Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangswiderstand Digitalvoltmeter


von Horst S. (petawatt)


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Hab mir für höhere Gleichspannungen zwei Tastköpfe 1000:1 / 1GOhm durch 
Reihenschaltung vieler Widerstände gebaut. Die Widerstände mit einer 
Toleranz von 1% wurden vorher sicherheitshalber mit meinem Fluke 87V 
vermessen (Fluke 87V kann nur bis 50MOhm messen).
Sowas kann man natürlich auch fertig kaufen. In den technischen Daten 
findet man dann sinngemäß die Angabe: Für Messgerät mit einem 
Eingangswiderstand von 10 MOhm. Dieser Wert wird auch für das 87V 
angegeben.
Irgendwie zeigt das Fluke aber mit beiden Teilern eine etwas höhere 
Gleichspannung an. Hab schon an meinen Rechenkünsten gezweifelt, und den 
unteren Teilerwiderstand einfach passend verkleinert. Nun stimmt es.
Mit meinem neuen Brymen BM867s hab ich aus purer Neugier mal in das 
Fluke hineingemessen. Das BM867s sagt nicht 10,0 sondern 11,12 MOhm. 
Umgekehrt misst das Fluke beim Brymen 11,15 MOhm.
Mit diesen realen Eingangswiderständen ergibt sich gegenüber 10,0 MOhm 
ein zusätzlicher aber vermeidbarer Messfehler des Teilers von ca. +1% . 
Das wird bei den im Handel erhältlichen Teilern auch nicht anders sein.
Also nicht allen Angaben in den Datenblättern blind vertrauen.
Das BM867s kann übrigens gegenüber dem 87V in einem Leitwert-Messbereich 
noch grobe Messungen bis  99,99 nS (0,01 nS ist immerhin 100 GOhm) 
durchführen.

Grüße von petawatt

von Harald W. (wilhelms)


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Horst S. schrieb:

> Mit diesen realen Eingangswiderständen ergibt sich gegenüber 10,0 MOhm
> ein zusätzlicher aber vermeidbarer Messfehler des Teilers von ca. +1% .
> Das wird bei den im Handel erhältlichen Teilern auch nicht anders sein.

Nun, es wurden als Teiler wohl 10MOhm, 1MOhm, 100kOhm usw. verwendet.
Die sind leichter erhältlich als 9Mohm usw. Normalerweise stören
diese Abweichungen beim Messen nicht.

von Jörg R. (solar77)


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Horst S. schrieb:
> Hab mir für höhere Gleichspannungen zwei Tastköpfe 1000:1 / 1GOhm durch
> Reihenschaltung vieler Widerstände gebaut. Die Widerstände mit einer
> Toleranz von 1% wurden vorher sicherheitshalber mit meinem Fluke 87V
> vermessen (Fluke 87V kann nur bis 50MOhm messen).

Mit welchen Widerstandswerten hast Du den Teiler gebaut? Also wie groß 
ist R1 bzw. R2? Wobei R2 der Widerstand in meiner Überlegung ist über 
den Du die Spannung mit dem DMM misst. Aus welchen Widerstandswerten 
besteht R1?

Ich bin bei weitem kein Experte für Messtechnik. Kann es aber sein dass 
Dein Messergebnis durch Thermospannungen verfälscht wird, bedingt durch 
die vielen Verbindungen der einzelnen Widerstände in Serie?

: Bearbeitet durch User
von hell wie LED (Gast)


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Wieso ein Teiler?
Da der Innenwiderstand der DMMs bekannt ist, muss doch ein Vorwiderstand 
reichen.
Genau wie bei LEDs!

von Sebastian S. (amateur)


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>hell wie LED
Wohl eher trübe Funzel.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Horst S.,

es geht auch viel einfacher.
Du brauchst einfach nur eine bekannte stabile Spannungsquelle und einen 
bekannten sinnvoll gewählten Widerstand.

Du schaltest z.B. 10 MOhm in Reihe mit Deiner Spannungsquelle, z.B. 10V.
Du misst dann mit Deinem Fluke 87V diese hochohmig gemachte 
Spannungsquelle.

