Messgeräte – Elektro Messgeräte, Oszilloskope, Multimeter – wo gerarbeitet wird, wird auch gemessen!
Richtig: Wo gearbeitet wird, da wird auch gemessen! Aber, um messen zu können, bedarf es eines entsprechenden Messgerätes. Allerdings gibt es verschiedene Messgeräte. Dabei kommt vielleicht nur eine simple Stoppuhr für die Messung der Zeit oder doch ein etwas komplexeres Oszilloskop für die Überwachung elektronischer Schwingungen zum Einsatz. Die Auswahl an Messgeräten ist äußerst vielseitig – denken Sie alleine daran wie viele verschiedenen Uhrenarten es gibt! Im Folgenden haben wir Informationen rund ums Messen und Messgeräte zusammengestellt:
- Messtechnik: Was kann gemessen werden?
- Was charakterisiert ein Messgerät?
- Welche Messgeräte gibt es und wofür werden sie eingesetzt?
- Wie benutzt man ein Multimeter?
- Welche Varianten von Messinstrumenten gibt es?
- Was ist Kalibration?
- Messgeräte kaufen: Was beim Kauf eines Messgeräts beachten?
- Was sind Top-Marken für Messgeräte?
Aufgrund der hohen Nachfrage haben wir diesen Artikel aktualisiert und um die Fragestellung „Wie benutzt man ein Mulitmeter?“ und „Was ist Kalibration?“ ergänzt.
Messtechnik: Was kann gemessen werden?
Um die Messgeräte grob in Kategorien einzuteilen, differenziert man den Messgrößen entsprechend.
Grob unterschieden werden Messgrößen wie folgt:
- nichtelektrische elementare Messgrößen
- elektromagnetische Messgrößen
Zu den nichtelektrischen elementaren Messgrößen gehören Zeit, Länge sowie Anzahl bzw. Menge, Volumen, Flächen, Winkel, Richtung, Ort, Gewichtskraft, Dichte und Temperatur. Messgeräte, die elektromagnetische Größen aufzeichnen, messen beispielsweise Strahlung, Radioaktivität und Magnetfelder.
Messgeräte verwenden zudem häufig diese Messgrößen, um Informationen zur Geschwindigkeit wie Leistung oder Beschleunigung zu bestimmen oder Messungen an Flüssigkeiten, Gasen oder Feststoffen durchzuführen. In der Industrie werden Messgeräte beispielsweise häufig eingesetzt, um Materialeigenschaften wie beispielsweise die Härte eines Stoffes zu bestimmen.
Was charakterisiert ein Messgerät?
Ein Messgerät gibt grundsätzlich keine Wertung ab, sondern liefert auf neutrale Art und Weise einen Wert, dessen Interpretation dem Nutzer überlassen bleibt. So zeigt uns der Wecker morgens die Uhrzeit an; dass wir wieder einmal verschlafen haben und es schon viel zu spät ist, diese Interpretation bleibt jedoch uns selbst überlassen.
Angezeigt wird der Messwert meistens über eine analoge oder digitale Skalen- oder Ziffernanzeige. Jene Messgeräte, die zur Prüfung anderer Messinstrumente eingesetzt werden, werden als Prüfmittel bezeichnet. Moderne elektronisch Messgeräte können häufig nicht nur Werte anzeigen, sondern diese auch als Signal ausgeben oder sogar speichern.
Es gilt zu beachten, dass auch ein elektronisches Messgerät immer einen gewissen Messfehler aufweisen kann und der gemessene Wert sich vom tatsächlichen Wert unterscheidet. Dieser Messfehler sollte bei der Auswertung von Messwerten stets mit eingerechnet werden. Um diese Messabweichung bzw. Messunsicherheit möglichst gering zu halten müssen Messgeräte geeicht, justiert und kalibriert werden.
Was sind die charakteristischen Merkmale eines Messgeräts?
