Multimeter - DAS Standardmessgerät in der Elektronik

Spannungsmessung auf Leiterplatte

Steckbrief Multimeter

Kategorie: Messgeräte

Komplexität
Mittel 50%
Notwendigkeit für Hobby-Elektroniker
Sehr häufig benötigt 90%

Was ist ein Multimeter?

Das Multimeter ist DAS Standardmessgerät eines jeden Elektrotechnikers und Elektronikers. Es ist ein echtes Allround-Talent. Die Standardfunktionen, die eigentlich jedes Mulitmeter abdeckt, sind die Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung. Bei Spannung und Strom können sowohl Gleichstrom /-spannung als auch Wechselstrom /-spannnung gemessen werden.

Seit vielen Jahren haben Digitalmultimeter die alten Analog-Multimeter mit Nadelanzeige ersetzt. Die Vorteile der Digitalmultimeter sind ihre höhere Genauigkeit und höhere Zuverlässigkeit beim Ablesen.

Typischerweise hat ein Multimeter folgende Komponenten:

  1. Display zum Ablesen des Messwertes
  2. Knöpfe: Zur Auswahl verschiedener Funktionen, diese sind abhängig vom Modell
  3. Drehschalter: Zur Auswahl der Messgröße
  4. Buchsen: Zum Anschluss der Leitungen mit Prüfspitzen
  5. Zwei Leitungen mit Prüfspitzen (rot und schwarz), diese werden in die Buchsen gesteckt, die Prüfspitzen stellen die elektrische leitende Vebindung vom Gerät zum Testobjekt her

Im Folgenden sind die wichtigsten Messfunktionen von Multimetern aufgeführt, diese werden anschließend ausführlicher inklusive Bedienungshinweisen beschrieben. Zwei integrierte Video-Tutorials veranschaulichen die einzelnen Erläuterungen.

Die wichtigsten Messfunktionen eines Multimeters

HINWEIS: Die hier aufgeführten Erklärungen dienen der Veranschaulichung und dem Verständnis für das Gerät. Sie ersetzen keine eingehende Schulung zur Sicherheit bei elektrischen Messungen oder die eingehende Lektüre der Bedienungsanleitung für das jeweilige Multimeter. Zudem gilt wie immer: Elektrotechnische Arbeiten dürfen nur mit gesetzlich vorgeschriebener fachlicher Qualifikation durchgeführt werden.

Spannung

Messung durch Kontaktieren der beiden Punkte, zwischen denen man die Spannung messen will.

Strom

Messung durch Auftrennen des Stromkreises (Achtung, s. Hinweise im Artikel unten) und in Reihe schalten des Multimeters.

Widerstand

Messung durch Kontaktieren der beiden Punkte, zwischen denen man den Widerstand messen will.

Durchgangsmessung

Zur Überprüfung, ob es eine elektrisch leitende Vebindung zwischen zwei Punkten gibt.

Kapazitätsmessung

Zur Messung der Kapazität und Überprüfung der Funktionstüchtigkeit von Kondensatoren.

Diodenmessung

Zur Messung der Funktionstüchtigkeit von Dioden.

Spannung messen

Vorbereitung:

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem V (steht für Volt, die Einheit der Spannung).
  2. Drehschalter auf das benötigte V-Symbol stellen. Beim für die Demonstration verwendeten FLUKE115 Multimeter gibt es drei Drehschalter-Einstellungen für die Spannungsmessungen. Die erste Position mit der Tilde über dem V ist für Wechselspannungsmessungen, die zweite Position ist für Gleichspannungsmessungen und die dritte Position für Gleichspannungsmessungen im Millivoltbereich. Wenn man sich unsicher ist, wie hoch die zu messende Spannung ist, dann stellt man  zunächst auf den gröberen Bereich, also den Voltbereich, nicht den Millivoltbereich. Wenn der eingestellte Messbereich kleiner als die zu messende Spannung ist, kann das Multimeter beschädigt werden!
Konfiguration Gleichspannungsmessung

 Messvorgang:

Für die Spannungsmessung hält man die Prüfspitzen an die beiden Punkte zwischen denen man die Spannung messen möchte. Eine Spannungsmessung wird immer parallel zum zu messenden Objekt (z. B. Spannungsquelle, wie eine Batterie oder Verbraucher, wie ein Widerstand)  gemacht. Im Bild rechts siehst du eine beispielhafte Spannungsmessung an einem Widerstand. Ein Kurzvideo, das allgemein die Spannungs- und Strommessung erklärt, findest du hier.
Spannungsmessung (parallel zum Messobjekt)

 Bei einer Gleichspannungsmessung sollte man die rote Prüfspitze an den Punkt anlegen, dessen Potential näher am Pluspol ist und die schwarze Prüfspitze an den Punkt, dessen Potential näher am Minuspol ist. Dann erhält man einen positven Spannnungswert. Wenn man die Prüfspitzen andersherum anlegt, erhält man den Spannungswert mit negativem Vorzeichen, also beispielsweise „-10 V“.

