R&S HM8112-3 Digit Precision Multimeter

R&S HM8112-3 Digit Precision Multimeter
HM8112-3
6½-Digit Precision
Multimeter
Benutzerhandbuch
User Manual
*5800446302*
Version 03
Benutzerhandbuch / User Manual
Test & Measurement
5800446302
A l l g e m e i n e H i n w e i s e z u r C E - K e n n z e i c h n u n g Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
KONFORMITÄTSERKLÄRUNG
HHAMEG Instruments GmbH
Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen
Die HAMEG Instruments GmbH bescheinigt die
Konformität für das Produkt:
Bezeichnung: Präzisionsmultimeter
Typ: HM8112-3
mit:HO820
Option:HO880
mit den Bestimmungen des Rates der Europäischen
Union zur Angleichung der Rechtsvorschriften der
Mitgliedstaaten
zz betreffend elektrische Betriebsmittel zur Verwendung
innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen (2006/95/
EG) [LVD]
zz über die elektromagnetische Verträglichkeit
(2004/108/EG) [EMCD]
zz über die Beschränkung der Verwendung bestimmter
gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten
(2011/65/EG) [RoHS] übereinstimmt.
Die Übereinstimmung mit LVD und EMCD wird
nachgewiesen durch die Einhaltung folgender Normen:
EN 61010-1: 04/2015
EN 61326-1: 07/2013
EN 55011: 11/2014
EN 61000-4-2: 12/2009
EN 61000-4-3: 04/2011
EN 61000-4-4: 04/2013
EN 61000-4-5: 03/2015
EN 61000-4-6: 08/2014
EN 61000-4-11: 02/2005
Bei der Beurteilung der elektromagnetischen Verträglichkeit wurden die Störaussendungsgrenzwerte für
Geräte der Klasse B sowie die Störfestigkeit für Betrieb
in industriellen Bereichen zugrunde gelegt.
Datum8.6.2015
2
Die am Messgerät notwendigerweise angeschlossenen Messund Datenleitungen beeinflussen die Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte in erheblicher Weise. Die verwendeten
Leitungen sind jedoch je nach Anwendungsbereich unterschiedlich. Im praktischen Messbetrieb sind daher in Bezug
auf Störaussendung bzw. Störfestigkeit folgende Hinweise und
Randbedingungen unbedingt zu beachten:
1. Datenleitungen
Die Verbindung von Messgeräten bzw. ihren Schnittstellen
mit externen Geräten (Druckern, Rechnern, etc.) darf nur mit
ausreichend abgeschirmten Leitungen erfolgen. Sofern die
Bedienungsanleitung nicht eine geringere maximale Leitungslänge vorschreibt, dürfen Datenleitungen (Eingang/Ausgang,
Signal/Steuerung) eine Länge von 3 Metern nicht erreichen
und sich nicht außerhalb von Gebäuden befinden. Ist an einem
Geräteinterface der Anschluss mehrerer Schnittstellenkabel
möglich, so darf jeweils nur eines angeschlossen sein.
Bei Datenleitungen ist generell auf doppelt abgeschirmtes
Verbindungskabel zu achten. Als IEEE-Bus Kabel ist das von
HAMEG beziehbare doppelt geschirmte Kabel HZ72 geeignet.
2. Signalleitungen
Messleitungen zur Signalübertragung zwischen Messstelle
und Messgerät sollten generell so kurz wie möglich gehalten
werden. Falls keine geringere Länge vorgeschrieben ist, dürfen
Signalleitungen (Eingang/Ausgang, Signal/Steuerung) eine
Länge von 3 Metern nicht erreichen und sich nicht außerhalb
von Gebäuden befinden.
Alle Signalleitungen sind grundsätzlich als abgeschirmte
Leitungen (Koaxialkabel - RG58/U) zu verwenden. Für eine
korrekte Massever-bindung muss Sorge getragen werden. Bei
Signalgeneratoren müssen doppelt abgeschirmte Koaxialkabel
(RG223/U, RG214/U) verwendet werden.
3. Auswirkungen auf die Geräte
Beim Vorliegen starker hochfrequenter elektrischer oder
magnetischer Felder kann es trotz sorgfältigen Messaufbaues
über die angeschlossenen Kabel und Leitungen zu Einspeisung
unerwünschter Signalanteile in das Gerät kommen. Dies führt
bei HAMEG Geräten nicht zu einer Zerstörung oder Außerbetriebsetzung. Geringfügige Abweichungen der Anzeige – und
Messwerte über die vorgegebenen Spezifikationen hinaus
können durch die äußeren Umstände in Einzelfällen jedoch
auftreten.
HAMEG Instruments GmbH
Unterschrift
HAMEG Messgeräte erfüllen die Bestimmungen der EMV
Richtlinie. Bei der Konformitätsprüfung werden von HAMEG die
gültigen Fachgrund- bzw. Produktnormen zu Grunde gelegt. In
Fällen, wo unterschiedliche Grenzwerte möglich sind, werden
von HAMEG die härteren Prüfbedingungen angewendet. Für die
Störaussendung werden die Grenzwerte für den Geschäfts- und
Gewerbebereich sowie für Kleinbetriebe angewandt (Klasse 1B).
Bezüglich der Störfestigkeit finden die für den Industriebereich
geltenden Grenzwerte Anwendung.
Holger Asmussen
General Manager
Änderungen vorbehalten
Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
I n h a l t s v e r z e i c h n i s
English35
Deutsch
Allgemeine Hinweise zur CE-Kennzeichnung
2
6½-Digit Precision-Multimeter HM8112-3
4
Technische Daten
5
1
Wichtige Hinweise
1.1Symbole
1.2 Aufstellen des Gerätes
1.3Transport
1.4Lagerung
1.5Sicherheitshinweise
1.6 CAT II
1.7 Bestimmungsgemäßer Betrieb
1.8 Gewährleistung und Reparatur
1.9Wartung
1.10 Umschalten der Netzspannung
1.11Gerätesicherung
1.12Netzschalter
6
6
6
6
6
6
7
7
7
8
8
8
8
2
9
Bezeichnung der Bedienelemente
3Messgrundlagen
3.1Messbereichsanzeige
3.2 Overranging (Messbereichsüberschreitung)
3.3 Messbereichsauflösung
3.4Messgenauigkeit
3.5 Single-Slope (Ein-Rampen-Verfahren)
3.6 Dual-Slope (Zwei-Rampen-Verfahren)
3.8Genauigkeitsangaben
10
10
10
10
10
12
12
13
4
Gleichspannungsmessung 4.1 Eingangswiderstand bei Gleichspannung
4.2Serientaktunterdrückung
4.3 Gleichtaktunterdrückung 4.4 Thermospannungen 4.5 Störeinflüsse durch induktive Einstreuungen
14
14
14
14
14
15
5
Widerstandsmessung 5.1 Zweidraht-Widerstandsmessung 5.2Vierdraht-Widerstandsmessung
5.3 Verlustleistung der Widerstände
15
15
15
15
6
Wechselspannungsmessung 6.1 Wechselspannungsmessung Grundlagen
6.2 Arithmetischer Mittelwert
6.3Gleichrichtwert
6.4Effektivwert
6.5Formfaktor
6.6Crestfaktor
6.7 Gleich- und Wechselstrom 16
16
16
16
16
17
17
17
7
Temperaturmessung 7.1Temperaturmessfühler
7.2 Platin-Temperaturfühler PT100
7.3 Temperaturmessung mit PT100 / PT1000
7.4 NiCr-Ni Thermoelement (K-Typ)
7.5Referenzstelle
17
18
18
18
18
19
8
Gerätekonzept des HM8112-3
8.1Referenz
8.2 Integrierende AD-Wandler
20
20
20
8.3
8.4
Gleitender Mittelwert
Messung der Wechselgrößen
20
20
9
Einführung in die Bedienung des HM8112
9.1 Inbetriebnahme 9.2Werkseinstellung
21
21
21
10
Bedienelemente und Anzeigen
10.1Allgemeine
10.2 Tasten für die verschiedenen Messfunktionen
10.3Durchgangsprüfung
10.4 Max / Min Werte
10.5Messbereichswahl
10.6 Menüstruktur / Menüsteuerung
10.7 Menüaufbau und Funktion
10.8Mess-Eingänge
10.9 Sicherungswechsel der Messkreissicherung
10.10 Rückseite des HM8112-3
21
21
22
24
24
24
24
27
28
29
29
11
Messstellenumschalter HO112
29
12
Befehlsliste 30
13Fernbedienung
31
14
Datenübertragung 14.1Befehlsaufbau
14.2Befehlsreferenz
31
31
31
Änderungen vorbehalten
3
m 8 1 1 2 - 3 HM
HM8112-3
6½-Digit Präzisions-Multimeter
HM8112-3 [HM8112-3S]
HM8112­3S: Multimeter
mit Messstellenumschalter
(8+1 Kanäle, je 2­ und
4­Draht)
HZ42 19" Einbausatz 2 HE
R
R
R
R
R
R
R
R
R
Genaue Temperatur­
messung mit Messfühler
R
R
R
R
4
Änderungen vorbehalten
6½-stelligeAnzeige(1.200.000Punkte)
Auflösung:100nV,100pA,100µΩ,0,01°C/F
DC-Grundgenauigkeit0,003%
2-Draht/4-DrahtMessungen
EinstellbareMessintervallevon0,1…60s
Biszu100MessungenproSekundezumPC
EchteEffektivwertmessungACundDC+AC
Mathematikfunktionen:Grenzwerttest,Minimum/Maximum,
MittelwertundOffset
TemperaturmessungenmitTemperaturfühlern(PT100/PT1000)
undmitNi-Thermoelementen(K-Typbzw.J-Typ)
InternerDatenloggerfürbiszu32.000Messwerte
Offset-Korrektur
Precision-multimeter HM8112-3
Hm8112-3
GalvanischgetrennteUSB/RS-232Dual-Schnittstelle,
6½-Digit Precision-Multimeter
optionalIEEE-488(GPIB)
[HM8112-3S]:HM8112-3inkl.Messstellenumschalter
(8+1Kanäleje2-und4-Draht)
T e c h n i s c h e D a t e n
6½-Digit Präzisions-Multimeter
HM8112-3 [HM8112-3S]
Genauigkeit, errechnet aus ±(% rdg. + % f.s.):
Messbereich
100 Ω
1 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
1 MΩ
10 MΩ
Alle Angaben bei 23 °C nach einer Aufwärmzeit von 30 Minuten.
Gleichspannung
Messbereiche HM8112-3:
0,1 V; 1 V; 10 V; 100 V; 600 V
Messbereiche HM8112-3S: 0,1 V; 1 V; 10 V; 100 V
Eingangswiderstand:
0,1 V, 1,0 V:
>1 GΩ
10 V, 100 V, 600 V:
10 MΩ
Genauigkeit:
Errechnet aus ±[% angezeigter Wert (rdg.) + % Messbereich (f.s.)]
Messbereich
0,1 V
1,0 V
10,0 V
100,0 V
600,0 V
1 Jahr;
% rdg.
0,005
0,003
0,003
0,003
0,004
Integrationszeit:
Anzeigeumfang:
600 V-Bereich
Auflösung:
Nullpunkt:
Temperaturdrift
Langzeitstabilität
23°C ±2 °C
% f.s.
0,0006
0,0006
0,0006
0,0006
0,0006
0,1 s
120,000 Digit
60,000 Digit
1 µV
Temp. Koeffizient
10…21 °C + 25…40 °C
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
1…60 s
1.200,000 Digit
600,000 Digit
100 nV
besser als 0,3 µV/°C
besser als 3 µV über 90 Tage
Wechselspannung
Messbereiche HM8112-3:
Messbereiche HM8112-3S:
Messmethode:
0,1 V; 1 V; 10 V; 100 V; 600 V
0,1 V; 1 V; 10 V; 100 V
echter Effektivwert mit DC-Kopp­lung oder
mit AC-Kopplung (nicht im 0,1 V-Bereich)
Eingangswiderstand im Messbereich:
0,1 V und 1 V
1 GΩ II <60 pF
10…600 V
10 MΩ II <60 pF
Einschwingzeit:
1,5 sec bis 0,1 % vom Messwert
Genauigkeit:
Für Sinussignal >5 % f.s.
Errechnet aus ±(% angezeigter Wert (rdg.)+ % Messbereich (f.s.));
23 °C ±2 °C für 1 Jahr
Bereich: 20 Hz…1 kHz 1…10 kHz 10…50 kHz 50…100 kHz 100…300 kHz
0,1 V
0,1 + 0,08 5 + 0,5 (5 kHz)
1,0 V
0,08 + 0,08 0,15 + 0,08
0,3 + 0,1
0,8 + 0,15
7 + 0,15
10,0 V
0,08 + 0,08
0,1 + 0,08
0,3 + 0,1
0,8 + 0,15
4 + 0,15
100,0 V
0,08 + 0,08
0,1 + 0,08
0,3 + 0,1
0,8 + 0,15
600,0 V
0,08 + 0,08
0,1 + 0,08
Temperaturkoeffizient 10…21 °C und 25…40 °C; (% rdg. + % f.s.):
bei 20 Hz…10 kHz
0,01 + 0,008
bei 10…100 kHz
0,08 + 0,01
Crestfaktor:
7:1 (max. 5 x Messbereich)
Integrationszeit:
0,1 s
1…60 s
Messbereichsende:
120,000 Digit
1.200,000 Digit
600 V-Bereich:
600,00 Digit
600,000 Digit
Auflösung:
1 µV
100 nV
Überlastschutz (V/Ω-HI gegen V/Ω-LO) und gegen Gehäuse:
Messbereiche:
alle
andauernd:
850 VSpitze oder 600 VDC
Max. Eingangsspannung Masse gegen Gehäuse:
250 VEff bei max. 60 Hz oder 250 VDC
Strom
Messbereiche:
100 µA; 1 mA; 10 mA; 100 mA; 1 A
Integrationszeit:
0,1 s
1…60 s
Technische
Daten
Messbereichsende:
120,000
Digit
1.200,000 Digit
1 A-Bereich
100,000 Digit
1.000,000 Digit
Auflösung:
1 nA
100 pA
Genauigkeit:
DC
45 Hz…1 kHz 1…5 kHz
0,02 + 0,002
0,1 + 0,08
0,2 + 0,08
(1 Jahr; 23 ±2 °C)
Temperaturkoeffizient/°C:
10…21 °C
25…40 °C
0,002 + 0,001 0,01 + 0,01
(%rdg. + %f.s.)
Bürde:
<600 mV…1,5 V
Einschwingzeit:
1,5 s bis 0,1 % vom Messwert
Crestfaktor:
7:1 (max 5 x Messbereich)
Eingangsschutz:
Sicherung, FF 1 A 250 V
Widerstand
Messbereiche:
Integrationszeit:
Messbereichsende:
Auflösung:
100 Ω, 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ, 10 MΩ
0,1s1…60s
120,000 Digit
1.200,000 Digit
1 mΩ
100 µΩ
1 Jahr;
% rdg.
0,005
0,005
0,005
0,005
0,05
0,5
Mess-Strom:
Max. Messspannung:
Überlastschutz:
Temperaturmessung
PT100/PT1000 (EN60751):
Messbereich
Auflösung
Toleranz
Temperaturkoeffizient
10…21 °C und 25…40 °C
NiCr-Ni (K-Typ):
Messbereich
Auflösung
Toleranz
NiCr-Ni (J-Typ):
Messbereich
Auflösung
Toleranz
23 °C ±2 °C
% f.s.
0,0015
0,001
0,001
0,001
0,002
0,02
Temp. Koeffizient/°C
10…21 °C
25…40 °C
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,0008
0,002
0,002
0,01
0,01
BereichStrom
100 Ω, 1 kΩ
1 mA
10 kΩ
100 µA
100 kΩ
10 µA
1 MΩ
1 µA
10 MΩ
100 nA
ca. 3 V
250 VS
2- und 4-Draht Messung
-200…+800 °C
0,01 °C; Messstrom 1 mA
±(0,05 °C + Messfühlertoleranz + 0,08 K)
<0,0018 °C/°C
-270…+1.372 °C
0,1 °C
±(0,7 % rdg. + 0,3 K)
-210…+1.200 °C
0,1 °C
±(0,7 % rdg. + 0,3 K)
Frequenzmessung und Periodendauer
Messbereich:
1 Hz…100 kHz
Auflösung:
0,00001…1 Hz
Genauigkeit:
0,05 % (rdg.)
Messzeit:
1…2 s
Technische Daten Messstellenumschalter HO112: siehe Seite 29
Schnittstelle
Schnittstelle:
Funktionen:
Eingangsdaten:
Ausgangsdaten:
Verschiedenes
Messpausen Bereichsoder Funktionswechsel:
Speicher:
Schutzart:
Netzanschluss:
Leistungsaufnahme:
Arbeitstemperatur:
Lagertemperatur:
Rel. Luftfeuchtigkeit:
Abmessungen (B x H x T):
Gewicht:
*)
Dual-Schnittstelle USB/RS-232 (HO820),
IEEE-488 (GPIB) (optional)
Steuerung/Datenabfrage
Messfunktion, Messbereich,
Integrationszeit, Startbefehl
Messwerte, Messfunktion, Messbereich,
Integrationszeit (10 ms…60 s)
ca. 125 ms bei Gleichspannung,
Gleichstrom, Widerstand
ca. 1 s bei Wechsel­spannung, Wechselstrom
30.000 Messungen/128 kB
Schutzklasse I (EN 61010-1)
105…254 V~; 50…60 Hz, CAT II
ca. 8 W
+5…+40 °C
-20…+70 °C
5…80 % (ohne Kondensation)
285 x 75 x 365 mm
ca. 3 kg
max. 1 μV nach einer Aufwärmzeit von 1,5 Stunden
bei rel. Luftfeuchtigkeit <60 %
**)
Im Lieferumfang enthalten: Netzkabel, Bedienungsanleitung,
Messleitung (HZ15), Schnittstellenkabel (HZ14), CD
Empfohlenes Zubehör:
HO112 Mess­stellen­umschalter (Einbau nur ab Werk) als HM8112-3S
HO880 IEEE-488 (GPIB) Schnittstelle, galvanisch getrennt
HZ10S 5 x Silikon-Messleitung (Schwarz)
HZ10R 5 x Silikon-Messleitung (Rot)
HZ10B 5 x Silikon-Messleitung (Blau)
HZ13 Schnittstellenkabel (USB) 1,8 m
HZ33
Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 0,5 m
HZ34
Messkabel 50 Ω, (BNC/BNC), 1,0 m
HZ42 19" Einbausatz 2HE
HZ72 IEEE-488 (GPIB) Schnittstellenkabel 2 m
HZ887 Temperaturmesssonde (PT100 -50…+400° C)
Änderungen vorbehalten
5
W i c h t i g e H i n w e i s e Es sollte darauf geachtet werden, dass nicht mehr als drei bis
vier Geräte übereinander gestapelt werden. Ein zu hoher Geräteturm kann instabil werden und auch die Wärmeentwicklung
kann bei gleichzeitigem Betrieb aller Geräte, zu groß werden.
1 Wichtige Hinweise
1.1Symbole
1.3Transport
(1) (2) (3) (4) Symbol 1:
Symbol 2:
Symbol 3:
Symbol 4:
Symbol 5:
Symbol 6:
(5) (6)
Achtung - Bedienungsanleitung beachten
Vorsicht Hochspannung
Erdanschluss
Hinweis – unbedingt beachten
Tipp! – Interessante Info zur Anwendung
Stop! – Gefahr für das Gerät
Auspacken
Prüfen Sie beim Auspacken den Packungsinhalt auf Vollständigkeit. Entspricht die Netzversorgung den auf dem Gerät
angegebenen Werten? Nach dem Auspacken sollte das Gerät
auf mechanische Beschädigungen und lose Teile im Innern
überprüft werden. Falls ein Transportschaden vorliegt, ist
sofort der Lieferant zu informieren. Das Gerät darf dann nicht
betrieben werden.
1.2 Aufstellen des Gerätes
Das Gerät kann in zwei verschiedenen Positionen aufgestellt
werden:
Die vorderen Gerätefüße werden wie in Bild 1 aufgeklappt. Die
Gerätefront zeigt dann leicht nach oben. (Neigung etwa 10°)
Bewahren Sie bitte den Originalkarton für einen eventuell
späteren Transport auf. Transportschäden aufgrund einer
mangelhaften Verpackung sind von der Gewährleistung ausgeschlossen.
1.4Lagerung
Die Lagerung des Gerätes muss in trockenen, geschlossenen
Räumen erfolgen. Wurde das Gerät bei extremen Temperaturen transportiert, sollte vor dem Einschalten eine Zeit von
mindestens 2 Stunden für die Akklimatisierung des Gerätes
eingehalten werden.
1.5Sicherheitshinweise
Dieses Gerät ist gemäß VDE 0411 Teil 1, Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte,
gebaut, geprüft und hat das Werk in sicherheitstechnisch
einwandfreiem Zustand verlassen. Es entspricht damit auch
den Bestimmungen der europäischen Norm EN 61010-1 bzw.
der internationalen Norm IEC 61010-1. Um diesen Zustand zu
erhalten und einen gefahrlosen Betrieb sicherzustellen, muss
der Anwender die Hinweise und Warnvermerke beachten, die in
dieser Bedienungsanleitung enthalten sind. Gehäuse, Chassis
und alle Messanschlüsse sind mit dem Netzschutzleiter verbunden. Das Gerät entspricht den Bestimmungen der Schutzklasse
I. Die berührbaren Metallteile sind gegen die Netzpole mit 2200V
Gleichspannung geprüft.
Das Gerät darf aus Sicherheitsgründen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen betrieben werden. Der
Netzstecker muss eingesteckt sein, bevor Signalstromkreise
angeschlossen werden.
Bild 1
Bild 2
Bild 3
Sind Zweifel an der Funktion oder Sicherheit der Netzsteckdosen aufgetreten, so sind die Steckdosen nach DIN VDE0100,
Teil 610, zu prüfen.
Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung
innerhalb oder außerhalb des Gerätes ist unzulässig!
– Die Netzversorgung entspricht den auf dem Gerät angegebenen Werten
– Das Öffnen des Gerätes darf nur von einer entsprechend
ausgebildeten Fachkraft erfolgen.
– Vor dem Öffnen muss das Gerät ausgeschaltet und von allen
Stromkreisen getrennt sein.
In folgenden Fällen ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und
gegen unabsichtlichen Betrieb zu sichern:
Bleiben die vorderen Gerätefüße eingeklappt, wie in Bild 2,
lässt sich das Gerät mit vielen weiteren Geräten von HAMEG
sicher stapeln.
Werden mehrere Geräte aufeinander gestellt sitzen die eingeklappten Gerätefüße in den Arretierungen des darunter liegenden Gerätes und sind gegen unbeabsichtigtes Verrutschen
gesichert. (Bild 3).
6
Änderungen vorbehalten
–
–
–
–
–
–
Sichtbare Beschädigungen am Gerät
Beschädigungen an der Anschlussleitung
Beschädigungen am Sicherungshalter
Lose Teile im Gerät
Das Gerät arbeitet nicht mehr
Nach längerer Lagerung unter ungünstigen Verhältnissen
(z.B. im Freien oder in feuchten Räumen)
– Schwere Transportbeanspruchung
Wtiicghet iHgien w
H ei ni swee i s e
Wich
CAT II
1.6 1.6
cAt ii
Gebrauch
in sauberen,
trockenen
Räumen
bestimmt.
Sie dürfen
Gebrauch
in sauberen,
trockenen
Räumen
bestimmt.
