Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Ampere messen mit dem Multimeter Fehlerkorrekturrechnung


von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


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Wenn man das Multimeter in den Stromkreis verschaltet, dann gibt es 2 
Fehler, einmal die Abweichung des Messgeräts, und den Einfluss den das 
Messgerät auf die Schaltung selbst ausübt. Um festzustellen wie groß die 
2 Fehler addiert sind, folgender Versuch:

Anzeigefehler:
MM wird an Netzteil angeschlossen und auf .45A eingestellt, MM zeigt % 
anderen Wert an.

Einflussfehler:
Taschenlampe wird an den Tisch festgeklemmt, und in einem gewissen 
Abstand eine Led aufgestellt an deren Terminals ein Multimeter auf 2V 
angeschlossen ist. Jetzt schaltet man  das Strommessende MM an die 
Stelle wo normalerweise die Tailcap ist. Notiert V. Hält Alufolie an die 
Stelle wo das MM war. Notiert V. Daraus ergibt sich die Abweichung des 
Einflussfehlers.

Fehlerkorrekturrechnung:
MM A angezeigter Wert + MM A angezeigter Wert x 
(Anzeigefehler+Einflussfehler)

Aus diesem Versuchsaufbau konnte ich folgende Ergebnisse erzielen:
kingcraft kmm940: 2,6A+2,2%anz+2%einfl=2,7A
dt9205a:       2,1A+12%anz+17,78%einfl=2,7A

Noch genauer wäre mit einem guten Clampmeter zu vergleichen. Aber gibt 
es alternative bzw. bessere Methoden als mein Versuch? Methodische 
Fehler?

: Bearbeitet durch User
von Thilo R. (harfner)


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Ich komme nicht so ganz mit. Willst Du den Strom einer LED-Taschenlampe 
möglichst genau messen?

Zu Deinem Anzeigefehler: Wenn die Anzeige an Deinem Labornetzteil 
genauer ist als die Strommessung an Deinem Multimeter, dann ist entweder 
Dein Netzteil SEHR gut oder Dein Multimeter nicht so gut. Normalerweise 
ist die absolute Genauigkeit der Spannungseinstellung am Netzteil nicht 
so besonders toll. Das braucht auch keiner, das ist ja ein Netzteil und 
kein Kalibrator. Das Netzteil muss die Spannung nur gut konstant HALTEN.

Wenn Du Ströme genauer messen willst, als Dein MM das kann, dann sind 
exakt bekannte Widerstände (Shunts) das Mittel der Wahl. Clampmeter für 
DC mit Genauigkeit im Promillebereich, das wird wahrscheinlich teuer.

So aus dem Gefühl: Ist nicht die Temperaturabhängigkeit der 
Strom/Spannungskennlinie der LED deutlich größer als das Prozent 
Meßungenauigkeit?

von Armin X. (werweiswas)


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Wer misst misst Mist...

Wenn Du die Spannung am Netzteil erhöhst bis am MM 0,45A anstehen ist 
das was ganz anderes wie wenn Du 2V einstellst und eine LED mit dem MM 
in Serie daran anschließt.

von Peter M. (r2d3)


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Dein Beitrag ist leider komplett unverständlich. Der Abkürzungssalat neu 
erfundener Abkürzungen trägt auch nicht zur Verständlichkeit bei.
Es fehlt auch eine Angabe, in welcher Größenordnung Du einfach Ströme 
mesen willst.

Der G. schrieb:
> Anzeigefehler:
> MM wird an Netzteil angeschlossen und auf .45A eingestellt, MM zeigt %
> anderen Wert an.

MM soll wohl "Multimeter" heißen?
Meine Multimeter messen. Einstellen kann ich sie, außer beim Justieren, 
nicht.

> MM zeigt % anderen Wert an.

???
"Anzeigefehler" ist kein für mich bekannter Begriff aus der Messtechnik.
Soll das ein Parallaxenfehler bei Nutzung eines Zeigerinstruments sein, 
auf dass man nicht gerade draublickt? Oder soll das ein halber "Count" 
eines Digitalmultimeters sein?

