Allgemeines zum Messen elektrischer Größen

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Grundsätzliches zu Messungen

1. Miss niemals zweimal. Weil Du sonst nicht weißt, welches der beiden Ergebnisse das richtige ist.

2. Alle Konstanten sind variabel.

3. Wer misst, der misst Mist.

In Anbetracht des Messergebnisses muss die Messung immer kritisch betrachtet werden. Bei einer falsch durchgeführten Messung können allerlei Werte gemessen werden. Das bedeutet, Messergebnisse muss man immer richtig interpretieren.

Messen ist das Vergleichen von Größen. Der Vergleich kann analog oder digital, direkt oder indirekt erfolgen.

Messwerterfassung

Analoges Messen

In analoger Form treten alle Erscheinungen in unendlich feinen Stufen auf. Typischerweise wird ein Füllstand analog gemessen, indem am Behälter eine vertikale Skala angebracht ist. Beispiele dafür finden sich am Messbecher, Wasserkocher oder einer Kaffeemaschine.
Ein typischer Fehler beim analogen Messen ist der Ablesefehler. Das beginnt beim Interpretieren der Messskalen und endet beim Ablesen des Messwerts. Dadurch sind analoge Messung immer etwas ungenau.

Obwohl der Fortschritt das digitale Messen mit sich brachte, ist Digital nicht besser als Analog. Bei der Zeitmessung ist vielen Menschen eine analoge Uhr lieber. Für die täglichen Aufgaben reicht es oft aus, mit einem kurzen Blick auf die Uhr, dass man weiß, dass es Viertel vor zwölf oder kurz vor Feierabend ist. Für diese Erkenntnis ist die Genauigkeit einer digitalen Anzeige überflüssig.

Digitales Messen

Das Ablesen von digitalen Werten ist in der Regel einfach und schnell. Interessant werden digitale Werte bei der Messwertübertragung. Denn Messwerte entstehen nicht unbedingt an dem Ort, wo sie zur Verarbeitung benötigt werden. Sie müssen also noch übertragen werden. Jede Übertragung ist jedoch empfindlich gegenüber Störungen und kann mit Verlusten behaftet sein. Die Signale auf langen Leitungen werden zum Beispiel durch kapazitive und induktive Einstreuungen gestört. Weitere Störgrößen sind die Temperaturdrift, Alterung und das Rauschen in den Bauelementen. Deshalb werden Messwerte in digitale Form umgewandelt und übertragen.

Direktes Messen

Bei der direkten Messung wird der Messwert direkt am Messobjekt ermittelt. Das Messgerät zeigt den Messwert direkt an. Typischerweise wird Spannung und Strom direkt gemessen. Für diese Messgrößen gibt es einfache Messgeräte.

Indirektes Messen

Oft gibt es keine Möglichkeit, den Messwert direkt zu ermitteln. Dabei bedient man sich einer physikalischen Eigenschaft, die sich zu der zu messenden Größe in einem definierten Verhältnis befindet.
Eine Temperatur wird üblicherweise indirekt über das Volumen von Flüssigkeiten, die Länge von Metallstäben oder den Widerstand eines Halbleiters gemessen.
Eine andere Form des indirekten Messens ist das direkte Messen eines oder mehrerer Werte und die anschließende Berechnung des eigentlichen Messwerts.

Grundbegriffe der elektrischen Messtechnik

 

Messen	Messen bedeutet eine unbekannte Größe mit einer bekannten Größe vergleichen.
Messgröße	In der elektrischen Messtechnik werden Strom, Spannung und Widerstand als Messgröße bezeichnet. Die Messgröße ist die Einheit des Messwerts.
Messwert	Bei der Messung wird ein Wert ermittelt. Er wird als Messwert bezeichnet. Dieser setzt sich aus dem Anzeigewert und der Messgröße zusammen. Die Messgröße ist die Einheit.
Anzeigewert	Der Anzeigewert wird aus dem Zeigerausschlag eines analogen Messgeräts ermittelt oder vom Display eines digitalen Messgeräts abgelesen.
Messbereich	Da der Messwert sehr groß oder sehr klein sein kann und aufgrund baulicher Größe ein Messgerät nur einen begrenzten Platz zur Anzeige des Messwerts hat, stellt man vor der Messung den Messbereich ein. Dazu muss man vorher ungefähr wissen, wie hoch der Messwert sein könnte. Im Regelfall beginnt man bei einem hohen Messbereich und schaltet bei Bedarf schrittweise den Messbereich herunter.
Nullstellung	Bei der Nullstellung ohne angelegte Spannung oder Strom muss der Zeiger exakt über dem Nullstrich der Skala liegen. Wenn nicht, dann muss der Zeiger justiert werden. Sonst kommt es zu einem Messfehler.
Messgerät	Mit dem Messgerät wird der Messwert, der Zahlenwert, einer elektrischen Größe (Messgröße) ermittelt.

Fragestellungen vor der Messung

• Auch wenn es sich um eine einfache Standard-Messung handelt sollte man sich vor dem Messen folgende Fragen stellen:

• Welchen Messwert brauche ich mit welcher Genauigkeit?

• Wie viele Nachkommastellen brauche ich?

• Messe ich Gleichspannung (DC), Wechselspannung (AC) oder eine Spannung mit Wechselspannungsanteil (AC).

Je nach Antwort ist das Messinstrument auszuwählen, der Messbereich einzustellen und die Messart (z. B. Stromfehler- und Spannungsfehlerschaltung) anzuwenden.

Elektrische Messgrößen

• Spannung messen

• Strom messen

• Widerstand messen

• Leistung messen

• Elektrische Arbeit messen

• Kapazität messen

• Elektrische Messgeräte

• Messbereichserweiterung

• Messfehlerschaltungsart

Messunsicherheit

Messfehler

Beim Ermitteln des Messwertes können verschiedene Fehler auftreten. Um diese Fehler auszuschließen sind folgende Punkte zu beachten:

• Gebrauchslage des Messgerätes beachten.

• Messinstrumente sind empfindlich und daher sorgfältig zu behandeln.

• Messinstrumente sollten keiner zu hohen Temperatur ausgesetzt werden.

• Bei analogen Messgeräten sollte das letzte Drittel der Messskala verwendet werden.

• Magnetische Felder nehmen Einfluss auf das Messwerk.

• Messgeräte sind trocken und staubfrei aufzubewahren.

• Beim Messen auf Messgröße und Messbereich achten.

• Bei Messgeräten vor der Messung die Nullstellung des Zeigers prüfen.

Damit der Messfehler beim analogen Messgerät möglichst gering bleibt, sollte der Messbereich (Schalterstellung) so gewählt werden, dass sich der Zeiger im letzten Drittel der Skala befindet.

Elektrische und elektronische Messgeräte

Übersicht: Elektrische Messgeräte

• Drehspul-Messwerk

• Dreheisen-Messwerk

• Elektrodynamisches Messwerk

• Spannungsprüfer

• Digitale Messgeräte

• Vielfachmessgerät / Multimeter

• Oszilloskope (Oszi)

Projektdokumentationen im Bereich der el. Messtechnik