Sie dürfen
bei besonders
großem
Staubbzw. Feuchtigkeitsgehalt
nicht nicht
bei besonders
großem
Staubbzw. Feuchtigkeitsgehalt
derbei
Luft,
bei Explosionsgefahr
bei aggressiver
chemischer
Die folgenden
Erläuterungen
beziehen
sich lediglich
auf die der Luft,
Explosionsgefahr
sowiesowie
bei aggressiver
chemischer
Die folgenden
Erläuterungen
beziehen
sich lediglich
auf die
Einwirkung
betrieben
werden.
Benutzersicherheit.
Andere
Gesichtspunkte,
wiedie
z.B.
die maxi- Einwirkung
betrieben
werden.
Benutzersicherheit.
Andere
Gesichtspunkte,
wie z.B.
maximal zulässige
Eingangsspannung,
sindtechnischen
den technischen
mal zulässige
Eingangsspannung,
sind den
DatenDaten
zu entnehmen
und müssen
ebenfalls
beachtet
werden.
Die zulässige
Umgebungstemperatur
während
des Betriebes
zu entnehmen
und müssen
ebenfalls
beachtet
werden.
Es istEs ist Die zulässige
Umgebungstemperatur
während
des Betriebes
möglich
mit Hilfe
geeigneter
Wandler
(z.B. Stromzan- reichtreicht
von
+40 °C. Während
der Lagerung
oder des
auch auch
möglich
mit Hilfe
geeigneter
Wandler
(z.B. Stromzanvon +5
°C +5 ... °C
+40...°C.
Während
der Lagerung
oder des
gen), welche
mindestens
die Anforderungen
der Schutzklasse Transportes
Transportes
darfTemperatur
die Temperatur
zwischen
und°C+70 °C
gen), welche
mindestens
die Anforderungen
der Schutzklasse
darf die
zwischen
–20 °C–20 °C
und +70
der durchzuführenden
Messung
erfüllen,
indirekt
am zu
Netz zu betragen.
betragen.
Hatwährend
sich während
des Transportes
oder
der Lagerung
der durchzuführenden
Messung
erfüllen,
indirekt
am Netz
Hat sich
des Transportes
oder der
Lagerung
messen.
BeiMessung
der Messung
die Messkategorie
für die Kondenswasser
Kondenswasser
gebildet
das Gerät
ca. 2 Stunden
akklimamessen.
Bei der
mussmuss
die Messkategorie
– für –die
gebildet
muss muss
das Gerät
ca. 2 Stunden
akklimader Hersteller
den Wandler
spezifiziert
hat – beachtet
werden. tisierttisiert
und getrocknet
werden.
Danach
der Betrieb
erlaubt.
der Hersteller
den Wandler
spezifiziert
hat – beachtet
werden.
und getrocknet
werden.
Danach
ist deristBetrieb
erlaubt.
Messkategorien
Die Betriebslage
ist beliebig.
Eine ausreichende
Luftzirkulation
messkategorien
cAt CAT
Die Betriebslage
ist beliebig.
Eine ausreichende
Luftzirkulation
Die Messkategorien
beziehen
sichTransienten
auf Transienten
im Span- (Konvektionskühlung)
(Konvektionskühlung)
ist jedoch
zu gewährleisten.
Bei DauerDie Messkategorien
beziehen
sich auf
im Spanist jedoch
zu gewährleisten.
Bei Dauernungsversorgungsnetz.
Transienten
sind kurze,
sehr schnelle betrieb
betrieb
ist folglich
eine horizontale
oder schräge
Betriebslage
nungsversorgungsnetz.
Transienten
sind kurze,
sehr schnelle
ist folglich
eine horizontale
oder schräge
Betriebslage
und steile
Spannungsund Stromänderungen.
können (Aufstellbügel
(Aufstellbügel
aufgeklappt)
zu bevorzugen.
und steile
Spannungsund Stromänderungen.
DieseDiese
können
aufgeklappt)
zu bevorzugen.
periodisch
und periodisch
nicht periodisch
auftreten.
Die Höhe
möglicher
periodisch
und nicht
auftreten.
Die Höhe
möglicher
Transienten
je kürzer
die Entfernung
zur Quelle
Nenndaten
mit Toleranzangaben
nach Anwärmzeit
einer Anwärmzeit
Transienten
nimmtnimmt
zu, je zu,
kürzer
die Entfernung
zur Quelle
der der Nenndaten
mit Toleranzangaben
geltengelten
nach einer
Niederspannungsinstallation
von
30 Minuten,
bei einer
Umgebungstemperatur
von
Niederspannungsinstallation
ist. ist.
von 30
Minuten,
bei einer
Umgebungstemperatur
von 23
°C.23 °C.
Toleranzangabe
sind Richtwerte
durchWerteWerte
ohne ohne
Toleranzangabe
sind Richtwerte
eineseines
durchIV Messungen
der Quelle
der Niederspannungsinstal- schnittlichen
schnittlichen
Gerätes.
CAT IVCAT
Messungen
an deran
Quelle
der NiederspannungsinstalGerätes.
(z.B.
an Zählern).
lationlation
(z.B. an
Zählern).
III Messungen
der Gebäudeinstallation
(z.B. Verteiler, 1.8 1.8
Gewährleistung
und Reparatur
CAT IIICAT
Messungen
in derinGebäudeinstallation
(z.B. Verteiler,
gewährleistung
und reparatur
Leistungsschalter,
fest installierte
Steckdosen,
Leistungsschalter,
fest installierte
Steckdosen,
fest fest
installierte
Motoren
Unsere
Geräte
unterliegen
strengen
Qualitätskontrolle.
installierte
Motoren
etc.). etc.).
HAMEG
Geräte
unterliegen
einer einer
strengen
Qualitätskontrolle.
Gerät durchläuft
dem Verlassen
der Produktion
JedesJedes
Gerät durchläuft
vor dem vor
Verlassen
der Produktion
einen
II Messungen
an Stromkreisen,
die elektrisch
einen 10-stündigen
„Burn
in-Test“. Anschließend
CAT IICAT
Messungen
an Stromkreisen,
die elektrisch
direktdirekt
mit mit 10-stündigen
„Burn in-Test“.
Im intermittierenden
Betrieberfolgt
wird ein
dem Niederspannungsnetz
verbunden
sindHaus(z.B. Haus- dabei umfangreicher
FunktionsundAnschließend
Qualitätstest,
bei dem
dem Niederspannungsnetz
verbunden
sind (z.B.
fast jeder Frühausfall
erkannt.
erfolgt
ein alle
haltsgeräte,
tragbare
Werkzeuge
Betriebsarten
und die Einhaltung
der technischen
Daten
geprüft
haltsgeräte,
tragbare
Werkzeuge
etc.) etc.)
umfangreicher
Funktionsund Qualitätstest,
bei dem alle
Bewerden.
Die
erfolgt
Prüfmitteln,
die auf
nationale
triebsarten
und
diePrüfung
Einhaltung
dermit
technischen
Daten
geprüft
I Elektronische
Geräte
und abgesicherte
Stromkreise
in werden.
Normale
rückführbar
sind. Es gelten
gesetzlichen
CAT I CAT
Elektronische
Geräte
und abgesicherte
Stromkreise
in
Die Prüfung
erfolgtkalibriert
mit Prüfmitteln,
die aufdie
nationale
Geräten.
Gewährleistungsbestimmungen
Geräten.
Normale
rückführbar kalibriert sind. des Landes, in dem das Produkt erworben wurde. Bei Beanstandungen wenden Sie sich
bitte an
Händler, beiGewährleistungsbestimmungen
dem Sie das Produkt erworben haben.
Bestimmungsgemäßer
Betrieb
Es gelten
dieden
gesetzlichen
1.7 1.7
Bestimmungsgemäßer
Betrieb
des Landes, in dem das HAMEG-Produkt erworben wurde. Bei
Abgleich, Auswechseln
und Reparatur
Betrieb
in folgenden
Bereichen:
Industrie-,
Wohn-,
Geschäfts- Beanstandungen
wenden Sie von
sichTeilen,
bitte anWartung
den Händler,
bei dem darf
Betrieb
in folgenden
Bereichen:
Industrie-,
Wohn-,
Geschäftsnur
von autorisierten
Fachkräften
ausgeführt werden. Werden
und Gewerbebereich
Kleinbetriebe.
Die Geräte
sind zum Sie das
HAMEG-Produkt
erworben
haben.
und Gewerbebereich
sowiesowie
Kleinbetriebe.
Die Geräte
sind zum
Freileitungen
Hausanschluss fest installierte Maschinen
Zählertafel
Verteilerschränke
Sammelschienen
Steckdosen nahe der
Verteiler
CAT IV
CAT III
Steckdosen und
Verteilerdosen für
Handbohrmaschine,
PC oder Kühlschrank
CAT II
7
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
7
W i c h t i g e H i n w e i s e sicherheitsrelevante Teile (z.B. Netzschalter, Netztrafos oder
Sicherungen) ausgewechselt, so dürfen diese nur durch Originalteile ersetzt werden. Nach jedem Austausch von sicherheitsrelevanten Teilen ist eine Sicherheitsprüfung durchzuführen
(Sichtprüfung, Schutzleitertest, Isolationswiderstands-, Ableitstrommessung, Funktionstest). Damit wird sichergestellt, dass
die Sicherheit des Produkts erhalten bleibt.
Das Produkt darf nur von dafür autorisiertem
Fachpersonal geöffnet werden. Vor Arbeiten am
Produkt oder Öffnen des Produkts ist dieses von
der Versorgungsspannung zu trennen, sonst besteht das Risiko eines elektrischen Schlages.
1.9Wartung
Die Außenseite des Gerätes sollte regelmäßig mit einem weichen, nicht fasernden Staubtuch gereinigt werden.
Bevor Sie das Gerät reinigen stellen Sie bitte sicher, dass es ausgeschaltet und von allen Spannungsversorgungen getrennt ist.
Keine Teile des Gerätes dürfen mit Alkohol oder
anderen Lösungsmitteln gereinigt werden!
Die Anzeige darf nur mit Wasser oder geeignetem Glasreiniger
(aber nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln) gesäubert werden,
sie ist dann noch mit einem trockenen, sauberen, fusselfreien
Tuch nachzureiben. Keinesfalls darf die Reinigungsflüssigkeit in
das Gerät gelangen. Die Anwendung anderer Reinigungsmittel
kann die Beschriftung oder Kunststoff- und Lackoberflächen
angreifen.
8
Änderungen vorbehalten
1.10 Umschalten der Netzspannung
Vor Inbetriebnahme des Gerätes prüfen Sie bitte, ob die verfügbare Netzspannung (115 V oder 230 V) dem auf dem Netz-spannungswahlschalter des Gerätes angegebenen Wert entspricht.
Ist dies nicht der Fall, muss die Netzspannung umgeschaltet
werden. Der Netzspannungswahlschalter befindet sich auf der
Geräterückseite.
1.11Gerätesicherung
Das Gerät hat zwei Netzsicherungen: T 0,2 A
intern. Sollte einer dieser Sicherungen
ausfallen liegt ein Reparaturfall vor. Aus
Auswechseln der Sicherungen durch den
Kunden ist nicht vorgesehen.
1.12Netzschalter
Normalerweise ist der Netzschalter auf der Geräterückseite
eingeschaltet, sodass die hochwertige Referenz ständig verfügbar ist. Mit der „Stand-by Taste“ auf der Vorderseite des
Gerätes werden nur das Bedienteil und die Anzeige ausgeschaltet. Das eigentliche Messgerät bleibt – solange es mit
dem Stromversorgungsnetz verbunden ist – eingeschaltet. Dies
hat den Vorteil, dass das Gerät nach dem Einschalten aus der
Standby-Funktion sofort betriebsbereit ist. Auch die Referenz
wird geschont, da das Ein/Ausschalten entfällt. Soll das Gerät
komplett ausgeschaltet werden, muss der Netzschalter auf
der Rückseite des Gerätes betätigt werden.
Bleibt das Gerät für längere Zeit unbeaufsichtigt, muss das Gerät aus Sicherheitsgründen am
Netzschalter ausgeschaltet werden.
B
B ee zz ee ii cc hh nn uu nn gg dd ee rr B
B ee dd ii ee nn ee ll ee m
m ee nn tt ee
2
3 4
5
1
6
7
8
27
9
10 11
12 13
14 15
16 17
2
2 Bezeichnung der Bedienelemente
19 20
18 21
22 23
24
25
26
18
18 MENU
menu –– Auswahl
Auswahl Menüsystem,
Menüsystem, Übernahme
Übernahme von
von Menüpunkt
Menüpunkt
// Parameter
Parameter
19
19 ESC
esc –– Verlassen
Verlassen des
des Menüsystems
Menüsystems ohne
ohne Werte
Werte zu
zu übernehüberneh-
men
men
11 Display
DisPlAy –– 16-stelliges
16-stelliges Display
Display
22 POWER
PoWer –– Stand-By
Stand-By // EIN
EIN
33 HOLD
HolD DISPLAY
DisPlAy –– angezeigter
angezeigter Wert
Wert im
im Diplay
Diplay speichern
speichern
44 ZERO
Zero –– Nullabgleich
Nullabgleich der
der Messstrecke
Messstrecke
20
20 –– Abwärts:
Abwärts: Messbereichstaste
Messbereichstaste und
und Scrollfunktion
Scrollfunktion im
im
Menü
Menü
21
21 AUTO
Auto –– Umschalten
Umschalten manuelle
manuelle // automatische
automatische MessbeMessbe-
reichswahl
reichswahl
55 RM/LOCAL-Taste
rm/locAl-taste ––
22
22 ENTER
enter –– Sonderfunktion:
Sonderfunktion: Auswahl
Auswahl der
der Parameter
Parameter im
im
66 V
VDC
– Gleichspannungs-Messung
Gleichspannungs-Messung
Dc –
23
23 Fernbedienung
Fernbedienung über
über Interface
Interface ausschalten
ausschalten
77 A
ADC
– Gleichstrom-Messung
Gleichstrom-Messung
Dc –
88 V
VAC
– Wechselspannungs-Messung
Wechselspannungs-Messung mit
mit AC-Kopplung
AC-Kopplung
Ac –
Logger-Menü
Logger-Menü
–– Aufwärts:
Aufwärts: Messbereichstaste
Messbereichstaste und
und Scrollfunktion
Scrollfunktion im
im
Menü
Menü
24
24 V
V SENSE
sense –– Eingang
Eingang für
für Spannungs-,
Spannungs-, Frequenz-,
Frequenz-, WiderWider-
stands-,
stands-, Temperaturmessung
Temperaturmessung
99 A
AAC
– Wechselstrom-Messung
Wechselstrom-Messung
Ac –
25
25 LO
lo –– Bezugsmasse
Bezugsmasse für
für Messung
Messung
10
VAC+DC
– Wechselspannungs-Messung
Wechselspannungs-Messung mit
mit DC-Kopplung
DC-Kopplung
10 V
Ac+Dc –
26
26 A
A SOURCE
source –– Eingang
Eingang für
für Strommessung
Strommessung
11
Ω –– Widerstandsmessung,
Widerstandsmessung, 22- und
und 4-Draht
4-Draht
11 Ω
27
27 FUSE
Fuse –– Messkreissicherung
Messkreissicherung 11 AA // 250
250 VV (superflink)
(superflink)
12
FreQ./PerioD –– Frequenz
Frequenz und
und Periodendauer
Periodendauer mit
mit VVAC
12 FREQ./PERIOD
AC
13
δPt -- Temperaturmessung
Temperaturmessung mit
mit PT-Messfühler,
PT-Messfühler,
13 δPT
22- und
und 4-Draht
4-Draht
14
14 -- DiodenDioden- // Durchgangsprüfung
Durchgangsprüfung
15
δtH –– Temperaturmessung
Temperaturmessung mit
mit Thermoelement,
Thermoelement, 2-Draht
2-Draht
15 δTH
16
mAX –– maximaler
maximaler Messwert
Messwert während
während einer
einer Messreihe
Messreihe
16 MAX
17
min –– minimaler
minimaler Messwert
Messwert während
während einer
einer Messreihe
Messreihe
17 MIN
29
29
Geräterückseite
geräterückseite
28
28 Kaltgeräteeinbaustecker
Kaltgeräteeinbaustecker mit
mit Netzschalter
Netzschalter
29
29 USB/RS-232
usB/rs-232 Schnittstelle
schnittstelle
Option:
Option: HO880
HO880 IEEE-488
IEEE-488 (GPIB),
(GPIB), eingebauter
eingebauter MessstellenMessstellenumschalter
umschalter im
im HM8112-3S
HM8112-3S
30
30 Netzspannungswahlschalter
netzspannungswahlschalter (115
(115 VV bzw.
bzw. 230
230 V)
V)
28
28
30
30
Änderungen
Änderungen vorbehalten
vorbehalten
99
M e s s g r u n d l a g e n 3Messgrundlagen
1 2,6 0 0 0 0 V
Messwert 3:
1 2,6 0 0 0 0 V
Anzeige 3:
1 2,6 0 0 0 0 1 2,6 0 0 0
Dekadenwechsel
Messen bedeutet:
Der reproduzierbare Vergleich einer unbekannten Größe mit
einer bekannten Bezugsgröße und die Darstellung als Vielfaches der Einheit der Bezugsgröße.
3.1Messbereichsanzeige
Es gibt unterschiedliche Arten die Anzeige eines Multimeters
zu beschreiben. Am einfachsten ist die Angabe der möglichen
Messpunkte. Der Anzeigeumfang eines Digitalmultimeters,
kurz DMM, gibt somit an wie viele Anzeigeschritte das DMM
darstellen kann. Die Definition des Anzeigebereiches lässt sich
am besten anhand von Beispielen erklären.
Zur Erklärung dienen ein 6-stelliges, ein 6½-stelliges und ein
6¾-stelliges DMM.
6-stelliges DMM
6½-stelliges DMM 6¾-stelliges DMM
Anzeigeumfang:
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
bisbisbis
0000000
1999999
3999999
9 9 9 9 9 9
Messpunkte:
1.0 0 0.0 0 0 Digit 2.0 0 0.0 0 0 Digit 4.0 0 0.0 0 0 Digit
Die 6 gibt an wie viele Ziffern im Display immer angezeigt werden. Der Bruch ½ bzw. ¾ gibt an, bei welcher Ziffer an der
ersten Stelle des Displays eine Umschaltung in den nächsten
Messbereich erfolgt (Dekadenwechsel). Diese Umschaltung
in den nächst größeren Messbereich ist mit der Einbuße einer
Stelle in der Anzeige verbunden. Die Auflösung reduziert sich
somit um eine Stelle.
Nachfolgend ein Beispiel zur Umschaltung der Stellenzahl in der
Anzeige wenn in den nächsten Messbereich gewechselt wird.
Messwert 1:
1 0 V
1 0 V
10V
Anzeige 1:
1 0,0 0 0
1 0,0 0 0 0 0
1 0,0 0 0 0 0
Messwert 2:
2 0 V
2 0 V
20V
Anzeige 2:
2 0,0 0 0
2 0,0 0 0 0
2 0,0 0 0 0 0
Dekadenwechsel
Messwert 3:
3 9,9 9 9 9 9 V
3 9,9 9 9 9 9 V
3 9,9 9 9 9 9 V
Anzeige 3:
3 9,9 9 9
3 9,9 9 9 9
3 9,9 9 9 9 9
Messwert 4:
4 0 V
4 0V
40V
Anzeige 4:
4 0,0 0 0
4 0,0 0 0 0
4 0,0 0 0 0
Dekadenwechsel
Die Messbereichtsanzeige von 6½ Stellen ist nur
bei einer Messzeit von 60s möglich.
3.2 Overranging (Messbereichsüberschreitung)
Im vorherigen Beispiel hat unser 6½-stelliges DMM einen Anzeigeumfang von 2.000.000 Digit. Der Dekadensprung erfolgte
an der ersten Stelle im Display beim Übergang von der Ziffer
1 zur Ziffer 2. Ein anderes 6½-stelliges DMM hat einen Anzeigeumfang von 1.250.001 Digit. Hier erfolgt der Dekadensprung
ebenfalls an der ersten Stelle im Display, aber beim Übergang
der dritten Stelle im Display von der Ziffer 5 zur Ziffer 6.
6½-stelliges DMM1
6½-stelliges DMM2
Anzeigeumfang:
0 0 0 0 0 0 0
0000000
bis
bis
1999999
1250000
Messpunkte:
2.0 0 0.0 0 0 Digit
1.2 5 0 0 0 1 Digit
Messwert 1:
1 0 V
10V
Anzeige 1:
1 0,0 0 0 0 0
1 0,0 0 0 0 0
Messwert 2:
1 2,5 0 0 0 0 V
1 2,5 0 0 0 0 V
Anzeige 2:
1 2,5 0 0 0 0
1 2,5 0 0 0 0
10
Änderungen vorbehalten
Das DMM1 mit 2.000.000 Digit kann bis 1 999 999 anzeigen,
das DMM2 mit 1.250.001 Digit kann jedoch nur Werte bis
1 250 000 anzeigen. Das DMM1 wird mit einem Overrange von
100% angegeben. Dagegen hat das DMM2 ein Overrange von
25%. Würde bei DMM2 die Anzahl der Messpunkte 1.400.000
Digit betragen, hätte das Gerät einen Overange von 40%.
Der Messbereich eines DMM ergibt sich aus dem
Messbereichsendwert minus Overrange.
Beispiel:6½-stelliges DMM mit 1.2 5 0.0 0 1 Digit
Messbereichsendwert:
– Overrange:
Messbereich:
12,50000 V
2,50000 V
10,00000 V
3.3 Messbereichsauflösung
Die Auflösung eines digitalen Messgerätes entspricht dem Wert
der letzten Stelle der Anzeige. Der digital erfasste Messwert
wird somit quantisiert dargestellt. Im Gegensatz dazu ist die
Auflösung eines analogen Messgerätes durch den kleinsten
vom Betrachter erkennbaren Ausschlag vorgegeben. Bei der
analogen Messung wird zu jedem Messwert eindeutig eine
Messwertanzeige zugeordnet.
Die Auflösung eines DMM ergibt sich aus der Anzahl
der Digit. Dazu wird der Kehrwert der Digit ohne
Messbereichsüberschreitung gebildet.
Beispiel: 6½-stelliges DMM mit 1.2 0 0.0 0 0 Digit
Der Overrangebereich beträgt 200.000 Digit, somit
ergibt sich für die Auflösung:
1
= 0,000001
1.200.000 – 200.000
dies entspricht 0,0001% vom Messbereich
Ein DMM hat im 100 V-Bereich eine Auflösung von 0,1 V. Wird
nun eine Spannung von 100,05 V gemessen, kann das DMM
unter Vernachlässigung der restlichen möglichen Messabweichungen, entweder 100,0 V oder 100,1 V anzeigen.
Bedingt durch die Auflösung kann das DMM niemals genauer
als mit einer Abweichung von 0,1% messen.
3.4Messgenauigkeit
Die Messgenauigkeit eines digitalen Messgerätes wird von
vorneherein durch die Auflösung des Messgerätes begrenzt.
Die theoretisch maximale Genauigkeit der Messung und auch
die letzte sinnvolle Stelle der Anzeige ist bestimmt durch den
kleinsten Quantisierungsschritt (LSB = lowest significant Bit)
des analog/digital-Wandlers (A/D-Wandler).
