Wissenswertes zu Digital Multimetern

Digitalmultimeter (DMM) sind elektronische Messgeräte. Standardmäßig können diese Geräte Stromspannung und Stromstärke ermitteln. Widerstandsmessungen sind ebenfalls mit vielen Multimetern möglich. Digital-Multimeter gibt es in verschiedenen Ausführungen für stationäre oder mobile Einsatzzwecke.

Die Messergebnisse erscheinen meist als Ziffern auf einem Anzeigedisplay, wobei auch Darstellungen als Graph oder die computergestützte Auswertung über Schnittstellen mit komplexeren Multimeter-Modellen möglich sind.

Was sind digitale Multimeter?

Multimeter sind elektronische Messgeräte, mit denen sich eine Vielzahl von elektronischen Parametern erheben lassen. Verwendung finden diese Geräte bei der Elektroinstallation und bei der Prüfung elektronischer Komponenten in Werkstätten und elektronischen Laboren. Zu Schulungszwecken werden Multimeter verwendet, um die Abhängigkeiten unterschiedlicher elektronischer Parameter untereinander zu demonstrieren.

Digitale Multimeter (DMM) unterscheiden sich von analogen Multimetern:

Digitale Multimeter arbeiten mit einem Analog-Digital-Umsetzer (ADU). Das heißt, sie nehmen den zu prüfenden Strom zwar analog auf, wandeln ihn aber sogleich in digitale Signale für die Anzeige oder Auswertung. Meist werden die Messwerte als Ziffern auf einem Display dargestellt. Digitale Multimeter mit Datenlogger-Funktionen ermöglichen die Erstellung von Messreihen. Einige Geräte lassen die Weiterverarbeitung der erhobenen Daten am Computer zu, zum Beispiel über USB-Schnittstellen. Der Vorteil der digitalen Multimeter liegt in der kostengünstigen Massenproduktion und der höheren Genauigkeit der Messungen sowie in der einfachen Messwertablesung. Digitale Multimeter benötigen immer eine eigene Stromversorgung über ein Netzteil, einen Akkumulator oder eine Batterie. In einige Digital-Multimeter sind zusätzliche Sensoren für die Erhebung nicht-elektronischer Messgrößen wie beispielsweise der Umgebungstemperatur integriert.

Analoge Multimeter haben Zeiger und verschiedene Skalen mit Kennstrichen für die Ablesung der elektronischen Messwerte. Sie können zum Teil passiv betrieben werden, das heißt sie benötigen nicht immer eine eigene Stromversorgung. Analoge Multimeter haben in der Regel einen wesentlich kleineren Innenwiderstand als Digitalmultimeter. Heutzutage werden Analogmultimeter manchmal noch bei Messungen mit hohen Stromwertdifferenzen bevorzugt, weil man anhand eines pendelnden Zeigers auf einer Skala schnell wechselnde Messergebnisse beispielsweise aufgrund von Spannungsschwankungen zeitgleich mitverfolgen kann.

Unser Praxistipp: 

Den Unterschied zwischen einem digitalen und einem analogen Multimeter können Sie ganz einfach an der Art der Anzeige erkennen: Nur digitale Multimeter können Ziffern oder Graphen darstellen, analoge Multimeter haben zwangsläufig Zeiger und Skalen für die Ablesung. Eine Ausnahme bilden solche digitalen Multimeter, die ihre digitalisierten Messergebnisse auf eine analoge Anzeige zurückwandeln. Dieser technische Aufwand wird in der Praxis aber nur sehr selten betrieben, denn er führt nicht zuletzt zur Kostensteigerung bei der Produktion des Messgeräts.

Was messen digitale Multimeter?

Digital-Multimeter (DMM) messen Spannung und Stromstärke. Bei den meisten Geräten können sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom (AC/DC) und die entsprechenden Spannungen erhoben werden. Dazu befindet sich ein Umschaltmechanismus am Multimeter, meist ein mechanischer Schieberegler.

Auch der Ohmsche Widerstand kann mit den meisten Digitalmultimetern bestimmt werden.