Ein Standardmessverfahren besteht im Einschleifen eines bekannten 
Strommesswiderstands "Shunt" in den Stromkreis, über dem der 
Spannungsabfall gemessen wird. Nichts anderes macht Dein Multimeter im 
Strommessbereich.

Um den Einfluss des Shunts zu minimieren, kannst Du einen größeren 
Strommessbereich wählen, als Du eigentlich für die Messung benötigst.
Du minimierst damit den störenden Einfluss Deines Shunts. Größere 
Strommessbereiche bedeuten kleinere Shunts, über denen der 
Spannungsabfall aber geringer ist. Der Preis für kleinere Beeinflussung 
ist also der Anstieg der Messunsicherheit.

Im Messbereich bis 1,25A kannst Du Dein Billigmultimeter durch 
Verwendung eines Präzisionsverstärkers aufwerten:
https://www.eevblog.com/projects/ucurrent/
Dieser verstärkt den Spannungsabfall über einem niederohmigen Shunt, den 
Du dann problemlos auch mit einfacheren Multimetern auslesen kannst.

Verfügst Du über hochwertigere Multimeter kannst Du Dir die Verstärkung 
sparen. Oftmals haben hochwertigere Multimeter aber relativ hochohmige 
Shunts.
Durch Kauf eines niederohmigeren Shunts mit bekanntem Widerstandswert 
kannst Du dann Dein hochwertigeres Multimeter aufwerten.
Der Preis für die geringere Beeinflussung Deines Messobjekts ist dann 
wieder die gestiegene Messunsicherheit, die aber bei einem 
höherwertigerem Multimeter, das auch kleinere Spannungen mit geringer 
Messunsicherheit messen kann geringer ausfällt.

Wenn Deine Last eine Ohmsche Charakteristik aufzeigt, dann kannst Du mit 
einem zweiten Multimeter den Spannungsabfall über Deinem ersten 
Multimeter messen. Es ist komfortabel, wenn Dein erstes Multimeter (im 
Strommessbetrieb) mit Messleitungen angeschlossen ist, bei denen die 
Stecker auf der Rückseite eine Buchse aufweisen.

Du dividierst dann einfach den gemessenen Spannungsabfall am ersten 
Multimeter durch die Spannung über der Last, die Du auch misst.
Diesen Quotienten multiplizierst Du mit dem gemessenen Strom.

Das Ergebnis ist der Strom, den die Ohmsche Last durch Einschleifung 
Deines Multimeters "verliert". Dieses Ergebnis musst Du zu Deinem 
Strommesswert addieren.

: Bearbeitet durch User
von Rudi Ratlos (Gast)


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Armin X. schrieb:
> Wer misst misst Mist...

Es dauert eben bis man diesen Misst versteht .

von Rudi Ratlos (Gast)


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Der G. schrieb:
> Einflussfehler:
Drogen

> Taschenlampe wird an den Tisch festgeklemmt, und in einem gewissen
> Abstand eine Led aufgestellt an deren Terminals ein Multimeter auf 2V
> angeschlossen ist. Jetzt schaltet man  das Strommessende MM an die
> Hält Alufolie an die Stelle wo das MM war. Notiert V.
> Daraus ergibt sich die Abweichung des Einflussfehlers
der Alufolie .


> Aus diesem Versuchsaufbau konnte ich folgende Ergebnisse erzielen:
> kingcraft kmm940: 2,7A
> dt9205a: 2,7A
LED 0,0A
Alufolie 2V

> es alternative bzw. bessere Methoden als mein Versuch? Methodische
wenigerDrogen.

von Mani W. (e-doc)


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Einem Schmetterling in der Natur ist leichter zu folgen als dem TO...

von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


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Thilo
Mein digitales Labornetzteil ist sehr gut, ich kann damit 0.01A 
einstellen und damit auch die Lichtausbeute von  5mm Leds bestimmen, 
indem ich immer 10mA mehr einstelle. Jup, ich will die Stromaufnahme 
einer Taschenlampe bestimmen, nur ausreichend genau im Bereich 
1,5-5Ampere, damit ich z.B. weiß wie stark die Led belastet wird. Der 
Shunt ist ja schon im MM, evtl. wäre es hilfreich dicke Drähte mit an 
den Shunt zu löten um die langen Messleitungen zu umgehen.

