Praktikum Elektrotechnik

Digitalmultimeter 9
Multimeterfunktionen
Gleichspannung
Der kleinste Messbereich reicht überwiegend bis 200 mV.
Standardgeräte lösen einen Messbereich in 2000 Messpunkte auf,
damit beträgt der kleinste Messschritt 100 μV. Höherwertige Geräte
können um eine oder gar mehrere Zehnerpotenzen feiner auflösen. Die
Anzeigefeld eines DMM:
Ziffernanzeige kombiniert mit Skalenanzeige
Messbereichsumschaltung erfolgt durch einen umschaltbaren Spannungsteiler vor dem ADU. Die Teilung wird in
Schritten einer ganzen Zehnerpotenz vorgenommen (anders als bei Analogmultimetern mit typisch zwei
Messbereichen pro Zehnerpotenz). Der höchste Messbereich darf allerdings nur bis ca. 700 V verwendet werden.
Der Eingangswiderstand liegt typisch in allen Messbereichen bei
1 … 10 MΩ || 70 … 100 pF.
Wechselspannung
Soll Wechselspannung gemessen werden, so ist ein Gleichrichter als
Betragsbildner notwendig. In DMM ist dieser elektronisch so geschaltet,
dass die bei manchen Analogmultimetern auftretenden Verzerrungen nahe
dem Nullpunkt entfallen. Es wird der arithmetische Mittelwert der
gleichgerichteten Wechselspannung (der Gleichrichtwert) gemessen. Bei
einer Wechselspannung wird jedoch die Anzeige des Effektivwertes
erwartet. In der Mehrzahl der Messaufgaben hat man es mit sinusförmigen
Wechselgrößen zu tun. Dazu wird der gebildete Gleichrichtwert um den
Formfaktor 1,11 (= π/√8) vergrößert angezeigt. Dabei ist der Formfaktor
definiert als das Verhältnis Effektivwert zu Gleichrichtwert, der konkrete
Wert 1,11 gilt nur für sinusförmigen Verlauf. Damit wird für sinusförmige
Spannungen der Effektivwert angezeigt. Bei einem anderen Zeitverlauf
wird diese Anzeige fehlerhaft, sie weicht teilweise katastrophal vom
Effektivwert ab.
Digitalmultimeter, die den echten Effektivwert („true RMS“) eines
beliebigen Spannungsverlaufes messen können, sind mit einer Vorrichtung
(integrierter Schaltkreis oder Software in einem Mikrocontroller)
ausgestattet, die analog oder digital den Effektivwert errechnet. Analog
arbeitende Bausteine zur Effektivwertbildung sind als integrierte Schaltung
verfügbar, siehe unter Effektivwert. In höherwertigen Multimetern ist ihr
Einbau inzwischen üblich.
Zur digitalen Effektivwertbildung sind sehr schnelle Umsetzer erforderlich,
die sich allein schon aus Preisgründen (noch) nicht durchsetzen können.
Sinusförmige Wechselspannung,
gleichgerichtet, quadriert; dazu jeweils die
Mittelwerte
In der Regel zeigen Digitalmultimeter den Effektivwert nur des Wechselanteils an. Für Mischspannungen, also
bei Spannungen, die einen Gleichanteil und einen Wechselanteil enthalten, gibt es Multimeter, die zur
Effektivwertmessung nicht nur den Wechselanteil erfassen, sondern die den Effektivwert der Gesamtspannung
messen, ohne dass vorher der Gleichanteil abgetrennt wird: