Ratgeber
Ein Ohmmeter ist ein Messgerät, mit dem Sie den elektrischen Widerstand bestimmen können.
Dieser wird in der Maßeinheit Ohm (Ω) angegeben und gibt Aufschluss darüber, wie stark der Stromfluss in einem Material oder einer Schaltung begrenzt wird. Das ist relevant für die Funktion und Sicherheit elektrischer Systeme.
Aus diesem Grund ist die Widerstandsmessung in der Elektrotechnik und vielen anderen handwerklichen Bereichen gang und gebe.
Mit einem Ohmmeter können Sie Leitungen, Schaltungen und einzelne Bauteile wie Widerstände, Spulen oder Kontakte auf Funktionalität überprüfen und defekte Komponenten identifizieren, um Kurzschlüsse zu verhindern.
Ohmmeter können als einfache analoge Modelle für schnelle Überblicksmessungen ausgeführt sein, es gibt aber auch moderne Digitalgeräte, die Widerstandswerte im Milli- und sogar Mikrobereich erfassen können.
In unserem Ratgeber erfahren Sie, welche Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten Ohmmeter bieten und worauf bei der Auswahl eines geeigneten Modells zu achten ist.
Ein Ohmmeter ermöglicht die Messung des elektrischen Widerstands in einem elektrischen Bauteil oder einer Schaltung. Es zählt somit zur Gruppe der Widerstandsmessgeräte, der auch Multimeter angehören, sofern sie eine Widerstandsmessfunktion bieten. Der Begriff Ohmmeter ist in gewisser Weise irreführend, da er sich nicht auf den elektrischen Widerstand als physikalische Größe, sondern auf dessen Maßeinheit bezieht. Sie geht auf den deutschen Physiker Georg Simon Ohm zurück.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Widerstand in einem Stromkreis zu messen. Ohmmeter arbeiten für gewöhnlich mit einem Messstrom (I), der durch das Bauteil oder den Stromkreis hindurchgeleitet wird.
Der Stromfluss bewirkt, dass sich eine Spannung (U) aufbaut, die in direktem Zusammenhang mit dem Widerstandswert steht. Das Ohmmeter misst diese Spannung und berechnet den Widerstand (R) anhand des Ohmschen Gesetzes: R = U/I.
Der Wert wird dann auf einer analogen Skala oder einem digitalen Display angezeigt. Ein Ohmmeter ist also Stromquelle und Spannungsmesser in einem.
Ohmmeter spielen insbesondere in der Elektronikentwicklung und -produktion eine große Rolle. Darüber hinaus kommen sie für Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten sowie bei der Qualitätssicherung zum Einsatz. Je nach Anwendung müssen die Messgeräte unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden.
Elektronikentwicklung und -produktion
Bei der Entwicklung und Fertigung elektronischer Bauteile und Schaltungen sind Ohmmeter wichtige Hilfsmittel. Sie dienen dazu, die Widerstandswerte von elektronischen Komponenten wie Sensoren oder Kontakten zu überprüfen und auf diese Weise sicherzustellen, dass die Schaltung korrekt funktioniert und die geplanten Eigenschaften aufweist. Darüber hinaus finden die Messgeräte bei der Materialanalyse Verwendung. So lässt sich mithilfe eines Ohmmeters die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern, Metallen und anderen Stoffen bestimmen. Auch in der Platinenherstellung werden Ohmmeter eingesetzt, etwa wenn es darum geht, Leiterbahnen und Verbindungen auf unerwünschte Übergangswiderstände zu prüfen.
In industriellen Umgebungen werden an Ohmmeter spezielle Anforderungen gestellt, darunter:
- Hohe Messgenauigkeit: Bei der Entwicklung und Herstellung von Elektronik sind präzise Widerstandsmessungen im Milliohm- oder Mikroohm-Bereich erforderlich. Oft findet in dem Zusammenhang die Vierleiter-Messmethode Anwendung, da darüber besonders kleine Widerstände zuverlässig erfasst werden können.