Die Messgenauigkeit eines digitalen Multimeters wird durch
folgende Faktoren beeinflusst:
– Bauteiltoleranzen und Temperaturabhängigkeit der Bauteile
und Verstärker
– Stabilität der Referenzspannung des DMM
– Eigenschaften des A/D-Wandlers
M e s s g r u n d l a g e n
Z(Ue)
e
Z(Ue)
e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
0110
0110
0101
0101
0100
0100
Funktion des A/D-Wandlers
durch Offsetfehler verschoben
0011
0001
0001
Ue
Abb. 2: A/D-Wandler Verstärkungsfehler
Z(Ue)
Z(Ue)
e
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
(linear)
0110
Ideale Funktion
des A/D-Wandlers
(linear)
Nichtlinearität
des A/D-Wandlers
0101
0101
IST von
Intervall Ue
bei 0110
0100
SOLL von Intervall Ue bei 0110
0100
0011
0010
0010
0001
Ue
Ue
Bild 32:
A/D-Wandler differentielle
Nichtlinearit‰t
Abb.
1: A/D-Wandler
Offsetfehler
0011
0011
0010
0010
0110
Funktion des A/D-Wandlers
durch Verstärkungsfehler
in der Steigung beeinflusst
Nichtlinearität
des A/D-Wandlers
Max. Abweichung der nichtlinearen
Steigungskurve des A/D-Wandlers
von der idealen linearen Funktion
0001
Ue
Ue
Ue
Ue
Abb. 3: A/D-Wandler differentielle Nichtlinearität
Abb. 4: A/D-Wandler integrale Nichtlinearität
Offsetfehler des A/D-Wandlers
Der Eingangsverstärker des DMM ist nicht richtig abgeglichen
und besitzt einen Offset. Dieser Offset führt bei der A/D-Wandlung zum Offsetfehler (Abb. 1).
analogen Spannung Ue, von dem idealen Spannungs-intervall
(SOLL) ΔUe unterscheidet (Abb. 3).
Differentieller Linearitätsfehler = k x ΔUe; k= Faktor beschreibt Verhältnis ΔUe (IST) zu ΔUe (SOLL)
Steigungsfehler (Verstärkungsfehler)
des A/D-Wandlers
Der Eingangsverstärker ändert mit der Temperatur sein Verstärkungsverhalten oder der Verstärkungsabgleich wurde
nicht gewissenhaft durchgeführt. Somit weicht die Steigung
der Funktion vom idealen Wert ab (Abb. 2).
Linearitätsfehler (Integrale Nichtlinearität) des A/D-Wandlers
Aufgrund der einzelnen differentiellen Linearitätsfehler und
deren Summierung ergibt sich ein maximaler Fehler zwischen
der idealen Umsetzungsfunktion und der wirklichen Umsetzungsfunktion. Der Linearitätsfehler gibt den größten Wert
des Abstandes zwischen den beiden Funktionen an (Abb. 4).
Differentielle Nichtlinearität des A/D-Wandlers
Die Quantisierungsschritte eines A/D-Wandlers sind nicht alle
gleich groß und weichen von dem idealen theoretischen Wert
ab. Die differentielle Nichtlinearität gibt an, um wie viel sich
jeder wirkliche (IST) Spannungsintervall, bei der Umsetzung der
Wandelverfahren
Nachfolgend werden das Single Slope, Dual Slope und das Multi
Slope Verfahren beschrieben. Diese Sägezahn A/D-Umsetzer
beruhen auf einem gemeinsamen Prinzip. Die Umsetzung der
Eingangsspannung in eine dazu proportionale Zeit.
Änderungen vorbehalten
11
Name: Single Slope
M e s s g r u n d l a g e n 3.5 Single-Slope (Ein-Rampen-Verfahren)
Rampenspannung Ur. Beim Zeitpunkt t3 beträgt die Rampenspannung Ur = 0 V und der Zähler stoppt. Die Größe der Zeit
Δt2 = t3 - t2 ist direkt proportional zur Eingangsspannung. Wird
eine große Eingangsspannung an den Integrator angelegt, wird
nach Ablauf der Integrationszeit Δt1 eine höhere Rampenspannung Ur1 erreicht als beim Anlegen einer kleinen Eingangsspannung. Eine kleine Eingangsspannung ergibt eine Rampe
mit kleinerer Steigung und geringerer Rampenspannung (siehe
Ur2). Weil die zum Zeitpunkt t2 an den Integrator angeschlossene
Referenzspannung Uref konstant ist, dauert es unterschiedlich
lange, bis die Kapazität des Integrators entladen ist. Es dauert
länger, die höhere Rampenspannung Ur1 zu entladen als die
kleinere Rampenspannung Ur2. Aus dieser unterschiedlichen
Entladezeit Δt2 = t3 – t2 und der konstanten Referenzspannung
lässt sich die zu messende Eingangsspannung Ue bestimmen.
U
U
r
Ue = Uref
0V
t1
Vorteile:
Die Genauigkeit der Messung ist jetzt nicht mehr von der Genauigkeit des RC-Gliedes des Integrators abhängig. Nur während der
Zeitspanne Δt1 + Δt2 müssen die Werte von R und C konstant
sein. Ändern sich die Werte von R und C langfristig, ändert sich
auch die Steigung der Rampenspannung.
t
t2
Abb. 5: Single-Slope
Das einfachste Verfahren ist das Single Slope Verfahren. Dabei
wird die Referenzspannung Uref integriert. Es ergibt sich eine
vom negativen ins positive ansteigende Rampenspannung Ur.
Mit zwei Komparatoren wird nun das Eingangssignal Ue mit 0V
und mit Ur verglichen. Beginnt die Rampenspannung Ur bei t1
mit 0 V, wird ein Zähler gestartet. Erfüllt die Rampenspannung
die Bedingung Ur(t2) = Ue, wird der Zähler wieder gestoppt.
Die Anzahl der gezählten Impulse ist proportional zu der gemessenen Eingangsspannung Ue. Ein großer Nachteil ist die
Genauigkeit dieses Verfahrens. Es ist direkt von R und C des
Integrators abhängig.
Wird die Steigung der Rampe beim Aufintegrieren der Eingangsspannung größer, ergibt sich zum Zeitpunkt t2 ein höherer
Spannungswert für Ur. Die größere Steigung wirkt aber auch
beim Integrieren der Referenzspannung, so dass die Kapazität
des Integrators schneller entladen wird.
Der Nulldurchgang wird trotz der höheren Spannung Ur(t2)
schneller erreicht. Die abfallende Rampe schneidet die Nulllinie
wieder bei t3.
Ur
t1 = const.
3.6 Dual-Slope (Zwei-Rampen-Verfahren)
*
U r1
t2
U r1
Ur
t1 = const.
t2
0V
t
t3
U r1
t1
U r2
0V
t
t3
t1
t2
t3
Abb. 6: Dual-Slope Prinzip
Beim Dual-Slope-Verfahren gibt es keine direkte Abhängigkeit
vom RC-Glied des Integrators. Zu Beginn der Messung startet
ein Zähler beim Zeitpunkt t1. Für die konstante Zeitspanne Δt1
wird die Eingangsspannung Ue mit dem Integrator aufintegriert.
Hat der Zähler seinen Maximalwert erreicht, ist die Zeitspanne
Δt1 vorbei und die Eingangsspannung Ue wird vom Integrator
getrennt. Die Referenzspannung Uref wird nun mit entgegengesetzter Polarität an den Integrator geschaltet. Der Zähler
beginnt beim Zeitpunkt t2 erneut zu zählen. Die Rampenspannung Ur ändert ihre Steigung und strebt Richtung Null-Linie.
Der Zähler erfasst jetzt die Zeit bis zum Nulldurchgang der
12
Änderungen vorbehalten
t2
t3
Abb. 7: Dual-Slope: Drift von RC-Konstante
Da nicht der Momentanwert der Messung, sondern der Mittelwert über die Zeit Δt1 für das Messergebnis relevant ist, werden
Wechselspannungen hoher Frequenz gedämpft. Besitzt die
Wechselspannung eine Frequenz mit ganzzahligem Vielfachen
von 1/Δt1, wird diese vollständig unterdrückt. Wird Δt1 gleich der
Periodendauer oder einem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz gewählt, werden Netzbrummspannungen unterdrückt.
3.7
Multi-Slope (Mehr-Rampen-Verfahren)
Das Multi-Slope-Verfahren baut auf dem Dual-Slope-Verfahren
auf. Es wird aus mehreren Messungen nach dem Dual-SlopeVerfahren rechnerisch der Mittelwert gebildet. Dieser errech3
nete Wert wird dann angezeigt. tDie
Anzahl der einzelnen Werte
zur Mittelwertbildung ist entscheidend, wie stark Störungen
t1
t2
t3
M e s s g r u n d l a g e n
unterdrückt werden. Da kontinuierlich über die Eingangsspannung aufintegriert und anschließend die Referenzspannung
abintegriert wird, sind drei weitere Schritte notwendig. Die
einzelnen Schritte zur Wandlung eines einzelnen Messwertes
werden nachfolgend beschrieben. Zur Mittelwertbildung ist eine
Anzahl mehrerer Messwerte erforderlich.
Ur
#Uedt
Auto-Zero
#Urefdt
Auto-Zero
U r1
U r1
0V
t
t0
Phase 1
t1
Phase 2
t2
Phase 3
4 5
Phase 1
t3 t4 t5/0
t1
Abb. 8: Multi-Slope
Phase 1: Auto-Zero - konstante Zeitspanne Δt1
Die Dauer des Auto-Zero ist im allgemeinen genau so lange
wie die Integrationszeit der zu messenden Spannung Ue. Damit
wird sichergestellt, dass alle zu erwartenden Fehler erfasst
werden. Die durch Offsetspannungen der Komparatoren und
des Integrators erzeugten Fehler werden durch einen gezielten
Offset (meist separat geladenes C) kompensiert.
Beispiel: Messbereich 10V;
± (0,001% rdg /°C) im Temperaturbereich (10 ... 21°C).
Die Langzeitstabilität (long term stability) gibt die nicht reversible Abweichung (Drift) des Gerätes über einen bestimmten
Zeitraum an. Als gebräuchliche Intervalle werden verwendet:
30 Tage, 90 Tage, 6 Monate, 1 Jahr, 2 Jahre.
Beispiel: Langzeitstabilität besser als 3 µV über 90 Tage bei
23 ±2 °C
Die Kurzzeitstabilität (short term stability) zeigt an in wieweit
ein Messgerät für vergleichende Messungen mit anderen
Messgeräten geeignet ist. Dies gilt für einen kurzen Zeitraum
in einem eingeengten Temperaturbereich.
Beispiel: Kurzzeitstabilität besser als 0,02 µV innerhalb 24
Std. bei 23 ±1 °C
Gesucht: Die mögliche Gesamtabweichung bei
16 °C Umgebungstemperatur im Messbereich 10 V,
innerhalb einer Zeit von 14 Std. Der angezeigte
Messwert beträgt 6,000000 V ?
Berechnung:
± (0,004% von 6,0 V + 0,001% von 10 V)
über 24 h bei 23 ±1 °C
± (0,001% von 6,0 V / °C) x ΔT im
Temperaturbereich (10 ... 21 °C)
mit ΔT = (23-1 °C) – 16 °C = 6 °C
Die mögliche Gesamtabweichung
errechnet sich aus der Summe und ergibt 0,00034 V
ergibt 0,00036 V
beträgt 0,00070 V
Phase 2: Integration der zu messenden Spannung Ue
konstante Zeitspanne Δt1
Phase 3: Integration der Referenzspannung Uref
Δt2 ist abhängig von der Höhe der Rampenspannung Ur zum
Zeitpunkt t2. Die Dauer dieser Zeitspanne muss sehr genau gemessen werden, da daraus die gemessene Eingangsspannung
Ue bestimmt wird.
Phase 4: Überschwingen Δt3
Aufgrund von Verzögerungen im Integrator und in der Ansteuerung (z.B. µController) kommt es zum Überschwingen.
Die Kapazität C des Integrators lädt sich entgegengesetzt auf.
Diese Ladung wird in Phase 5 beseitigt.
Phase 5: Integrator Output Zero Δt4
Die durch das Überschwingen des Integrators entstandene
Ladung im C wird entladen.
3.8Genauigkeitsangaben
Die Genauigkeitsangaben bei Multimetern bestehen aus verschiedenen Größen.
Die Messabweichung wird angegeben als:
± (xx % vom angezeigten Messwert + xx % vom Messbereich)
bei einer Temperatur xx °C ± xx % ; über einen Zeitraum von (xx
Stunden, xx Tage, xx Jahren)
Beispiel: Messbereich 10 V;
± (0,004% rdg + 0,001% f.s.) über 24 h bei 23 ±1 °C
Der Temperaturkoeffizient (TK) gibt die Abweichung pro °C
über einen definierten Temperaturbereich an.
Änderungen vorbehalten
13
G l e i c h s p a n n u n g s s m e s s u n g 4Gleichspannungsmessung
4.1 Eingangswiderstand bei Gleichspannung
Um die hohe Linearität des Messverfahrens auszunutzen, ist
der Eingangswiderstand für Spannungsmessungen bis 1 V sehr
hochohmig gewählt (>1 GΩ). In diesem Bereich erlaubt das
Gerät noch genaue Messungen mit maximal 1 ppm Lastfehler
an Messobjekten mit 1 kΩ Innenwiderstand.
Im 10 V-, 100 V- und 1.000 V-Bereich verursachen
beispielsweise 100 Ω Innenwiderstand des Messobjektes bei 100.000 Auflösung schon den entsprechenden Fehler von einem Ziffernschritt.
Die Werte des Eingangswiderstandes in den einzelnen Messbereichen und der max. Anzeigeumfang sind in der folgenden
Tabelle angegeben, max. Anzeigeumfang bei 1 sec oder 10 sec
Integrationszeit:
maximaler
Anzeige-
Eingangsmaximale
Bereich
umfang
widerstandAuflösung
100 mV
1 V
10 V
100 V 600 V 1 200 000 1 GΩ100 nV
1 200 000 1 GΩ 1 µV
1 200 000
10 MΩ 10 µV
1 200 000
10 MΩ100 µV
1 600 000
10 MΩ 1 mV
Den Einfluss des Quellenwiderstandes veranschaulicht die
folgende Abbildung.
Rq
ergibt sich theoretisch eine unendlich hohe Störunterdrückung.
Wegen des vollintegrierenden Messverfahrens heben sich so
die positiven und negativen Halbwellen des Netzbrummens
auf. Die Netzeinstreuungen können somit fast vollständig unterdrückt werden. Das Multifunktionsmeter HM8112-3 erreicht
eine Serientaktunterdrückung von >100 dB bei Netzfrequenzen
von 50/60 Hz ± 5%.
4.3Gleichtaktunterdrückung
Als Gleichtaktunterdrückung bezeichnet man die Fähigkeit eines Messgerätes, nur das gewünschte Differenzsignal zwischen
„HI“- und „LO“- Eingang anzuzeigen, eine für beide Klemmen
gleiche Spannung gegen Erde dagegen möglichst zu unterdrücken. In einem idealen System würde kein Fehler entstehen. In
der Praxis wandeln Streukapazitäten, Isolationswiderstände
und ohmsche Unsymmetrien einen Teil der Gleichtaktspannung
in eine Serienspannung um.
4.4Thermospannungen
Eine der häufigsten Fehlerursachen bei Gleichspannungsmessungen im Kleinsignalbereich sind die thermoelektrisch
hervorgerufenen Spannungen. Sie entstehen an Kontaktübergangsstellen von unterschiedlichen Metallen, die sich auf
gleichem oder verschiedenem Temperaturniveau befinden.
Die Skizze veranschaulicht die möglichen Thermospannungsquellen in einem Messkreis, die an einer externen Verbindungsstelle (Kontakt 1/2), aber auch in den Buchsen des
Messgerätes vorhanden sein können.
Deshalb ist immer darauf zu achten, die Verbindungen stets mit
gleichem Material auszuführen oder zumindest Materialien zu
verwenden, die, wenn sie miteinander verbunden werden, nur
sehr kleine Thermospannungen erzeugen.
Kontakt 1
bei T1
DMM
Material 1
U0
Ri =
Rq =
U0 =
Ri
V Um
Eingangswiderstand des
Multimeters (10 MΩ oder >1 GΩ)
Quellenwiderstand des Messobjektes
Spannung des Messobjektes
Der Fehler in % für eine Messung ergibt sich dann wie folgt:
100 x Rq
Fehler (%) = ——————
Rq + Ri
Beispiel:
Ri ≥1 GΩ; Rq = 10 kΩ, Messfehler = 0,001% (10 ppm)
Der in der Messtechnik oft verwendete Fehler in
ppm (parts per million) ergibt sich aus Fehler (%) x
10 000.
4.2Serientaktunterdrückung
Einer der Hauptvorteile eines integrierenden Messverfahrens
liegt in der hohen Unterdrückung von Serien-Wechselspannungsanteilen (z.B. Netzeinstreuungen), die der eigentlichen
Signalspannung überlagert sind. Für Frequenzen, bei denen die
Messzeit ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer bildet,
14
Änderungen vorbehalten
DMM
Kontakt 3
(HI-Buchse)
Material 2
Uo
V
Material 1
Kontakt 2
bei T2
Um
Material 2
Kontakt 4
(LO-Buchse)
Die untenstehende Tabelle zeigt die unterschiedlichen Thermospannungen für diverse Materialkombinationen.
Kontaktmaterialien
Cu - Cu
Cu - Ag (Silber)
Cu - Au (Gold)
Cu - Sn (Zinn)
ca. Thermospannung
<0,3 µV/°C
0,4 µV/°C
0,4 µV/°C
2-4 µV/°C; je nach Zusammensetzung
Besteht beispielsweise Material 1 aus einer Silberzuleitung und Material 2 aus einem Kupferkabel, so
ergibt sich bei einem Temperaturunterschied von
nur 1 °C zwischen den Kontakten 1 und 2 bereits
eine Thermospannung von 400 nV. Dies würde im
kleinsten Spannungsbereich bei einer 7½-stelliger
Auflösung (10 nV Empfindlichkeit) einen Fehler von
±40 Digit ergeben. Bei 6½-stelliger Auflösung einen
Fehler von ±4 Digit. Beim HM8112-3 mit 6½-stelliger Auflösung läge der Einfluss der Thermospannung im letzten Digit.
W i d e r s t a n d s m e s s u n g
4.5 Störeinflüsse durch induktive Einstreuungen
Befinden sich die Messleitungen in der Nähe von sich zeitlich
ändernden Magnetfeldern, so wird in den Leitungen eine Störspannung induziert, die in Serie zur Messspannung liegt. So ein
Störer kann beispielsweise die benachbarte Starkstromleitung
oder ein Transformator sein.
Durch Verwendung von verdrillten Messleitungen kann die induktive Einstreuung im Bereich eines Magnetfeldes sehr stark
vermindert werden. Leitungen sollen nicht lose herumhängen
und sich während der Messung nicht bewegen, da es auch
hierdurch zu Fehlspannungen kommen kann.
Eine weitere Maßnahme zur Verminderung der Störungen
ist die Vergrößerung des Abstandes zum Störfeld oder eine
mögliche Abschirmung.
Die in der Praxis oft verwendeten Kabel mit 1m Länge besitzen
einen Widerstand von ca. 10–20 mΩ. Bei einem zu messenden
Widerstand von 100 Ω ergibt dies bereits einen Fehler von
0.04%. Bei niedrigen Widerstandswerten, insbesondere im
100-Ω-Bereich, macht sich der Zuleitungswiderstand also recht
stark bemerkbar. Für diese Bereiche ist daher eine VierdrahtMessung zu empfehlen
5.2Vierdraht-Widerstandsmessung
Damit die durch Zuleitungswiderstände vorhandenen Messprobleme nicht auftreten, verwendet man für die Messung
kleiner Widerstände die Vierdraht-Anordnung. Bei der 4-DrahtWiderstandsmessung fließt auch ein eingeprägter Strom durch
den Widerstand R. Um den Einfluss der Messleitungen zu
eliminieren wird der Spannungsabfall an R mit zwei weiteren
Leitungen direkt gemessen. Der gemessene Spannungsabfall
ist zum Widerstandswert R proportional.
5Widerstandsmessung
DMM
RL
R
Die Widerstandsmessung beim Multimeter HM8112-3 wird als
spannungsrichtige Schaltung mit der Gleichstrom-Methode in
2- oder 4-Draht-Anordnung durchgeführt. Es fließt ein eingeprägter Strom durch den Prüfling R und der Spannungsabfall
an R wird gemessen.
RL1
RL1
V
Um
Im
RL
5.1Zweidraht-Widerstandsmessung
Es fließt ein eingeprägter Strom durch den Prüfling R und die
Messleitungen RL. Es wird der Spannungsabfall an R gemessen. Es entseht aber auch ein kleiner Spannungsabfall an den
Messleitungen RL. Deswegen ist vor allem bei der Messung
kleiner Widerstände (<1 kΩ) darauf zu achten, dass eine
sorgfältige Kompensation der Messkabelwiderstände und der
Thermospannungen mit Hilfe der Offsetkorrektureinrichtung
durchgeführt wird.
Hierzu werden die beiden Messkabel mit ihren Prüfklemmen
auf einer Seite des Prüflings angeschlossen, was einem Kurzschluss entspricht, und eine Offsetkorrektur durch die Taste
ZERO 4 ausgelöst.
Die Fehlerquellen, wie Zuleitungswiderstand, Übergangswiderstand und Thermospannungen an den Übergängen verschiedener Metalle werden somit eliminiert.
Wird eine Offsetkorrektur nicht durchgeführt, erhält man einen
Messwert für Rm, der sich aus der Summe aller im Messpfad
befindlichen Widerstände zusammensetzt und um den Zuleitungswiderstand zu hoch ist.
RL
DMM
Die „äußeren“ Anschlüsse der Vierdraht-Widerstandsmessung
prägen über die Kabel mit den Leitungswiderständen RL den
Messstrom in den zu messenden Widerstand R ein SOURCE 26 .
Die „inneren“ Messleitungen mit den Zuleitungswiderständen RL1
sind mit dem V-Sense-Eingang des Messgerätes verbunden,
der eine hochohmige Eingangsstufe besitzt, so dass es zu einem
vernachlässigbaren Spannungsabfall an RL1 kommt.
Sowohl in der 2-Draht- als auch in der 4-DrahtWiderstands-Messung sollten bei großen Widerständen (ab 100 kΩ) abgeschirmte Messleitungen
verwendet werden, wobei die Abschirmung mit
Erde verbunden sein muss, um störende Einstreuungen durch Fremdspannungen (Netzbrummen)
zu verhindern.
Auch sollten die Kabel einen sehr hohen Isolationswiderstand besitzen (z.B. Teflonisolierung),
da sonst mit Leckstromproblemen zu rechnen
ist, die aus der Parallelschaltung von R und dem
Kabel-isolationswiderstand herrühren.
Weiterhin von Vorteil ist auch eine Integrationszeit
von größer 1 sec, da hier die störenden Einstreuungen durch die längere Integration des Messsignals unterdrückt werden.
5.3 Verlustleistung der Widerstände
R
V
RL
Rm = R + RL + RL
Um
Im
Eine bei der Messung von Widerstandssensoren (z.B. Temperatur-Sensoren) immer wieder übersehene Fehlerquelle ist
die Verlustleistung in den zu messenden Widerständen und die
damit verbundene Eigenerwärmung.