Bei einer Wechselspannungsmessung wird der Effektivwert der Spannung am Multimeter angezeigt. Da es hier keine Polarität wie bei der Gleichspannung gibt, spielt es auch keine Rolle an welchem Punkt die rote Prüfspitze und an welchem Punkte die schwarze Prüfspitze angelegt wird.

Strom messen

Vorbereitung:

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem A (steht für Ampere, die Einheit des Stromes). Achtung: bei der Strommessung muss eine andere Buchse als bei allen anderen Messungen verwendet werden.
  2. Drehschalter auf das benötigte A-Symbol stellen. Beim für die Demonstration verwendeten FLUKE115 Multimeter gibt es zwei Drehschalter-Einstellungen für die Strommessungen. Die erste Position mit der Tilde über dem A ist für Wechselstrommessungen, die zweite Position ist für Gleichstrommessungen. Wenn es mehrere Messbereicheinstellungen für den Strom gibt und man sich unsicher über die Höhe des zu messenden Stromes ist, dann wählt man wie bei der Spannungsmessung immer zunächst den größten Messbereich (Also Ampere anstatt Milliampere oder Mikroampere) und „tastet“ sich dann an den richtigen Bereich heran.
Konfiguration Gleichstrommessung

Messvorgang:

Für die Strommessung mit dem Multimeter muss der Stromkreis zunächst aufgetrennt werden. Achtung: Für das Auftrennen des Stromkreises muss die Schaltung unbedingt spannungsfrei sein, das heißt, es darf keine Energieversorgung angeschlossen sein.
Wenn man dann durch die Auftrennung zwei Punkte im Stromkreis geschaffen hat, zwischen die man das Multimeter schalten kann, hält man die Prüfspitzen an diese Punkte. Dafür muss die Schaltung natürlich zunächst wieder mit Energie versorgt werden.
Gleichstrommessung
 Wenn das Testobjekt Anschlussdrähte hat, eignen sich anstatt der Prüfspitzen auch sogenannte Krokodilklemmen, die man komfortabel an die Drähte klemmen kann. Wie anhand der Erklärung ersichtlich, wird eine Strommessung immer in Reihe zur restlichen Schaltung  gemacht. Ein Kurzvideo, das allgemein die Spannungs- und Strommessung erklärt, findest du hier.
Bei einer Gleichstrommessung sollte man die rote Prüfspitze an den Punkt anlegen, dessen Potential näher am Pluspol ist und die schwarze Prüfspitze an den Punkt, dessen Potential näher am Minuspol ist. Dann erhält man einen positven Stromwert, man hat in Richtung der technischen Stromrichtung gemessen. Wenn man die Prüfspitzen andersherum anlegt, erhält man den Stromwert mit negativem Vorzeichen, also beispielsweise „-10 mA“.

Bei einer Wechselstrommessung wird der Effektivwert des Stromes am Mulitmeter angezeigt. Da es hier keine Polarität wie beim Gleichstrom gibt, spielt es auch keine Rolle, an welchem Punkt die rote Prüfspitze und an welchem Punkte die schwarze Prüfspitze angelegt wird.

Widerstand messen

Vorbereitung:

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem Ω-Zeichen (Ω = griechisches Omega, steht für Ohm, die Einheit der Größe Widerstand).
  2. Drehschalter auf das Ohm-Zeichen drehen.
 Messvorgang:
Achtung: Für eine Widerstandsmessung muss die Schaltung, in der der Widerstand gemessen werden soll, spannungsfrei sein. Das heißt die Energieversorgung muss abgeschaltet sein.
 
Für die Widerstandsandsmessung hält man die Prüfspitzen an die beiden Punkte zwischen denen man den Widerstand messen möchte.
 
Konfiguration Widerstandsmessung
Wichtig: Wenn man einen Widerstand auf einer Leiterplatte messen möchte, dann sollte dieser ausgelötet werden. Der Grund hierfür ist, dass das Multimeter den Widerstand über einen Messstrom und den damit verbundenen Spannungsabfall ermittelt (Ohmsches Gesetz). In einer Schaltung kann dieser Messstrom unter Umständen auch über einen anderen Weg als nur über den Widerstand fließen, dabei würde man ein falsches Ergebnis bekommen. Deshalb sollte der gesamte Widerstand oder zumindest eine Anschlussseite ausgelötet werden.
Widerstandsmessung (Widerstand ist von Netzteil getrennt!)

Durchgangsprüfung

Vorbereitung:

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem Zeichen für die Durchgangsprüfung (s. Bild rechts).
  2. Drehschalter auf das Durchgangprüfungs-Zeichen drehen.
 Wofür brauche ich die Funktion „Durchgangsprüfung“?
„Durchgang“ bedeutet, es existiert ein durchgängiger und leitfähiger Pfad für den Stromfluss zwischen zwei Punkten. Eine Durchgangsprüfung macht man zum Beispiel, wenn man auf einer Leiterplatte überprüfen will, ob zwischen zwei Punkten eine Verbindung besteht oder ob ein vermeintlich offener Schalter auch wirklich offen ist.
Konfiguration für Durchgangsprüfung
Messvorgang:
Achtung: Für eine Durchgangsprüfung muss die Schaltung, in der der Durchgang gemessen werden soll, spannungsfrei sein. Das heißt die Energieversorgung muss abgeschaltet sein.
Für die Durchgangsprüfung hält man die beiden Prüfspitzen an die beiden Punkte zwischen denen man den Durchgang messen möchte. Wenn es eine leitfähige Verbindung gibt, dann gibt das Multimeter einen akustischen Piep-Ton ab und zeigt 0 Ω an. Der Vorteil der Durchgangsprüfung gegenüber einer normalen Widerstandsmessung ist, dass man sich auf die Schaltung konzentrieren kann und nicht auf das Multimeter schauen muss.