- Automatisierbare Messungen: In der Serienfertigung müssen Widerstandsmessungen oft in Produktionslinien integriert werden. Hier kommen computergesteuerte Ohmmeter (oder Multimeter) mit USB-, RS232- oder GPIB-Schnittstellen zum Einsatz.
- Zuverlässigkeit bei anspruchsvollen Betriebsbedingungen: In der Hochfrequenz- und Mikroelektronik ist eine Widerstandsmessung unter bestimmten Temperatur- oder Spannungsbedingungen erforderlich. Ein Ohmmeter muss unter solchen Betriebsbedingungen zuverlässige Ergebnisse liefern.
Instandhaltung und Reparatur
Bei der Wartung und Reparatur von elektrischen Geräten, Maschinen und Anlagen kommen Ohmmeter ebenfalls zum Einsatz. Sie helfen bei der Fehlerdiagnose, indem sie es ermöglichen, defekte Bauteile, beschädigte Leiterbahnen oder mangelhafte elektrische Verbindungen zu identifizieren. Hohe Widerstände an Relais, Sicherungen oder Klemmverbindungen können beispielsweise auf korrodierte und lose Kontakte hinweisen. In der Automatisierungstechnik finden Ohmmeter Verwendung, um Sensoren und Aktoren auf ihre Widerstandswerte zu prüfen und auf diese Weise deren Funktionalität sicherzustellen.
Zu speziellen Anforderungen bei Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten zählen:
- Robuste Bauweise und Mobilität: Wartungs- und Reparaturservices sind meist viel unterwegs und arbeiten teils unter rauen Umgebungsbedingungen. In dem Fall ist es wichtig, dass das Ohmmeter für den mobilen Gebrauch ausgelegt, stoßfest, wasser- und staubgeschützt ist (ab IP54).
- Breiter Messbereich und Autoranging: Je nach Anwendung müssen sowohl niedrige Widerstände als auch hohe Widerstände mit einem Ohmmeter gemessen werden, dementsprechend wichtig ist ein breiter Messbereich. Viel Komfort bieten Geräte mit Autoranging-Funktion, die automatisch den optimalen Messbereich einstellen.
- Multifunktionalität: Bei Wartungen und Reparaturen sind Widerstandsmessungen allein meist nicht ausreichend. Um zusätzlich Spannung, Strom und Kapazität ermitteln zu können, empfehlen sich Multimeter, die mehrere Funktionen vereinen. Allerdings eignen sich diese Messgeräte nicht zur Erfassung sehr kleiner Widerstände.
Qualitätssicherung
In der Qualitätssicherung von elektronischen und elektrotechnischen Produkten werden Ohmmeter verwendet, um sicherzustellen, dass Bauteile und Baugruppen den geforderten Spezifikationen entsprechen. Kabel und Steckverbinder müssen beispielsweise einen möglichst niedrigen Kontaktwiderstand aufweisen, damit es nicht zu Signalverlusten und Hitzeentwicklung kommt. Auch temperaturabhängige Widerstände wie Thermistoren und PTC/NTC-Widerstände werden unter verschiedenen Temperaturen getestet und auf diese Weise auf Funktionalität geprüft. In der Halbleitertechnik kommen Ohmmeter für Transistor- und Diodentests zum Einsatz, da sich durch die Widerstandsmessung an spezifischen Kontakten Herstellerfehler identifizieren lassen.
Für Ohmmeter, die im Bereich der Qualitätssicherung verwendet werden, gelten folgende Anforderungen:
- Hohe Wiederholgenauigkeit: Kontinuität spielt im Kontext der Qualitätssicherung eine große Rolle. Messungen müssen reproduzierbar sein, damit Prüfprozesse nachvollziehbar und verlässlich bleiben.
- Geringe Messunsicherheit: Exakte Messwerte sind das A und O, gerade wenn es um Bauteile mit geringen Toleranzen geht. In dem Zusammenhang sind Ohmmeter mit Kalibrierungsmöglichkeiten empfehlenswert, deren Genauigkeit jederzeit nachjustiert werden kann.