Dadurch kann vor allem bei Sensoren mit hohem Temperaturkoeffizienten das Messergebnis stark verfälscht werden. Eine
Reduzierung dieser Störgröße erreicht man durch entsprechenÄnderungen vorbehalten
15
W
eh
c sh
hesssslee
esllllp
sap
pn
a nn
nn
nu
un
nsgg
gm
sm
m
essssu
s nu
un
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WW
e cee
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W
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W
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n un
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u gn
ng
gssssm
m
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g
de
Bereichsvorwahl.
Die
folgende
Tabelle
gibt
einen
Überblick
de
Bereichsvorwahl.
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Bereichsvorwahl.
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Bereichsvorwahl.
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Tabelle
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Die
folgende
Tabelle
gibt
einen
Überblick
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
in
den
jeweiligen
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
in
den
jeweiligen
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
inin
den
jeweiligen
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
den
jeweiligen
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
in
den
jeweiligen
zur
Verlustleistung
bei
Vollaussteuerung
in
den
jeweiligen
Widerstandsbereichen.
Widerstandsbereichen.
Widerstandsbereichen.
Widerstandsbereichen.
Widerstandsbereichen.
Widerstandsbereichen.
Bereich Messstrom
Messstrom Verlustleistung
Verlustleistung
bei
max.Anzeige
Bereich
Messstrom
Verlustleistung
bei
max.Anzeige
Bereich
bei
max.Anzeige
Bereich
Messstrom
Verlustleistung
bei
max.Anzeige
Bereich
Messstrom
Verlustleistung
bei
max.Anzeige
Bereich
Messstrom
Verlustleistung
bei
max.Anzeige
100
Ω
1
mA
100
μW
100
Ω
1
mA
100
μW
100
ΩΩ
1 mA
100
µW
100
11
mA
100
μW
100
Ω
mA
100
μW
100
Ω
1
mA
100
μW
1
kΩ
1
mA
1
mW
kΩ
mA
mW
1 kΩ 1 mA 1 mW
11
11
11
1
kΩ
1
mA
1
mW
1 kΩ
kΩ
1 mA
mA
1 mW
mW
10
kΩ 100
100
μA
100
μW
10
kΩ
100
μA
100
μW
1010
kΩ
µA
100
µW
kΩ
100
μA
100
μW
10
kΩ
100
μA
100
μW
10
kΩ
100
μA
100
μW
100
kΩ
10
μA
10
μW
100
kΩ
10
μA
10
μW
100
kΩ µA 1010
µW
100
kΩ
μA
μW
100
kΩ
10
μA
10
μW
100
kΩ 1010
10
μA
10
μW
1
MΩ
1
μA
1
μW
MΩ
μA
μW
1 MΩ 1 µA
1 µW
11
11
11
1
MΩ
1
μA
1
μW
1 MΩ
MΩ
1 μA
μA
1 μW
μW
10
MΩ 100
100
mA
100
mW
10
MΩ
100
mA
100
mW
1010
MΩ
mA
100
mW
MΩ
100
mA
100
mW
10
MΩ
100
mA
100
10 MΩ 100 mA
100 mW
mW
Wechselspannungsmessung
6Wechselspannungsmessung
Wechselspannungsmessung
Wechselspannungsmessung
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine
Wechselspannung
als
Echteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
WechEchteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
WechEchteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
fürfür
WechEchteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
WechEchteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
WechEchteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
Wechselspannungsmessungen
zu
empfehlende
Messanordnung
selspannungsmessungen
zu
empfehlende
Messanordnung
selspannungsmessungen
zuzu
empfehlende
Messanordnung
selspannungsmessungen
empfehlende
Messanordnung
selspannungsmessungen
zu
empfehlende
Messanordnung
selspannungsmessungen
zu
empfehlende
Messanordnung
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
sollte
mit
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
sollte
mitErde
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines
einfachen
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines
einfachen
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines
einfachen
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines
einfachen
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines
einfachen
Abschirmung
Koaxialkabels.erreicht man bei Verwendung eines einfachen
Koaxialkabels.
Koaxialkabels.
Koaxialkabels.
Koaxialkabels.
Koaxialkabels.
Im
100
V
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
Im
100
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
ImIm
100
V VV
und
600-V-Bereich
istist
bei
höheren
Frequenzen
100
und
600-V-Bereich
bei
höheren
Frequenzen
Im
100
V
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
Im
100
V
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zuzu
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
VHz
übersteigt.
VHz
übersteigt.
VHz
übersteigt.
VHz
übersteigt.
VHz
übersteigt.
VHz übersteigt.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie
groß
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie
groß
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
anan
wie
groß
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
wie
groß
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie
groß
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie
groß
die
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechseldie
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechseldie
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechseldie
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechseldie
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechseldie
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechselspannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
spannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
spannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
spannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
spannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
spannung
sein
darf.
Die
Wechselspannung
wird
als
Effektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
SpanEffektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
SpanEffektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
SpanEffektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
SpanEffektivwert
angegeben.
die
SpanEffektivwert
angegeben. Für
Für
die Bezeichnung
Bezeichnung
Spannungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
die
Namen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-Produkt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
dukt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
dukt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
dukt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
dukt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
dukt
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
das
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
Eingangsdas
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
Eingangsdas
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
Eingangsdas
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
Eingangsdas
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
das
Messergebnis
istliegende
verfälscht.
Die zum
zum EingangsEingangswiderstand
parallel
Eingangskapazität
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
bildet einen Tiefpass
und belastet
bei
höheren das
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
ebenfalls
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
ebenfalls
das
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
ebenfalls
das
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
ebenfalls
das
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
das
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was ebenfalls
ebenfalls
das
Messergebnis
beeinfl
usst.
Messergebnis
beeinfl
usst.
TiPP
Messergebnis
beeinflusst.
Messergebnis
beeinfl
usst.
Messergebnis
beeinfl
usst.
TiPP
TiPP
Messergebnis
beeinfl
usst.
TiPP
TiPP
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
6.1
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
U
Spannung
Momentanwert
(t)
U
Spannung
Momentanwert
U(t)
(t)(t)
Spannung
Momentanwert
U
Spannung
Momentanwert
U
Spannung
Momentanwert
(t)
U
Spannung
Momentanwert
²
(t)
U²²²²(t)(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
(t)
U
Spannung
quadratischer
Mittelwert
U²U
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Spannung
quadratischer
Mittelwert
(t)
U
Spannung
quadratischer
Mittelwert
(t)
U
Spannung
quadratischer
IUI(t) Spannung
Spannung
GleichrichtwertMittelwert
IUI
Spannung
Gleichrichtwert
IUI
Gleichrichtwert
IUI
Spannung
Gleichrichtwert
IUI
Spannung
IUI
Spannung Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Ueff
Spannung
Effektivwert
eff
U
Spannung
Effektivwert
Ueff
Spannung
Effektivwert
U
Spannung
Effektivwert
eff
U
Spannung
Effektivwert
eff
U
Spannung
Effektivwert
eff
û
Spannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
ûûû
Spannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
û
Spannung
Spitzenwert
ûeff
Spannung
Spitzenwert
Strom
Effektivwert
Strom
Effektivwert
IeffIIIIIeff
Strom
Effektivwert
Strom
Effektivwert
eff
Strom
eff
Strom Effektivwert
Effektivwert
eff
î
Strom
Spitzenwert
Strom
Spitzenwert
î îîîî
Strom
Spitzenwert
Strom
Spitzenwert
Strom
Spitzenwert
Strom
Spitzenwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
6.2
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
Arithmetischer
Mittelwert
_
1 TTTTT
__
_
11
_
x(t)
=—
—
dt
1
(t) =
1 ∫
=
—
∫∫xxxx(t)(t)(t)(t)(t)||||| ····· dtdt
xx
(t)
x
dt
x(t)
= —
—
dt
(t) =
TTTT 0000∫x
T
0
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
istist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
der
der gemittelte
gemittelte Wert
Wert aller
aller Funktionswerte,
Funktionswerte, die
die innerhalb
innerhalb einer
einer
16
16
1616
Änderungen vorbehalten
vorbehalten
16
Änderungen
16Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
Änderungen
vorbehalten
Änderungen vorbehalten
Periode
T vorkommen.
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
T vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
TT
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
T
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
T vorkommen.
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
Ist
der
Mittelwert
= ,00
0liegt
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
Ist
der
Mittelwert
,,,, liegt
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
IstIst
der
Mittelwert
= 0==
ein
reines
Wechselsignal
vor.
der
Mittelwert
ein
reines
Wechselsignal
vor.
Ist
der
Mittelwert
=
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
Ist
der
Mittelwert
=ist0
0 ,der
liegt
ein
reines
Wechselsignal
vor.
Für
Gleichgrößen
Mittelwert
= Augenblickswert
Augenblickswert
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Augenblickswert
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
Augenblickswert
.
Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
=
.....
Für
Gleichgrößen
ist
=
Für
Gleichgrößen
ist der
der Mittelwert
Mittelwert
= Augenblickswert
Augenblickswert
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichanteil
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
6.3Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
I_
I_
1 TTTTT
I_
I_
11
I_
IxI(t)
=—
—
∫IxIx
Ix(t)
dt
1
(t) =
(t)III ··· dt
1 ∫
IxI
=
—
dt
IxI
(t)
(t)
IxI
=
—
(t)
IxI(t) = —
Ix(t)
dt
(t)II ·· dt
TTTT 0000∫ Ix
T
0
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Der
Gleichrichtwert
istist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Der
Gleichrichtwert
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtwert
wird
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
der
Spannungsoder
Stromwerte.
der
Spannungsoder
Stromwerte.
der
Spannungsoder
Stromwerte.
der
Spannungsoder
Stromwerte.
der
Spannungsoder
Stromwerte.
der
Spannungsoder
Stromwerte.
û
û ûû
û
û
0
0
0 00
0
t ttttt
IuI
IuI
IuIIuI
IuI
IuI
t ttttt
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannungu(t)
u(t)= =û
= ûsin
û sin
sin
ωt
ist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
û
sin
ωt
ist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
ωtωt
istist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
ωt
ist
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) des
=û
û sin
sin
ωt
ist
der
Gleichrichtwert
das2/π
2/π
-fache (0,637fache)
(0,637fache)
Scheitelder
Gleichrichtwert
das
2/π
-fache
(0,637fache)
des
Scheitelder
Gleichrichtwert
das
-fache
Scheider
Gleichrichtwert
das
2/π
-fache
des
Scheitelder
Gleichrichtwert
der
Gleichrichtwert das
das 2/π
2/π -fache
-fache (0,637fache)
(0,637fache) des
des ScheitelScheitelwertes.
wertes.
telwertes.
wertes.
wertes.
wertes.
I_
I_
1 TTTTT
2
I_
I_
11
22
I_ ==
IuI
=—
—
∫IûIû
Iû sin
sinωtI
ωtI dt
dt ==
=—
—
û ==
= 0,637û
0,637û
1
2
1 ∫
2 ûû
IuI
—
sin
ωtI
dt
—
0,637û
IuI
IuI
=
—
IuI = —
Iû sin
sin ωtI
ωtI dt
dt =
=—
—
û =
= 0,637û
0,637û
ππππ û
TTTT 0000∫ Iû
T
π
0
Effektivwert
Effektivwert
6.4Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
Mittelwert des
des quadrierten
quadrierten Signals.
Signals.
_
_
1 TTTTT 22
__
2 = —
1
11
_(t)
x
∫xxx(t)(t)(t)(t)222|||| ···· dtdt
dt
(t)22
2
1 ∫
x
=
—
xx
=
—
2
(t)
=
—
x(t)
x(t) | · dt
dt
(t) = —
TTTTT 00000∫x
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
X
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
Xeff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
XX
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
eff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
Xeff
eff
1 TTTTT 22
1
11
—
∫xxx(t)(t)(t)(t)222|||| ···· dtdt
dt
1 ∫
—
—
—
—
x(t) | · dt
dt
TTTT 0000∫x
xeff
=
eff =
x
=
xx
eff
xeff
=
eff =
T
0
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
Gleichspannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der„RMS“
wechselnden
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
–
Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
–
Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– –Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
–
Root
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– Root
Root
Mean
Square)
definiert.
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsigMean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsigMean
Square)
definiert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsigMean
Square)
defi
Der
Effektivwert
eines
WechselsigMean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsigMeanerzeugt
Square)den
defiselben
niert. Der
Effektivwert
eines Wechselsignals
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Beispiel:
Beispiel:
Beispiel:
Beispiel:
Beispiel:
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspannung
von
230
V
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
eff
230
V
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
230 V
, nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
230
VV
,,, nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
eff
230
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
eff
230eff
Veff
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
eff
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
hell,
wie
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
von230 V
230
Veine
. Bei
Bei
einersinusförmigen
sinusförmigen
Wechselspannung
DC
von
230
V
.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
von
.
Bei
einer
Wechselspannung
von
230
V
.
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
DC
DC
DC
von
230
V
.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
DC
von
230
V
.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
DC
u(t)
= ûsin
û sin
sin
ωt
ist
der
Effektivwertdas
das1/√2-fache
1/2-fache
(0,707fache)
u(t)
û
ωt
ist
der
Effektivwert
das
1/2-fache
(0,707fache)
u(t)
= =û=
ωtωt
istist
der
Effektivwert
(0,707fache)
u(t)
der
Effektivwert
(0,707fache)
u(t)
=
û
sin
ωt
ist
der
Effektivwert
das
1/2-fache
(0,707fache)
u(t)
=Scheitelwertes.
û sin
sin
ωt
ist
der
Effektivwert das
das 1/2-fache
1/2-fache
(0,707fache)
des
des
Scheitelwertes.
des
Scheitelwertes.
des
Scheitelwertes.
des
des Scheitelwertes.
Scheitelwertes.
û
1 TTTTT
û
ûû
11
—
∫(û(û
(û sin
sinωt)
ωt)22222 dt
dt ==
=—
—
= 0,707û
0,707û
U ==
= —
1
û ==
1
—
∫
sin
ωt)
dt
—
U
∫
U
(û
sin
ωt)
dt
=
—
= 0,707û
0,707û
U
T
0
—
∫
(û
sin
ωt)
dt
=
—
U =
= —
2222 = 0,707û
TTT 000
T
0
2
T e m p e r a t u r m e s s u n g
Die Genauigkeit des berechneten Effektivwertes ist abhängig vom Crestfaktor und verschlechtert sich mit höherem
Crestfaktor des Messsignals. Die Angabe des maximal zulässigen Crestfaktors (techn. Daten) bezieht sich auf das Messbereichende. Wird nur ein Teil des Messbereiches genutzt
(z.B. 230 V im 500 V-Bereich), darf der Crestfaktor größer
sein. (siehe Abbildung Formfaktoren).
u2 (t)
Ueff
0
t
u(t)
6.5Formfaktor
Wird der vom Messgerät ermittelte Gleichrichtwert mit dem
Formfaktor des Messsignals multipliziert, ergibt sich der Effektivwert des Signals. Der Formfaktor eines Signals ermittelt
sich nach folgender Formel:
6.7 Gleich- und Wechselstrom
Die Strommessung im Multifunktionsmeter HM8112-3 wird mit
Hilfe von genauen Shunt-Widerständen durchgeführt. Hierbei
wird der durch den Strom verursachte Spannungsabfall über
dem Shunt gemessen. Bedingt durch den Leitungswiderstand
RL und den Shunt-Widerstand R wird eine Belastungsspannung
UB (Bürdenspannung) erzeugt. Dies kann unter Umständen zu
Fehlmessungen führen.
Rq
Ueff Effektivwert
F = ——=——————————
IûI Gleichrichtwert
Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt
der Formfaktor π / 2 √2 = 1,11
DMM
RL
U0
R
V
6.6Crestfaktor
Der Crestfaktor (auch Scheitelfaktor genannt) beschreibt um
welchen Faktor die Amplitude (Spitzenwert) eines Signals größer ist als der Effektivwert. Er ist wichtig bei der Messung von
impulsförmigen Größen.
û Spitzenwert
C = ——=——————————
Ueff Effektivwert
Bei reinen sinusförmigen Wechselgrößen beträgt
das Verhältnis √2 = 1,414
Abb.: Prinzip der Strommessung mit Shunt-Widerständen
Uo = Quellenspannung
UB = Bürdenspannung RL = Leitungswiderstand
Rq = Quellenwiderstand
R = Shunt-Widerstand im Multimeter
Der Fehler in % für eine Messung ergibt sich dann wie folgt:
100 x UB
Fehler (%) = —————–
U0
Wird bei einem Messgerät der maximal zulässige
Crestfaktor überschritten, sind die ermittelten
Messwerte ungenau, da das Messgerät übersteuert
wird.
Formfaktoren
Crest-Form-
faktorfaktor
C F
2
2
2
π
2 2
= 1,11
π
= 1,11
2 2
π
2
= 1,57
7Temperaturmessung
Im internationalen Einheitensystem (SI) wurde als Basiseinheit
für die Temperaturmessung das Kelvin (K) vereinbart. Grad
Celsius (°C) ist eine gesetzliche, von den SI-Einheiten abgeleitete Einheit und international gebräuchlich. Im angloamerikanischen Raum werden Temperaturen auch in Grad Fahrenheit
(°F) angegeben.
Absolute Temperaturangaben erfolgen meist in
Grad Celsius (°C). Relative Temperaturangaben
oder Temperaturdifferenzen werden in Kelvin (K)
angegeben.
Kelvin (K)
3
2
3
= 1,15
0 K
255,38 K
273,15 K
373,15 K
Celsius (°C)
-273,15 °C
-17,77 °C 0 °C
100 °C
Fahrenheit (°F)
459,67 °F
0 °F
32 °F
212 °F
Änderungen vorbehalten
17
T e m p e r a t u r m e s s u n g Umrechnung
°C in K: T[K] =
°K in °C: T[°C] =
°C in °F: T[°F] =
°F in °C: T[°C] =
nung direkt am PT100 abgreift und der Eingangsverstärker des
Messeingangs sehr hochohmig ist, fließt ein vernachlässigbarer
kleiner Strom in den SENSE-Messleitungen (Imess ≅0). Somit
geht der Spannungsabfall über den SENSE-Messleitungen,
hervorgerufen durch den Strom in den SENSE-Leitungen,
nicht (bzw. vernachlässigbar) in die Messung mit ein. Auch
hat eine Widerstandsänderung von RL in den SENSE-Messleitungen einen nur unmerklichen Einfluss. Durch den
Abgriff der Messspannung nach den SOURCE-Zuleitungen
wird nur die Widerstandsänderung des PT100 erfasst. Die
Widerstandsänderung von RL der SOURCE-Zuleitungen aufgrund der Temperaturänderung hat ebenfalls keinen Einfluss
auf die Messung.
T[°C] +273,15 K
T[K] –273,15 K
9/5 x (T[°C] +32 °F
5/9 x (T[°F] –32 °F)
Verwendete Abkürzungen und Zeichen:
T[K] Temperatur in Kelvin [K]
T[°C] Temperatur in Grad Celsius [°C]
T[°F] Temperatur in Grad Fahrenheit [°F]
7.1Temperaturmessfühler
Die meist gebräuchlichen Temperaturfühler sind das NiCr-Ni
Thermoelement (K-Type) und der Platin-Temperaturfühler
PT100. Die Kennlinien der Temperaturfühler werden in den
Normen nur über einen bestimmten Bereich definiert. Außerhalb dieser Bereiche sind keine verlässlichen Werte vorhanden.
Wird der Messbereich der Temperaturfühler überschritten,
zeigt deshalb das HM8112-3 „Overrange“ an.
RL
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Mess-Spannung
UPT100
Ω, ϑ
max.
250Vrms
LO
PT100
CAT II
RL
7.2 Platin-Temperaturfühler PT100
Der Platin-Temperaturfühler PT100 ist ein Widerstandssensor.
Aufgrund seiner zeitlichen Konstanz des Widerstandswertes
und der guten Beständigkeit gegen aggressive Medien eignet
sich Platin gut als Widerstandsmaterial für Temperaturfühler.
Eine Änderung der Temperatur bewirkt am Temperaturfühler
eine Änderung des Widerstandes. Der Nominalwiderstand R0
beträgt:
R0 = 100 Ω bei T0 = 0 °C
Der Temperaturbereich zum Einsatz des PT100 erstreckt sich
von –200 °C bis +850 °C.
Weitere PT Widerstandsfühler gibt es mit der Bezeichnung PT10, PT25, PT500, PT1000. Die Nominalwiderstände betragen hier bei T0 = 0 °C entsprechend 10 Ω, 25 Ω, 500 Ω und 1000 Ω. Die Typen PT10,
PT25, PT500 kommen beim HM8112-3 nicht zum
Einsatz.
Bei nicht so hohen Ansprüchen an die Genauigkeit kann auch
eine 2-Draht-Widerstandsmessung ausreichen. Da sich die
Messstelle mit dem PT100 und das Messgerät meist auf unterschiedlichem Temperaturniveau befinden, erfolgt durch eine
Temperaturänderung an den Messleitungen zum PT100 auch
eine Änderung des Leitungswiderstandes RL. Diese Temperaturabhängigkeit der Zuleitungswiderstände, Thermospannungen
und der Spannungsabfall über den Zuleitungswiderständen
gehen mit in die Messung des PT100 ein.
7.4 NiCr-Ni Thermoelement (K-Typ)
Der Einsatzbereich eines NiCr-Ni Thermo-Element K-Typ liegt
im Bereich von ca. –270 °C bis +1300 °C.
Das Thermoelement liefert, wie der Name Element schon andeutet, eine Spannung. Diese temperaturabhängige Spannung
entsteht an der Kontaktstelle von zwei verschiedenen MetalKontaktstelle KS1
Temperatur TKS2 >TKS1
7.3 Temperaturmessung mit PT100 / PT1000
Elektronen im
Metallgitter
IDrift
Messspannung mit Imess ≅ 0
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
Messstrom IPT100 = const
SOURCE
SENSE
Draht Ni
–1,9 mV/100K
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω,ϑ
max.
250Vrms
LO
PT100
CAT II
Draht NiCr
+2,2 mV/100K
ITherm
I1Drift
I2Drift
Die gebräuchlichste und genauere Art der Temperaturmessung ist eine 4-Draht-Widerstandsmessung. Ein konstanter
Strom fließt von SOURCE 26 des Messgerätes zum PT100.
Die Widerstandsänderung des PT100 ist abhängig von der
Temperatur-änderung am PT100. Eine Temperaturänderung
ruft aber auch in den Messleitungen eine Änderung des Leitungswiderstandes RL hervor. Weil SENSE 24 die Messspan18
Änderungen vorbehalten
IDiffusion
KS2
Kontaktstelle KS2
Temperatur TKS2 <TKS1
T e m p e r a t u r m e s s u n g
len. Sie wird Kontaktspannung oder auch Thermospannung
genannt. Durch die immer vorhandene Wärmebewegung der
Elektronen im Metallgitter können einige Elektronen an der Metalloberfläche das Gitter verlassen. Dazu wird Energie benötigt,
um die Austrittsarbeit zu verrichten und die Bindungskräfte im
Metallgitter zu überwinden. Berühren sich nun zwei Metalle,
deren Bindungskräfte unterschiedlich sind so treten aus dem
Metall mit den kleineren Bindungskräften Elektronen aus und
fließen zum Metall mit den größeren Bin-dungskräften. Schaltet
man nun zwei solche Kontaktstellen zusammen, und besitzen
die beiden Enden des Thermoelementes ein unterschiedliches
Temperaturniveau, fließt ein Strom.
Temperaturmessung mit dem NiCr-Ni Thermoelement
– Der NiCr-Draht und der Ni-Draht sind an beiden Enden
miteinander verbunden.
– Die Kontaktstelle 1 (KS1) besitzt in unserem Fall eine höhere
Temperatur als Kontaktstelle 2 (KS2).