Neben der Messabweichung hat ein Messgerät jedoch noch weitere charakteristische Merkmale:
- Messbereich
- Empfindlichkeit
- Fehlergrenze
- Dynamisches Verhalten
- Hysterese
- Rückwirkung
- Drift
- Auflösung
- Messprinzip
Der Messbereich gibt an, welcher Bereich einer Messgröße vom Instrument erfasst und angezeigt werden kann. Stellt sich beispielsweise eine 70 kg schwere Person auf eine Küchenwaage, die eine Skalenanzeige von 0 bis 2 kg besitzt, dann wird diese Person sehen, dass der Zeiger sich außerhalb der Skala befindet, jedoch nicht wissen, ob sie nun 2,1 kg wiegt oder eben doch 70 kg.
Zudem ist die Empfindlichkeit eines Messgerätes ausschlaggebend für dessen Einsatz. Wie bereits erwähnt gibt es Küchenwaagen, die 1 g von 2 g unterscheiden können, die meisten Personenwaagen sind weniger empfindlich und können dies nicht.
Ein weiteres wichtiges Merkmal sind die jeweiligen Fehlergrenzen eines Messgerätes. Diese geben an, wie groß die negative und positive Abweichung des angezeigten Wertes vom tatsächlichen Wert maximal sein darf. Nehmen wir beispielsweise an, ein Hersteller gibt an, dass sein Thermometer Fehlergrenzen von ± 0,02 °C aufweist und die tatsächliche Temperatur beträgt 10 °C. In diesem Fall garantiert der Hersteller, dass das Thermometer einen Wert zwischen 9,08 °C und 10,02 °C anzeigt. Das Thermometer kann jedoch in der Realität beispielsweise 9,09 °C anzeigen und somit eine Messabweichung von -0,01 °C aufweisen. Der Hersteller garantiert mit den Fehlergrenzen lediglich, dass die Messabweichung nie die von ihm angegebenen Fehlergrenzen überschreitet.
Als weitere Merkmale eines Messgerätes sollten an der Stelle noch sein dynamisches Verhalten, die Hysterese, die Rückwirkung, der Drift und die Auflösung erwähnt werden.
Mit dem sogenannten Messprinzip wird die physikalische Grundlage, auf der die Messung basiert, bezeichnet. Ein Thermometer beispielsweise bestimmt die Temperatur häufig über die Ausdehnung von Flüssigkeiten oder anderen Stoffen. Das Messprinzip in diesem Fall wäre also die Temperaturabhängigkeit der Ausdehnung von Flüssigkeiten oder anderen Stoffen.
Hinweis: Oft werden auch mehrere Messgeräte zu einer sogenannten Messeinrichtung zusammengeschlossen. In einem solchen Fall weist auch die Messeinrichtung als Gesamtheit aller Messgeräte die oben erläuterten Merkmale auf.
Welche Messgeräte gibt es und wofür werden sie eingesetzt?
Wie bereits erwähnt gibt es zahlreiche Messgeräte. Um einen groben Überblick zu verschaffen, werden im Folgenden beispielhaft besonders gängige und bekannte Messgeräte aus dem Alltag und dem Bereich der Elektrotechnik genannt.
Ein Messgerät, das wir mehrmals täglich ablesen, ist die Uhr. Eine Uhr dient zur Messung bzw. Anzeige der Zeit. Es gibt dabei viele verschiedenen Uhren von der bei den Römern beliebten Sonnenuhr über Sanduhren, die uns häufig bei Gesellschaftsspielen unter Druck setzen, bis hin zu den äußerst genauen Funkuhren.
Auch die Längenmessung ist in unserem Alltag keine Seltenheit. Meterstäbe, Lineale, Maßbänder und Messschieber sind weit verbreitete Messinstrumente für die Längenbestimmung.
Thermometer gehören ebenfalls zu den in unserem Alltag stets präsenten Messgeräten. Das Thermometer dient als Messgerät zur Temperaturermittlung. Hierbei gibt es die bereits erwähnten Ausdehnungsthermometer, die die temperaturbedingte Ausdehnung von Stoffen nutzen, um die Temperatur auf einer Skala anzuzeigen.