Peter
Das Multimeter wird direkt an das LabNetzteil angeschlossen und am 
Labornetzteil CC .45A eingestellt. Weil der Strom dann auch durchs MM 
fließt kann man damit die Abweichung des angezeigten Wertes des MM 
ermitteln.

Der ucurrent ist interessant, zu dem MM burdon steht hier was: 
https://www.weschler.com/blog/common-mistakes-when-using-a-dmm/

 Das VC-330 oder UT210e Clampmeter hätte die ganze Shunt 
Widerstandsproblematik gar nicht. Vermutlich misst es auch mehr als 
genau. Aber ich will es nicht kaufen, weil ich es sonst nicht brauche. 
Ich würde sagen mit meiner Korrektur liege ich ziemlich optimal. Erstens 
haben die Kontaktfedern auch einen Widerstand, sowie die Leitungen und 
die Kontaktpunkte von Schalter und Akku. Dann hat der Akku nur 4.1V. Da 
sind 2.6A realistisch, auch wenn ein 3 Ampere Treiber verbaut ist. Auch 
die verbaute Led hat eine höhere Vf im Vergleich zu meinen andren Leds.

Die letzten 3 Absätze sind sehr interessant, das werde ich mal 
ausprobieren. Aber nach meinem Verständnis wäre es sinnvoller nicht an 
den Buchsen des MM zu messen, sondern an den Messpunkten, weil die 
Messstrippen ja zum R des MMs das Ampere misst dazugehören. (Ich würde 
hier A MM abkürzen :P)

: Bearbeitet durch User
von Harfner (Gast)


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Ich vermute mal, Dein 'Einflußfehler' ist ungefähr das, was Peter in 
seinen letzten drei Absätzen beschrieben hat.
Mit einem entscheidenden Unterschied:Du hast den Spannungsabfall über 
der LED gemessen, Peter schlägt vor, den Spannungsabfall über dem 
Amperemeter zu messen, weil das Amperemeter eine ohmsche Last ist (sonst 
könnte es keinen Strom messen) aber Deine LED ganz sicher keine ohmsche 
Last ist.

von Teo D. (teoderix)


Angehängte Dateien:

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Bei den heute üblichen 100-300MOhm bei der Spannungsmessung, ist b) 
vernachlässigbar.
Lies dir mal das PDF zu durch!
https://www.univie.ac.at/anfpra/neu1/ls/Ls9/ls9.pdf

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Der G.,

Der G. schrieb:
> Thilo
> Mein digitales Labornetzteil ist sehr gut, ich kann damit 0.01A

Im Normalfall ist das Multimeter besser als das Labornetzteil, so dass 
man mit Hilfe des Multimeters die Anzeige eines Labornetzteil 
kalibriert.
Dass das bei Dir umgekehrt sein soll, müsstest Du schon erwähnen.

> einstellen und damit auch die Lichtausbeute von  5mm Leds bestimmen,
> indem ich immer 10mA mehr einstelle. Jup, ich will die Stromaufnahme
> einer Taschenlampe bestimmen, nur ausreichend genau im Bereich
> 1,5-5Ampere, damit ich z.B. weiß wie stark die Led belastet wird. Der
> Shunt ist ja schon im MM, evtl. wäre es hilfreich dicke Drähte mit an
> den Shunt zu löten um die langen Messleitungen zu umgehen.

Nein! Bei der Strommessung über dem internen Shunt geht kein bisschen 
Strom  verloren, egal wie lang Deine Messleitungen sind, denn der Strom 
kann ja nicht über den Shunt herumfließen!