Weitere Messungen wie zum Beispiel bezüglich elektrischer Kapazität, Induktivität oder Frequenzen sind ebenfalls oft möglich, hängen aber vom konkreten Umfang eines digitalen Multimeters ab. Funktionen zur Testung von Dioden und Transistoren sowie Durchgangsprüfer sind weitere Ausstattungsmerkmale, auf die bei der Auswahl eines Multimeters häufig Wert gelegt wird.

Darüber hinaus bieten spezielle Multimeter wie beispielsweise Photovoltaik-Multimeter eine Vielzahl weiterer elektronischer Parameter für die Messung an.

Die Kombinationsgeräte unter den DMM können durch zusätzliche Sensoren nicht-elektronische Messungen beispielsweise für Schallpegel, Feuchte, Temperatur oder Beleuchtungsstärke durchführen.

Unser Praxistipp: 

Hochwertige Geräte enthalten für die Anwendersicherheit und zur Vorbeugung einer Zerstörung des Messgeräts sowohl Meldefunktionen als auch elektronische Sicherungen gegen Überspannung und Überstrom.

Wie wird gemessen? - Messkategorien, Messbereiche, Messgenauigkeit und RMS

Mess- und Prüfgeräte für elektrische Anlagen und Betriebsmittel, also auch digitale Multimeter, werden nach IEV 61010-1 in verschiedene Messkategorien eingeteilt. Die Messkategorien Cat I bis Cat IV stehen für:

  • CAT I: Stromkreise ohne direkte Verbindung zum Netz, batteriebetriebene Geräte, Kfz-Technik (Niedervolt), Geräte der Schutzklasse III (Schutzkleinspannung)

  • CAT II: Messungen an Geräten mit Verbindung zum Niederspannungsnetz über Netzstecker

  • CAT III: Messungen in Gebäudeinstallationen, Unterverteilungen

  • CAT IV: Messungen am Übergabepunkt der Niederspannungsinstallation, beispielsweise Hauptanschluss, Zählerkasten, Hausanschlusskasten

Die zulässigen Betriebsspannungen (300 V, 250 V, 400 V, 500 V, 600 V, 690 V, 1.000 V) für die Messgeräte werden zusätzlich zu den Messkategorien ausgewiesen. Zum Beispiel würde also ein Multimeter der Messkategorie CAT II 500 V für elektronische Geräte eingesteckt ins Niederspannungsnetz (CAT II) bis 500 Volt ausreichend bemessen sein.

Sicherheitshinweis: Verwenden Sie niemals ein Multimeter, das für Ihre Messzwecke unterdimensioniert ist, denn der unzulässige Gebrauch birgt ein erhebliches Sicherheitsrisiko. Ist die Messkategorie hingegen zu hoch angesetzt, dürfte nichts passieren, außer das eventuell die Mess- und Anzeigebereiche zu grob unterteilt sind.

Die jeweiligen Messbereiche sind den technischen Daten der Multimeter als Maximal- und Minimalangaben zu entnehmen. Beachten Sie bei der Auswahl eines passenden Multimeters für Ihren Messzweck, dass die Messbereiche in Volt bei ein und demselben Messgerät abweichen können, je nachdem ob Gleich- oder Wechselspannung gemessen werden soll.

Die Messgenauigkeit gibt an, wie präzise das Multimeter misst. Für einige Einsatzzwecke ist ein Standard-Multimeter mit einer Grundgenauigkeit von ± 5 Prozent ausreichend. Auf eine hohe Messgenauigkeit kommt es hingegen bei der Prüfung von elektronischen Kleinteilen und in elektronischen Laboren an.

Unser Praxistipp:

Messkategorie, Messbereich und Messgenauigkeit geben Aufschluss über die Präzision eines Multimeters. Die Messwerterhebung determiniert auch die Darstellung auf dem Anzeigedisplay. Als praktisches Beispiel formuliert: Bei einem Multimeter, das nur in 10er Schritten misst, nutzt auch die schönste Anzeige mit acht Stellen hinter dem Komma nichts.