Neben solchen häufig als Außen- oder Zimmerthermometern eingesetzten Temperaturmessinstrumenten kommen auch Thermometer zum Einsatz, die berührungslos mit Infrarotstrahlung Temperaturen bestimmen und ein sogenanntes „Wärmebild“ anzeigen. In der Industrie werden diese dank ihrem Vorteil der berührungslosen Messung häufig zur Überwachung technischer Geräte im Betrieb eingesetzt. So kann beispielsweise der Prozess des Spritzgießens überwacht werden, ohne das Produkt durch Berührung beschädigen zu müssen.
Weitere Beispiele für Messgeräte zur Messung von Umweltwerten sind Schallpegelmessgeräte, Schwingungsmessgeräte und Luftströmungsmesser.
Was ist ein Multimeter?
Zu den wichtigsten Elektro-Messgeräten in der Elektrotechnik und Elektronik gehört ohne Zweifel das Vielfachmessgerät, bekannter unter der Bezeichnung „Multimeter“. Multimeter sind dabei sowohl unter Hobbyelektrikern als auch für industrielle Messzwecke äußerst beliebt.
Dabei gehört zu den Grundfunktionen eines Multimeters dessen Fähigkeit der Spannungs- und Strommessung. Im Normalfall kann der Nutzer zudem zwischen Gleich- und Wechselspannung bzw. –strom umschalten.
Da es von der Spannungs- und Strommessung nicht weit zur Widerstandsbestimmung ist, sind die meisten Multimeter auch mit der Funktion zur Widerstandsmessung ausgestattet. Hochwertige Modelle weisen zudem des Öfteren weitere zusätzliche Funktionen auf.
Grundsätzlich unterschieden werden Digitalmultimeter von Analogmultimetern. Beide Typen von Messgeräten sind bezüglich der Anzeige der Messbereiche für gewöhnlich verstellbar. Die Einsatzgebiete von Multimetern sind unzählbar, sie kommen quasi überall da zum Einsatz, wo Spannungen, Ströme oder Widerstände bestimmt werden müssen.
Was ist ein Oszilloskop?
Ein weiteres wichtiges Elektro-Messgerät ist das sogenannte Oszilloskop. Bei einem Oszilloskop handelt es sich um ein Messgerät, das mehrere elektrische Spannungen der Zeit zugeordnet auf einem Bildschirm darstellen kann. Es erstellt also zweidimensionale Verlaufsgraphen, die auf der horizontalen Achse die Zeit und auf der vertikalen Achse die zugehörige Spannung abbilden. Ein solches Spannungsverlaufsbild wird als Oszillogramm bezeichnet.
Oszilloskope können neben den Zeit- und Spannungswerten auch Messungen zur Frequenz des Signals und Signalstörungen vornehmen. Auch die Gleich- und Wechselspannungsanteile sowie der Anteil des Signalrauschens können unter anderem mit einem Oszilloskop gemessen werden.
Oszilloskope gibt es ebenfalls in der analogen und der digitalen Ausführung. Allerdings sind heute analoge Oszilloskope eher selten im Einsatz, sie wurden beinahe komplett von den digitalen Modellen vom Markt verdrängt. Anwendung finden analoge Oszilloskope heute hauptsächlich nur noch im Ausbildungsbereich von Schulen und Unternehmen oder im privaten Bereich.
Hinweis: Die Bedienung eines Oszilloskops ist im Vergleich zu den bisher genannten Messgeräten etwas komplexer und setzt daher etwas technische Fachkenntnis voraus.
Wie benutzt man ein Multimeter?
Multimeter können universell eingesetzt werden und eignen sich unter anderem zur Messung von Spannung, Strom und Widerstand. Doch wie benutzt man das Multimeter?
Die meisten Einstellungen erfolgen über den großen, runden Auswahlschalter in der Mitte des Multimeters. Der Schalter ist dabei auf Volt (V) oder Ampere (A) beziehungsweise Gleichspannung (DC) oder Wechselspannung (AC) zu stellen. Über Ohm (Ω) kann der Widerstand gemessen werden. Dafür darf durch die zu messende Leitung allerdings kein Strom fließen.