>
> Peter
> Das Multimeter wird direkt an das LabNetzteil angeschlossen und am
> Labornetzteil CC .45A eingestellt. Weil der Strom dann auch durchs MM
> fließt kann man damit die Abweichung des angezeigten Wertes des MM
> ermitteln.

siehe Kommentar oben.

>
> Der ucurrent ist interessant, zu dem MM burdon steht hier was:
> https://www.weschler.com/blog/common-mistakes-when-using-a-dmm/
>
>  Das VC-330 oder UT210e Clampmeter hätte die ganze Shunt
> Widerstandsproblematik gar nicht. Vermutlich misst es auch mehr als
> genau. Aber ich will es nicht kaufen, weil ich es sonst nicht brauche.
> Ich würde sagen mit meiner Korrektur liege ich ziemlich optimal. Erstens

Bitte begebe Dich mit Deinem Multimeter zu jemand, der über kalibrierte 
Ausrüstung verfügt oder komme zur nächsten Maker Fair nach Hannover, 
wenn es denn noch eine geben wird.
Es könnte doch sein, dass sowohl Dein Multimeter als auch Dein 
Labornetzteil denselben Wert anzeigen, der aber trotzdem daneben liegt, 
oder?

> haben die Kontaktfedern auch einen Widerstand, sowie die Leitungen und
> die Kontaktpunkte von Schalter und Akku. Dann hat der Akku nur 4.1V. Da
> sind 2.6A realistisch, auch wenn ein 3 Ampere Treiber verbaut ist. Auch

Nein. Deine LED-Taschenlampe ist kein Ohmscher Widerstand. Der Treiber 
regelt den Stromfluss hoch, bis 3 Ampère erreicht sind.

> die verbaute Led hat eine höhere Vf im Vergleich zu meinen andren Leds.
>
> Die letzten 3 Absätze sind sehr interessant, das werde ich mal
> ausprobieren. Aber nach meinem Verständnis wäre es sinnvoller nicht an
> den Buchsen des MM zu messen, sondern an den Messpunkten, weil die
> Messstrippen ja zum R des MMs das Ampere misst dazugehören. (Ich würde
> hier A MM abkürzen :P)

Nein. Nur der Shunt mit seinem bekannten Wert gehört zur "Messstrecke" 
des Multimeters im Strommessbetrieb.

Darüber hinaus gibt es einen Spannungsabfall der Spannungsversorgung auf 
den Messstrippen und der eventuell vorhandenen Sicherung Deines 
Multimeters im Strommessbetrieb.

Dieser Spannungsabfall wirkt sich bei einer Ohmschen Last aus, bei einer 
Stromquelle, die Dein LED-Taschenlampenregler darstellt normalerweise
nicht.

Wenn Du anstelle einer Strommessung mit einem Multimeter eine 
Spannungsmessung über einem externen Shunt durchführst, dann spielen die 
üblichen Zuleitungen keine besondere Rolle, siehe Kommentar von Teo D., 
wobei ich bei einem Handmultimeter eher mit 10 Megaohm Innenwiderstand 
rechnen würde. Wenn die Zuleitung zum Shunt 10 Ohm hätte, dann würde die 
Messung um 1ppm gestört, was vermutlich 3 Zehnerpotenzen unterhalb der 
Auflösung Deines Handmultimeters liegt.

von Thilo R. (harfner)


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Teo D. schrieb:
> Bei den heute üblichen 100-300MOhm bei der Spannungsmessung, ist b)
> vernachlässigbar.
Das gilt für gute Tischmultimeter und meistens auch nur bis 2V oder 3V.
Handmultimeter haben typischerweise 10MOhm Innenwiderstand. Die beiden 
oben explizit vom TE erwähnten MM haben laut Manual 10MOhm.

: Bearbeitet durch User
von Rudi Ratlos (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Einem Schmetterling in der Natur ist leichter zu folgen als dem TO...

Erstmal muß er das Raupendasein überwinden..