– Wegen der Temperaturbewegung an KS1 lösen sich Elektronen im NiCr-Draht aus dem Metallgitter.
– Die Elektronen fließen zum Ni-Draht und bilden den Driftstrom I1Drift.
– Der Driftstrom I1Drift fließt über KS2 und bildet dort den
Diffusionsstrom IDiffusion.
– An KS2 bildet sich aufgrund der Temperaturbewegung
ebenfalls ein Driftstrom I2Drift .
–I2Drift wirkt dem Driftstrom an KS1 entgegen.
–I2Drift ruft auch an KS1 einen Diffusionsstrom hervor.
– Der Gesamtstrom ITherm ergibt sich aus der vorzeichenrichtigen Addition der einzelnen Ströme.
ITherm = I1Drift + I2Drift
– Wird die Temperatur an KS1 kleiner als an KS2 kehrt sich
die Stromrichtung von ITherm um.
– Ist die Temperatur an KS1 und KS2 identisch, heben sich
die beiden Ströme I1Drift und I2Drift auf.
Um verschiedene Metalle und deren thermoelektrischen Eigenschaften zueinander zu beschreiben,
wurde die Temperaturabhängigkeit der Metalle zu
Platin ermittelt. Es ergibt sich die thermoelektrische Spannungsreihe in [mV/100 K] bezogen auf
Platin.
Die Cu-Zuleitungen beeinflussen die Messung nicht, sofern
diese sich auf dem selben Temperaturniveau befinden wie die
Referenzstelle. Die Referenzstelle (KS2), auch Isothermalblock
genannt, wird mit einem weiteren Temperatursensor und einer
entsprechenden Regelschaltung auf einem konstanten Temperaturniveau gehalten.
7.5Referenzstelle
Für die Temperaturmessung mit einem Thermoelement ist es notwendig,
außer der Mess-Stelle
auch eine Vergleichstelle
zu definieren. Die Tempera-turdifferenz zwischen der Mess-Stelle
und dieser Referenzstelle
erzeugt eine zur Temperaturdifferenz proportionale Thermospannung. Eine einfache Möglichkeit diese Referenzstelle zu
erzeugen ist das „Eisbad“. Dies ist ein Wasserbad mit Eisstücken. Es hält, mit einer Unsicherheit von 1 mK, relativ genau die
Temperatur von 0 °C. Dieses thermodynamische System „Eisbad“ regelt sich so lange selbst, bis alle Eistücke geschmolzen
sind oder alles Wasser gefroren ist.
In der Praxis ist dieses Verfahren etwas umständlich. Wer
möchte schon eine Schüssel Wasser und einen Eisblock mit
sich herumschleppen. Und dies alles nur um schnell mal in
der Produktion die Temperatur eines Ofens zu kontrollieren.
Um dem Anwender den benötigten Handwagen zum Transport
der Utensilien und die Kühltruhe für die Erzeugung der Referenzstelle zu ersparen, besitzen die meisten Messgeräte eine
interne Referenzstelle oder die Möglichkeit zur Angabe der
Referenztemperatur. Das HM8112-3 erlaubt durch Messung
mit einem PT-Fühler die genaue Bestimmung der Referenztemperatur und somit das genaue Messen mit Thermoelementen.
Thermoelemente sind im Vergleich zu PT-Fühlern günstig und
werden oft über Messstellenumschalter in größerer Anzahl
am Messgerät angeschlossen. So braucht es nur noch die
Messfühler und das passende Messgerät, sprich HM8112-3.
Thermoelektrische Spannungsreihe
Bezugstemperatur ist 0 °C,
Messtemperatur 100 °C, in [mV/100 K]
PlatinNickel
(Pt)(Ni)
0,0
-1,2 ...-1, 94
Kupfer Eisen Chrom-Nickel
(Cu) (Fe) (CrNi)
+0,75
+1,88
+2,2
Messfühler
Cu-Leitung
NiCr-Draht
Temperatur
TMess
UTherm
Ni-Draht
Cu-Leitung
TRef = const
Isothermalblock
Referenzstelle KS2
TReferenz = const
MessStelle
KS1
Wird die eine Kontaktstelle (KS2) als Referenz auf einem
bekannten Temperaturniveau gehalten, kann die andere Kontaktstelle (KS1) zur Temperaturmessung benutzt werden. Die
Thermospannung ist proportional zur Temperaturdifferenz an
den Kontaktstellen KS1 und KS2.
ITherm ist proportional zu ΔT = TKS1 – TKS2
(Seebeck-Effekt)
Änderungen vorbehalten
19
G e r ä t e k o n z e p t d e s H M 8 1 1 2 - 3 8 Gerätekonzept des HM8112-3
8.1Referenz
Der integrierende AD-Wandler muss mit einer Referenz beschaltet werden. Die Eigenschaften dieser Referenz bestimmen
letztendlich die Langzeitstabilität des Gerätes. Beim HM8112-3
dient als Referenz ein hochgenauer Referenzbaustein.
8.2 Integrierende AD-Wandler
Als integrierende AD-Wandler wird ein Wandler nach dem
Multi-Slope-Verfahren benutzt.
8.3 Gleitender Mittelwert
bestimmt. Es wird gemessen, wie lange es bis zum folgenden
Nulldurchgang dauert. Aus dieser kombinierten Messung wird
dann die Frequenz des Signals bestimmt und die Periodendauer
berechnet. Die kombinierte Messung von der Anzahl der Nulldurchgänge und Zeit einer Periode des Signals ermöglicht das
Messen von sehr kleinen und auch großen Frequenzen innerhalb einer vernünftigen Zeit. Bei Anlegen einer Gleichspannung
wird die Frequenz zu 0 Hz bestimmt.
Da die Periodendauer aber berechnet wird, erfolgt eine Division
durch 0. Deswegen zeigt das Gerät bei der Periodendauermessung einer Gleichspannung „INF“ im Display. (INF = Infinity
= Unendlich).
Effektivwertgleichrichter
Die Wechselspannungsmessung wird durch einen hochgenauen Effektivwertgleichrichterbaustein realisiert. Dieser
Baustein bestimmt aus der anliegenden Wechselspannung eine
proportionale Gleichspannung, die dem Echt-Effektivwert der
Wechselspannung entspricht.
Crestfaktormessung
Bei Überschreiten des Crestfaktors von 7 lässt sich durch
den Echteffektivwertgleichrichter die Wechselspannung oder
Wechselstrom nicht mehr korrekt bestimmen.
Der vom AD-Wandler ermittelte Messwert kann direkt angezeigt werden. Es kann jedoch aus n-Messwerten auch zuerst
der Mittelwert gebildet werden, welcher dann angezeigt wird.
Zuerst werden 1 bis n Werte erfasst. Aus diesen n Werten
wird der Mittelwert gebildet und anschließend angezeigt. Im
folgenden Schritt wird der nächste Messwert n+1 vom ADWandler ermittelt. Von den zuvor ermittelten n Werten wird der
erste gemessene Wert 1 verworfen. Aus den restlichen 2 bis
n Werten und dem neuen Wert n+1 wird ein neuer Mittelwert
gebildet. Dies hat den Vorteil, dass Spitzen oder Störungen
geglättet werden.
8.4 Messung der Wechselgrößen
Frequenz, Periodendauer
Frequenz und Periodendauer werden prinzipiell anhand einer
Impulszähl-Schaltung gemessen. Als Basiszeit dient eine
Sekunde. Die erste auftretende negative Flanke triggert die
Messung und startet den Zähler. Eine Sekunde lang löst jede
negative Flanke einen Zählimpuls aus. Nach Ablauf der ersten
Sekunde wartet die Messschaltung auf den nächsten Nulldurchgang des Signals. Ab jetzt wird die Periodendauer des Signals
20
Änderungen vorbehalten
u inedn e
A lnezm
e iegnet ne
B e zBeei cdhi en nu enlge m
d eern tBee d
2
3 4
5
1
6
7
8
27
9
10 11
12 13
14 15
16 17
2 Bezeichnung der Bedienelemente
9 Einführung in die Bedienung des HM8112
1
DisPlAy – 16-stelliges Display
2 PoWer – Stand-By / EIN
9.1Inbetriebnahme
3 HolD DisPlAy
– angezeigter
im Diplay
speichern
Beachten
Sie bitte besonders
bei Wert
der ersten
Inbetriebnahme
des Gerätes folgende Punkte:
4 Zero – Nullabgleich der Messstrecke
–5 Die
verfügbare Netzspannung
muss mit dem auf der Germ/locAl-taste
–
räterückseite
(Netzspannungswahlschalter)
Fernbedienung über Interface ausschalten angegebenen
Wert übereinstimmen.
–6 Vorschriftsmäßiger
Anschluss an Schutzkontaktsteckdose
VDc – Gleichspannungs-Messung
oder Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2
ADc – Gleichstrom-Messung
–7 Keine
sichtbaren Beschädigungen am Gerät
– Keine Beschädigungen an der Anschlussleitung
VAc – Wechselspannungs-Messung
mit AC-Kopplung
–8 Keine
losen Teile im Gerät
9
AAc – Wechselstrom-Messung
9.2Werkseinstellung
10 VAc+Dc – Wechselspannungs-Messung mit DC-Kopplung
Das
besitzt folgende Voreinstellung:
– Widerstandsmessung,
2- und 4-Draht
11 ΩGerät
FreQ./PerioD – Frequenz und Periodendauer
mit VAC
–12 Messbereich
10 VDC
– Die Integrationszeit beträgt 100ms
δPt - Temperaturmessung
mit PT-Messfühler,
13 Filterfunktion
–
ausgeschaltet
2und
4-Draht
– Temperatur in °C
–Messsensor PT100
- Dioden- / Durchgangsprüfung
14
–Datenlogger ausgeschaltet
–
Schnittstelle
ausgeschaltet 2-Draht
δtH – Temperaturmessung
mit Thermoelement,
15 RS-232
16 mAX – maximaler Messwert während einer Messreihe
17 min – minimaler Messwert während einer Messreihe
29
19 20
18 21
22 23
24
25
26
18 menu – Auswahl Menüsystem, Übernahme von Menüpunkt
/ Parameter
10esc
Bedienelemente
und Anzeigen
19
– Verlassen des Menüsystems
ohne Werte zu übernehmen
20
– Abwärts: Messbereichstaste und Scrollfunktion im
10.1Allgemeine
Menü
1 Display
21 Auto – Umschalten manuelle / automatische Messbe-
16-stelliges Display zur Anzeige der Messwerte, Auswahl des
reichswahl
Menüs und der Menüpunkte.
22 enter – Sonderfunktion: Auswahl der Parameter im
2 POWER
Logger-Menü
Taster für Standby-Funktion. Das Bedienteil und die Anzeige
werden
Das eigentliche
bleibt,
23
– ausgeschaltet.
Aufwärts: Messbereichstaste
undMessgerät
Scrollfunktion
im
solange
Menües mit dem Stromversorgungsnetz verbunden ist,
eingeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass das Gerät nach dem
24 V sense
– Eingang
für Spannungs-,
Frequenz-,
WiderEinschalten
aus
der Standby-Funktion
sofort
betriebsbereit
stands-,
ist. Auch
die Temperaturmessung
Referenz wird geschont, da das Ein/Ausschalten
entfällt. Soll das Gerät komplett ausgeschaltet werden, muss
25 lo – Bezugsmasse
Messung
der
Netzschalter 28 auffürder
Rückseite des Gerätes betätigt
werden.
26 A source – Eingang für Strommessung
3 HOLD
27
Fuse DISPLAY
– Messkreissicherung 1 A / 250 V (superflink)
Die Messwertanzeige im Display wird „eingefroren“.
Durch Betätigen einer der Tasten zur Auswahl der Messfunktionen 6 bis 15 oder MENU 18 wird die HOLD-Funktion verlassen.
geräterückseite
4 ZERO
28
Kaltgeräteeinbaustecker mit Netzschalter
Nullabgleich bei Gleichspannungsmessung, Gleichstrom29 usB/rs-232
schnittstelle
messung,
4-Draht-Widerstandsmessung
und 2-DrahtOption: HO880 IEEE-488
eingebauter MessstellenWiderstandsmessung.
In (GPIB),
den Wechselspannungsund
umschalter im HM8112-3S
Wechselstrombereichen
gibt es keine ZERO-Funktion. Die
beiden Messleitungen werden kurzgeschlossen und dann
30 ZERO-Taste
netzspannungswahlschalter
(115eine
V bzw.
230 V)
4 betätigt. Es wird
die
Offsetkorrektur
der
gesamten Messstrecke durch die Taste ZERO 4 ausgelöst.
28 Übergangs30
Der Zuleitungswiderstand der Messleitung,
widerstände und Thermospannungen an den Übergängen
verschiedener Metalle werden durch diese Offsetkorrektur
„bewusst“ eliminiert.
Die Kompensationswerte bleiben auch nach Ausschalten
des HM8112-3 erhalten und müssen bei Bedarf neu ermittelt
werden!
Ein Betätigen der ZERO-Taste 4 in den Messbereichen δPT für PT-Messfühler oder δTH für
Thermoelemente funktioniert nicht !
Änderungen
Änderungen vorbehalten
vorbehalten
21
9
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n Kompensation mit ZERO bei der Temperaturmessung:
1. Abhängig vom Temperaturfühler in folgenden Messbereich
wechseln.
PT100
Ω 2-WIRE / Ω 4-WIRE
PT1000 Ω 2-WIRE / Ω 4-WIRE
Thermoelement VDC
1 kΩ-Bereich
10 kΩ-Bereich
100 mVDC-Bereich
Die Auswahl von 4-Draht-Widerstandsmessung (Ω 4- WIRE)
oder 2-Draht-Widerstandsmessung (Ω 2-WIRE) hängt vom
verwendeten PT-Temperaturfühler ab.
2. Messtrecke bis zum Temperaturfühler kurzschließen
3. ZERO-Taste 4 zur Kompensation der Einflüsse auf die
Messstrecke betätigen
4. Nach der Kompensation mit der ZERO-Taste 4 in die entsprechende Temperaturmessfunktion wechseln.
Es gibt Messgeräte, welche über eine „automatische Zero-Funktion“ verfügen. Diese Funktion unterbricht in regelmäßigen Abständen die
Messung und schließt einen Teil der Messstrecke
kurz. Dann wird ein teilweiser Nullabgleich der
Messstrecke bis zu den Messbuchsen des Gerätes
durchgeführt. Im HM8112-3 wurde darauf verzichtet, da der Nullabgleich der gesamten MessStrecke ein sehr wichtiger Vorgang beim Messen
ist. Diese Prozedur muss vom Anwender bewusst
und überlegt durchgeführt werden.
5 LOCAL
Durch Senden eines Befehles an die Schnittstelle des HM8112-3
geht das Gerät in den Remote-Betrieb.
Mit LOCAL wird die Fernbedienung des HM8112-3 über das
Interface ausgeschaltet. Das Gerät ist wieder in den manuellen
Betrieb zurückgesetzt und an der Frontplatte bedienbar.
10.2 Tasten für die verschiedenen Messfunktionen
Bei Änderungen der Messfunktion bleibt das HM8112-3 auf
die vorher eingestellte Messzeit eingestellt. Wird jedoch eine
größere Messzeit als 1 sec eingestellt, schaltet das Gerät bei
Wechsel der Messfunktion die Messzeit im neu gewählten
Bereich automatisch auf 1 sec zurück.
Es sind immer die Tasten beleuchtet, mit welchen weitere
Funktionen verbunden sind. Selbstverständlich kann mit den
nicht beleuchteten Tasten eine andere Messfunktion aufgerufen werden. Die Anschlussbuchsen sind ebenfalls beleuchtet
und zeigen die für die entsprechend gewählte Messfunktion zu
benutzenden Anschlussbuchsen an.
Spannungsmessung
6 VDC
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
+
–
Änderungen vorbehalten
Strommessung
max.
250V rms
LO
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
7 ADC
A
SOURCE
SENSE
Gleichstrommessung. Autorangefunktion
über den vollen
Messbereich
von 1 A .
max. max.
850 850
Vpk Vpk
HI
+
LO
–
Gleich- oder
Wechselstrom
Ω, ϑ
max.
250V rms
CAT II
9 AAC+DC
Wechselstrommessung als True RMS mit Gleichanteil.
Autorangefunktion über den vollen Messbereich von 1 A .
Widerstandsmessung
Durch wiederholtes Betätigen der Ω-Taste 11 wird zwischen
der 2-Draht-Widerstandsmessung und der 4-Draht-Widerstandsmessung umgeschaltet. Im Display wird dies durch „2w“
für 2-Drahtmessung und mit „4w“ für die 4-Drahtmessung
angezeigt. Zusätzlich leuchten die zu benutzenden Anschlussbuchsen. Um genaue Messungen durchzuführen, ist es notwendig, speziell bei der 2-Drahtmessung, eine Kompensation
der Messstrecke mit ZERO 4 durchzuführen.
11 Ω 2-WIRE
2-Draht-Widerstandsmessung
Als Default sind bei
der 2-Drahtmessung
100 mΩ als Leitungskompensation eingestellt. Dieser Wert
kann über die Geräteschnittstelle geändert
werden.
11 Ω 4-WIRE
4-DrahtWiderstandsmessung
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Widerstandsmessung 4-Draht
+
LO
–
2-Draht
max.
250V rms
CAT II
FUSE
1A
F250V
V
A
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Stromeinspeisung
SOURCE
SENSE
+
–
Widerstandsmessung
HI
Ω, ϑ
max. INPUT
600V rms / 1A rms
(Sense)
Ω, ϑ
CAT II
22
10 VAC+DC
Wechselspannungsmessung bis 600 V als True RMS mit
Gleichanteil. Es wird direkt an den Messkreis angekoppelt und
derselbe hochgenaue Eingangsteiler wie in VDC verwendet. Der
Innenwiderstand des Messgerätes beträgt im 100 mV-Bereich
1 GΩ, ansonsten 10 MΩ.
Spannungsmessung
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
8 VAC
Wechselspannungsmessung bis 600 V als True RMS ohne
Gleichanteil.
Es wird mit einem Kondensator an den Messkreis angekoppelt.
Es ist kein 100 mV-Bereich vorhanden. Der Innenwiderstand
des Messgerätes beträgt Ri = 10 MΩ
A
SOURCE
SENSE
Gleich- oder
Wechselspannung
Gleichspannungsmessung bis 600 V Es gibt keine AutorangeFunktion für die Messbereiche 100 mV und 1 V.
HI
+
LO
–
(Source)
Ω, ϑ
max.
250V rms
CAT II
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n
Frequenz und
Periodendauer
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
+
HI
Gleich- oder
Wechselspannung
max. max.
850 850
Vpk Vpk
–
Ω, ϑ
max.
250V rms
LO
CAT II
12 FREQ./PERIOD
Durch wiederholtes Betätigen der Taste wird zwischen Frequenzmessung und Periodendaueranzeige umgeschaltet. Bei
einer Frequenz von 0 Hz zeigt das Gerät bei der Periodendauermessung einer Gleichspannung „INF“ im Display. (INF =
Infinity = Unendlich) Da die Periodendauer aus der Frequenz
berechnet wird, erfolgt eine Division durch 0.
Anzeigebereich:
Celsius
Fahrenheit
Messstrom: Messspannung
im Leerlauf:
Messzeit:
Messpause:
Kalibrierung:
Linearisierung: Anzeigeumfang
–200 °C bis + 800 °C
–328 °F bis +1472 °F
PT100
PT1000
ca. 2,5 V
100 ms bis 60 s
nach Bereichs- oder Funktionswechsel 100 ms
mit Widerstandsnormal
PT100
1 kΩ-Bereich
PT1000
10 kΩ-Bereich
nach DIN IEC 751
14 δPT bei 2-Draht-Temperaturmessung
2-Draht-Temperaturmessung mit Platintemperaturfühler PT100
oder PT1000 mit eingeschränkter Genauigkeit der Messung.
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
In der FREQ./PERIOD-Funktion gibt es kein Autorange. Das heißt, der bei der Wechselspan-nungsmessung eingestellte Messbereich wird verwendet. Es ist notwendig, zuerst in VAC die Wechselspannung zu messen und erst anschließend die
FREQ./PERIOD-Funktion aufzurufen.
V
A
SOURCE
SENSE
Um genaue Messungen durchzuführen ist es notwendig, speziell bei der 2-Drahtmessung, eine
Kompensation der Messstrecke mit ZERO 4
durchzuführen. Diese Kompensation erfolgt im
Widerstandsmessbereich für PT-Fühler oder
Spannungsmessbereich bei Thermoelementen.
Jedoch nicht bei der Temperaturmessfunktion
(siehe ZERO 4 ).
13 δPT bei 4-Draht-Temperaturmessung
V
(Source)
+
(Sense)
–
CAT II
Abgleich der Messtrecke mit PT- Messfühler
PT-Messfühler besitzen einen Zuleitungswiderstand, der
meist im Datenblatt angegeben ist. Oftmals ist das Datenblatt
weg und der Fühler noch da. Im HM8112-3 ist als Default
ein Wert von 100 mΩ gespeichert. Es gibt jedoch PT-Fühler
mit einem eingebauten Vorwiderstand (z.B. 10 Ω). Für eine
optimal abgeglichene Mess-Strecke muss der genaue Zuleitungswiderstand bekannt sein. Dies gilt für die 4-Drahtmessung
und noch mehr für die 2-Drahtmessung. Über die Geräteschnittstelle kann der ab Werk gespeicherte Default geändert werden.
Es sind Werte von 0 mΩ bis 100 Ω möglich.
Ermitteln des Zuleitungswiderstandes
Der PT100 oder PT1000 Messfühler wird in ein Eisbad getaucht. Bei 0 °C besitzt der Fühler einen Widerstand von 100 Ω
bzw. 1000 Ω. Nun wird durch eine Widerstandsmessung der
Widerstand des Temperaturfühlers ermittelt. Die Differenz
aus gemessenem Widerstand und dem Sollwert ergibt den
Zuleitungswiderstand
Stromeinspeisung
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
LO
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
+
V
(Source)
Ω, ϑ
max.
250V rms
A
SOURCE
SENSE
–
+
CAT II
ThermoElement
–
4-Draht-Temperaturmessung mit PT100
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω, ϑ
max.
250V rms
Messverfahren:
Temperaturfühler:
–
LO
A
SOURCE
SENSE
Spannungsmessung
+
Ω, ϑ
15 δTH – Temperaturmessung mit Thermoelementen
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
Stromeinspeisung
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
max.
250V rms
Temperaturmessung
Durch wiederholtes Betätigen der δPT-Taste 13 wird zwischen
der 2-Draht-Messung und der 4-Draht-Messung umgeschaltet.
Im Display wird dies durch „2w“ für 2-Drahtmessung und mit
„4w“ für die 4-Drahtmessung angezeigt. Zusätzlich leuchten
die zu benutzenden Anschlussbuchsen. Als Default sind bei der
2-Drahtmessung 100 mΩ als Leitungskompensation eingestellt.
Dieser Wert kann über die Geräteschnittstelle geändert werden.
Auflösung
0,01 °C
0,01 °F
1 mA
100 µA
4-polige Widerstandsmessung mit Linearisierung nach EN 60751 für
PT100, PT1000
PT100-, PT1000-Widerstandsmessfühler
LO
CAT II
Messverfahren:
Spannungsmessung im 100 mV-Bereich mit Linearisierung nach EN 60584.