Bei 10 MOhm Eingangswiderstand des Fluke 87V solltest Du so etwa 5V 
messen.
Das liegt auch schön nahe in Richtung Messbereichsende.

Der Rest ist Ohm'sches Gesetz.

Hast Du wirklich einen Teiler für Deine höheren Spannungen gebaut?
Du belastet dann ja mit 10Mohm vergleichsweise niederohmig einen 
hochohmigen Teiler, das kann ja nicht gut gehen.

Wenn Du wirklich mit einem Teiler arbeiten willst, müsstest Du den mit 
einem Spannungsfolger puffern, damit die Last des Multimeters keine 
Bedeutung mehr hat.

von Jörg R. (solar77)


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Peter M. schrieb:
> Wenn Du wirklich mit einem Teiler arbeiten willst, müsstest Du den mit
> einem Spannungsfolger puffern, damit die Last des Multimeters keine
> Bedeutung mehr hat.

Der Eingangswiderstand kann mit in den Teiler einbezogen werden, dann 
wirkt er sich nicht nachteilig aus.

von Thomas E. (thomase)


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Horst S. schrieb:
> nicht 10,0 sondern 11,12 MOhm.

Kann ich bestätigen. Im mV-Bereich sind es allerdings tatsächlich 10MΩ.

von Peter M. (r2d3)


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Jörg R. schrieb:
> Der Eingangswiderstand kann mit in den Teiler einbezogen werden, dann
> wirkt er sich nicht nachteilig aus.

Ein schöner gepufferter dekadischer Teiler macht den Taschenrechner 
überflüssig und bedeutet einen Komfortgewinn - natürlich nur nach 
Einbeziehung der Thermospannungen! :)

Welchen Fehler, bzw. welche Größenordnung des Fehlers erwartest Du denn 
nach Einbeziehung von Thermospannungen?
Kann man das auf dem Fluke 87V sehen?

von Jörg R. (solar77)


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Peter M. schrieb:
> Welchen Fehler, bzw. welche Größenordnung des Fehlers erwartest Du denn
> nach Einbeziehung von Thermospannungen?
> Kann man das auf dem Fluke 87V sehen?

Ich weiß ja nicht einmal ob die überhaupt Relevant sind, und ob sie 
entstehen können. Wenn aber, dann kann ich mir vorstellen das sie das 
Messergebnis im mV-Messbereich verfälschen können. Vielleicht meldet 
sich Reference Anja zu Wort;-)

: Bearbeitet durch User
von WiMi (Gast)


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Horst S. schrieb:
> Hab mir für höhere Gleichspannungen zwei Tastköpfe 1000:1 / 1GOhm durch
> Reihenschaltung vieler Widerstände gebaut. Die Widerstände mit einer
> Toleranz von 1% wurden vorher sicherheitshalber mit meinem Fluke 87V
> vermessen (Fluke 87V kann nur bis 50MOhm messen).

> Irgendwie zeigt das Fluke aber mit beiden Teilern eine etwas höhere
> Gleichspannung an.

welche Spannungen liegen denn am heißen Ende des Tastkopfs an?

Und - ist die Spannungsabhängikeit der verwendeten Widerstände im 
Datenblatt definiert? Da tut sich einiges und manchmal sehr 
überraschendes in und um die Widerstände.

Und - wenn die Spannung über 1kV liegt - hast Du die fast zwangsweise 
entstehenden Coronaentladungen im Griff? Die führen ja auch zu einem 
Spannnungsabfall der das Messergebnis verfälscht...

von Wolfgang (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Ich weiß ja nicht einmal ob die überhaupt Relevant sind, und ob sie
> entstehen können.

Erstmal setzen Thermospannungen bei symmetrischen Kontakten 
Temperaturdifferenzen voraus. Bei einem Thermoelement Typ K (NiCr-Ni) 
entsteht bei 10K Temperaturunterschied eine Spannung von rund 0.4mV - 
nur so für die Größenordnung.

von Sicherheitsinspektor (Gast)


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> Der Eingangswiderstand kann mit in den Teiler einbezogen werden, dann
> wirkt er sich nicht nachteilig aus.

