren Spannungsbereichen.
Kontrollieren Sie, ob Sie Spannungen nur innerhalb des zulässigen Bereichs des Multimeters gemessen wird. Manche Geräte können nur Spannungen bis zu einem bestimmten Wert messen, zum Beispiel bis 600 Volt.
Falls Sie eine hohe Spannung messen möchten, stelle Sie sicher, dass alle Schutzvorkehrungen getroffen sind. Das betrifft in erster Linie intakte Fehlerstromschutzschalter im Sicherungskasten.
Strommessung
Die Strommessung mit einem Digital-Multimeter erfordert besondere Vorsicht, da Strommessungen sich von Spannungs- oder Widerstandsmessungen unterscheiden. Im Gegensatz zur Spannungsmessung, bei der das Multimeter parallel zur Schaltung angeschlossen wird, muss das Multimeter bei der Strommessung in Reihe mit dem Stromkreis geschaltet werden.
Vorbereitung
Kontrollieren Sie das Gerät, die Messleitungen und Sicherungen auf ihren Zustand. Die Sicherungen im Multimeter schützen das Gerät und Sie selbst, wenn zu hohe Ströme gemessen werden.
Stecken Sie die schwarze Messleitung in den „COM“-Anschluss (Erde) und die die rote in den Anschluss, der mit „A“ (Ampere) oder „mA“ (Milliampere) gekennzeichnet ist. Einige Multimeter besitzen separate Anschlüsse für hohe Ströme – meist bis 10 Ampere – und für kleine Ströme (bis 200 mA oder weniger). Wählen Sie den passenden Anschluss basierend auf den zu erwartenden Strom.
Einstellung des Messbereichs
Drehen Sie den Funktionswahlschalter auf die Position für Strommessung, entweder Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom (AC).
Wenn Ihr Multimeter keinen automatischen Bereich besitzt, wählen Sie einen Strombereich, der etwas höher liegt als der erwartete Wert. Wenn Sie nicht sicher sind, wählen Sie den höchsten Strombereich. Das schützt das Multimeter. Bedarf einen kleineren Bereich einstellen.
Schaltung unterbrechen und Multimeter in Serie schalten
Um den Strom zu messen, müssen Sie den Stromkreis auftrennen. Nur dann kann das Multimeter den gesamten Stromfluss erfassen. Der Strom wird durch das Multimeter geleitet.
Verbinden Sie dann eine Messleitung mit dem Unterbrechungspunkt, an dem der Strom in die Schaltung fließt.
Die andere Messleitung verbinden Sie mit dem Unterbrechungspunkt, an dem der Strom weiterfließen soll. Auf diese Weise fließt der gesamte Strom durch das Multimeter.
Messung durchführen
Sobald der Strom durch das Multimeter fließt, zeigt das Display den gemessenen Strom in Ampere (A) oder Milliampere (mA) an. Achten Sie auf das Vorzeichen bei Gleichstrom (DC), das die Stromrichtung anzeigt.
Sicherheitshinweise
Messen Sie den Strom immer mit dem richtigen Anschluss und wählen den Messbereich sorgfältig. Wenn Sie den falschen Anschluss verwendest – zum Beispiel den 10A-Anschluss für kleine Ströme –, kann das zu Schäden am Multimeter führen.
Seien besonders vorsichtig bei hohen Strömen. Viele Multimeter sind auf einen maximalen Dauerstrom von etwa 10 Ampere begrenzt. Messen Sie solche Ströme nur kurz, um das Multimeter nicht zu überlasten.
Der wichtigste Unterschied zur Spannungsmessung: Das Multimeter wird bei der Strommessung in Serie geschaltet! Wenn es parallel geschaltet wird, kann das zu einem Kurzschluss führen und das Multimeter beschädigen.