Änderungen vorbehalten
23
B e d i e n e l e m e n t e u n d A n z e i g e n Anzeigebereich:
Auflösung: Messzeit:
Messpause:
Anzeige:
Linearisierung:
Thermoelement
Bereich in °C
Typ J (Fe-CuNi)
–210 bis +1200
Typ K (NiCr-Ni)
–270 bis +1372
0,1 °C / °F
100 ms bis 60 s
100 ms (nach Funktionswechsel)
Messwert in °C oder °F
nach EN 60584
10.3Durchgangsprüfung
14
Durchgangsprüfung und Diodentest
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
max. max.
850 850
Vpk Vpk
HI
+
LO
–
Ω, ϑ
max.
250V rms
Durchgangsprüfung
Die Umschaltung in einen höheren Messbereich erfolgt bei eingeschalteter Automatik mit Erreichen von 90% des jeweiligen
Bereichsendwertes. In den niedrigeren Bereich wird geschaltet,
wenn 10% des Bereichsendwertes unterschritten wird. Ist bei
automatischer Bereichswahl der angelegte Messwert zu groß,
erscheint die Meldung „Overflow“ in der Anzeige.
Die Messbereichsautomatik AUTO ist mit Bedacht
zu benutzen. Wird an einer hochohmigen Quelle
gemessen und liegt die Messspannung in der Gegend (90%) vom Messbereichendwert 1 V kann bei
eingeschalteter AUTO-Funktion die Umschaltung
in den nächst höheren Messbereich 10 V erfolgen. Im 10 V-Bereich besitzt das HM8112-3 einen
Eingangswiderstand von 10 MΩ statt 1 GΩ im 1 VBereich. Das Messgerät belastet die hochohmige
Quelle von mehreren 100 MΩ mit 10 MΩ -Eingangswiderstand und verfälscht das Messergebnis
entsprechend.
10.6 Menüstruktur / Menüsteuerung
CAT II
Durchgangsprüfung: Aktivierung des Lautsprechers von 0 Ω (Durchgang) bis ca.10 Ω.
Diodentest:
Prüfspannung ca. 2,5 V
Prüfstrom const. 1 mA
Max. 1,2 V als Durchgangsspannung in der Anzeige, danach „Overflow VDC“
Bei der Durchgangsprüfung muss der Prüfling
spannungsfrei sein!
10.4 Max / Min Werte
16 MAX / 17 MIN
Der maximale Messwert oder der minimale Messwert einer
Messreihe wird im Display angezeigt. Dies ist in jeder Messfunktion möglich. Somit können Min/Max-Werte in einem System
überwacht werden. Es gibt keine zeitliche Begrenzung, d.h.: Ist
diese Funktion ein Jahr lang eingeschaltet, wird der maximale
bzw. minimale Messwert angezeigt, der in diesem Jahr auftrat.
Zum Verlassen von MAX 16 und MIN 17 muss die Taste nochmals betätigt werden. Wird eine andere Messfunktion gewählt,
wird die Funktion von MAX 16 oder MIN 17 ebenfalls verlassen.
10.5Messbereichswahl
Manuelle Messbereichswahl
20 und
23 lassen sich die Messbereiche manuell
Mit
auswählen.
Schaltet in den nächst niedrigeren Messbereich.
Die Automatische Messbereichswahl wird deaktiviert.
20
23
Schaltet in den nächst höheren Messbereich.
Die Automatische Messbereichswahl wird deaktiviert.
Ist bei manueller Bereichswahl der angelegte Messwert zu groß,
erscheint die Meldung „Overflow“ in der Anzeige.
21 AUTO
Die AUTO-Taste dient zur automatischen Messbereichswahl.
Diese Funktion gibt es bei der Spannungsmessung, Strommessung und der Widerstandsmessung.
24
Änderungen vorbehalten
Befindet sich das Gerät in einer Messfunktion erfolgt mit Betätigen der Taste MENU 18 der Sprung in die Menüfunktion.
Innerhalb des Menüs werden alle Tasten, welche betätigt
werden können, beleuchtet. Das Menü kann immer mit ESC 19
ohne Übernahme von Werten verlassen werden.
MENU ruft das Gerätemenü des HM8112-3 auf.
Mit 20 und 23 gewünschtes Menü anwählen. Mit MENU 18
den Menüpunkt öffnen oder Sprung in die nächste Menüebene.
Mit 20 und 23 angezeigte Parameter auswählen. Dann mit
MENU 18 den Parameter übernehmen. Das Menü wird verlassen, das Gerät ist in der vorherigen Messfunktion
19 ESC
Die Menüfunktion wird verlassen. Zur vorherigen Messfunktion
ohne Übernahme der Eingabe zurückkehren.
20
Die Menüsteuerung ist rund laufend. Jeder Tastendruck
veranlasst einen Menüpunkt nach unten, bis zum untersten
Menüpunkt. Danach wird mit dem obersten Menüpunkt wieder
begonnen.
23
Die Menüsteuerung ist rund laufend. Jeder Tastendruck
veranlasst einen Menüpunkt nach oben, bis zum obersten
Menüpunkt. Danach wird mit dem untersten Menüpunkt wieder
begonnen.
22 ENTER
Diese Taste wird nur im Loggermenü „6:Logger“ benötigt. Die
Abfrage von Werten wird dort mit ENTER weitergeschaltet bzw.
die Eingabe übernommen.
Ist der Messstellenumschalter (HO112) aktiv können durch Druck auf dei ENTER-Taste die einzelnen Messstellen ausgewählt werden.
M e n ü s t r u k t u r
Übersicht Menü-Struktur Teil 1
Menü aufrufen mit:
MENU
Sonderfunktion im
Logger-Menü
ENTER
siehe Seite 26:
Menü auswählen mit:
MENU
Menü öffen mit:
Parameter wählen:
Parameter übernehmen
und Menü schließen:
MENU
Einstellen der Messrate
default
0: Time
60s
10s
1s
500ms
100ms
MENU
MENU
default
Filterfunktion: Anzahl der Messwerte für die gleitende Mittelwertbildung
1: Filter
16
8
4
2
Off
MENU
MENU
default
Temperatur: Einheit einstellen
2: Temp
MENU
°F
°C
MENU
last setting
Messfühler auswählen (PT100 / PT100, Fe - CuNi, NiCr - Ni)
3: Sensor
K
J
PT1000
PT100
Comp
MENU
MENU
default
Referenzstelle für Thermo-Element festlegen
Comp
MENU
externes Eisbad, PT-Sensor oder23°C als Referenztemperatur festlegen
Comp PT-Front
MENU
PT-Fühler zur Referenzmessung verwenden
Comp Ext/Ice
Comp PT-Front
Comp 23°C/°F
-PT
2- oder 4-Drahtmessung auswählen
MENU
MENU
angezeigten Messwert als Referenz übernehmen
Status-Information
Auswahl
4: Info
MENU
Version
Cal Date
Ser-Nr
Anzeige
default
MENU
Version 070404
CalL Date 170504
Ser-Nr 00007104
Änderungen vorbehalten
25
M e n ü s t r u k t u r Übersicht Menü-Struktur Teil 2
Math-Menu
➡
5: Math
MENU
➡
Off
Lo Limit
Hi Limit
Offset
➡
MENU
default
Datenlogger starten, stoppen, Messreihe ausgeben
6: LOGGER
➡
MENU
➡
➡
Start
Stop
Dump
Dump
➡
MENU
➡
00000
➡
ENTER
Messreihe ausgeben
ENTER
ENTER
ENTER
➡
MENU
default
➡
➡
Wert1 00001
➡
➡
Wertn 0000n
Wert2 00002
Storage End
MENU
oder
ESC
Rs19200
Rs9600
Off
➡
MENU
mit
Schnittstelle: Baudrate einstellen
7: Com
➡
MENU
➡
last setting
Geräteabgleich
8: Cal
Dieser Bereich ist passwort-geschützt.
Mess-Stellenumschalter, Kanalwahl
9: Mux
➡
MENU
➡
empty
Chanal 1
....
Chanal 8
26
Änderungen vorbehalten
➡
default
MENU
Menü verlassen
M e n ü s t r u k t u r
10.7 Menüaufbau und Funktion
Aus dem mit der Taste MENU 18 aufgerufenen Hauptmenü
wird in die nachfolgend beschriebenen Untermenüs verzweigt.
0:Time
Die zeitlichen Abstände der Messungen sind von 0,01 s bis
60 s einstellbar. Das bedeutet, es wird alle 0,01 sec oder auch
nur alle 60 sec ein Messwert erfasst.
Die Messrate lässt sich mit folgenden Werten einstellen:
10 ms
(nur über Schnittstelle)
50 ms
(nur über Schnittstelle)
100 ms
(Default nach Einschalten Netzspannung)
500 ms
1s
10 s
60 s
Das bedeutet, es wird zum Beispiel alle 500 ms eine Messung
vorgenommen und der Wert im Display aktualisiert. Nach
Einschalten der Netzspannung ist als Default ein Wert von 100
ms eingestellt. Wird die Netzspannung entfernt, geht ein zuvor
anders eingestellter Wert verloren.
Bei Änderungen der Messfunktion bleibt das HM8112-3 auf die
vorher eingestellte Messzeit eingestellt. Wird jedoch eine Messzeit von 10 s oder 60 s eingestellt, schaltet das Gerät bei Wechsel
der Messfunktion die Messzeit automatisch auf 1s zurück.
Beispiel: Die Messzeit wird in VDC auf 60 s eingestellt. Nun
erfolgt der Wechsel zur Messfunktion ADC. Das Messgerät
reduziert nun die Messzeit selbständig auf 1 s. Diese neue
Messzeit gilt jetzt für alle anderen Messfunktionen. Wird eine
größere Messzeit als 1 s gewünscht, ist dies bei Wechsel der
Messfunktion jeweils neu einzustellen.
Eine Messrate von 60 s bedeutet:
Der Messwandler des HM8112-3 integriert die
Ein-gangsspannung und danach die Referenzspannung über eine Zeitspanne von 60 s. Nach Ablauf
der Zeit wird der über diese 60 s ermittelte Wert
mit 6½ Stellen angezeigt.
1:Filter
In diesem Menü wird die Anzahl der Messwerte zur gleitenden
Mittelwertbildung ausgewählt. OFF wird für die direkte Anzeige
des Messwertes verwendet. Wird ein Wert größer 1 eingestellt,
wird diese Anzahl an Messwerten zur Mittelwertbildung benutzt. Mit jedem neuen ermittelten Messwert wird der älteste
Messwert verworfen und der Mittelwert neu berechnet.
(siehe Gerätekonzept: Gleitender Mittelwert).
OFF (Default nach Einschalten Netzspannung)
2
4
8
16
2:Temp
In diesem Menü wird die Einheit für die Temperaturmessung
ausgewählt.
Grad Celsius
(°C)
Grad Fahrenheit (°F)
Die zuletzt eingestellte Einheit wird nach Zuschalten der Netzversorgung verwendet.
3:Sensor
Hier erfolgt die Auswahl des verwendeten Temperaturfühlers.
Nach Einschalten der Netzspannung und Auswahl vom Menü
3:Sensor während eine andere Messfunktion als die Tem-
peraturmessung eingestellt ist, wird als default PT100 als
Messfühler angezeigt. Wird nun ein Thermo-Elementfühler
gewählt, springt nach Übernahme des Wertes das HM8112-3
in die Messfunktion δTH 15 .
Ebenso springt nach Auswahl eines PT-Fühlers das Gerät in
die Messfunktion δPT 13 .
Der zuletzt eingestellte Fühlertyp bleibt auch nach Wegschalten der Netzspannung im Gerät gespeichert.
–
–
–
–
K-TYP (Default nach Einschalten Netzspannung)
Thermoelement NiCr-Ni
J-TYP Thermoelement Fe-CuNi
PT1000 Platinwiderstandssensor mit R0 = 1000 Ω
PT100 (Default nach Einschalten Netzspannung)
Platinwiderstandssensor mit R0 = 100 Ω
Comp
Bei Messungen mit Thermoelementen muss eine Referenzstelle mit bekannter Temperatur definiert sein. Diese Referenztemperatur wird dem HM8112-3 vorgegeben. Dazu gibt
es drei Möglichkeiten:
a) Comp Ext/Ice
Als Referenz dient eine externe bekannte Temperaturmess-Stelle,
ein Eisbad oder eine andere Referenz mit 0 °C. Das Thermo-Element ist mit dem geschlossenen Ende an der Mess-Stelle und mit
dem offenen Ende im Eisbad angebracht. Vom offenen Ende des
Thermo-Elements kann dann mit normalen Messleitungen weiter
zum HM8112-3 gefahren werden.
b) Comp PT-Front
Als Referenz für die Messung mit Thermoelement dient die
mit einem Platinmessfühler gemessene Temperatur. Werden
über einen Messstellenumschalter mehrere Thermoelemente
mit dem HM8112-3 verbunden, würde für jedes Thermoelement der Aufwand mit dem Eisbad notwendig sein. So wird
jedoch als Referenz die Umgebungstemperatur oder auch eine
Quelle mit fester Temperatur verwendet (z.B. Eisbad, beheizte
Referenz). Wird mit MENU das Untermenu PT-Front gewählt,
öffnet sich die Messfunktion δPT. Hier wird gewählt, ob die
Messung als 2-Draht oder als 4-Drahtmessung erfolgt. Dann
wird die Referenztemperatur mit dem Platinsensor gemessen
und durch Betätigen von MENU vom HM8112-3 übernommen.
Bei der 2-Drahtmessung kann der PT-Fühler zusammen mit
dem Thermoelement angeschlossen bleiben. Bei der 4-Dahtmessung wird er entfernt und durch den Anschluss zum Thermoelement ersetzt.
c) Comp 23 °C/°F
Als Referenz wird eine Temperatur von 23 °C vorgegeben. Bei
Messungen hoher Temperaturen ist der auftretende Messfehler
bei Abweichung der Referenztemperatur vernachlässigbar,
sofern das offene Ende des Thermoelementes auf Niveau der
Umgebungstemperatur liegt. Die Umgebungstemperatur sollte
dann im Bereich um die 23 °C liegen.
4:Info
In diesem Menü sind allgemeine Gerätefunktionen abrufbar:
Version: Die Revisionsnummer der Gerätesoftware anzeigen.
Ser-Nr: Die Seriennummer des Gerätes wird angezeigt.
Cal Date: Das Datum der letzten Kalibrierung wird angezeigt.
5:Math
Verschiedene Eigenschaften der Messwerte auswerten
OFF
Das Menü 5:Math ist ausgeschaltet
Lo Limit Der untere Grenzwert.
Bei Unterschreiten des Messwertes von Lo Limit
erfolgt eine akustische Warnung und Anzeige
von „Lo Limit“ im Display.
Änderungen vorbehalten
27
M e s s - E i n g ä n g e Hi Limit
Der obere Grenzwert.
Bei Überschreiten des Messwertes von Hi Limit
erfolgt eine akustische Warnung und Anzeige von
„Hi Limit“ im Display.
Offset Ein Offsetwert kann für alle Messfunktionen 6
bis 15 eingestellt werden.
a) Offsetwert an den Anschlussbuchsen anlegen
b) Menü 5:Math auswählen
23 das Untermenü Offset auswählen
c)Mit
d) Mit MENU 18 das Untermenü öffnen, der angelegte Offsetwert wird im Display angezeigt
e) Mit MENU 18 den Offsetwert übernehmen
f) Rücksprung zur Messfunktion, als Messwert
2
1 die Maßeinheit und „Os“ im Display
wird 0,00…,
angezeigt.
g) Jetzt die eigentliche zu messende Größe an das
Gerät anschließen. Dies wird nun mit dem zuvor
eingestellten Offset verrechnet und angezeigt.
Referenzquellen durchgeführt werden. Hierzu kann ggf. das
Passwort bei der Fa. HAMEG Instruments GmbH (Tel.: 06182800-500 oder per E-Mail: [email protected] de) angefordert
werden.
Wichtig: Mit Erhalt des Passworts erlischt die Gewährleistung
der Fa. HAMEG Instruments GmbH hinsichtlich der Einhaltung
der technischen Daten des Geräts.
9:Mux
Für eine spätere Implementierung eines Scanners/MessStellenumschalters
B e z e i c h n u n g vorgesehen!
der Bedienelemente
10.8Mess-Eingänge
Um den eingestellten Offset zu löschen:
a) Menü 5:Math auswählen
23 das Untermenü „Off“ auswählen
b)Mit
c) Mit MENU 18 übernehmen, Rücksprung zur
Messfunktion, der Messwert ohne Offset wird
im Display angezeigt.
oder
d) Eine andere Messfunktion aufrufen.
Der Offset wird bei Verlassen der Messfunktion
nicht gespeichert.
27
3 4
5
6
7
8
9
10 11
12 13
14 15
16 17
6:Logger
Verschiedene Eigenschaften der Messwerte auswerten
2 Bezeichnung der Bedienelemente
Start
Die Messreihe wird gestartet. Entsprechend
der in 0:Time eingestellten Messrate wird alle
xx SekundenDisplay
ein Messwert erfasst und gespei1 DisPlAy – 16-stelliges
chert.
2 PoWer – Stand-By
/ EIN wird gestoppt
Stop
Die Messreihe
3 HolD DisPlAy
– angezeigter
Wert
Diplayangezeigt.
speichern Mit
Dump
Die Messreihe
wird
amim
Display
jedem Betätigen von ENTER wird ein um der
4 Zero – Nullabgleich der Messstrecke
andere Messwert der Datenreihe am Display
ausgegeben.
5 rm/locAl-taste
–
Fernbedienung über Interface ausschalten
7:COM
In
Schnittstellenmenü ist die Auswahl der Übertra6 diesem
VDc – Gleichspannungs-Messung
gungsrate möglich. Es sind 9.600 Baud oder
7 ADc – Gleichstrom-Messung
19.200 Baud wählbar. Die restlichen Schnittstellenparameter sind fest eingestellt.
8 VAc – Wechselspannungs-Messung mit AC-Kopplung
Schnittstellenparameter RS-232 (einstellbar)
9 AAc – Wechselstrom-Messung
Rs Off
Default Schnittstelle ausgeschaltet
Rs19200
Baudrate auf 19200 Baud mit DC-Kopplung
10 VAc+Dc – Wechselspannungs-Messung
Rs 9600 Baudrate auf 9600 Baud
11 Ω – Widerstandsmessung, 2- und 4-Draht
Schnittstellenparameter RS-232 (fest)
FreQ./PerioD
Frequenz und Periodendauer mit VAC
12
N
kein–Paritätsbit
8 8 Datenbits
δPt - Temperaturmessung
mit PT-Messfühler,
13
1
1 Stopbit
2- und 4-Draht
Xon-Xoff
Xon-Xoff
- Dioden- / Durchgangsprüfung
Pro übertragenes Zeichen wird 1 ms Zeit benötigt.
Wird die Messzeit RATE
0,01 sec eingestellt,
mit auf
Thermoelement,
2-Draht
15 δtH – Temperaturmessung
muss die Baudrate 19.200 gewählt sein.
16 mAX – maximaler Messwert während einer Messreihe
8:Cal
minBereich
– minimaler
Messwert währendUm
einer
Messreihe
17
Dieser
ist passwort-geschützt.
exakte
Messungen
zu garantieren, ist das Multimeter HM8112-3 werkseitig ka29
libriert worden. Kalibrierungen
dürfen nur mit Hilfe genauer
14
28
Änderungen vorbehalten
19 20
18 21
22 23
24
25
26
Zum
Anschluss
derMenüsystem,
MesssignaleÜbernahme
besitzt dasvon
HM8112-3
auf
18
menu
– Auswahl
Menüpunkt
der/ Frontplatte
Parameter vier Sicherheitsbuchsen. Je nach eingestellter
Messfunktion sind die aktiven Sicherheitsbuchsen beleuchtet.
19 esc – Verlassen des Menüsystems ohne Werte zu übernehmen Generell sind die Frontbuchsen über geeignete
Sicherheitsstecker anzuschließen und die entspre20
– Abwärts:
und Scrollfunktion
chendenMessbereichstaste
Sicherheitsbestimmungen
zu beachten.im
Menü
Beim Anlegen von berührungsgefährlichen Span21 Auto – Umschalten manuelle / automatische Messbenungen an die Eingangsbuchsen 24 und 26 müsreichswahl
sen alle diesbezüglichen Sicherheitsvorschriften
beachtet
werden!
22 enter
– Sonderfunktion:
Auswahl der Parameter im
Logger-Menü
Gleichspannung ist erdfrei zu machen!
Wechselspannung ist mit einem Schutztrenntrafo
erdfrei zuMessbereichstaste
machen!
23
– Aufwärts:
und Scrollfunktion im
Menü
Achtung!
24
– Eingangdie
füreinen
Spannungs-,
Frequenz-,
V sense
Spannungen,
der folgenden
Werte Widerstands-,
Temperaturmessung
überschreiten,
werden als berührungsgefährlich
angesehen:
25
für Messung
lo – Bezugsmasse
1. 30 Volt Effektivwert
2. 42,4 Volt Spitzenwert
26 A source – Eingang für Strommessung
3. 60 Volt Gleichspannung
27 Fuse – Messkreissicherung 1 A / 250 V (superflink)
Das Anlegen höherer Spannungen darf nur durch
Fachkräfte erfolgen, die mit den damit verbundenen Gefahren vertraut sind! Die diesbezüglichen
Sicherheitsvorschriften sind unbedingt zu beachgeräterückseite
ten!
28 Kaltgeräteeinbaustecker mit Netzschalter
23 V / SENSE (4mm Sicherheitsbuchse)
Zum
Anschluss der
Messkabel für
29
usB/rs-232
schnittstelle
–Spannungsmessung
Option: HO880 IEEE-488 (GPIB), eingebauter Messstellen–Frequenzmessung
umschalter im HM8112-3S
– 4-Draht-Widerstandsmessung (SENSE-Leitung)
30
(115 V bzw. 230 V)
– netzspannungswahlschalter
Temperaturmessung mit Thermo-Element
– 4-Draht-Temperaturmessung mit PT-Temperaturfühler
28
30
(SENSE)
S e r i e l l e S c h n i t t s t e l l e
Die maximale Spannung von HI gegen das Gehäuse
(Schutzleiter) darf 850 Vpeak oder 600 VDC betragen!
Die maximale Spannung von LO gegen das Gehäuse (Schutzleiter) darf 250 Vrms betragen!
24 A / SOURCE (4mm Sicherheitsbuchse)
Zum Anschluss der Messkabel für:
– Strommessung, max. 1 Ampere
–2-Draht-Widerstandsmessung
– 4-Draht-Widerstandsmessung (SOURCE-Leitung)
– 4-Draht-Temperaturmessung mit PT-Temperaturfühler
SOURCE-Leitung
– Durchgangsprüfung bis 10 Ω
10.10Rückseite des HM8112-3
28 Kaltgeräteeinbaustecker mit Netzschalter
Kaltgeräteeinbaustecker zur Aufnahme des Netzkabels mit
Kaltgerätekupplung nach DIN 49457.
29 Interface
Auf der Rückseite des HM8112-3 befindet sich eine USB/RS232 Schnittstelle (HO820). Mit dieser Schnittstelle kann das
HM8112-3 Daten (Befehle) von einem externen Gerät (PC)
empfangen und Daten (Messwerte und Parameter) senden.
Optional kann eine IEEE-488 (GPIB) Schnittstelle eingebaut
werden. Um die Öffnung des Garantiesiegels zu vermeiden
empfehlen wir den Einbau ab Werk.
30 Netzspannungswahlschalter
Zum Umschalten zur jeweils verfügbaren Netzspannung (115 V
oder 230 V).