True-RMS kennzeichnet Multimeter, die eine Echteffektivwert-Messung durchführen können. Diese wird benötigt bei nicht-sinusförmigen Strömen, wie sie in der Praxis heutzutage fast ausschließlich vorkommen. Echteffektivwert-Messungen bilden bei Wechselgrößen verlässliche Mittelwerte. Multimeter ohne Mittelwertsfunktion hingegen produzieren in solchen Szenarien große Messungenauigkeiten. Deswegen ist auch im Hobbybereich die Anschaffung eines Digitalmultimeters mit True-RMS-Funktion empfehlenswert.

Worauf kommt es bei der Anzeige der Messwerte an?

Digitale Multimeter stellen die Messwerte standardmäßig als Ziffern da. Als Anzeigedispalys werden LED-Module oder Flüssiggasanzeigen eingesetzt.

Tipp: Wollen Sie Ihr Multimeter in dunklen Umgebungen ablesen können, empfiehlt sich eine LED-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung.

Das Umschalten zwischen den Daten für verschiedene Messgrößen erfolgt meist per Hand. Auf einigen Displays werden diverse Messgrößen gleichzeitig eingeblendet, allerdings droht eine solche Anzeige schnell unübersichtlich zu werden, insbesondere für Laien.

Multimeter mit der Funktion „Auto-Range“ können einen sinnvollen Messbereich und Anzeigebereich automatisch auswählen. Das selbstständige Umschalten zwischen den Anzeigebereichen ist im praktischen Einsatz komfortabel. Bei der manuellen Messbereichsauswahl hingegen muss der Anwender selbst einen Messbereich und eine Anzeigeoption festlegen, auf der die Messergebnisse gut ablesbar sind.

Einige Digitalmultimeter können neben der Ziffernanzeige auch Skalen, Graphen oder Balkendiagramme darstellen. Für die zusammenfassende Darstellung mehrerer Messwerte, muss eine Datenlogger-Funktion vorhanden sein, welche ausreichend Speicherplatz umfasst.

Die weiterführende Auswertung der Daten am Computer ist nur bei Multimetern mit einer seriellen Schnittstelle möglich. Diese kann sowohl als Steckverbindung mit Kabel, als WLAN-Verbindung oder optoelektronisch beispielsweise mit Bluetooth aktiviert werden.

 

Unser Praxistipp: 

Neben dem Anzeigedisplay werden bei vielen DMM zusätzlich akustische, optische und Vibrationsalarme eingesetzt, um hinzuweisen auf das Erreichen von Referenzwerten oder das Vorliegen von Fehlerströmen beispielsweise durch falsche Polung. Insbesondere beim Umgang mit hohen Strömen oder beim Gebrauch des Multimeters durch Laien sind diese zusätzlichen Meldealarme wichtige Sicherheitsfunktionen.

Welche Digitalmultimeter gibt es?

Digitale Multimeter gibt es in verschiedenen Ausführungen:

Hand-Multimeter

Handmultimeter sind portable Multimeter für den mobilen Einsatz. Neben dem Funktionsumfang sind bei der Auswahl von Handmultimetern die Akkulaufzeiten relevant, damit Sie stets ein einsatzfähiges Multimeter mit sich führen können. Einige Geräte haben Ersatz-Akkumulatoren im Lieferumfang oder sind für den alternativen Betrieb am Netzteil über stationäre Stromversorgung ausgelegt.

Komponententester

Komponententester werden für die Qualitätsprüfung an elektronischen Bauteilen verwendet. Sie funktionieren wie Multimeter und erheben für die Funktionsfähigkeit des Prüfstücks relevante elektronische Messwerte wie beispielsweise Widerstände, Kapazitäten oder Induktivitäten. Durch die Eingabe von Referenzwerten kann ein Komponententester so eingestellt werden, dass auch Personen ohne spezifische Bauteilkenntnisse die Prüfung durchführen können. Komponententester gibt es in portablen und stationären Ausführungen.

Photovoltaik-Multimeter

Photovoltaik-Multimeter sind elektronische Messgeräte speziell zur Prüfung von Solaranlagen. Sie können je nach Ausführung beispielsweise die Durchgängigkeit der Schutzleiter an Solarmodulen prüfen oder mit zusätzlichen Sensoren die Sonneneinstrahlung messen, um eine optimale Ausrichtung der Sonnenkollektoren zu unterstützen.