Dann liegt aber, wenn auch recht hochohmig, die volle Eingangsspannung
am Ausgang des unbelasteten Spannungsteilers.
Vielleicht nicht das was man unbedingt will.

Beitrag #6447230 wurde vom Autor gelöscht.
von Mani W. (e-doc)


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Sicherheitsinspektor schrieb:
> Dann liegt aber, wenn auch recht hochohmig, die volle Eingangsspannung
> am Ausgang des unbelasteten Spannungsteilers.

Die dann aber, wenn man sie berührt, keine Gefahr darstellt für
den, der darauf greift...

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Sicherheitsinspektor schrieb:
>> Der Eingangswiderstand kann mit in den Teiler einbezogen werden,
> dann
>> wirkt er sich nicht nachteilig aus.
>
> Dann liegt aber, wenn auch recht hochohmig, die volle Eingangsspannung
> am Ausgang des unbelasteten Spannungsteilers.
> Vielleicht nicht das was man unbedingt will.

Nein, wie kommst Du darauf? Der Teiler besteht aus 2 Widerständen (beim 
TO sind es wegen Mangel an passenden Widerständen mehr) und dem parallel 
zum niederohmigen das Messgerät. Da liegt nicht die volle 
Eingangsspannung an. Man muss es halt vernünftig umsetzen.

: Bearbeitet durch User
von Christian L. (cyan)


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Der Eingangswiderstand des Fluke 87V ist halt nicht konstant - auch wenn 
Fluke das Gegenteil behauptet. Ein Blick in das Service Manual zeigt, 
dass es einen 9,997M Widerstand am Eingang gibt, zu dem dann, je nach 
Messbereich, unterschiedliche Widerstände gegen Masse geschaltet werden. 
Was so auch aus der Beschreibung der Spannungsmessung hervor geht.

Im 10MOhm Messbereich wird die Spannungsrücklesung primär aus dem 
9,997MOhm Widerstand und einem 1,106MOhm Widerstand erzeugt. Die 
Ergebnisse der Innenwiderstandsmessung beim Fluke passen also. Das 
Brymen ist wahrscheinlich ähnlich aufgebaut.

Immerhin, ob 10MOhm oder 11MOhm macht schon einen ordentlichen Fehler.

Das Service Manual findet man u.a. hier:
http://ftb.ko4bb.com/getsimple/index.php?id=manuals&dir=Fluke

von Horst S. (petawatt)


Angehängte Dateien:

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Ein 1000:1 / 1 GOhm Teiler besteht aus einem Widerstand 999MOhm plus 
1MOhm in Reihe. Der 1MOhm Widerstand ist eine Parallelschaltung von dem 
Teilerwiderstand und dem Eingangswiderstand des Messgerätes. Bei 10MOhm 
Eingangswiderstand muss man also 1,11111...MOhm in den Teiler einbauen. 
Bei einem Eingangswiderstand von 11,12MOhm aber nur 1,09881MOhm 
(-1,107%).
Die Teiler wurden wie folgt aufgebaut:
Teiler 1 (Studienobjekt)
212 x 4,7MOhm/1%/250V/0,25W = 996,4MOhm (Messung Fluke 87V = 992MOhm als 
Summe aus mehreren Teilmessungen wegen des eingeschränkten 
Messbereichs). Die restlichen Widerstände für 999/1,09881 wurden 
sinnvoll mit 1% Widerständen hinzugefügt. Die Widerstandskette wurde 
dann auf ein Isolierrohr aufgewickelt.
Teiler 2
30 x 33MOhm/5%/3500V/0,5W = 990MOhm (gemessen 974MOhm). Auch hier wurden 
die restlichen Widerstände für 999/1,09881 sinnvoll mit 1% Widerständen 
hinzugefügt. Die Widerstandskette wurde in ein Isolierrohr eingebaut und 
mit Paraffin vergossen. Am Messeingang ist zur Vermeidung von Korona 
(nicht Covid-19) eine Elektrode angebracht.

Bei 60V und 700V ist die Genauigkeit für Gleichspannung gut und der 
Teiler 2 sollte entsprechend auch für 30kV nützlich sein. Bei einer 
Wechselspannung sind natürlich nur kleine Frequenzen zulässig da der 
Teiler kapazitiv nicht kompensiert ist.