Aber er hat immer wieder interessante Wörter-schöpfungs-Beiträge. 
Wurscht wie er sich nennt. Alte Gott-Sei-Bei-Uns- Schule

Beitrag #6999173 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Ralf X. (ralf0815)


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Rudi Ratlos schrieb:
> Erstmal muß er das Raupendasein überwinden..
> Aber er hat immer wieder interessante Wörter-schöpfungs-Beiträge.
> Wurscht wie er sich nennt. Alte Gott-Sei-Bei-Uns- Schule

Irgendwie habe ich immer wieder das Gefühl, dass Du und der G irgenwie 
doch verwand sein müssten.

von Rudi Ratlos (Gast)


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Ralf X. schrieb:
> dass Du und der G irgenwie doch verwand sein müssten.

Nein.
Aber wir verstehen uns wenn wir aufeinander treffen

von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


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Harfner
Wenn ich aber den Unterschied den das MM in der Schaltung an der 
Taschenlampe ausmacht über die Helligkeit messe, dann beziehe ich gleich 
noch den Faktor mit ein, dass sich die Schaltung anders verhält. Also 
ist das genauer.

Peter
Das Labnetzteil ist wirklich unschlagbar genial. Es ist das SK35L für 10 
Euro.

Ich kuck halt was ich experimentell erreichen kann, das reicht mir auch 
schon und das ist oft schneller und richtiger als theoretisch richtiges 
Fachwissen.

Wo finde ich einen Shunt, sagen wir für 1A bis maximal 10A? Kann ich den 
selbst herstellen? Den kann ich dann in die Schaltung verschrauben und 
mit dem Multimeter die abfallende Spannung am Shunt messen und somit den 
Strom berechnen. Hört sich sehr gut an.

Allgemein:
Habe mit dem Spannungsabfall über dem Multimeter ermittelt dass bei R11 
1A 1,2% weniger Strom beim kmm940 fließen. Beim DT 1,6%.
Bei R4 und 3A sinds 3,3% respektive 5%

Habe dann noch mal mit den MM das Labnetzteil kurzgeschlossen und 
weitere interessante Ergebnisse bekommen. Bei 2A hat das kmm940 0% 
Abweichung, das DT -10%. Bei 3A 0% respektive 9,3%. Also man sieht 
deutlich, Aldi ist hier spot on, DT nicht. Kein Wunder da ist auch als 
Shunt 2 parellele SMD-R drin verlötet. Siehe Bilder 
Beitrag "Was günstige Multimeter zu leisten im Stande sind, mit Fehlerkorrekturrechnung"

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Der G. schrieb:
> Wo finde ich einen Shunt, sagen wir für 1A bis maximal 10A?

Bei Pollin, Reichel oder sonstwo, nennt sich Widerstand.

> Kann ich den selbst herstellen?

Eher nicht und zudem sinnfrei, genauso wie die zusammengestammelte 
Anfangsfrage.

Grundlagen den Meßfehlerrechnung gab es vor ganz vielen Jahren in der 
Berufsschule, die kann ich auch heute noch.

Aber: Zeige das Schaltbild Deiner Taschenlampe. So simpel das klingt, 
gibt es da mehr als eine Falle, die ich nicht alle beschreiben mag.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo G.,

hier ein Shunt in 0,01 Ohm:

https://www.reichelt.de/widerstand-manganin-10-mohm-sil-10-w-1--isa-pbv-r010-f1-p237448.html?&nbc=1

Du könntest auch 100 Zehn-Ohm-Widerstände parallelschalten um 0,1 Ohm zu 
erzeugen.

von Thilo R. (harfner)


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Der G. schrieb:
> Das Labnetzteil ist wirklich unschlagbar genial. Es ist das SK35L für 10
> Euro.
Ähem wie formuliere ich das jetzt? Unsere chinesischen Freunde sind 
manchmal extrem, sagen wir optimistisch, was die Leistungsfähigkeit 
ihrer Produkte angeht. Das betrifft vor allem die Ausgangsleistung von 
Stromversorgungen, aber auch Genauigkeiten von Spannungen und Strömen.

Bitte verwechsele nicht die Anzeige des Geräts mit dem, was wirklich 
passiert.