Widerstandsmessung
Die Widerstandsmessung mit ist eine der grundlegenden Funktionen und lässt sich verwenden, um den elektrischen Widerstand eines Bauteils, wie etwa eines Widerstands, eines Kabels oder einer Schaltung, zu messen. Der Widerstand wird in Ohm (Ω) angegeben.
Vorbereitung
Stellen Sie sicher, dass Ihr Multimeter eingeschaltet und funktionsfähig ist. Die Messleitungen sollten intakt und richtig eingesteckt sein.
Stecken Sie die schwarze Messleitung in den „COM“-Anschluss (Erde) und die rote Messleitung in den Anschluss, der mit „Ω“ (Ohm) gekennzeichnet ist.
Einstellung des Multimeters
Drehen Sie den Funktionswahlschalter auf den Widerstandsbereich, der mit „Ω“ (Ohm) gekennzeichnet ist.
Wenn Ihr Multimeter nicht über einen automatischen Messbereich verfügt, wählen Sie den Bereich, der den zu erwartenden Widerstand umfasst. Bei Unsicherheit mit dem höchsten Bereich anfangen und sich nach unten arbeiten, bis Sie eine genaue Messung erhalten.
Bauteil oder Schaltung vorbereiten
Bei Widerstandsmessungen sollte der Stromkreis spannungsfrei sein. Entfernen Sie alle Energiequellen wie Batterien oder Netzteile, um das Multimeter und die Schaltung zu schützen. Wenn Sie den Widerstand eines Bauteils messen, entfernen Sie es nach Möglichkeit aus der Schaltung, damit keine anderen Bauteile die Messung beeinflussen.
Falls Kondensatoren in der Schaltung sind, ist eine vorherige Entladung über einen kleinen Widerstand nötig. Das vermeidet Fehlmessungen.
Messung durchführen
Berühren SIe mit der schwarzen und der roten Messspitze die beiden Enden des Bauteils oder des Schaltungsteils, dessen Widerstand Sie messen möchten.
Der gemessene Widerstandswert wird direkt auf dem Display des Multimeters angezeigt. Der Wert wird in Ohm (Ω), Kiloohm (kΩ) oder Megaohm (MΩ) angezeigt, je nach Größe des gemessenen Widerstands.
Interpretation der Messwerte
Wenn das Display „0“ anzeigt, bedeutet dies, dass der Widerstand sehr gering ist. Das kann möglicherweise ein Kurzschluss oder eine leitfähige Verbindung sein.
Zeigt das Display „OL“ (Overload) oder „∞“ anzeigt, ist der Widerstand offenbar zu groß, möglicherweise ein offener Stromkreis oder kein Durchgang.
Sicherheitshinweise
Stellen Sie sicher, dass kein Strom fließt, wenn Sie den Widerstand messen. Das Überprüfen des Widerstands in einem aktiven Stromkreis kann das Multimeter beschädigen oder Ihnen einen Stromschlag versetzen.
Für Widerstände spielt die Polung keine Rolle, Sie können die Messspitzen in beliebiger Reihenfolge anlegen. Bei bestimmten Bauteilen wie Dioden oder Halbleitern könnte jedoch die Richtung eine Rolle spielen. In einem solchen Fall die Messleitungen vertauschen.
Wähle den richtigen Messbereich, um das Multimeter nicht zu überlasten.
Bei einem Digital-Multimeter handelt es sich um ein vielseitiges Messinstrument, das in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, insbesondere in Bereichen, die mit Elektrik und Elektronik zu tun haben. Nachfolgend die wichtigsten Anwendungsbereiche:
Solar- und Batterietechnologie
Die Geräte messen Spannung und den Strom von Solarpanels hinsichtlich Effizienz und Funktionalität. Sie helfen damit bei der Überwachung der Ladezustände von Batterien in Photovoltaikanlagen.