Grüße von petawatt

von Horst S. (petawatt)


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Horst S. schrieb:
> Das BM867s kann übrigens gegenüber dem 87V in einem Leitwert-Messbereich
> noch grobe Messungen bis  99,99 nS (0,01 nS ist immerhin 100 GOhm)
> durchführen.

Korrektur: Den Leitwert-Messbereich erreicht man beim Fluke über die 
gelbe Taste nur wenn vorher auf manuellen Messbereich umgeschaltet 
wurde. Diese Info fehlt in der Betriebsanleitung.

Grüße von petawatt

von Falk B. (falk)


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Horst S. schrieb:
> Fluke hineingemessen. Das BM867s sagt nicht 10,0 sondern 11,12 MOhm.

Das ist auch so, aber nur im 6V Meßbereich. Bei 60V sind es 10,1, 
darüber fast genau 10M. Ausrede von Fluke "liegt an der internen 
Schutzschaltung". Naja.

> Das wird bei den im Handel erhältlichen Teilern auch nicht anders sein.

Nö, das kommt immer auf den Teilerfaktor und Fußpunktwiderstand an. Wenn 
du mit deinen 1G einen 10.000:1 Teiler mit 1,1M im Fußpunkt baust, ist 
der Fehler bei 11,2M kleiner.

von Falk B. (falk)


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WiMi schrieb:
> Und - wenn die Spannung über 1kV liegt - hast Du die fast zwangsweise
> entstehenden Coronaentladungen im Griff? Die führen ja auch zu einem
> Spannnungsabfall der das Messergebnis verfälscht...

So ein Käse. Nur weil vielleicht mehr als 1kV anliegt, gibt es noch 
lange keine Coronaentladungen. Muss wohl mit der allgemeinen 
Coronahysterie zusammenhängen!

Außerdem führen derartige Entladungen nicht zu Spannungsabfällen, nur zu 
einer Belastung von ein paar Dutzend uA der Quelle.

von Horst S. (petawatt)


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Falk B. schrieb:
> Horst S. schrieb:
>> Fluke hineingemessen. Das BM867s sagt nicht 10,0 sondern 11,12 MOhm.
>
> Das ist auch so, aber nur im 6V Meßbereich. Bei 60V sind es 10,1,
> darüber fast genau 10M. Ausrede von Fluke "liegt an der internen
> Schutzschaltung". Naja.

Gut zu wissen. Dann muss ich bei Messungen oberhalb von 6kV jetzt eine 
kleine Korrektur vornehmen. Nicht das ich unbedingt auf 1% genau messen 
will. Aber man sollte ja wissen was da so vor sich geht wenn unerwartete 
Messergebnisse auftreten. Für Spannungen oberhalb von 1 kV hab ich 
leider keine genaue Vergleichsmessung.


Grüße von petawatt

von Thomas E. (thomase)


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Horst S. schrieb:
> Korrektur: Den Leitwert-Messbereich erreicht man beim Fluke über die
> gelbe Taste nur wenn vorher auf manuellen Messbereich umgeschaltet
> wurde. Diese Info fehlt in der Betriebsanleitung.

Auch nicht richtig, sondern mit mehrmaligem Drücken der Range-Taste. Mit 
der gelben Taste wird zwischen Widerstand und Kapazität umgeschaltet.

von Jörg R. (solar77)


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Horst S. schrieb:
> Korrektur: Den Leitwert-Messbereich erreicht man beim Fluke über die
> gelbe Taste nur wenn vorher auf manuellen Messbereich umgeschaltet
> wurde. Diese Info fehlt in der Betriebsanleitung.

Laut Bedienungsanleitung erreicht man den Leitwert-Messbereich im 
Ohm-Bereich über die Range Taste. Handbuch Seite 20:

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/D100/FLUKE_80_SERIE.pdf

Beim Brymen 869s ist ein entsprechendes Symbol am Wahlschalter 
angebracht, dass hat sich Fluke gespart.