Während manche Multimeter den Messbereich automatisch bestimmen (Auto-Range-Funktion) muss bei anderen der zu erwartende Spannungs- bzw. Strombereich vom Anwender abgeschätzt werden. Sind Sie sich unsicher, wählen Sie zum Schutz des Geräts zuerst den höchsten Messbereich und schalten Sie dann bis zum genauen Messergebnis stufenweise herunter.
Damit das Multimeter auch messen kann, muss es mit dem Messgegenstand verbunden werden. Hier kommen die Messsonden ins Spiel. In der Regel gibt es eine rote und eine schwarze Sonde. Schließen Sie die rote Messleitung bei + (Strommessung), V (Spannungsmessung) oder Ω (Widerstandsmessung) und die schwarze Messleitung bei – (Strommessung) oder COM (Common) an.
Über die Messsonden können Sie nun Ihre Messung beispielsweise an den Polen einer Batterie durchführen. Achten Sie auf die richtige Polarität. Spannung fließt stets von Plus nach Minus.
Hinweis: Unterbrechen Sie bei einer Strommessung zuerst den zu messenden Stromkreis und schalten Sie das Multimeter dazwischen. Grundsätzlich steht bei Gleichstrom Schwarz für den Minuspol und Rot für den Pluspol.
Welche Varianten von Messinstrumenten gibt es?
So wie es beinahe unzählige verschiedene Messgeräte gibt, so gibt es von jedem Typ wiederum zahlreiche verschiedene Modelle. Ob Thermometer, Uhr, Oszilloskop, Zähler oder Multimeter, im Normalfall gibt es die Messinstrumente sowohl in einer digitalen als auch in einer analogen Ausführung. Auch in ihrer Qualität und in ihrer Genauigkeit bezüglich der Auflösung sowie den Fehlergrenzen unterscheiden sich Messgeräte häufig stark.
Hierbei spielt meist vor allem die Preisklasse und die Hochwertigkeit der verwendeten Materialien eine bedeutende Rolle. Ein Beispiel hierfür ist der Unterschied von Armbanduhren in ihrer Genauigkeit. So tendieren Schnäppchenuhren, die im Discounter erworben werden können, im Vergleich doch häufiger dazu nachzugehen als hochwertige Quarzuhren.
Die Modelle der Messgeräte unterscheiden sich zudem meistens in ihrer Größe, dem Gewicht und der Handlichkeit. So gibt es Modelle, die speziell für die portable Nutzung geschaffen wurden und problemlos von einem Ort zum anderen transportiert werden können und andere, die wiederum fest in ein System installiert werden müssen.
Zudem können netzbetriebene von batteriebetriebenen Messgeräten unterschieden werden. Und diese von solchen, die keinerlei elektrische Energie zur Ausführung der Messung benötigen. Alltägliche Beispiele hierfür sind analoge Thermometer und Waagen.
Entsprechend ihren Einsatzgebieten unterscheiden sich Messgeräte natürlich auch in ihrer Stabilität und Empfindlichkeit. Messgeräte, die in der Produktion eingesetzt werden, müssen beispielsweise häufig hohen Temperaturen standhalten können, während im Freien angewandte Messgeräte wasserdicht und generell wetterresistent sein sollten.
Was ist Kalibration?
Die Kalibration oder auch Kalibrierung ist ein Messprozess, bei dem festgestellt und dokumentiert wird, wie sehr die Werte eines Messgeräts von denen eines Referenzgeräts abweichen. Das Referenzgerät wird manchmal auch als Kalibrator bezeichnet.
Die Kalibrierung lässt sich mit einem Beispiel veranschaulichen: Möchten Sie wissen, ob eine Waage richtig geht, benötigen Sie eine andere Waage, die zuverlässige Messwerte liefert und Ihnen als Referenz dient. Sie wiegen dann einen beliebigen Messgegenstand, z. B. ein Paket, mit beiden Waagen. Ein Vergleich des Messwerts Ihrer Waage mit dem der Referenzwaage gibt Aufschluss darüber, ob diese richtig misst bzw. wie stark das gemessene Gewicht von dem tatsächlichen Gewicht abweicht.
