Keysight Marken-Digital-Multimeter

10 Dinge, die Sie beim Kauf eines Digital-Multimeters (DMM) beachten sollten

1. Tischgeräte vs. Handheld

Tischgeräte

  • Meist höhere Genauigkeit, bessere Auflösung, bessere Systemprogrammierbarkeit und 4-Draht-Messfunktion.
  • Connectivity meistens kabelgebunden: USB, Ethernet/LAN, GPIB.
  • Damit ideal für automatisierte Tests, Integration in Prüfstand, Steuerung mit eigener Software oder für Anwendungen auf dem Labortisch/Werkbank.

Handheld-DMM

  • Oft geringere Genauigkeit und einfachere Funktionalitäten, dafür tragbar/mobil, ergonomisch (z. B. Benutzung mit Schutzhandschuhen), netzunabhängig mit Batterie/Akku.
  • Connectivity oft sinnvollerweise drahtlos, z. B. Bluetooth.
  • Anwendungen im Bereich Service, Wartung, schnelle Fehlersuche im Feld, Werkstatt.

 

2. Anzahl der Stellen - Genauigkeit - Auflösung

Vereinfacht gesagt ist die Genauigkeit ein Maß dafür, wie "gut" die vom DMM angezeigten Messwerte sind bzw. wie sehr man ihnen vertrauen kann (angegeben in % oder ppm). Die Auflösung (Digits) hingegen ist der messbare Detaillierungsgrad oder die Anzahl der signifikanten Stellen auf einem DMM. Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass Digits bzw. Auflösungs-Schritte mit der Genauigkeiten eines DMMs gleichzusetzen sind.

Anzeige-Messbereich Tatsächlicher-Mess-Bereich Auflösungs-Schritte ("Counts")
3½ Digits ±1999 2.000 Zählungen
4½ Digits ±19999 20.000 Zählungen
5½ Digits ±199999 200.000 Zählungen
6½ Digits ±1999999 2.000.000.000 Zählungen

Das halbe Digit kann nur eine 0 oder 1 sein.

Die Anzahl der Digits entspricht direkt der Anzahl der Auflösungs-Schritte. Die Anzahl der Digits lässt sich direkt in Auflösungs-Schritte überführen. Sie stehen allerdings in keinem direkten Zusammenhang mit der Genauigkeit. Die meisten Tisch-Geräte haben eine Auflösung von 5½ oder 6½ Digits, die für viele Anwendungen eine gute Allround-Lösung darstellt. Tisch-Geräte mit 7½ (wie das Keysight 34470A) und 8½ Digits werden als Hochleistungsinstrumente für sehr präzise Anwendungen und als Referenzstandards für Messlabore eingestuft.

Mehr dazu hier: » Blog zum Thema DMM Digits/Auflösung und Genauigkeit.

 

3. Visualisierung

Wie möchten Sie Ihre Daten dargestellt bekommen? Üblich ist bei den meisten Geräten die numerische Anzeige. Moderne Tisch-Geräte wie die Keysight 3446xA und 34470A verfügen jedoch mit ihren grafischen Displays auch über ausgefeilte Funktionen wie Trendcharts (Wert vs. Zeit) und Histogramme sowie interne mathematische und statistische Verarbeitungs-Funktionen. So sind auch ohne Übernahme der Daten in einen PC schon umfangreiche Darstellungs- und Analyse-Möglichkeiten direkt am Gerät gegeben.

Darstellungsarten bei den Keysight 3446x/70A Digital-Multimetern

Verschiedene Darstellungsarten der Keysight Truevolt DMM

 

4. Sekundäre Messungen

Das klassische DMM ist ein Einzel-Messinstrumente. Oft ist es aber erforderlich, mehr als einen Parameter auf einem Signal zu verfolgen. Daher können viele moderne DMMs (wie die Keysight 3446xA/34470A) sekundäre Messungen durchführen. Ein sinnvolles Beispiel ist die Temperaturmessung mit einem Thermistor am DMM. Bei einer Diskrepanz in den Temperatur-Messwerten kann gleichzeitig der Widerstand des Temperatursensors überwacht werden, um sicherzustellen, dass er sich innerhalb des Bereichs befindet. Ein weiteres Beispiel ist die Messung eines verrauschten Signals, bei dem ein Ingenieur daran interessiert sein könnte, sowohl die DC- als auch die AC-Komponente gleichzeitig zu betrachten. Die Tabelle unten zeigt eine Liste der sekundären Messfunktionen, die in einem Keysight Truevolt DMM verfügbar sind.