- Schnelle Messung und Datenaufzeichnung: In der Serienproduktion kommt es auf Schnelligkeit an, weswegen man im Regelfall auf automatisierte Widerstandsmessungen setzt. Eine direkte Anbindung ans Qualitätssicherungssystem ermöglicht es, Messwerte zu dokumentieren und später auszuwerten.
Multimeter sind Vielfachmessgeräte, die mehrere physikalische Größen erfassen können. Sie messen nicht nur Strom und Spannung, sondern sind in vielen Fällen auch in der Lage, Widerstandswerte zu ermitteln. Auf welche Weise die Widerstandsmessung erfolgt, hängt davon ab, ob es sich um ein analoges oder digitales Multimeter handelt.
Widerstands-Ermittlung mit einem analogen Multimeter
Analoge Multimeter (heute kaum noch gebräuchlich) nutzen Batterien als Stromquelle und je nach Messbereich unterschiedliche Vorwiderstände (RV). Der jeweilige Vorwiderstand, das Messwerk und der Messwiderstand bilden dann einen Stromkreis.
Je kleiner der Messwiderstand (RM), desto geringer ist die darüber abfallende Spannung. Das impliziert wiederum eine höhere Spannung am Messwerk (RInst.). Der Zeiger schlägt dadurch stärker nach rechts aus, weswegen die Skalenwerte in diese Richtung kleiner werden. Der angezeigte Widerstandswert kann dann einfach abgelesen werden.
Widerstands-Ermittlung mit einem digitalen Multimeter
Bei digitalen Multimetern mit Widerstandsmessfunktion kommt eine Konstantstromquelle zum Einsatz. Eine Konstantstromquelle ist eine Regelschaltung, die innerhalb vorgegebener Grenzwerte und in Abhängigkeit des gewählten Widerstandsmessbereiches immer den gleichen Strom liefert.
Ist der zu messende Widerstand (RM) groß, reicht bereits ein kleiner Strom aus, damit eine gut auswertbare Spannung darüber abfällt. Ist der Messwiderstand (RM) klein, muss ein entsprechend höherer Strom zugeführt werden, um eine auswertbare Spannung zu erhalten.
Wenn größere Widerstände beispielsweise im Ohm- oder Kiloohm-Bereich geprüft werden, sind Multimeter mit Widerstandsmessfunktion vollkommen ausreichend. Sollen jedoch sehr kleine Widerstände gemessen werden, stoßen die Geräte an ihre Grenzen. Sie haben nämlich einen entscheidenden Nachteil: Die Widerstände der Messleitungen werden immer mit gemessen. Bei großen Widerstandswerten fällt das nicht weiter ins Gewicht. Wird jedoch im Milli- oder Mikrobereich gemessen, kann es sein, dass die Messleitungen mit beispielsweise 0,2 Ohm einen höheren Widerstandswert aufweisen als der zu messende Widerstand. An der Stelle sind Ohmmeter klar im Vorteil. Sie sind in der Lage, mithilfe der Vierleiter-Messmethode auch geringste Widerstände bis aufs Tausendstel Ohm (mΩ) oder Millionstel Ohm (µΩ) genau zu bestimmen.
Um sehr kleine Widerstände exakt zu messen, darf der Widerstand der Messleitungen nicht mit in das Messergebnis einfließen. Zu diesem Zweck verwendet man die Vierleiter-Messmethode.
Dabei wird zunächst an den beiden Seiten des zu messenden Widerstands (RM) jeweils eine Stromleitung (dickere Linien im Bild) angelegt. Zwar haben die beiden Stromleitungen selbst auch einen Widerstand, der ist in dem Moment jedoch nicht relevant – genauso wie der Innenwiderstand der Stromquelle (Ri). Denn ein Prozessor (CPU) im Widerstandsmessgerät regelt die Spannung an den Stromleitungsbuchsen so lange nach oben, bis der für die Messung erforderliche Strom fließt. Entsprechend der Stromhöhe und dem Ohm-Wert des zu messenden Widerstandes (RM), fällt über dem Widerstand eine Spannung (UR) ab. Diese Spannung wird dann mit zwei weiteren Leitungen (dünnere Leitungen im Bild) an die Spannungseingänge des Ohmmeters zurückgeführt.
