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Digitalmultimeter


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Ein Digitalmultimeter (kurz DMM ) ist ein digitales Test- und Messgerät in der Elektrotechnik das zum Messen von elektrischen Strömen Spannungen und für verschiedene andere Meßzwecke ( Widerstand Kapazität Induktivität Leistung Arbeit Temperatur ) z. B. zum Testen von Transistoren verwendet wird.

Sie arbeiten mit elektronischen Wandlern ADC und zeigen das Messergebnis als LED / LCD -Ziffernanzeige an bzw. ermöglichen eine Datenübertragung.

Bis zur Einführung der digitalen Geräte analoge Test- und Messgeräte üblich.

Ein Digitalmultimeter bei der Widerstandsmessung

Inhaltsverzeichnis

Digitale Multimeter und ihre Wandler

Ein digitales Multimeter DMM kann durch meist mechanische Umschaltung elektrische Größen messen üblich sind Spannung Strom Hochwertige DMM wählen den Messbereich selbst und sich gegen Überlast/-spannung schützen. Diese zeigen dann den echten Effektivwert einer beliebigen Spannungsform an.

ADC nach dem Dual-Slope-Verfahren

Herzstück eines DMM ist der ADC . Die meisten Wandler arbeiten nach dem Er ist das Gegenstück zum Drehspulmesswerk . Dieses ist ein integrierendes Verfahren. Vergleiche das Integral in Arithmetischer_Mittelwert . Ein Kondensator wird dazu mit einem Strom welcher Messspannung proportional ist eine bestimmte Zeit t1 Wird eine Gleichspannung gemessen so steigt die zeitproportional an. Anschließend wird der Kondensator mit Referenzspannung gezielt entladen. Die Entladezeit t2 ist Messgröße proportional denn je größer die Ladeentspannung länger dauert der Entladevorgang. Während der Lade- Entladezeit werden Impulse digital gezählt. Das Verhältnis Lade- zu Entladezeit ist somit ein Maß die Messspannung Ux = Uref (t2 /

Ist die Messgröße eine Wechselspannung so der Kondensator ständig auf und entladen. Nach großer Zeit t1 ist die Kondensatorspannung trotzdem Volt.

Mit dem ADC nach dem Dual-Slope-Verfahren kann nur Gleichspannungen messen. Es ermittelt wie das Drehspulmesswerk den arithmetischer Mittelwert . Sollen Wechselspannungen gemessen werden so ist Gleichrichter = Betragsbildner notwendig. Es ermittelt dann auch nur den arithm. Mittelwert der Wechselspannung. den Anwender aber der Effektivwert einer Wechselspannung interessiert wird dieser mit Faktor 1 1 = 1/0 9 gewichtet. wird für sinus förmige Spannungen der Effektivwert angezeigt.

  • Die Auflösung lässt sich durch längere oder höhere Zählfrequenz verbessern
  • Kostengünstiges Verfahren
  • Die Langzeitstablität der Kapazität macht sich beiden Zeiten bemerkbar. Das Messergebnis wird nicht
  • Das integrierende Verfahren unterdrückt Brumm- und

  • Es wird im AC - Bereich echter Effektivwert gemessen worden.
  • das Verfahren ist langsam aber für menschliche Ablesegeschwindigkeit schnell genug

Echt Effektivwertmessung

Soll der Effektivwert einer beliebigen Spannungsform werden muss ein Wandler verwendet werden welcher wie das Integral zur Bestimmung des Effektivwertes arbeitet.

Prinzip: Ein Absolutspannungs- Stromwandler erzeugt aus Messspannung einen Strom I1. Dieser wird einem / Dividierer zugeführt. Der Devisor entsteht durch Spiegelstrom nach Integration mit einem Kondensator. Er der Mittelwert des Stromes I1. Dadurch wird Ausgangsstrom gebildet welcher dem true Effektivwert entspricht. Datenblatt Maxim Mx536A.

Fehler der DMM

Abgleich-Fehler

DMM haben zur Bereichswahl einen Spannungsteiler. verbergen sich Fehler durch die Toleranz der

Linearitätsfehler

Integrale Linearität: Die Übertragungskennlinie eines ADC ist nicht linear. Die Ursache lässt z. B. beim ADC nach dem Verfahren Sukzessiven Approximation SAR mit den Widerständen des DACs erklären.

Quantisierungsfehler

Differenzielle Linearität: Sind die Quantisierungsschritte nicht groß so entstehen Fehler wenn die Spannung einer höheren zur tieferen Stufe oder umgegekehrt

Obige Unsicherheiten werden zusammengefasst mit der z. B. F = +-( 0 1 % vA 2 Digit)

Einflussgrößen

Temperatur

Wirkt eine Temperatur auf das Messgerät wird die Messunsicherheit größer. Die Angabe erfolgt einem Steigungsfaktor z. B. F * 1/10 K

Crestfaktor

Der Crestfaktor ist das Verhältnis von Amplitude zu Effektivwert z. B. für Sinus C = 1 414. Ist die Amplitude viel größer als der Effektivwert z. B. Impulsen kommt es zu Fehlmessungen. Die Grenze spannungsabhängig. Typisch ist C = 7 für Gleichspannung.

Berechnung der Messunsicherheit

Beispiel 1:
Anzeige U = 123 4 V; Angabe des <math>F = \pm \mathrm{(0 1 % von Anzeige + 2 Digit)}</math> (mit vA = der Anzeige)

<math>F_1 = \pm (123 4 \mathrm{V} 0 001 + 2 \cdot 0 1 = 0 3234 \mathrm{V}</math>

Beispiel 2:
Das Messgerät wird in einer Umgebung höherer Umgebungstemperatur 45 °C betrieben. Der Hersteller die obige Messunsicherheit für einen Betriebstemperaturbereich von °C ... 30 °C an. Zusatzfehler: F = (0 05 % vA + D)/ 10 K

<math>F_2 = \pm (0 0005 \cdot 4 \mathrm{V} + 0 1 \cdot 2) 15 \mathrm{K} / 10 \mathrm{K} = \pm 2617) \cdot 1 5 = 0 39255</math>

<math>F_{ges} = F_1 + F_2</math>

Siehe auch

Arithm._Mittelwert_und_Effektivwert_verschiedener_Spannungsformen Messtechnik

Weblinks



Bücher zum Thema Digitalmultimeter

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