Der maximale Strom darf 1 Aeff betragen!
25 LOW (4mm Sicherheitsbuchsen)
Masseanschluss für 24 und 26 . Beide Buchsen sind hoch-ohmig
galvanisch miteinander verbunden.
11 Messstellenumschalter HO112 (optional)
27 Sicherung für Messkreis
Mit der im Sicherungshalter befindlichen Sicherung [ZeitStrom-Charakteristik: Superflink (FF)] wird der Messwiderstand
geschützt. Dieser Messkreis ist für einen maximal zulässigen
Messstrom von 1 Ampere ausgelegt [Sicherungsspezifikation:
Superflink (FF)].
Das Auswechseln dieser Sicherung darf nur erfolgen, wenn an den Messkreisanschlüssen keine
Spannung anliegt! Ein Reparieren der defekten
Sicherung oder das Verwenden anderer Hilfsmittel
zum Überbrücken der Sicherung ist gefährlich und
unzulässig!
10.9 Sicherungswechsel der Messkreissicherung
Die Messkreissicherung 23 ist von außen zugänglich. Das
Auswechseln der Sicherung darf nur erfolgen, wenn an den
Messkreisanschlüssen keine Spannung anliegt! Dazu werden
am besten alle Verbindungen zu V SENSE 24 , Masseanschluss
25 und A/SOURCE 26 getrennt. Mit einem Schraubendreher mit
entsprechend passender Klinge wird die Verschlusskappe des
Sicherungshalters vorsichtig gegen den Uhrzeigersinn gedreht.
Damit sich die Verschlusskappe drehen lässt, wird diese mit
dem Schraubendreher in den Sicherungshalter gedrückt. Die
Verschlusskappe mit der Sicherung lässt sich dann einfach
entnehmen. Tauschen Sie die defekte Sicherung gegen eine
neue Sicherung, vorgeschriebenen Auslösestromes und Typs,
aus. Ein Reparieren der defekten Sicherung oder das Verwenden anderer Hilfsmittel zum Überbrücken der Sicherung ist
gefährlich und unzulässig. Dadurch entstandene Schäden am
Gerät fallen nicht unter die Garantieleistungen.
29
28
30
Allgemein:
Bei eingebautem Messstellenumschalter sind Spannungsmessungen nur bis 100 V möglich, der 600 V – Bereich ist
automatisch inaktiv. Pin 1 ist der Ground-Anschluss. Der Kanal
BP dient zur Einspeisung eines Strom in alle anderen Kanäle
z.B. zur Versorgung von Sensoren, LEDs etc.
Befehle:
03A0 Alle Kanäle aus
03A1 Kanal 1 aktiv
03A2 Kanal 2 aktiv
03A3 Kanal 3 aktiv
03A4 Kanal 4 aktiv
03A5 Kanal 5 aktiv
03A6 Kanal 6 aktiv
03A7 Kanal 7 aktiv
03A8 Kanal 8 aktiv
03A9Buchsen
vorne aktiv
Steckerbelegung:
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
19
37
ALO
36
VLO
BP
35
ALO
34
VLO
CH1
33
ALO
32
VLO
CH2
31
ALO
30
VLO
29
ALO
CH3
28
VLO
CH4
27
ALO
26
VLO
CH5
25
ALO
24
VLO
CH6
23
ALO
22
VLO
CH7
21
ALO
20
VLO
CH8
Technische Daten
Kanäle:
8 (4-polig)
Schaltungsart:
bistabile, potentialfreie Relais
Thermospannung:
typ. 500 nV, max. 1µV*)
Max. Spannung zw. 2 Kontakten: 125 Vpk
Max. Mess-Spannung:
125 Vpk - auch über V/Ω-Eingang Volt-Hertz-Produkt:
≤ 1 x 106 V · Hz
Max. Schaltstrom:
1 Aeff
Max. Durchgangswiderstand: ca. 1 Ω (pro Leitung)
Lebensdauer:
2 x 108 Schaltspiele (0,1 A; 10 VDC)
Isolationswiderstand:
3 GΩ **)
Kapazität:
>100 pF, zwischen den Kontakten
Zeit zw. 2 Schaltvorgängen:20 ms
Verzögerung d. Messbeginns: zw. 50 ms und 300 ms
*) max. 1µV nach einer Aufwärmzeit von 1,5 Stunden
**) bei rel. Luftfeuchtigkeit unter 60%
Änderungen vorbehalten
29
30
Änderungen vorbehalten
0
2
1
0
2.
Gruppe
1.
Zeichen
0,1mA
100Ohm
3 IAC
4 OHM 2WIRE
-
-
E Sensor RTD 4WIRE
F Sensor TH
-
-
LENGTH
REVISION
D ERROR
F Info - data read
-
2 Com
C MESSAGE
-
OFF
F TEST
-
EXT/ICE
C Sensor Comp
OFF
B RECORD NR.
START
STOP
9 Storage
A BUFFER
LAST CAL
GROUP 1
-
-
RAM
23°C
1
ON
-
-
ZERO
-
7 ZERO
SINGLE
OFFSET
2
10ms
ON
J
8 Temp
OFF
AUTO
4 Math
CONT
6 TRIGGER
2 Filter
1 MEAS-Time
OFF
-
0 AUTO-RANGE
-
-
C Durchgang
D Sensor RTD 2WIRE
-
-
-
FREQ
-
8 FREQ/PERIOD VAC
1kOhm
1kOhm
1mA
1mA
1V-DC
1V
1
B Diodentest
100Ohm
0,1mA
2 IDC
5 OHM 4WIRE
100mV
100mV-DC
1 VAC
0
0 VDC
Funktion
3. Zeichen
SER NUM
GROUP 2
STATE DUMP
-
-
FRONT
2
DUMP
DUMP
-
-
-
HIGH LIMIT
4
50ms
-
K
-
-
-
-
PERIOD
10kOhm
10kOhm
10mA
10mA
10V-DC
10V
2
LEAD RES
-
STATE OFF
9600
-
-
3
SINGLE DUMP
SINGLE DUMP
-
-
-
LOW LIMIT
8
100ms
-
-
Pt100
Pt100
-
-
-
100kOhm
100kOhm
100mA
100mA
100V-DC
100V
3
-
-
AUTO STATE
19200
RAM GOOD
-
4
CLEAR
CLEAR
°C
-
-
-
16
500ms
-
-
-
-
-
-
-
1MOhm
1MOhm
1A
1A
600V-DC
600V
4
-
-
CONT STATE
-
RAM FAIL
-
5
AUTO CLEAR
REC. END
°F
-
-
-
-
1s
-
-
Pt1000
Pt1000
-
-
-
10MOhm
10MOhm
-
-
-
-
5
4. Zeichen PARAMETER
Aufbau der Steuerbefehle für das HM8112-3
-
-
-
-
-
-
6
BUF. EMPTY
REC. EMPTY
-
-
-
-
-
10s
-
-
-
-
10 Ohm
-
-
-
-
-
-
1V-AC
-
6
-
-
-
-
-
-
8
-
STOR FULL
-
-
-
MAX
-
60s
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
10V-AC
-
7
-
--> E
-
-
-
-
-->
-
-
-
-
-
MIN
-
UP
UP
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100V-AC
-
8
9
-
GROUP E
-
-
-
-
F
-
-
-
-
-
-
-
DOWN
DOWN
-
-
-
-
No Change
-
No Change
No Change
No Change
No Change
600V-AC
No Change
Die Befehle müssen als Buchstaben- bzw. Ziffern-Zeichenkette im ASCII-Format gesendet werden. Buchstaben können in Groß- und Kleinschreibung gesendet werden.
Abgeschlossen wird jeder Befehl mit CR entspricht Chr (13) bzw. 0x0D oder LF entspricht Chr (10) bzw. 0x0A
12 Befehlsliste
5.
LF
oder
CR
Zeichen
B e f e h l s l i s t e D a t e n ü b e r t r a g u n g
13Fernbedienung
Die im HM8112-3 verwendete Dual-Schnittstelle USB/RS-232
(HO820) oder GPIB-Schnittstelle (HO880) ist vom Messkreis
galvanisch getrennt.
Das Gerät kann über diese Schnittstellen vom PC aus programmiert werden. Funktionen und Bereiche können geschaltet
und Messdaten eingelesen werden, die im Gerät gesammelt
wurden. Die Treiber für diese Schnittstellen finden sie sowohl
auf der dem Messgerät beigelegten Produkt-CD, als auch auf
http://www.hameg.com.
Durch die 1:1 Verbindung des Schnittstellenkabels
wird der Datenausgang des einen Gerätes mit dem
Dateneingang des anderen Gerätes verbunden.
Bei PC‘s mit 25poligem COM-Port wird empfohlen,
einen handelsüblichen Adapter von 9polig D-Sub
auf 25-polig D-Sub zu verwenden.
Schnittstellenparameter RS-232
N, 8, 1, Xon-Xoff
(kein Paritätsbit, 8 Datenbits, 1 Stoppbit, Xon-Xoff)
Die Datenübertragung erfolgt mit 9600 Baud.
USB-Schnittstelle
Das Messgerät muss nicht konfiguriert werden. Bei Bedarf kann
die Baudrate geändert werden. Verbinden Sie den HM8112-3 mit
einem USB-Kabel mit Ihrem PC und installieren Sie die Treiber
der USB-Schnittstelle wie im Handbuch der USB-Schnittstelle
beschrieben.
IEEE-488 (GPIB)-Schnittstelle
Sie müssen lediglich die GPIB-Adresse an der GPIB-Schnittstelle auf der Geräterückseite einstellen und ihn mit einem
GPIB-Kabel an Ihren PC anschließen. Einstellungen können nur
vor dem Starten des Gerätes erfolgen, während dem Betrieb
ist dies nicht möglich.
14Datenübertragung
14.1Befehlsaufbau
Ein Steuerbefehl besteht immer aus 5 ASCII-Zeichen:
1. Zeichen:
2. Zeichen:
3. Zeichen:
4. Zeichen: 5. Zeichen:
0
Befehlsgruppe (0,1,2,oder E)
Funktion zwischen 0 und F
Parameter zwischen 0 und F
Ende-Zeichen, entweder CR oder LF
– Alle Steuerbefehle werden mit CR oder LF abgeschlossen
– Der Zeichenvorrat besteht aus den Ziffern 0-9, den Buchstaben
A-F und CR, LF.
– Die Buchstaben A-F können als Groß- oder Kleinbuchstaben
eingegeben werden.
– Die der 0 folgenden Zeichen 2, 3 und 4 werden als Steuerbefehl
ausgewertet. Nach der Eingabe eines Befehls muss zur Abarbeitung eine Pause von mindestens 35 ms eingehalten werden.
Erst dann sollte der nächste Befehl eingegeben werden.
– Die Eingabe ungültiger Befehle wird mit der Nachricht 02D0 für
falsche Nachrichtenlänge oder nicht implementierte BefehlsGruppen, mit 02D1 für Gruppe 1, mit 02D2 für Gruppe 2 und mit
02DE für Gruppe E beantwortet. Dies hilft bei der Fehlersuche
im Steuerprogramm. Diese Fehler-Nachrichten werden sofort
nach Auftreten ausgegeben.
Anmerkung zu einigen Befehlen:
0000… 0004 Gleichspannungsmessung, Messbereiche
100 mV bis 600 V
0010… 0014 True RMS mit Gleichanteil
0016… 0019 True RMS ohne Gleichanteil
02C3… 02C5 bei Funktions- oder Bereichswechsel wird die
Nachricht über die Schnittstelle gesendet
02F0… 02F3 Hier können Gerätedaten abgefragt werden
Durch Betätigen der Taste „LOCAL“ kann das Grät
in den manuellen Betrieb zurückgesetzt werden.
14.2Befehlsreferenz
Die Gruppe 0 steuert alle Messfunktionen. Wurde die Messzeit
> 1s eingestellt, wird die Messzeit bei Funktionswechsel auf
1s zurückgesetzt. Bei Bereichswechsel bleibt die Messzeit
erhalten. Bereichs- und Funktionswechsel lösen immer einen
Filterneustart aus.
Funktion 0-5: Mit diesem Parameter wird der Messbereich gewählt. Autorange wird abgeschaltet. Der Parameter 9 (No Change) hält die
Bereichseinstellung der vorherigen Funktion bei.
Funktion 1:
Es wird mit den Parametern 0 – 4 die Kopplungsart DC und mit
den Parametern 6-9 die Kopplungsart AC gewählt.
Funktion 8:
FREQ VAC benötigt einen gültigen Parameter (1 oder 2).
Während der Frequenzmessung ist die Spannungsmessung
abgeschaltet und somit keine Bereichsautomatik möglich.
Es wird der zuletzt in der Funktion VAC eingestellte Bereich
übernommen.
Funktion B:
Diodentest mit dem Parameter 9
Funktion C:
Durchgangsprüfung mit dem Parameter 6 (Rdurch = 10 Ω)
Funktion D und E:
2-Draht- bzw. 4-Draht-Temperaturmessung benötigen den
Parameter 3 für PT100 oder 5 für PT1000.
Funktion F:
Temperaturmessung mit Thermoelement benötigt den Parameter 1 für Typ J oder 2 für Typ K.
Die Gruppe 1 steuert die Messeigenschaften des Gerätes.
Funktion 0 (Autorange)
– Parameter 0 schaltet die Bereichsautomatik aus.
– Parameter 1 schaltet die Bereichsautomatik ein.
– Parameter 8 schaltet den nächst höheren Bereich ein (bis
der höchste erreicht ist).
– Parameter 9 schaltet den nächst niedrigeren Bereich ein
(bis der niedrigste erreicht ist).
Änderungen vorbehalten
31
D a t e n ü b e r t r a g u n g Funktion 1 (Meas-Time)
– Parameter 1-7 stellen die Messzeit zwischen 10 ms und 60
s ein. Mit der eingestellten Messgeschwindigkeit werden die
Messwerte auf der Schnittstelle ausgegeben.
– Parameter 8 schaltet die nächst höhere Messzeit ein (bis
die höchste erreicht ist).
– Parameter 9 schaltet die nächst niedrigere Messzeit ein
(bis die niedrigste erreicht ist).
Funktion 2 (Filter Length) schaltet ein gleitendes Mittelwertfilter ein.
– Parameter 0 schaltet das Filter aus.
– Parameter 1-4 bestimmen die Anzahl der Messwerte, über
die der Mittelwert gebildet wird (2, 4, 8, 16).
Funktion 4 (Math Program)
– Parameter 0 schaltet die Mathematik-Funktion aus. Die
Bereichsautomatik wird nicht eingeschaltet. Dies muss bei
Bedarf durch den Befehl 0101 geschehen. Bei Abschaltung
der Min/Max-Funktion am Gerät wird die Bereichsautomatik automatisch eingeschaltet.
– Mit den Parametern 1 – 3 wird eine Mathematik-Funktion
(OFFSET, HIGH LIMIT oder LOW LIMIT) aufgerufen und der
letzte ausgegebene Messwert automatisch als Referenzwert
übernommen. Erreichen der HIGH LIMIT bzw. LOW LIMIT
Grenze löst einen Dauer-Beep des Gerätes aus. Auf der
Schnittstelle wird 999999.9 ausgegeben.
– Parameter 7 und 8 schalten die Max/Min-Funktion ein. Die
Bereichsautomatik wird ausgeschaltet.
Funktion 6 legt die Art der Messwert-Triggerung fest.
– Parameter 0 schaltet die automatische Triggerung ein.
Das heißt, dass jeder neue Messwert automatisch nach der
eingestellten Messzeit (011X) ausgegeben wird.
– Parameter 1 schaltet die Einzeltriggerung ein. Jeder Befehl
0161 löst die Ausgabe genau einer Messung aus. Bufferbetrieb und Messwertspeicherung werden nicht beeinflusst.
Die Einzeltriggerung legt auch keine zusätzlichen Messwerte im Buffer oder Messwertspeicher ab.
Funktion 7 (Zero) aktiviert den Nullabgleich.
– Parameter 1 veranlasst, dass der nächste Messwert als
Nullpunktkorrektur interpretiert wird und im E2PROM
nichtflüchtig gespeichert wird.
Funktion 8 (Result) legt das Ergebnis-Ausgabeformat fest.
– Parameter 4 und 5 schalten für die Temperaturmessung
die Ergebnissausgabe zwischen °C und °F um.
Funktion 9 (Storage) steuert den Messwertspeicher. Einzeltriggerung (0161) und Bufferbetrieb (01A1) beeinflussen
nicht den Speicherbetrieb. Der Messwertspeicher kann
unabhängig beschrieben und gelesen werden.
– Parameter 0 stoppt die Messwertspeicherung.
– Parameter 1 startet die Speicherung. Es wird automatisch
von 1 beginnend der nächste freie Speicherplatz belegt
(maximal 15). Im Header des Messwertspeichers werden
Funktion, Bereich und Messzeit gespeichert.
– Parameter 2 gibt, nachdem vorher ein Messwertspeicher
mit dem Befehl 01BX (zwingend erforderlich) ausgewählt
wurde, alle Messwerte dieses Messwertspeichers nacheinander aus. Die Ausgabe wird auch nicht durch neue, aktuelle
Messergebnisse unterbrochen. Soll ein Messwertspeicher
wiederholt ausgelesen werden, muss jedes mal zu Beginn
mit dem Befehl 01BX der Messwertspeicher angewählt
werden.
– Parameter 3 gibt, nachdem vorher ein Messwertspeicher
mit dem Befehl 01BX (zwingend erforderlich) ausgewählt
wurde, jeweils den nächsten Messwert (vom ersten begin32
Änderungen vorbehalten
nend) aus. Mit diesem Befehl kann die Geschwindigkeit der
Speicherausgabe kontrolliert werden.
– Parameter 4 löscht den gesamten Messwertspeicher.
– Parameter 5 bis 7 sind Gerätenachrichten. 0195 signalisiert
bei der Speicherausgabe das Ende eines Messwertspeichers. 0196 meldet, dass ein durch 01BX ausgewählter
Messwertspeicher leer ist. 0197 meldet, dass entweder alle
32000 Speicherplätze besetzt sind oder dass alle 15 Records
belegt sind.
Funktion A (Buffer) steuert den Messwert-Buffer. Messwerte
werden nicht mehr automatisch über die Schnittstelle
ausgegeben, sondern in einem Ringspeicher werden die
letzten 15 Messwerte gespeichert. Werden die Messwerte
nicht durch die Befehle 01A2 oder 01A3 ausgelesen, wird
immer der älteste Messwert überschrieben. Ist die AutoStatusfunktion eingeschaltet, wird die Ausgabe der StatusNachrichten gesperrt und sie gehen verloren (siehe auch
Befehl 02C4 und 02C5). Ohne Aufforderung (01A2 oder 01A3)
werden keine Nachrichten vom Gerät gesendet.
– Parameter 0 schaltet den Buffer aus.
– Parameter 1 schaltet den Buffer ein.
– Parameter 2 gibt nacheinander alle im Buffer gespeicherten
Messwerte aus. Wenn der letzte Messwert ausgegeben ist,
wird dies mit der Nachricht 01A6 (Buffer Empty) quittiert.
– Parameter 3 gibt den ältesten im Buffer vorhandenen
Messwert aus. Wenn der letzte Messwert ausgegeben ist,
wird dies mit der Nachricht 01A6 (Buffer Empty) gemeldet.
– Parameter 4 löscht den Buffer. Dies ist nach einem Bereichs- und Funktionswechsel notwendig, da anhand der
Messergebnisse nicht immer eine sichere Zuordnung der
im Buffer befindlichen Messwerte möglich ist. Dasselbe gilt
auch für andere Parameteränderungen wie Messzeit, Filter
etc.
– Parameter 5 löscht den Buffer automatisch nach Befehlen
der Gruppe 0 sowie nach den Befehlen 0108 und 0109. Diese
Funktion wird durch den Befehl 01A4 abgeschaltet.
– Parameter 6 ist eine Gerätenachricht und meldet, dass der
Buffer leer ist.
Funktion B (Record Nr.)
– Parameter 1 bis F wählen einen Messwertspeicher aus, der
dann durch Storage Dump 0192 oder Storage Single Dump
0193 ausgelesen werden kann. Die Funktion 01BX sendet
eine Nachricht mit dem Header des gewählten Messwertspeichers in der Form 0XX für Funktion und Bereich der
Aufzeichnung und 011X für die Messzeit Ist ein angewählter
Messwertspeicher leer, wird die Nachricht 0196 gesendet. Die Nummern der Messwertspeicher werden bei der
Aufzeichnung automatisch, mit 1 beginnend, vom Gerät
vergeben.
Funktion C (Temp Comp) stellt die Vergleichsstellenkompensation bei Temperaturmessungen mit Thermodrähten ein.
– Parameter 0 kompensiert eine Vergleichsstelle mit 0°C.
– Parameter 1 (23°C) nimmt eine Vergleichsstellentemperatur von 23°C an.
– Parameter 2 (FRONT) verwendet die zuletzt mit einem
PT100 bzw. PT1000 Fühler (2- oder 4-Draht) ermittelte
Temperatur zur Kompensation. Bei Verwendung eines
2-Draht-Temperaturfühlers können gleichzeitig PT-Fühler
und Thermodraht angeschlossen werden und bei Bedarf
zwischen den Fühlern hin- und hergeschaltet werden.
Funktion F (Test)
– Parameter 1 löst einen nicht Daten zerstörenden RAM-Test
des Messwertspeichers aus. Nach Ablauf des Tests wird das
Ergebnis entweder mit der Nachricht 01F4 (RAM GOOD) oder
01F5 (RAM FAIL) ausgegeben.
D a t e n ü b e r t r a g u n g
Die Gruppe 2 stellt die Schnittstelle und diverse Nachrichten
ein. Ist eine IEEE-Schnittstelle (HO880) eingebaut, muss die
Baudrate 9600 Baud betragen.
Funktion 2 dient zur Einstellung der Baudrate. Diese wird im
EEPROM abgespeichert (default 9600).
– Parameter 0 schaltet den Sendebetrieb ab.
– Parameter 3 stellt die Baudrate 9600 ein und schaltet den
Sendebetrieb ein. Diese Baudrate ist für Messzeiten bis
50 ms geeignet.
– Parameter 4 stellt die Baudrate 19200 ein und schaltet den
Sendebetrieb ein. Diese Baudrate muss bei 10 ms Messzeit
und Ergebnisausgabe über die Schnittstelle eingestellt
werden.
Funktion C (Message) liefert Status-Informationen des Gerätes.
– Parameter 2 liefert den kompletten Status des Gerätes.
Es werden nacheinander Nachrichten der Gruppe 0 und
der Gruppen 11 bis 15 ausgegeben. Die GerätezustandsNachrichten 0197, 0198 und 01A6 werden ausgegeben,
wenn sie aktiv sind. Der Befehl 02C2 wird mit folgender
Zeichenkette beantwortet:
Antwort
PARAMETER
00XX Messfunktionen
0-6, 9 Bereiche und
Sensoren
010X Bereichsautomatik
0,1
Off oder On
011X Messzeit
1-7 10 ms bis 60 s
012X Filter-Länge
0-4
Off, 2 bis 16
014X Mathematik Programm 0-3,7,8 Off, Offset,
High Limit,
Low Limit, Max, Min
016X Trigger-Art
0,1
einzeln oder
automatisch
018X Temperaturdimension 4,5
°C oder °F
019X Messwertspeicher
0,1
Off oder On
019XMesswertspeicher
7 Voll
019XMesswertspeicher
8 Einzelwert Speicherung
01AX Messwertbuffer
0,1
Off oder On
01AX Messwertbuffer
5
Auto Clear
eingeschaltet
01CXTemperatur
kompensation
0,1,2
Extern, 23° oder
PT-Temperatur-
messung
– Parameter 3 schaltet die Auto-Statusfunktion (02D4) und
die kontinuierliche Statusfunktion(02D5) aus.