Kapazität messen

Vorbereitung:

Info: Nicht jedes Multimeter hat die Funktion „Kapazitätsmessung“.

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem Zeichen für die Kapazitätsmessung und anschließend den gelben Knopf rechts oben drücken (Vorgehensweise kann bei anderen Multimetern abweichen).
  2. Drehschalter auf das Kapazitätsmessung-Zeichen drehen.
 Wie funktioniert die Kapazitätsmessung und wofür brauche ich sie?
Bei der Kapazitätsmessung lädt das Multimeter den Kondensator mit einem definierten Strom auf und misst dann die daran abfallende Spannung, woraus die Kapazität berechnet wird. Die Kapazitätsmessung ist beispielsweise nützlich, um prüfen zu können, ob sich die Kapazität eines älteren Kondensators im spezifizierten Toleranzbereich befindet (Kapazität kann über die Zeit aufgrund von Alterungseffekten abnehmen). 
Konfiguration Kapazitätsmessung
Messvorgang:
Achtung: Für eine Kapazitätsmessung muss die Schaltung, in der der Kondensator gemessen werden soll, spannungsfrei sein. Das heißt die Energieversorgung muss abgeschaltet sein. Außerdem muss der Kondensator entladen werden. Bei kleinen Kondensatoren (im zweistelligen Mikrofaradbereich oder darunter) und niedrigen Spannungen (im einstelligen Bereich) kann das durch das Kurzschließen des Kondensators mit einem Widerstand mit niedrigem Widerstandswert (bspw. R = 220 Ω) realisiert werden. WICHTIG: große Kondensatoren mit hohen Spannungen können lebensgefährlich sein, ihr müsst euch hier unbedingt sehr gut auskennen und entsprechend geschult sein, bevor ihr damit arbeitet!
Wie bei der Widerstandsmessung sollte der Kondensator aus der Schaltung ausgelötet werden, um eine korrekte Messung zu erhalten.
Demonstration Kapazitätsmessung

Für die Kapazitätsprüfung hält man die beiden Prüfspitzen an die beiden Kondensatoranschlüsse. Dann wird der Kapazitätswert auf dem Multimeter angezeigt.

Diodenprüfung

Vorbereitung:

Info: Nicht jedes Multimeter hat die Funktion „Diodenprüfung“.

  1. Schwarzes Messkabel in COM-Buchse, rotes Messkabel in die Buchse mit dem Zeichen für die Diodenprüfung (s. Bild rechts).
  2. Drehschalter auf das Diodenprüfungs-Zeichen drehen.
 Wofür brauche ich die Funktion Diodenprüfung?
Mit der Diodenprüfung kann zum einen getestet werden, ob die Diode sich so verhält wie sie soll, also ob sie funktionstüchtig ist und zum anderen kann die Schwellenspannung der Diode ermittelt werden. Die Schwellenspannung, auch Flussspannung genannt, ist die Spannung ab der die Diode leitend wird. Wird eine Diode in Durchlassrichtung betrieben, fällt die Flussspannung dauerhaft an der Diode ab.
Konfiguration Diodenprüfung
 Messvorgang:
Achtung: Für eine Diodenprüfung muss die Schaltung, in der die Diode gemessen werden soll, spannungsfrei sein. Das heißt die Energieversorgung muss abgeschaltet sein. Für ein korrektes Ergebnis sollte die Diode wie bei der Widerstandsmessung oder der Kapazitätsmessung ausgelötet werden.
Für die Diodenprüfung hält man die Prüfspitzen an die beiden Anschlusspunkte der Diode. Die rote Prüfspitze legt man dabei an die Anode (zeigt Richtung Pluspol) und die schwarze Prüfspitze an die Kathode (zeigt Richtung Minuspol).
Für Standard Silizium-Kleinsignaldioden sollte eine Schwellenspannung / Flussspannung von circa 0,5 V < U < 0,8 V auf dem Multimeter angezeigt werden. Bei Germanium-Dioden sollten 0,2 V < U < 0,3 V angezeigt werden.
Demonstration Diodenprüfung

Wenn die Prüfspitzen falsch herum angelegt werden, wird „OL“ für „Open Loop“ am Multimeter angezeigt, das heißt es gibt keinen Durchgang, die Diode sperrt. Eine defekte Diode erkennt man daran, dass sie entweder einen Kurzschluss hat (man kann dann in beide Richtungen circa U = 0,4 V messen) oder wenn die Diode offen ist, wird in beide Richtungen „OL“ angezeigt.

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