Da die Eingänge einen extrem hohen Innenwiderstand haben, fließt über die Spannungsmessleitungen so gut wie kein Strom. Aus diesem Grund kann über dem Widerstand der Leitungen auch keine Spannung abfallen. Das bedeutet, die Spannung des Messwiderstands (RM) wird 1:1 an das Ohmmeter übertragen und die Einflüsse der Messleitungen sind komplett eliminiert. Die CPU errechnet aus den Strom- und Spannungswerten den Widerstand und zeigt ihn auf dem Display an.
Um eine Widerstandsmessung mit einem Ohmmeter durchzuführen, müssen an jeder Seite des zu prüfenden Bauteils zwei Leitungen angeschlossen werden. Üblicherweise werden dazu Kelvin-Clips verwendet, die meist im Lieferumfang eines Ohmmeters inbegriffen sind. Ein Kelvin-Clip ist im Prinzip eine Kroko-Klemme. Allerdings gibt es einen Unterschied.
Bei einer herkömmlichen Kroko-Klemme sind die beiden Zahnreihen elektrisch miteinander verbunden, weswegen nur ein Anschlusskabel erforderlich ist. Bei einem Kelvin-Clip sind die beiden Zahnreihen elektrisch getrennt. Aus diesem Grund gibt es zwei Anschlussleitungen. In der Praxis ist es ausreichend, jeweils rechts und links am Messwiderstand (RM) eine Kelvin-Klemme anzubringen, um eine Widerstandsmessung vorzunehmen.
Wichtig zu wissen: Widerstandsmessgeräte können vielseitig genutzt werden. Je nach Messaufgabe muss mitunter eine Kontaktierung erfolgen. Wenn zum Beispiel der ohmsche Widerstand einer Schweißnaht mit einem Mikro-Ohmmeter geprüft werden soll, ist ein Kelvin-Clip ungeeignet.
In diesem Fall sind mitunter hohe Messströme erforderlich. Um diese sicher zu übertragen, wird mit elektrisch kontaktierten Schraubzwingen gearbeitet
Ein Ohmmeter muss in erster Linie auf den Anwendungsbereich zugeschnitten sein. Hier eine Auswahl der wichtigsten Kriterien, auf die Sie achten sollten:
Messbereich und Genauigkeit
Es gibt mehrere Typen von Ohmmetern, die sich im Hinblick auf ihren Messbereich unterscheiden. Während sich Mikroohmmeter und Milliohmmeter beispielsweise für die Messung sehr kleiner Widerstände im Millionstel- bzw. Tausendstel-Bereich eignen, kommen Megohmmeter für die Erfassung großer Widerstände (beispielsweise als Isolationsprüfer) zum Einsatz. Werden kleine und große Widerstandswerte ermittelt, kommt es auf einen möglichst umfassenden Messbereich an. Die Genauigkeit richtet sich ebenfalls nach Art der Anwendung. Für Standardmessungen reichen Genauigkeiten von ±0,5% bis ±1% aus, für hochpräzise Messungen sind ±0,01% bis ±0,1% erforderlich.
Anzeigetyp und Stromversorgung
Ohmmeter können mit einer analogen Skala oder einem digitalen Display ausgestattet sein. Analoge Varianten eignen sich eher für erste und grobe Einschätzungen, da sie mitunter geringere Auflösungen haben und es schneller zu Ablesefehlern kommen kann (Parallaxe-Effekt). Digitale Modelle sind einfacher und komfortabler abzulesen. Zudem können sie Messwerte mit Nachkommastellen anzeigen.
Um Messströme zu generieren, benötigen Ohmmeter eine Stromquelle. Zu diesem Zweck sind sie entweder mit Batterien ausgestattet oder für den Netzbetrieb vorgesehen. Mobil einsetzbare Handgeräte arbeiten meist batteriebetrieben, während Labor- und Tischgeräte dauerhaft ans Stromnetz angeschlossen und dadurch für den stationären Gebrauch vorgesehen sind.
