Multimeter: Von Analog zu Digital – Ein umfassender Leitfaden

Da ein einzelnes Messwerk durch einfaches Anschließen an unterschiedliche externe Widerstandsnetzwerke als Voltmeter, Amperemeter oder Ohmmeter konfiguriert werden kann, folgt daraus, dass ein einzelnes Gerät – das Multimeter – alle drei Funktionen in einer kompakten Einheit vereinen kann, wenn es mit den passenden Schaltern und Widerständen ausgestattet ist.

Für die meisten Elektronikanwendungen ist das Multimeter das quintessenzielle Werkzeug. Es bietet ein breites Messspektrum – Spannung, Strom, Widerstand und mehr – in einem einzigen, erschwinglichen Paket, das sowohl einfach zu bedienen als auch hochzuverlässig ist. Mit dem Aufkommen der Halbleitertechnologie haben sich moderne Multimeter von einfachen analogen Geräten zu hochentwickelten digitalen Instrumenten weiterentwickelt, doch das Kernprinzip bleibt unverändert.

Analoges Multimeter

Das oben gezeigte handliche analoge Multimeter verfügt über separate Bereiche für Spannung, Strom und Widerstand. Jede Funktion hat ihre eigene Skala am Messwerk, und der Drehwahlschalter erlaubt dem Nutzer die Auswahl des passenden Bereichs. Die Prüfspitzen werden in die beiden Kupferbuchsen unten am Messgerätegesicht eingesteckt, markiert mit –TEST+ (schwarz) und +TEST (rot).

Das Barnett-Modell verfolgt einen leicht anderen Ansatz. Sein Drehschalter hat weniger Positionen, bietet aber deutlich mehr Buchsen für die Prüfspitzen. Jede Buchse ist mit einem Vollausschlag-Bereich beschriftet, was die Identifikation der korrekten Anschlusskombination für die gewünschte Messung erleichtert.

Digitales Multimeter

Im Gegensatz zu analogen Messgeräten ersetzen digitale Multimeter die Nadel durch ein graues LCD-Display, das numerische Messwerte anzeigt. Das gezeigte Beispiel hat einen Drehwahlschalter und vier Buchsen für die Prüfspitzen. Die schwarze Leitung ist für alle Funktionen gemeinsam, während die rote Leitung in eine von drei Buchsen gesteckt werden kann, die für Spannung, Widerstand oder Strom (A, mA, µA) beschriftet sind.

Dass der Nutzer die rote Leitung zwischen den Buchsen umstecken muss, um von Spannung auf Strommessung zu wechseln, ist eine Sicherheitsfunktion, die versehentliche Kurzschlüsse verhindert, wenn das Messgerät auf Strommessung mit niedrigem Eingangs-Widerstand eingestellt ist.

Anders als analoge Messgeräte ist dieses digitale Gerät autoranging: Es wählt automatisch den passenden Bereich für die gemessene Größe, sodass der Nutzer nicht manuell Einstellungen ändern muss. Nicht alle Digitalmessgeräte unterstützen Autoranging, daher immer das Handbuch des spezifischen Modells konsultieren.

Da keine zwei Multimeter-Modelle identisch sind – selbst innerhalb derselben Marke – ist das Konsultieren der Bedienungsanleitung unerlässlich, um die exakte Bedienung des eigenen Instruments zu verstehen.

Unten sehen Sie ein Schaltbild für eine einfache analoge Volt-/Amperemeter-Konfiguration:

In den drei gegen den Uhrzeigersinn Positionen des Schalters ist das Messwerk über einen von drei Reihenschaltern (R_{Multiplikator1}–R_{Multiplikator3}) mit den Common- und V-Buchsen verbunden und fungiert als Voltmeter. Die vierte Position schaltet das Werk parallel zum Shunt-Widerstand, wodurch ein Amperemeter entsteht. Die letzte Position im Uhrzeigersinn kurzschließt das Werk über den Schalter, was einen Dämpfungseffekt erzeugt, der die Nadel vor mechanischem Schock schützt.

Um eine Ohmmeter-Funktion hinzuzufügen, kann einer der Spannungsbereiche wie unten dargestellt ersetzt werden:

Mit Spannungs-, Widerstands- und Stromfähigkeit ist dieses Gerät auch als Volt-Ohm-Milliamperemeter (VOM) bekannt.

Das Ablesen eines analogen Multimeters mit mehreren Bereichen mag einschüchternd wirken, doch das Messwerk enthält mehrere Skalen, die jedem Bereich entsprechen. Eine Nahaufnahme der Skalen des Barnett-Messgeräts ist hier gezeigt:

Drei Skalentypen sind vorhanden: grün für Widerstand oben, schwarz für Gleichspannung und -strom in der Mitte, und blau für Wechselspannung und -strom unten. Jeder DC/AC-Bereich hat Teilskalen von 0–2,5, 0–5 und 0–10, und der Bediener muss den gewählten Bereich und die Buchsenposition mit der passenden Skala abgleichen, um die Nadel korrekt zu interpretieren.

Typische Spannungsbereiche dieses Messgeräts umfassen 2,5 V, 10 V, 50 V, 250 V, 500 V und 1 kV. Mit einem Spannungsbereichsverlängerer sind Messungen bis 5 kV möglich. Beispielsweise erfordert die Wahl der 10-V-Buchse das Ablesen der 10-Skala, während die Wahl der 250-V-Buchse das Ablesen der 2,5-Skala und Multiplikation mit 100 bedeutet.

Bei Strommessung wird die rote Leitung in eine dedizierte Buchse gesteckt und der Drehschalter wählt den Bereich. Das folgende Bild zeigt den Schalter auf 2,5 mA eingestellt:

Strombereiche sind immer Vielfache der drei Werkskalen: 2,5, 5 und 10. Für die 2,5-mA-Einstellung wird die Nadel direkt auf der 0–2,5-Skala abgelesen. Für andere Bereiche wie 250 µA, 50 mA, 100 mA oder 500 mA muss der Wert auf der passenden Skala mit 10 oder 100 multipliziert werden, um den tatsächlichen Wert zu erhalten.

Der höchste Strombereich wird mit dem Schalter in der 2,5/10-A-Position erreicht. Der Unterschied zwischen 2,5 A und 10 A ergibt sich durch Einstecken der roten Leitung in eine spezielle 10-A-Buchse neben der regulären Strombuchse.

Widerstand wird auf einer nichtlinearen, „rückwärts“ laufenden Skala angezeigt, die von null (rechte Seite) bis unendlich (linke Seite) reicht. Für Ohmmessungen steht nur eine Buchse zur Verfügung, sodass der Bereich ausschließlich über den Drehschalter eingestellt wird. Fünf Multiplikator-Einstellungen sind verfügbar: Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 und Rx10000. Der angezeigte Nadelwert wird mit dem gewählten Faktor multipliziert, um den wahren Widerstand zu erhalten.

WEITERFÜHRENDE ARBEITSBLÄTTER:

• Amperemeter - Multimeter Arbeitsblatt
• Voltmeter - Multimeter Arbeitsblatt