Hier werden zwei unterschiedliche Geräte vorgestellt, ein einfaches Analogmultimeter und ein Digitalmultimeter. Beide Geräte stammen von Conrad Electronic und sind recht preiswert. Wenn Sie ein anderes Messgerät besitzen, können Sie es ebenfalls verwenden.
Beim Umgang mit Messgeräten müssen einige Regeln beachtet werden, um eine versehentliche Beschädigung zu vermeiden. Vor dem ersten Einsatz sollten Sie sich mit den Messbereichen vertraut machen.
Für die Spannungsmessung gibt es meist unterschiedliche Bereiche für Gleichspannung (V=) und Wechselspannung (V~). Hier werden nur Gleichspannungen gemessen. Vor der Messung muss ein Messbereich oberhalb der erwarteten Messspannung eingestellt werden, um eine Bereichsüberschreitung zu vermeiden. Die Messkabel werden dann parallel zum Messobjekt angeschlossen. Achtung, dies gilt nur für Spannungsmessungen. Das Multimeter muss also unbedingt auf einen Spannungsmessbereich eingestellt sein. Falls versehentlich ein Strommessbereich gewählt wurde, stellt die Parallelschaltung einen Kurzschluss dar, der das Messgerät gefährdet.
Anschluss eines Voltmeters
Das Analogmultimeter MT-133 von Voltcraft soll für eine Messung der Batteriespannung an vier Mignonzellen eingesetzt werden. Erwartet wird eine Gleichspannung von etwa 6 V. Es wird der Messbereich bis 10 V gewählt. Dann werden die Messkabel an die Anschlüsse des Batteriehalters gehalten. Das rote Kabel wird üblicherweise für den Plusanschluss verwendet. Die Polung muss beachtet werden, damit der Zeiger nicht an den linken Anschlag schlägt.
Spannungsmessung im 10-V-Bereich
Beim Ablesen des Zeigerausschlags muss die Skala für den passenden Messbereich verwendet werden, hier die schwarze Skala mit der Einteilung bis 10 V DC. Das Messergebnis lautet in diesem Fall 5 V. Große Skalenstriche haben einen Abstand von 1 V, während die kleine Teilung für 0,2 V steht. Die erzielbare Ablesegenauigkeit liegt bei etwa 0,1 V. Das Datenblatt gibt eine Genauigkeit von 5% vom Skalenendwert an. Die Abweichung kann also maximal 0,5 V betragen. Damit liegt die Spannung mit Sicherheit zwischen 4,5 V und 5,5 V. In der Praxis ist die tatsächliche Genauigkeit wesentlich höher.
Das Digitalmessgerät VC120 von Voltcraft muss vor der Messung auf den Messbereich 20 V DC eingestellt werden. Die Anschlussbuchse COM ist der Minusanschluss, die mittlere Buchse der Plusanschluss. Der linke Anschluss „10A" dient nur für Strommessungen. Eine Verpolung der Messkabel ist nicht kritisch, weil das Messgerät auch negative Spannungen anzeigen kann.
Das Digitalmultimeter
Das Ablesen des digital angezeigten Messwerts ist einfacher als beim analogen Messgerät. Der Messwert ( hier 4,94 V) zeigt noch Unterschiede von 1/100 Volt. Die Messgenauigkeit wird mit 0,5% vom Messwert plus 2 Digits angegeben. Damit sind hier Abweichungen von 0,025 V+0,02 V = 0,045 V möglich. Die Abschätzung des möglichen Fehlers sagt also, dass die Spannung zwischen 4,9 V und 5,0 V liegt.
Stromstärkemessung
Zur Messung der Stromstärke legt man das Messgerät in Reihe zum Verbraucher. Ein ideales Amperemeter hat selbst keinen Widerstand und beeinflusst den Stromkreis nicht. Ein Amperemeter verhält sich wie eine leitende Verbindung. Der Stromkreis muss an einer Stelle aufgetrennt werden, um dort das Amperemeter einzufügen.
Anschluss des Amperemeters
Das Schaltbild zeigt die Messung des Stroms durch einen Motor. Der Messbereich soll auf 250 mA beim Analogmultimeter bzw. auf 200 mA beim Digitalmultimeter eingestellt werden. Beim Einschalten zeigt der Motor einen großen Anlaufstrom bis über 100 mA. Sobald die Enddrehzahl erreicht ist, sinkt der Leerlaufstrom auf ca. 20 mA bis 30 mA. Ein leichtes Abbremsen der Motorachse führt zu einem höheren Laststrom. Der Motor stellt also eine variable Last dar, wobei der Strom mit dem Drehmoment steigt.
Bei schnell veränderlichen Größen ist die Ablesung des analogen Zeigermessinstruments wesentlich angenehmer als einer digitalen Anzeige. Das ist der Grund, warum viele Anwender dem Zeigermessgerät trotz der geringen Genauigkeit den Vorzug geben.
Achtung, ein Vielfachmessgerät darf in einem Strommessbereich niemals parallel zu einer Batterie angeschlossen werden, weil dies einem Kurzschluss entspricht. Im Fehlerfall fließt ein großer Strom, der die interne Sicherung zerstören oder das Messgerät beschädigen kann. Ausnahmen betreffen explizite Messungen des Kurzschlussstroms von Stromquellen mit hohem Innenwiderstand.
Reale Amperemeter haben einen geringen Widerstand, der bei kleinen Messbereichen ansteigt. Das Analog-Multimeter MT-133 hat z.B. im Messbereich bis 250 mA einen Innenwiderstand von 2,5 Ohm. Bei Vollausschlag verursacht das Messgerät damit einen Spannungsabfall von 0,625 V. Zusammen mit den Spannungsabfällen an der internen Sicherung und den Messkabeln findet man sogar einen Spannungsabfall von 0,85 V. Der dadurch verursachte Messfehler kann bei vielen Anwendungen nicht vernachlässigt werden. Am Digitalmultimeter VC120 wurde übrigens im 200-mA-Messbereich bei Endausschlag ein Spannungsabfall von 0,54 V gemessen. Im 10-A-Messbereich wurde dagegen bei 200 mA nur noch eine Spannung von 0,017 V zwischen den Anschlussklemmen gemessen. Man hat also die Möglichkeit, auf Kosten der Ablesegenauigkeit einen kleineren Innenwiderstand zu wählen.