Funktionsumfang und praktische Features
Den Funktionsumfang eines Ohmmeters sollten Sie ebenfalls in den Blick nehmen. Viel Komfort bei der Messung bietet beispielsweise eine Autoranging-Funktion, bei der das Ohmmeter passend zur Messaufgabe automatisch den richtigen Messbereich einstellt. Ebenfalls nützlich ist eine Schnittstelle wie USB, RS232, GPIB oder Bluetooth, worüber Sie Messwerte übertragen, speichern und auswerten können.
Bei der Widerstandsmessung mit einem Ohmmeter gilt es ein paar grundlegende Regeln zu beachten. Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass die Schaltung stromlos ist. Ein Ohmmeter misst mit einem eigenen Messstrom. Sollte die Schaltung unter Spannung stehen, kann das falsche Messwerte oder Schäden am Gerät zur Folge haben. Befinden sich Kondensatoren im Stromkreis, müssen diese entladen sein. Idealerweise stellen Sie den Messbereich möglichst passend zu dem zu messenden Widerstandswert ein. Wenn Ihr Ohmmeter keine Autorange-Funktion hat und Sie nicht wissen, welchen Messbereich Sie einstellen sollen, beginnen Sie mit dem höchsten und tasten sich nach unten vor, um das Gerät nicht zu überlasten. Je nach Art des Bauteils kann es sein, dass Sie beim Anschluss der Messspitzen auf die Polarität achten müssen. So können beispielsweise Halbleiterbauteile wie Dioden und Sensoren je nach Anschlussrichtung unterschiedliche Widerstandswerte zeigen.
Wie oft muss ein Ohmmeter kalibriert werden?
Wie oft ein Ohmmeter kalibriert werden muss, hängt von der Einsatzumgebung und Anwendung ab. Bei Standardmodellen, die beispielsweise für gelegentliche Schaltungsmessungen oder im Reparaturservice genutzt werden, ist eine Kalibrierung einmal pro Jahr ausreichend. Bei Präzisionsgeräten in Labor- und Industrieumgebungen, die etwa der Qualitätssicherung dienen, empfiehlt sich eine halbjährliche Kalibrierung. Ist das Messgerät hohen Temperaturen, Feuchtigkeit oder Erschütterungen ausgesetzt, sollten Sie es alle 3 bis 6 Monate kalibrieren, da solche Faktoren die Messgenauigkeit stark beeinträchtigen können.
Welche Sicherheitsvorkehrungen muss ich bei der Arbeit mit einem Ohmmeter treffen?
Bei der Arbeit mit einem Ohmmeter ist es wichtig, die Schaltung vor der Messung vom Netz zu trennen, da eine anliegende Spannung das Gerät beschädigen und zu Fehlmessungen führen kann. Stellen Sie sicher, dass die Messleitungen und -spitzen intakt und sauber sind. Verschmutzungen können Sie gegebenenfalls mit Isopropanol oder einem geeigneten Reinigungsmittel entfernen. Sollten sich Defekte zeigen, tauschen Sie die Messleitungen aus. Achten Sie auch auf den korrekten Anschluss (schwarz: COM, rot Ω) und berühren Sie die Messspitzen nicht mit den Fingern, da die Haut einen eigenen Widerstand hat, der die Messwerte verfälschen kann.
Was ist der Unterschied zwischen Voltmeter, Amperemeter und Ohmmeter?
Ein Voltmeter misst die elektrische Spannung in Volt, ein Amperemeter die Stromstärke in Ampere und ein Ohmmeter den elektrischen Widerstand in Ohm. Multimeter vereinen diese Funktionalitäten. Als Vielfachmessgeräte sind sie in der Lage, alle drei physikalischen Größen zu ermitteln und in Volt, Ampere bzw. Ohm anzugeben. Da sie jedoch nur größere Widerstände zuverlässig erfassen, werden sie in der Praxis eher als Durchgangsprüfer eingesetzt.