Eine Kalibrierung kann jedoch nicht nur mit einem Referenzgerät durchgeführt werden, sondern auch mit einem Bauteil, einer Masse, einem Gas oder einem sonstigen Objekt, das sich als Referenz eignet.
Haben Sie beispielsweise ein Paket, dessen Gewicht Sie bereits kennen, können Sie damit Ihre Waage kalibrieren, ohne eine Referenzwaage zu benötigen.
Wer sollte Messgeräte kalibrieren?
Wer mit Multimeter, Waage und Stoppuhr für Freizeitzwecke misst, muss ein Messgerät eher selten kalibrieren. Eine Kalibrierung ist vor allem bei beruflichen Anwendungen in Unternehmen, Fabriken, Einrichtungen usw. wichtig, um einen hohen Qualitätsstandard garantieren zu können.
Je nach Branche und Messeinrichtung gelten unterschiedliche Vorschriften. Die Kalibrierung darf nur von dafür zugelassenen Kalibrierlaboren durchgeführt werden. Bescheinigt werden die Messergebnisse mit einem sogenannten Kalibrierzertifikat.
Hinweis: Besteht eine Gerät die Kalibrierung nicht, weil der Messfehler zu groß ist, müssen entsprechende Korrekturmaßnahmen vorgenommen werden, bevor das Gerät wieder zum Einsatz kommen kann.
Messgeräte kaufen: Was beim Kauf eines Messgeräts beachten?
Bevor Sie sich ein Messgerät kaufen, sollten Sie sich genau überlegen, in welcher Messgröße Sie messen möchten und wie genau die Messwerte sein müssen. Als einfaches Beispiel kann man sich hier die Bestimmung des Gewichtes von Lebensmitteln vorstellen. Eine Metzgerei benötigt eine Waage, die mehrere Kilo schwere Produkte wiegen kann, allerdings muss das Gewicht nicht exakt angegeben werden: Es ist letztendlich nicht wichtig, ob der Kunde jetzt 2 kg oder eventuell doch 2,002 kg Hackfleisch erhält. Ein Gewürzhändler hingegen muss nicht große Massen wiegen, benötigt jedoch eine Waage, die zwei Gramm von fünf Gramm unterscheiden kann.
Wägen Sie daher ab, wie präzise Ihr Messgerät messen muss und bedenken Sie zudem, welchen Bedingungen es ausgesetzt sein wird.
- Möchten Sie das Messgerät nur im Raum einsetzen oder sollte es wetterresistent arbeiten?
- Sollte es praktisch zu transportieren und mobil anzuwenden sein oder wird es einmal stationär installiert werden und die Mobilität des Gerätes ist daher eher nebensächlich?
- Sollten mehrere Messgrößen in unterschiedlichen Einheiten aufgezeichnet werden können?
Tipp: Skizzieren Sie den Aufbau der Messeinrichtung grob und achten Sie auf alle auf Ihren Fall zutreffenden Besonderheiten. Generell ist häufig natürlich der Wunsch einer möglichst genauen Messung gegeben, allerdings ist oft im Sinne des Budgets und der Notwendigkeit ein gewisser Grad an Genauigkeit ausreichend.
Was sind Top-Marken für Messgeräte?
Wenn Sie Messgeräte kaufen wollen, fallen Ihnen sicherlich einige bekannte Namen häufig ins Auge. Zu den führenden Herstellern gehören beispielsweise Fluke, GMC-I Messtechnik, Fluke Networks und Cimco. Stöbern Sie doch einfach mal und entdecken Sie das Messgerät-Modell, das genau das richtige für Ihren Messaufbau ist.
Sie finden nicht nur Fluke Messgeräte, sondern auch von Bussystem-Messgeräten über Multimeter, Prüfgeräte und Kabellängenmessgeräte alles bis hin zu kompletten Messgeräte-Sets. Bei Fragen und Unklarheiten zögern Sie nicht unsere Experten zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen jederzeit gerne weiter!