Edit: Sorry, sehe gerade das Thomas E. das auch schon geschrieben hat. 
Ich habe angefangen zu schreiben...war dann aber doch noch parallel 
woanders aktiv;-)


@TO (Horst)
Etwas OT...aber wie zufrieden bist Du mit dem 869s? Man liest hier im 
Forum ja kaum etwas über Brymen Messgeräte.

: Bearbeitet durch User
von Horst S. (petawatt)


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Jörg R. schrieb:
> Etwas OT...aber wie zufrieden bist Du mit dem 869s? Man liest hier im
> Forum ja kaum etwas über Brymen Messgeräte.

Hab das 867s erst seit 5 Tagen. Die zusätzlichen Eigenschaften des 869s 
für einen Mehrpreis von 58,49€ brauch ich nicht. Bei Vergleichsmessungen 
mit meinem auch schon älteren Fluke 87V weicht das BM867s für 
Gleichspannung mV und V bis 60V weniger als 0,06% ab. Dabei wurde das 
Fluke über die Jahre nie neu kalibriert. Im High-Resolution-Modus 
reagiert das BM867s bei Wechselspannung etwas träger. Das stört mich 
aber nicht.
Bei der Messung von 0,1% Widerständen ist die Abweichung bis 1MOhm 
kleiner als 0,11%, bei 9MOhm 0,43%.
Die Doppelanzeige Gleichspannung plus Brumm finde ich nützlich.
Mehr hab ich noch nicht getestet.
Bei Bedarf kann man ein Thermometer für K-Elemente für 6,45€ (5mV je 
Grad) hinzufügen 
https://www.ebay.de/itm/AD8495-Armz-Thermal-K-Type-Thermocouple-Amplifier-Analog-Output-Precision-Module/232510367984?hash=item3622b2a8f0:g:RwIAAOSwNglZ0wIZ 
.
Suche gerade eine preiswerte alternative Schnittstelle zum PC
https://www.tindie.com/products/martind/brymen-867869-adapter-cable/
Momentan aber ausverkauft.

Grüße von petawatt

von Thomas E. (thomase)


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Horst S. schrieb:
> Ebay-Artikel Nr. 232510367984

Was willst du damit? Diese ominöse Schaltung brauchst du nicht, denn 
sowas ist in deinem DMM eingebaut.

von Horst S. (petawatt)


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Thomas E. schrieb:
> Horst S. schrieb:
>> Ebay-Artikel Nr. 232510367984
>
> Was willst du damit? Diese ominöse Schaltung brauchst du nicht, denn
> sowas ist in deinem DMM eingebaut.

Nochmal: Ich hab das BM867s ohne Thermometer und nicht das BM869s.
Mit dem "ominösen" AD9495 kann man ein K-Element auswerten und mit der 
PC-Schnittstelle des BM867s die Daten auf den PC übertragen. Mein Fluke 
hat zwar das Thermometer aber keine Schnittstelle.

von Thomas E. (thomase)


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Ach so. Ich dachte die Brymen hätten alle Temperturmessung.

von MiWi (Gast)


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Falk B. schrieb:
> WiMi schrieb:
>> Und - wenn die Spannung über 1kV liegt - hast Du die fast zwangsweise
>> entstehenden Coronaentladungen im Griff? Die führen ja auch zu einem
>> Spannnungsabfall der das Messergebnis verfälscht...
>
> So ein Käse.

Du mußt es ja wissen, war eh klar.

auch wenn 1kV noch nix nenneswertes passiert, einen 1000:1 
Spannungsteiler verwendet man nicht bei 1kV sondern bei höheren 
Spannungen und der TO hat in seiner Eröffung nicht geschrieben bei 
welchen Spannungen er den Abgleich gemacht hat.

> Nur weil vielleicht mehr als 1kV anliegt, gibt es noch
> lange keine Coronaentladungen. Muss wohl mit der allgemeinen
> Coronahysterie zusammenhängen!

Hahaha. guter Witz.

>
> Außerdem führen derartige Entladungen nicht zu Spannungsabfällen, nur zu
> einer Belastung von ein paar Dutzend uA der Quelle.

Von der zusätzlcihen Quellenbelastung hat niemand geredet....

aber hauptsache kompetent herumgenölt.

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