Industrielle Maschinen und Anlagen
Techniker verwenden Multimeter, um elektrische Parameter wie Spannung, Strom und Widerstand in Motoren und Generatoren zu messen. Die Geräte sind zudem hilfreich bei der Überprüfung der elektrischen Sicherheit von Maschinen und Anlagen.
Automobilindustrie
Mit Multimetern wird die Spannung von Autobatterien gemessen. Mit ihnen lassen sich auch elektrischer Fehler in Autos diagnostizieren, zum Beispiel bei der Überprüfung von Lichtmaschinen, Sicherungen, Kabeln oder Sensoren. Sie messen zudem den Stromverbrauch einzelner Komponenten wie Lichter oder Motoren.
Stromversorgungen und Transformatoren
Multimeter werden verwendet, um Spannungen in Stromversorgungen und Transformatoren zu überwachen. Das stellt sicher, dass sie innerhalb des richtigen Bereichs liegen. Sie können außerdem den Stromfluss durch Transformatoren und Netzteile messen, um Überlastungen oder Fehlfunktionen zu erkennen.
Elektrische Installationen und Reparaturen
Elektriker verwenden Digitalmultimeter, um den Zustand von elektrischen Installationen zu überprüfen, zum Beispiel zur Überprüfung der Spannungen in Steckdosen, der Funktion von Sicherungen und der Verdrahtung von Schaltern. Multimeter helfen auch bei der Lokalisierung von elektrischen Problemen wie das Finden von Kurzschlüssen, Unterbrechungen oder fehlerhaften Verbindungen.
Elektronische Schaltungen und Bauteile
Die Reparatur elektronischer Geräte erfordert eine systematische Vorgehensweise. Ein Multimeter ist dabei ein unverzichtbares Werkzeug. Durch die Messung von Spannungen, Strömen und Widerständen können Techniker nicht nur defekte Bauteile identifizieren, sondern auch die Ursache für Störungen in der Schaltung ermitteln und somit eine nachhaltige Reparatur gewährleisten.
Was ist das „absolute Maximum“ bei einem digitalen Multimeter?
Das „absolute Maximum“ bei einem digitalen Multimeter bezeichnet die maximalen Werte, die das Multimeter in Bezug auf Spannung, Strom und Widerstand sicher messen kann, ohne das Gerät zu beschädigen oder eine Fehlfunktion zu verursachen. Diese Grenzwerte sind in der Regel in der Bedienungsanleitung oder auf dem Multimeter selbst angegeben und sollten während des Messvorgangs nicht überschritten werden.
Wie kann ich prüfen, ob Strom fließt?
Für ein Digital-Multimeter ist dies eine sehr leichte Aufgabe. Je nachdem, ob sie lieber die Spannung oder die Stromstärke messen wollen, finden Sie in diesem Ratgeber die entsprechenden Anleitungen. Scrollen Sie einfach hoch bis zur Überschrift „Welche Messungen kann ich mit einem Digital-Multimeter durchführen?“
Was bedeutet die Abkürzung "trms"?
Das Kürzel steht für True RMS (True Root Mean Square). Es bezieht sich auf die Fähigkeit eines Messgeräts – insbesondere eines Digital-Multimeters – den effektiven Wert von Wechselstrom- oder Wechselspannungssignalen korrekt zu messen, auch wenn diese nicht sinusförmig sind.
Was ist unter der Bezeichnung CAT zu verstehen?
CAT (Kurzform für „Category“, also Kategorie) gibt bei einem Digital-Multimeter die Sicherheitsklassifizierung an. Das heißt, für welche Art von elektrischen Umgebungen und für welche Spannungen das Multimeter sicher verwendet werden kann. Diese Klassifizierung basiert auf internationalen Normen, insbesondere der IEC 61010-Norm, die Anforderungen für elektrische Mess-, Steuer- und Prüfgeräte festlegt. Die weitaus meisten Digital-Multimeter unterliegen den Kategorien III und IV: bei CAT III sind dies 1000 Volt, bei CAT IV 600 Volt.