Primäre Messfunktion 34460A sekundäre Messfunktion 34465A/70A sekundäre Messfunktion
DC-Spannung AC-Spannung AC-Spannung, Spitze, Vormathematik
AC-Spannung Frequenz DC-Spannung, Frequenz, Vormathematik
2-Draht, 4-Draht Widerstand - Vormathematik
DC-Strom AC-Strom AC-Strom, Spitze, Vormathematik
AC-Strom Frequenz DC-Strom, Frequenz, Vormathematik
Frequenz Periode Periode, AC-Spannung, Vormathematik
Periode Frequenz Frequenz, AC-Spannung, Vormathematik
Temperatur Sensor Sensor, Vormathematik
Verhältnis Eingang/Referenz Eingang/Referenz, Vormathematik
Kapazität - Vormathematik
Durchgang - -
Diode - -

Darstellung sekundärer Messungen am Display bei den Keysight 3446x/70A DMM

Sekundäre Messungen mit den Keysight Truevolt DMM

 

5. Einfache DC-Leistungsmessung

In vielen Anwendungen ist eine Leistungsmessungen erforderlich. Da häufig kein dediziertes Messgeräte für die Leistung vorhanden ist, werden dafür üblicherweise DMM eingesetzt. Leistung (in Watt) ist ja bekanntlich die Spannung multipliziert mit dem Strom. DMM können zwar sowohl Strom als auch Spannung messen, aber leider nicht beides gleichzeitig.

Ein Lösungsansatz ist die Verwendung einer Mathematikfunktion. Wenn die Spannung bekanntermaßen ziemlich konstant ist, können Sie Ihr DMM so programmieren, dass es den bekannten (zuvor gemessenen) Spannungswert mit dem gemessenen Stromwert multipliziert.

Eine weitere Lösung bieten die Keysight Truevolt DMM: Wenn die Sense-Klemmen nicht in Betrieb sind, können Sie sie verwenden, um eine sekundäre Spannungsmessung in einem Schaltkreis durchzuführen, während die primären Klemmen über einen 1-Ω-Widerstand in Reihe mit dem Schaltkreis messen. Dadurch erhalten Sie eine gleichzeitige Spannungs- und Strommessung. Einige Einschränkungen gelten, aber für grundlegende Leistungsmessungen ist es eine praktische Funktion.

Leistungsmessung mit den Keysight 3446x/70A DMM

Leistungsmessung mit den Keysight Truevolt DMM unter Verwendung der Sense-Eingänge, sekundärer Messung und Vormathematik-Funktion

 

6. Messung von niedrigen und dynamischen Strömen

Der wichtigste Aspekt bei der Auswahl Ihres nächsten DMMs ist natürlich, was Sie damit messen möchten. Als "Allrounder" sind viele Modelle geeignet. Spezielle Anwendungen wie das Messen niedriger und dynamischer Strömen erfordern jedoch spezielle Funktionen.

Die Strommessung an einem Halbleiterbauelement erfordert zum Beispiel eine wesentlich höhere Genauigkeit der Strommessung im Vergleich zu anderen Anwendungen. Die meisten 6½-stelligen DMM sind auf einen 1-mA-Niederstrombereich begrenzt. Die Bürdenspannung kann ein Problem bei der Messung von niedrigem Strom sein. Die Bürdenspannung ist die Spannung an einem Lastwiderstand in Reihe mit einer Schaltung. Möglicherweise können Sie die Lastspannung kompensieren, indem Sie die Spannung an Ihrer Stromquelle etwas höher einstellen. Das 7½-stellige Keysight 34470A hingegen hat ein optimiertes Design zur Messung von Schwachstrom.

Dynamische Strommessungen können sehr kompliziert sein, insbesondere wenn dabei Änderungen des Messbereichs erforderlich sind. Das typische Stromprofil eines tragbaren Funksender-Empfängers (Stichwort IoT) zeigt zum Beispiel ein breites Spektrum an Schlaf-, Standby- und Aktiv-Zuständen. Der Dynamikbereich des Stroms ist dabei extrem groß, da die Betriebsströme ca. 30 bis 40 mA und die Standby-Ströme nur 1 bis 10 µA betragen. Um genaue Messwerte für beide Bereiche mit einem DMM zu erhalten, müssen Sie mehrere Lesesweeps mit unterschiedlichen Bereichen durchführen. Eine Methode für die Erfassung des aktuellen Profils wäre also, das Gerät mehrmals messen zu lassen, um Ruhe-, Standby- und schließlich die Ströme im Betrieb zu messen. Bedenken Sie auch, dass die meisten DMM-Messungen nicht nahtlos erfolgen, selbst wenn sie automatisch per Autoranging durchgeführt werden. Das bedeutet, dass ein DMM typischerweise Messpunkte bei einer sich schnell dynamisch ändernden Stromwellenform "verpasst".

