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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Simple Frage zum Innenwiderstand eines Multimeters


Autor: Mustafa K. (mos-fata)
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Hallo mal in die Runde,
bin absoluter Anfänger in Elektronik. Da mich das Gebiet immer mehr 
interessiert habe ich auch schonmal bei elektronik-kompendium vorab mir 
einige Grundlagen angeschaut.

Eine Frage beschäftigt mich wirklich die ganze Zeit:

Es geht um die Erklärung der "direkten" Widerstandsmessung mittels 
Multimeters. Dabei ist die Rede von einem bekannten internen Rv und dem 
zu ermittelnden unbekannten Rx inerhalb eines Stromkreises. Laut 
Ohm´schen Gesetz wird ja bei einer angelegten Spannung die Stromstärke 
gemessen und der Widerstand daraus berechnet. Soweit ist ja alles O.K.

Ist denn jetzt dieser interne Rv in der Reihenschaltung zum Rx deswegen 
da, damit der Kurzschluss im Multimeter nicht erzeugt wird ? Der 
Anwender könnte ja einfach zwei Kabelenden (vom gleichen Kabel :-)) ) 
nach deren Durchgang überprüfen. Gebe es diesen internen Rv nicht, würde 
man ja doch einen Kurzschluss verursachen ... oder ?

Danke im voraus
Mustafa

: Verschoben durch Admin
Autor: guest (Gast)
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Ein Spannungsmeßgerät hat einen möglichst großen Innenwiderstand um die 
zu messende Spannung möglichst wenig zu beeinflussen.

Ein Strommeßgerät hat einen möglichst kleinen Widerstand. Ideal Null. 
Das lässt sich praktisch aber nicht realisieren.

Es kommt eben immer darauf an, in welchem Messmodus sich das Multimeter 
gerade befindet.

Bei Widerstandsmessung wird eine bekannte Spannung angelegt und dann der 
Strom gemessen.

Autor: Meister Eder (edson)
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> Bei Widerstandsmessung wird eine bekannte Spannung angelegt und dann der
> Strom gemessen.

Nö, bei der Widerstandsmessung wird ein konstanter Strom ausgegeben und 
die Spannung gemessen.

Autor: Mine Fields (Gast)
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... was auch das Problem bei Kurzschließen löst.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Meister Eder schrieb:

> Nö, bei der Widerstandsmessung wird ein konstanter Strom ausgegeben und
> die Spannung gemessen.

Wobei diese Methode den Nachteil hat, dass man eine präzise Stromquelle 
benötigt. Einfacher ist es, den Widerstand direkt relativ zu einem 
bekannten Referenzwiderstand zu messen, ohne den Umweg über einen genau 
bekannten Strom.
Dazu muß ein Prüfstrom, der nicht genau bekannt sein muß, den 
Referenzwiderstand und den zu messenden Widerstand durchfließen 
(Serienschaltung). Der Spannungsabfall am Referenzwiderstand dient als 
Referenzspannung für den ADC und die Spannung am zu messenden Widerstand 
geht auf den "normalen" ADC-Eingang.
Diese Meßmethode benötigt außer einigen Widerständen keine weiteren 
Bauteile.

Jörg

Autor: Meister Eder (edson)
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Jörg Rehrmann schrieb:
> Wobei diese Methode den Nachteil hat, dass man eine präzise Stromquelle
> benötigt. Einfacher ist es, den Widerstand direkt relativ zu einem
> bekannten Referenzwiderstand zu messen, ohne den Umweg über einen genau
> bekannten Strom.

Stimme ich dir voll zu. Mir ging es nur um die Korrektur der Aussage von 
guest:
> wird eine bekannte Spannung angelegt und dann der Strom gemessen

Jörg Rehrmann schrieb:
> Dazu muß ein Prüfstrom, der nicht genau bekannt sein muß, den
> Referenzwiderstand und den zu messenden Widerstand durchfließen
> (Serienschaltung).

Das Prinzip ist nach wie vor: Strom bereitstellen - resultierende 
Spannungen messen.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Ich glaube im Moment nicht, daß ihr dem TE mit euren widersprüchlichen 
Aussagen geholfen habt.
Also mal einen Versuch das zusammenzufassen.
Wenn Du ein Ersatzschaltbild für Deine Widerstandsmessung hast mit dem 
zu messenden Rx, einem bekannten Widerstand Rv und einer bekannten 
Spannung U dann kann man den Widerstand berechnen, wenn man dis Spannung 
an Rx misst. Genau das macht das Messgerät. Und zwar gilt das Verhältnis 
Ux/Rx = U/(Rx+Rv)
Wenn Rv jetzt 0 wäre würdest Du an Rx immer U messen und könntest den 
Widerstand nicht berechnen. Außerdem macht es keinen Sinn, da die 
Spannungsquelle eh immer einen Innenwiderstand hat und Du auch den Strom 
im Fall des Durchgang-prüfens begrenzen musst.

In den meisten digitalen Messgeräten wird jetzt aber mittels einer 
Schaltung ein konstanter Strom durch den zu messenden Widerstand 
geschickt. Das hat den Vorteil, daß je nachdem wie man den Strom wählt, 
man direkt auf der Spannungsanzeige den Widerstand ablesen kann.
Das Argument von Jörg Rehrmann, daß man dazu eine genaue Stromquelle 
braucht, ist insofern nicht ganz schlüssig, weil die Referenzspannung U 
des Messgaräts sowiso sehr genau sein muß, und es dann kein sehr großer 
Aufwand ist eine relativ genau Stromquelle zu erhalten.
Jörg hat aber recht, daß in sehr hochwertigen Messgeräten zur 
Widerstandsmessung Vergleichsmessungen mit hochgenauen Messwiderständen 
gemacht werden, allerdings nicht in 30 Euro Multimetern, die 
funktionieren mit der genannten Methode des konstanten Stroms.