Wenn Du den Strom um 0.01A änderst, steigt dann auc der per MM gemessene 
Strom? (Das Netzteil KÖNNTE da z.B. runden)

Falls der gemessene Strom tatsächlich monoton mit der Einstellung 
steigt, steigt er auch tatsächlich um den gleichen Betrag wenn man von 
0.50A auf 0.51A und wenn man man von 3.00A auf 3.01A stellt? (Der Fehler 
könnte vom Absolutwert des Stroms abhängen)

Falls der Betrag tatsächlich gleich ist, ist er wirklich 0.01A? (Der 
Schritt könnte in Wirklichkeit 0.011A oder 0.099A sein, das wären 10%)

von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


Angehängte Dateien:

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Thilo
Hab dazu eine Messreihe gemacht, alle Messinstrumente mal mit dem 
Labornetzteil verglichen, zum Schluss noch Taschenlampen verglichen.

Taschenlampen:
Die erste ist ein AMC7135 Treiber, zweite 3Bein mit Vorwiderstand, 
letzte 1,2V Boost. Da sieht man dass das letzte Multimeter kaum Einfluss 
auf die Funktion der Taschenlampe hat und somit den genauesten Wert 
ausgibt. Bei den andren MM wird die Tala auch deutlich heller wenn ich 
die Messproben kurzschließe und der Strom nicht mehr durchs Gerät fließt 
sondern direkt über die Spitzen.

Rechts sind die Abweichungen in % vom Labornetzteil.

Was Auffällt, der Batterietester ist sehr genau in dem Bereich für den 
er ausgelegt ist. Tackl und Aldi MM sind im Strom im A Bereich gut. Es 
sind zwei identische DT MM und zwei Aldi MM  und zwei Batterietester. 
Auffällig ist noch dass die Messbereiche unterschiedlich genau ausfallen 
können, bei einem MM ist V20 sehr genau, beim andren nicht, dafür aber 
mA aber V20 nicht.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Der G. schrieb:
> Die erste ist ein AMC7135 Treiber,

Also Längsregler Stromquelle, da wird der Meßfehler sehr gering, solange 
die minimal geforderte Eingangsspannung durch den Innenwiderstand des 
Meßgerätes nicht unterschritten wird.

> zweite 3Bein mit Vorwiderstand,

Ungenügend beschrieben. Aber LED plus kleinem Vorwiderstand bei geringer 
Spannungsreserve (Li-Akku) wäre sensibel, durch den Ri des Meßgerätes 
verschiebt sich der Strom erkennbar.

> letzte 1,2V Boost.

Hier sollte sich ein deutlicher Fehler ergeben, weil der Schaltregler 
bei verringerter Versorgung seine Stromaufnahme erhöht.

von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


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Was genau da die Messwerte beeinflusst weiß ich nicht, ist aber 
offensichtlich wie sich das in den Werten wiederspiegelt, siehe Tabelle. 
Hier noch der Mittelwert der Abweichungen V:

tack  dtsaub  dtheisskl  km940  md10759
-0.26  -0.11  -1.21    -0.42  -0.45

Sieht so aus dass die Abweichung des SMD Widerstands im MM für die 
Messungenauigkeiten verantwortich ist. Also bleibt hier noch die 
Fehlerkorrekturrechnung um die maximal mögliche Genauigkeit für das MM 
zu erhalten.

: Bearbeitet durch User
von Der G. (Firma: schlechthin) (gastgeber)


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Auch wichtig, die Messleitungen müssen in Ordnung sein, bei einem UNI-T 
Kabel war das kabel an eine Öse geklemmt und in den Stecker verschraubt. 
Dann hat sich das Ganze locker gedreht und hatte einen Wackler. Auch die 
Stecker habe ich mit einer Zange etwas zusammengedrückt damit sie nicht 
so schwer in die Buchse gehen. Und bei einem neuen Kabel war auf den 
Prüfspitzen ein isolierenden Belag, etwas Schleifpapier hat den dann 
beseitigt.

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