 

7. Messen "schwieriger" AC-Signale

In der Praxis sind die wenigsten Wechselspannungs-Signale perfekt sinusförmig. Während die Digitalisierung von Wellenformen (Digitizer, Oszilloskop, Recoder/Logger) es Ihnen ermöglicht, einige Zyklen zu sehen, müssen Sie mit einem DMM für Größen wie Effektivwertamplitude oder Frequenz über die Zeit Wechselstrommessungen durchführen. Eine wichtige Komponente dieser Messung ist der Crest-Faktor (Scheitelfaktor). Er ist bei einer Wechselgröße das Verhältnis von Scheitel-/Spitzenwert zu Effektivwert. Der Wert ist immer größer oder gleich eins. Der Crest-Faktor eines DMMs gibt an, wie viel von der Gesamtenergie aus dem Spitzenwert in eine AC-Messung einbezogen wird. Im Idealfall soll so viel wie möglich von der Gesamtenergie in die Wellenform einbezogen werden, um eine genaue Messung zu erhalten. Der Crest-Faktor drückt die Größe des Dynamikbereichs eines Eingangssignals aus. Wir definieren den Crest-Faktor als die Spitze des Dynamikbereichs basierend auf dem Nennbereichswert (Effektiv-Wert). Wenn ein DMM eine Crest-Faktor-Rating von 10 hat, können Sie ein Eingangssignal messen, dessen Spitzenwert zehnmal größer ist als der Nennbereichswert. Ein weiterer Bereich, in dem der Crest-Faktor wichtig ist, ist die Messung gepulster Signale. Hier kann es schwierig sein, die Effektivwertspannung genau abzulesen, wenn auf einen Signalpegel, der eine "Ein"-Periode hat, eine Periode folgt, in der keine Aktivität auftritt.

 

8. Temperatur-Einflüsse und Auto-Kalibrierung

In DMM-Datenblättern wird die Genauigkeit ±(Prozentsatz des Messwertes + Prozentsatz des Bereichs) häufig als Wert für eine 24-Stunden-, 90-tägige und/oder 1-jährige Zeitspanne spezifiziert. Entspricht die Temperatur Ihrer Messumgebung, also die Umgebungstemperatur in der das DMM arbeitet, nicht der Temperatur der DMM-Kalibrierung, müssen Sie für präzise Messungen die TC-Fehlerkorrektur berücksichtigen. Dies ist der Fall wenn zum Beispiel ein Gerät bei 22°C kalibriert wurde, aber bei 40°C innerhalb eines Testsystems betrieben wird. Ein solcher Temperaturanstieg ist in den Racks von Testständen durchaus möglich und bewirkt einen Mess-Fehler, den es zu berücksichtigen gilt. Einige Highend-DMM verfügen über eine automatische Kalibrierung (ACAL), die den Temperaturdriftfehler stark reduziert und interne Fehler kompensiert. Die Autokalibrierung wird auch als Selbstkalibrierung bezeichnet. Wenn Sie in einer Umgebung arbeiten, in der die Umgebungstemperatur vom empfohlenen Temperaturbereich abweicht oder starken Schwankungen unterliegt, kann es sinnvoll sein, ein DMM mit dieser ACAL-Funktion einzusetzen.

 

9. Triggerung

Trigger ermöglichen es Ihnen, Messungen genau festgelegt zu starten, basierend auf der Erkennung eines Events von einer Triggerquelle. Triggerquellen können externe Signale sein wie ein BNC-Eingang oder ein BUS, aber auch Pegeltrigger, basierend auf dem Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts durch das zu messende Signal oder Trigger auf positive/negative Flanken im Signal. Oft kann eine Triggerverzögerung (Delay) nach der Triggererkennung programmiert werden und auch mehrere Abtastperioden erfassen. Die Ergebnisse sind digitalisierte Werte, die über den BUS zurückgegeben oder als Trendchart dargestellt werden. Die Triggerung ist eine wichtige Funktion, die vor dem Kauf eines DMMs zu berücksichtigen ist, da viele Ingenieure heutzutage keine kontinuierlichen Messungen mehr durchführen müssen. Auf dem heutigen Markt verwenden viele drahtlose, batteriebetriebene Geräte gepulste Signale. Darüber hinaus schalten viele Designs heute zwischen Standby- und Aktionsmodus um, so dass ein DMM mit einer ausgeklügelten Triggerfunktion Ihnen Einrichtungs- und Programmierzeit erspart.

 

10. 4-Draht-Messung

In den Eingangsleitungen eines DMMs tritt ein Widerstand auf. Dieser verursacht einen Spannungsabfall und führt zu Ungenauigkeiten bei den Messungen. Abhilfe schafft die 4-Leiter-Messung (Sense). Die meisten Highend Tisch-DMM unterstützten genaue 4-Draht-Messungen, wohingegen die meisten Handheld-DMM nur die klassische 2-Draht-Messungen beherrschen. Wenn Sie mit Anwendungen arbeiten, die eine zusätzliche Genauigkeit erfordern, wählen Sie ein DMM, das 4-Draht-Messungen unterstützt.

 

Zu den Keysight Truevolt Digital-Multimetern

» 34460A, » 34461A, 34465A, » 34470A

Übersicht » Digital-Multimeter bei Meilhaus Electronic, Tischgeräte, Handheld, USB.

Nach Unterlagen von Keysight Technologies.