Stromzange

Stromzangen werden für berührungslose Messungen an geschlossenen Stromkreisen verwendet. Die Sensoren für die Erhebung elektronischer Daten befinden sich oben am Zangenschnabel. Der Haltegriff unten ist ausreichend isoliert. Durch den Einsatz von Stromzangen können Messungen im laufenden Betrieb durchgeführt werden, wodurch die Fehlzeiten durch eigens für eine Prüfung heruntergefahrene Anlagen entfallen.

Stromzangen-Adapter als Aufsatz für andere Digitalmultimeter sind ebenfalls verfügbar.

Tisch-Multimeter

Tischmultimeter sind stationäre Geräte für Messungen in elektronischen Laboren und Werkstätten. Sie sind auf Stromversorgung via Anschlusskabel angewiesen, bieten dafür aber einen größeren Funktionsumfang als die kleineren Handmultimeter. Bei der Integration in eine größere Messlandschaft erweisen sich Tischmultimeter mit Frontbedienung und mehreren Steckanschlüssen als praktisch.

USB-Multimeter

Ein USB-Multimeter misst den Stromverbrauch USB-fähiger Geräte. Es wird dazu einfach als Zwischenstecker zwischen Stromquelle/Rechner und dem Anschlusskabel des USB-Geräts angebracht.

Das sollten Sie bei der Auswahl eines Digital-Multimeters beachten

Was ein gutes Multimeter ist, hängt vom Einsatzzweck ab. Die angebotenen Messgeräte unterscheiden sich zum Teil erheblich, nicht nur beim Preis.

Elektronische Messungen

Vor der Auswahl eines Multimeters sollten Sie überlegen, welche elektronischen Messungen Sie mit dem Gerät durchführen wollen.

Nach diesen Fragen richten sich die „harten Fakten“ zur Auswahl eines Digital-Multimeters:

  • Soll das Messgerät für Wechselstrom und auch für Gleichstrom verwendet werden?

    In der Regel können digitale Multimeter beides, jedoch sind nicht alle Geräte mit der entsprechenden Umschaltfunktion ausgestattet.

  • Für welche Messkategorie und in welchem Messbereich sollen Messungen vorgenommen werden?

  • Welche elektronischen Messgrößen sollen erhoben werden?

  • Wie genau soll das Digital-Multimeter mindestens messen, um seinen Einsatzzweck zu erfüllen?

  • Welche Prüfspitzen und andere Messaufsätze werden benötigt, um die Messungen praktisch durchführen zu können?

    Für jede elektronische Messung muss der Kontakt zwischen Prüfstück und Messgerät hergestellt werden. In den meisten Fällen werden Prüfspitzen an das Messobjekt gehalten, welche wiederum über ein Kabel und einen Steckanschluss mit dem Multimeter verbunden sind, welches elektronischen Parameter auswertet. Alternative Aufsätze sind beispielsweise Stromzangen oder Klemmvorrichtungen. Einige Multimeter-Sets enthalten diverse Messaufsätze.

  • Soll das Multimeter zusätzliche Sensoren integriert haben?

    Einige Digital-Multimeter haben nicht nur elektronische Messtechnik integriert, sondern können als Kombinationsgeräte beispielsweise nicht-elektronische Messgrößen für Temperatur- oder Luftdruck mit aufzeigen. Photovoltaik-Multimeter sind zum Teil mit Sensoren zur Erhebung des Sonneneinfalls ausgestattet.


Einsatzort & Stromversorgung

Hinweis: Alle digitalen Multimeter benötigen eine eigene Stromversorgung, allein schon um die Anzeige auf ihrem Display zu realisieren.

Vom Einsatzzweck hängt ab, ob Sie ein stationäres Multimeter oder ein portables Handgerät bevorzugen sollten. Stationäre Multimeter sind oft schwerer, bieten dafür aber tendenziell einen größeren Funktionsumfang.

Tischmultimetern benötigt meist eine permanente Stromversorgung über Netzstecker. Handmessgeräte hingegen werden überwiegend mit Akku oder Batterie betrieben. Bei einigen Multimetern ist das Switchen zwischen Stromversorgung über Kabel oder mobiler Stromzufuhr mit Batterien und Akkus möglich.

 

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