Autor: Meister Eder (edson)
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U.R. Schmitt schrieb:
> Ich glaube im Moment nicht, daß ihr dem TE mit euren widersprüchlichen
> Aussagen geholfen habt.

Dieses Phänomen tritt leider immer auf, wenn die erste Antwort schon 
falsch ist. Missverständnisse sind da vorprogrammiert.

U.R. Schmitt schrieb:
> Das Argument von Jörg Rehrmann, daß man dazu eine genaue Stromquelle
> braucht, ist insofern nicht ganz schlüssig,

Lies den Beitrag von Jörg Rehmann nochmal, er hat genau dies nicht 
getan.
Siehe:

Jörg Rehrmann schrieb:
> Dazu muß ein Prüfstrom, der nicht genau bekannt sein muß, den
> Referenzwiderstand und den zu messenden Widerstand durchfließen

Grüße,
Edson

Autor: oszi40 (Gast)
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R=U/I
Bei einfachen, billigen Vielfachmessern ist ein Widerstand drin, der bei 
kurzgeschlossenen Messklemmen den Strom für den Zeiger-Vollausschlag 
(Anzeige= 0 Ohm) begrenzt. Damit ist er von der Batteriespannung 
abhängig und muß evtl. bei sinkender Spannung auf neu eingestellt 
werden.

Um das zu umgehen gibt es die Meßbrücke.
http://de.wikipedia.org/wiki/Wheatstonesche_Messbr%C3%BCcke

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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U.R. Schmitt schrieb:

> Also mal einen Versuch das zusammenzufassen.
> Wenn Du ein Ersatzschaltbild für Deine Widerstandsmessung hast mit dem
> zu messenden Rx, einem bekannten Widerstand Rv und einer bekannten
> Spannung U dann kann man den Widerstand berechnen, wenn man dis Spannung
> an Rx misst. Genau das macht das Messgerät. Und zwar gilt das Verhältnis
> Ux/Rx = U/(Rx+Rv)

Wobei Du ersatzweise auch die Spannungen direkt an den Widerständen 
messen kannst. Da vereinfacht sich das Ganze zu Ux/Rx = Uv/Rv
Die Gleichung teilst Du durch Uv und multiplizierst sie mit Rx
-> Ux/Uv = Rx/Rv
Ux gibst Du auf den ADC und Uv auf den Referenzeingang. Ein 3 
1/2-stelliges DVM zeigt z.B den Wert 2000 x Ux/Uv an. Du mußt also weder 
eine Spannung noch einen Strom kennen, um genau 2000 x Rx/Rv auf der 
Anzeige des DVM zu erhalten.

> In den meisten digitalen Messgeräten wird jetzt aber mittels einer
> Schaltung ein konstanter Strom durch den zu messenden Widerstand
> geschickt. Das hat den Vorteil, daß je nachdem wie man den Strom wählt,
> man direkt auf der Spannungsanzeige den Widerstand ablesen kann.

Das dürfte in den wenigsten Meßgeräten so gemacht werden, da es min. 
einen zusätzlichen IC erfordern würde und zusätzliche Fehlerquellen in 
die Messung hereinbringt.

> Das Argument von Jörg Rehrmann, daß man dazu eine genaue Stromquelle
> braucht, ist insofern nicht ganz schlüssig, weil die Referenzspannung U
> des Messgaräts sowiso sehr genau sein muß, und es dann kein sehr großer
> Aufwand ist eine relativ genau Stromquelle zu erhalten.

Das stimmt nicht so ganz. Die meisten ADCs haben einen 
Eingangsspannungsbereich von +/-200mV, d.h. eine Auflösung von 
100µV/Digit. Für den Meßbereich 2 MOhm brauchst Du einen Konstantstrom 
von 100 nA mit einem Fehler von deutlich unter 1 nA. Nun versuche mal 
eine Stromquelle mit geringem Aufwand zu bauen, die das leistet. Jedes 
zusätzliche Bauteil produziert Leckströme.

> Jörg hat aber recht, daß in sehr hochwertigen Messgeräten zur
> Widerstandsmessung Vergleichsmessungen mit hochgenauen Messwiderständen
> gemacht werden, allerdings nicht in 30 Euro Multimetern, die
> funktionieren mit der genannten Methode des konstanten Stroms.

Das wird in jedem Billig-DMM so gemacht. Hast Du schonmal so ein 
5-10.-€-DMM aufgeschraubt und etwas anderes als viele Widerstände und 
den ADC gefunden ? Eine Konstantstromquelle kostet Geld und Strom und 
sie verschlechtert die Meßgenauigkeit.
Miß doch mal den Meßstrom eines Billig-DMMs einmal direkt und einmal mit 
Vorwiderstand. Du wirst sehen, dass der Strom keineswegs konstant ist.

Jörg

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Hmm, Jörg, Du magst recht haben. zumindest für die Geräte, die in den 
letzten 10 Jahren gebaut wurden als Controller und DA Wandler schön 
billig wurden.
Das mit den extrem niedrigen Strömen einer Konstantstromquelle habe ich 
nicht bedacht, gut man könnte auf den 2V Bereich gehen, aber auch dann 
hat man noch das prinzipielle Problem.
Danke für den Hinweis und Sorry wenn ich Mist erzählt habe.

Autor: Mustafa K. (mos-fata)
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Ein Dankeschön an alle Verfasser, ob nun richtig erklärt oder zumindest 
ihre Anschauweise vorgetragen haben.

Auf jeden Fall ist mir geholfen worden ...

Grüße
Mustafa

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