– Parameter 4 schaltet die Auto-Statusfunktion ein. Die kontinuierliche Statusfunktion wird (falls aktiv) ausgeschaltet.
Bei Eingabe über die Schnittstelle werden alle Befehle der
Gruppen 0 und 1 sofort, asynchron zu den Messwerten,
durch Echo auf der Schnittstelle quittiert. Die Eingabe nicht
implementierter Befehle wird mit der Nachricht 02DX beantwortet (Hilfe bei der Fehlersuche im Steuerprogramm).
Folgende Nachrichten, ausgelöst durch Bedienung der
Tastatur oder verursacht durch das Geräte-Programm
(z. B. Messwertspeicher voll, Bereichsautomatik) werden
unmittelbar nach Entstehen ausgegeben:
00XX, 0100, 0101, 0111-7, 0120-4, 0140, 0147, 0148, 0182-5,
0190, 0191, 0198, 01C1, 01C2
– Parameter 5 schaltet die kontinuierliche Statusfunktion
ein. Die Auto-Statusfunktion wird (falls aktiv) ausgeschaltet. Nach jedem Messergebnis wird die aktuelle Funktion
und der aktuelle Bereich im Format 00XX ausgegeben.
Danach folgt die Angabe der Messzeit im Format 011X.
Eine durch eine Zustandsänderung des Gerätes ausgelöste
Nachricht der Gruppe 1 wird gespeichert und an Stelle der
Messzeit synchron mit dem nächsten Messwert ausgegeben. Entsteht mehr als eine Nachricht der Gruppe 1 durch
Bedienung der Tastatur oder verursacht durch das GeräteProgramm (z. B. Messwertspeicher voll, Bereichsautomatik) innerhalb eines Messzyklus, überschreiben diese sich
gegenseitig. Nur die letzte Nachricht wird mit dem nächsten
Messergebnis ausgegeben. Bereichs- und Funktionswechsel, die direkt am Gerät vorgenommen wurden, können
mehrere Nachrichten der Gruppe 1 auslösen. Deswegen
wird nur der Zustand der Bereichsautomatik ausgegeben
und Nachrichten, die Änderungen der Funktionen Max/Min
und den Messwertspeicher betreffen, unterdrückt (dies gilt
nicht für die Befehlseingabe über die Schnittstelle). Diese
Zustandsänderungen können folgender Tabelle entnommen werden:
Max/Min
BereichswechselNeustart
Funktionswechselaus
Messwertspeicher
aus
aus
Eine vollständige Information über den Gerätezustand erhält
man über den Befehl 02C2.
Die Auto-Statusfunktion hat folgendes Ausgabeformat:
+/-X.XXXXXX
Messergebnis mit Vorzeichen
0XX
Funktion und Bereich
XX
Gruppe 1 Nachricht
Folgende Nachrichten der Gruppe 1 werden ausgegeben: 0100,
0101, 0111-7, 0120-4, 0140-143, 0147, 0148, 0184-5, 0190,
0191, 0198, 01C0-1C2
Bei aktivem Bufferbetrieb (01A1) bleibt die Auto-Statusfunktion
aktiv und Funktion, Bereich und die Nachricht der Gruppe 1
werden mit dem Messwert im Ringspeicher abgelegt. Die
Beschreibung der Auto-Statusfunktion bleibt vollständig
gültig. Befehle der Gruppe 0 und Gruppe 1 werden quittiert,
d.h. erst nach ihrer Ausführung wird eine Nachricht ausgegeben. Diese Quittungen können für einen Handshake
verwendet werden, der zusätzliche Wartezeiten überflüssig
macht.
Funktion F (Data) erlaubt die Abfrage von Gerätedaten.
– Parameter 0 veranlasst die Ausgabe der 6-stelligen Software-Revisionsnummer (XXXXXX).
– Parameter 1 veranlasst die Ausgabe des Kalibrierdatums
im Format TTMMJJ.
– Parameter 2 veranlasst die Ausgabe der Seriennummer
des Gerätes.
– Parameter 3 veranlasst die Ausgabe der Zuleitungswiderstandskompensation in mΩ für die 2-Draht-PT100(PT1000)-Temperaturmessung.
Änderungen vorbehalten
33
G e n e r a l r e m a r k s r e g a r d i n g t h e C E m a r k i n g General remarks regarding the CE marking
Hameg measuring instruments comply with the EMI norms.
Our tests for conformity are based upon the relevant norms.
Whenever different maximum limits are optional Hameg will
select the most stringent ones. As regards emissions class 1B
limits for small business will be applied. As regards susceptability the limits for industrial environments will be applied.
DECLARATION OF CONFORMITY
HAMEG Instruments GmbH
Industriestraße 6 · D-63533 Mainhausen
The HAMEG Instruments GmbH herewith declares
conformity of the product:
Product name: Precision Multimeterr
Type: HM8112-3
with:HO820
Option:HO880
complies with the provisions of the Directive of the
Council of the European Union on the approximation of
the laws of the Member States
zz relating to electrical equipment for use within defined
voltage limits (2006/95/EC) [LVD]
zz relating to electromagnetic compatibility (2004/108/
EC) [EMCD]
zz relating to restriction of the use of hazardous
substances in electrical and electronic equipment
(2011/65/EC) [RoHS].
Conformity with LVD and EMCD is proven by compliance
with the following standards:
EN 61010-1: 04/2015
EN 61326-1: 07/2013
EN 55011: 11/2014
EN 61000-4-2: 12/2009
EN 61000-4-3: 04/2011
EN 61000-4-4: 04/2013
EN 61000-4-5: 03/2015
EN 61000-4-6: 08/2014
EN 61000-4-11: 02/2005
All connecting cables will influence emissions as well as
susceptability considerably. The cables used will differ substantially depending on the application. During practical operation
the following guidelines should be absolutely observed in order
to minimize emi:
1. Data connections
Measuring instruments may only be connected to external
associated equipment (printers, computers etc.) by using
well shielded cables. Unless shorter lengths are prescribed
a maximum length of 3 m must not be exceeded for all data
interconnections (input, output, signals, control). In case an
instrument interface would allow connecting several cables
only one may be connected.
In general, data connections should be made using doubleshielded cables. For IEEE-bus purposes the double screened
cable HZ72 from HAMEG is suitable.
2. Signal connections
In general, all connections between a measuring instrument
and the device under test should be made as short as possible.
Unless a shorter length is prescribed a maximum length of 3 m
must not be exceeded, also, such connections must not leave
the premises.
All signal connections must be shielded (e.g. coax such as
RG58/U). With signal generators double-shielded cables are
mandatory. It is especially important to establish good ground
connections.
3. External influences
In the vicinity of strong magnetic or/and electric fields even
a careful measuring set-up may not be sufficient to guard
against the intrusion of undesired signals. This will not cause
destruction or malfunction of Hameg instruments, however,
small deviations from the guaranteed specifications may occur
under such conditions.
HAMEG Instruments GmbH
For the assessment of electromagnetic compatibility, the
limits of radio interference for Class B equipment as well
as the immunity to interference for operation in industry
have been used as a basis.
Date:8.6.2015
Signature:
34
Holger Asmussen
General Manager
Subject to change without notice
General remarks regarding the CE marking
C o n t e n t
Deutsch3
English
General remarks regarding the CE marking
34
6½-Digit Precision-Multimeter HM8112-3
36
Specifications
37
1
Important hints
1.1Symbols
1.2Unpacking
1.3Positioning
1.4Transport
1.5Storage
1.6 Safety instructions
1.7 CAT II
1.8 Proper operating conditions
1.9 Warranty and Repair
1.10Maintenance
1.11 Mains voltage
1.12 Line fuse
1.13 Power switch
38
38
38
38
38
38
38
38
39
39
39
39
39
39
2
40
Control elements
3
Measurement Principles and Basics
3.1 Display of measuring ranges
3.2Overranging
3.3 Resolution of a measuring range
3.4 Measurement accuracy
3.5 Single-Slope A/D conversion
3.6 Dual-Slope A/D conversion
3.8 Accuracy specifications
41
41
41
41
41
43
43
44
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
DC measurements Input resistance for dc measurements
Series mode rejection
Common mode rejection Thermal voltages Interference by magnetic fields
45
45
45
45
45
46
5
5.1
5.2
5.3
Resistance Measurement
Two-wire resistance measurement Four-wire resistance measurement
Power dissipation of the resistors
46
46
46
46
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
AC measurement Basics of AC measurements
Arithmetic average value
Rectified value
Root-mean-square value
Form factor
47
47
47
47
47
47
7
7.1
6.6
6.7
7.2
7.3
7.4
7.5
Temperature measurement Temperature sensors
Crest factor
DC and AC currents Platinum temperature sensor PT100
Temperature measurement with the PT100 / PT1000
NiCr-Ni thermocouple (K-Type)
Reference junction
48
48
48
48
49
49
49
50
8
Concept of the HM8112-3
8.1Reference
8.2 Integrated AD converters
8.3
8.4
Moving average
Measurement of alternating values
51
51
9
Introduction to the operation of the HM8112-3
51
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
10.10
Control elements and displays
General functions
Buttons for the various measurement functions
Continuity test
Max / Min values
Range selection
Menu structure / Menu prompting
Menu structure and function
Measurement inputs
Replacement of the measuring circuit fuse
Rear Panel
52
52
52
54
54
54
55
55
58
59
59
11
Scanner Card HO112
59
12
Remote Operation
60
13
Data communication
13.1 Layout of commands
13.2 Command reference
60
60
60
14
63
Listing of commands 51
51
51
Subject to change without notice
35
Hm
M 8 1 1 2 - 3 HM8112-3
6½-Digit Precision Multimeter
HM8112-3 [HM8112-3S]
HM8112-3S:
Multimeter with built-in
Scanner Card (8+1
Channels, 2- and 4-Wire)
HZ42
19" Rackmount Kit 2RU
R
R
R
R
R
R
R
R
R
Precise Temperature
Measurement with Sensor
R
R
R
R
36
36
Subject
Subject to
to change
change without
without notice
notice
6½-DigitDisplay(1,200,000Counts)
Resolution:100nV,100pA,100µΩ,0.01°C/F
DCBasicAccuracy0.003%
2-Wire/4-WireMeasurements
MeasurementIntervalsadjustablefrom0.1…60s
Upto100MeasurementsperSecondtransmittedtoaPC
TrueRMSMeasurement,ACandDC+AC
MathematicFunctions:LimitTesting,Minimum/Maximum,
AverageandOffset
TemperatureMeasurementswithPlatinum(PT100/PT1000)
andNi(KandJtypes)Sensors
InternalDataLoggerforupto32,000MeasurementResults
OffsetCorrection
GalvanicallyisolatedUSB/RS-232Dual-Interface,
6½-Digit Precision-multimeter
optionalIEEE-488(GPIB)
Precision-Multimeter Hm8112-3
HM8112-3
[HM8112-3S]:HM8112-3incl.ScannerCard
(8+1Channelseach2-and4-Wire)
S p e c i f i c a t i o n s
6½-Digit Precision Multimeter
HM8112-3 [HM8112-3S]
Accuracy Values given are in ±(% of reading + % of full scale):
Range
100 Ω
1 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
1 MΩ
10 MΩ
All data valid at 23 °C after 30 minutes warm-up.
DC specifications
Ranges HM8112-3:
0.1 V; 1 V; 10 V; 100 V; 600 V
Ranges HM8112-3S:
0.1 V; 1 V; 10 V; 100 V
Input impedance:
0.1 V, 1.0 V
>1 GΩ
10 V, 100 V, 600 V
10 MΩ
Accuracy Values given are in ±(% of reading (rdg.) + % of full scale (f.s.)):
1 year;
Range
% rdg.
0.1 V
0.005
1.0 V
0.003
10.0 V
0.003
100.0 V
0.003
600.0 V
0.004
Integration time:
Display range:
600 V range
Resolution:
Zero point:
Temperature drift
Long-term stability
AC specifications
Ranges HM8112-3:
Ranges HM8112-3S:
Measurement method:
23 °C ±2 °C
% f.s.
0.0006
0.0006
0.0006
0.0006
0.0006
0.1 s
120.000 digit
60.000 digit
1 µV
Temp. coefficient
10…21 °C + 25…40 °C
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
1…60 s
1,200.000 digit
600.000 digit
100 nV
better than 0.3 µV/°C
better than 3 µV for 90 days
0.1 V; 1 V; 10 V; 100 V; 600 V
0.1 V; 1 V; 10 V; 100 V
true rms, DC or AC coupled
(not in 0.1 V range)
Input impedance:
0.1 V, 1 V
1 GΩ II <60 pF
10…600 V
10 MΩ II <60 pF
Response time:
1.5 sec to within 0.1 % of reading
Accuracy:
For sine wave signals >5 % of full scale
Values given are in ±(% of reading + % of full scale); 23 °C ±2 °C for 1 year
Range 20 Hz…1 kHz 1…10 kHz 10…50 kHz 50…100 kHz 100…300 kHz
0.1 V
0.1+0.08 5+0.5 (5 kHz)
1.0 V
0.08+0.08
0.15+0.08
0.3+0.1
0.8+0.15
7+0.15
10.0 V
0.08+0.08
0.1+0.08
0.3+0.1
0.8+0.15
4+0.15
100.0 V
0.08+0.08
0.1+0.08
0.3+0.1
0.8+0.15
600.0 V
0.08+0.08
0.1+0.08
Temperature coefficient 10…21 °C and 25…40 °C; (% rdg. + % f.s.)
at 20 Hz…10 kHz
0.01 + 0.008
at 10…100 kHz
0.08 + 0.01
Crest factor:
7:1 (max. 5x range)
Integration time:
0.1s1…60s
Display range:
120.000 digit
1,200.000 digit
600 V range
600.00 digit
600.000 digit
Resolution:
1 µV
100 nV
Overload protection (V/Ω-HI to V/Ω-LO) and to chassis:
Measurement ranges:
all
all the time:
850 Vpeak or 600 Vdc
Maximum input voltage LOW against chassis/safety earth:
250 Vrms at max. 60 Hz or 250 Vdc
Current specifications
Ranges:
Integration time:
Display ranges:
1 A range
Resolution:
Accuracy:
(1 year; 23 °C ±2 °C)
Temperature coefficient/°C:
(%rdg. + %f.s.)
Voltage:
Specifications
Response time:
Crest factor:
Input protection:
100 µA; 1 mA; 10 mA; 100 mA; 1 A
0.1 s
1…60 s
120.000 digit
1,200.000 digit
100.000 digit
1,000.000 digit
1 nA
100pA
DC
45 Hz…1 kHz
1…5 kHz
0.02 + 0.002 0.1 + 0.08
0.2 + 0.08
10…21 °C
25…40 °C
0.002+ 0.001
0.01+ 0.01
<600 mV…1.5 V
1.5 s to within 0.1 % of reading
7:1 (max. 5 x range)
fuse, FF 1 A 250 V
Resistance
Ranges:
Integration time:
Display ranges:
Resolution:
100 Ω, 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ, 10 MΩ
0.1 s
1…60 s
120.000 digit
1,200.000 digit
1 mΩ
100 µΩ
1 year;
%rdg
0.005
0.005
0.005
0.005
0.05
0.5
23 °C ±2 °C
%f.s.
0.0015
0.001
0.001
0.001
0.002
0.02
Temp. coefficient/°C
10…21 °C
25…40 °C
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.0008
0.002
0.002
0.01
0.01
Measurement current:
Range
100 Ω, 1 kΩ
10 kΩ
100 kΩ
1 MΩ
10 MΩ
Max. measurement voltage: approx. 3 V
Overload protection:
250 Vp
Current
1 mA
100 µA
10 µA
1 µA
100 nA
Temperature measurement
PT100/PT1,000 (EN60751): 2- and 4-wire measurement
Range
-200…+800 °C
Resolution
0.01 °C; measurement current 1 mA
Accuracy
±(0.05 °C + sensor tolerance + 0.08 K)
Temperature coefficient
<0.0018 °C/°C
10…21 °C and 25…40 °C
NiCr-Ni (K-type):
Range
-270…+1,372 °C
Resolution
0.1 °C
Accuracy
±(0.7 % rdg. + 0.3 K)
NiCr-Ni (J-type):
Range
-210…+1,200 °C
Resolution
0.1 °C
Accuracy
±(0.7 % rdg. + 0.3 K)
Frequency and period specifications
Range:
1 Hz…100 kHz
Resolution:
0.00001…1 Hz
Accuracy:
0.05 % of reading
Measurement time:
1…2 s
Specification Scanner Card HO112: refer to page 59
Interface
Interface:
Functions:
Inputs:
Outputs:
Miscellaneous
Time to change range or
function:
Memory:
Safety class:
Power supply:
Power consumption:
Operating temperature:
Storage temperature:
Rel. humidity:
Dimensions (W x H x D):
Weight:
*)
Dual-Interface USB/RS-232 (HO820),
IEEE-488 (GPIB) (optional)
Control / Data fetch
Function, range, integration time, start
command
Measurement results, function, range,
integration time (10 ms…60 s)
approx. 125 ms with DC voltage, DC current,
resistance approx. 1 s with AC voltage,
AC current
30,000 readings /128 kB
Safety class I (EN 61010-1)
105…254 V~; 50…60 Hz, CAT II
approx. 8 W
+5…+40 °C
-20…+70 °C
5…80 % (non condensing)
285 x 75 x 365 mm
approx. 3 kg
max. 1 μV after a warm-up of 1.5 h
at rel. humidity <60 %
**)
Accessories supplied: Line cord, Operating manual, PVC test lead (HZ15),
Interface cable (HZ14), CD
Recommended accessories:
HO112 Scanner Card (Installation only ex factory) as HM8112-3S
HO880 Interface IEEE-488 (GPIB), galvanically isolated
HZ10S 5 x silicone test lead (measurement connection in black)
HZ10R 5 x silicone test lead (measurement connection in red)
HZ10B 5 x silicone test lead (measurement connection in blue)
HZ13 Interface cable (USB) 1.8 m
HZ33
Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 0.5 m
HZ34
Test cable 50 Ω, BNC/BNC, 1.0 m
HZ42 19" Rackmount kit 2RU
HZ72
GPIB-Cable 2 m
HZ887 Temperature probe
Subject to change without notice
37
I m p o r t a n t h i n t s 1.4Transport
1 Important hints
Please keep the carton in case the instrument may require later
shipment for repair. Losses and damages during transport as
a result of improper packaging are excluded from warranty!
1.5Storage
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Dry indoor storage is required. After exposure to extreme temperatures, wait 2 hrs before turning the instrument on.
1.1Symbols
1.6 Safety instructions
Symbol 1:
Symbol 2:
Symbol 3:
Symbol 4:
Symbol 5:
Symbol 6:
The instrument conforms to VDE 0411/1 safety standards applicable to measuring instruments and it left the factory in proper
condition according to this standard. Hence it conforms also
to the European standard EN 61010-1 resp. to the international standard IEC 61010-1. Please observe all warnings in this
manual in order to preserve safety and guarantee operation
without any danger to the operator. According to safety class 1
requirements all parts of the housing and the chassis are connected to the safety ground terminal of the power connector.
For safety reasons the instrument must only be operated from
3 terminal power connectors or via isolation transformers. In
case of doubt the power connector should be checked according
to DIN VDE 0100/610.
Attention, please consult manual
Danger! High voltage!
Ground connection
Important note
Hints for application
Stop! Possible instrument damage!
1.2Unpacking
Please check for completeness of parts while unpacking. Also
check for any mechanical damage or loose parts. In case of
transport damage inform the supplier immediately and do not
operate the instrument.
Do not disconnect the safety ground either inside or
outside of the instrument!
1.3Positioning
Two positions are possible: According to picture 1 the front
feet are used to lift the instrument so its front points slightly
upward. (Appr. 10 degrees)
If the feet are not used (picture 2) the instrument can be combined with many other Hameg instruments.
In case several instruments are stacked (picture 3) the feet rest
in the recesses of the instrument below so the instru-ments
can not be inadvertently moved. Please do not stack more than
3 instruments. A higher stack will become unstable, also heat
dissipation may be impaired.
picture 1
picture 2
– The line voltage of the instrument must correspond to the
line voltage used.
– Opening of the instrument is only allowed to qualified personnel
– Prior to opening, the instrument must be disconnected from
the line voltage and all other inputs/outputs.
In any of the following cases the instrument must be taken out
of service and locked away from unauthorized use:
–
–
–
–
–
–
Visible damage
Damage to the power cord
Damage to the fuse holder
Loose parts
No operation
After long term storage in an inappropriate environment,
e.g. open air or high humidity.
– Excessive transport stress
1.7 CAT II
The following remarks concern only the safety of the user. Other
aspects e.g. the maximum input voltage etc. are covered in the
specifications section of this manual and are to be observed
as well.
picture 3
Measurements in circuits which are indirectly connected with
the mains supply are possible with adequate converters (e.g.
clamp-on ammeters) which fulfil at least the requirements
of the safety class of the measurement. The measurement
category of the converter specified by the manufacturer must
be considered.
Measurement categories CAT
The measurement categories were created with respect to the
different kind of transients incurred in practice. Transients are
38
Subject to change without notice
I m p o r t a n t h i n t s
important hints
Any adjustments, replacements of parts, maintenance and
repair
carried out only by authorized technical persononly
valid may
in eube
countries
In order
to speed
reclamations
customers
EUreplacing
countries parts
may relevant
nel. Only
original
parts may
be usedinfor
also
directly.
Also, after
the warranty
expired, fuses). A
tocontact
safetyHAMEG
(e.g. power
switches,
power
transformers,
thesafety
HAMEGtest
service
willalways
be at your
for any
repairs.
must
be disposal
performed
after
parts relevant to
Overhead lines
safety have been replaced (visual inspection, PE conductor test,
Premises
In-house
installation
CAT IV
Permanently installed
machinery, distribution sites,
power conductors, mains
outlets close to the CAT IV
installation
CAT III
Mains outlets for
household appliances,
portable tools, PC,
refrigerator etc.
CAT II
short, fast, and fast-rise changes of voltage or current, and
short,may
fast,
fast-rise
changes The
of voltage
or ofcurrent,
and
be and
periodic
or non-periodic.
amplitude
transients
may be
periodic
ordecreasing
non-periodic.
Thefrom
amplitude
of transients
increases
with
distance
their source.
increases with decreasing distance from their source.
CAT IV: Measurements at the source of a low voltage supply,
e.g. at electricity
meters.
CAT IV: Measurements
at the
source of a low voltage supply,
e.g. at electricity meters.
CAT III: Measurements inside a building, e.g. at distribution
sites, power switches, permanently installed mains
CAT III: Measurements
inside amounted
building,
e.g. etc.
at distribution
outlets, permanently
motors
sites, power switches, permanently installed mains
permanently
mounted
etc.connected
CAToutlets,
II: Measurements
in circuits
whichmotors
are directly
with the low voltage supply, e.g. household appliances,
portable toolsinetc.
CAT II: Measurements
circuits which are directly connected
with the low voltage supply, e.g. household appliances,
Electronic instruments and circuits which contain
portable tools etc.
CAT I:
circuit breakers resp. fuses.
CAT I:
instruments
and circuits which contain
1.8 Electronic
Proper operating
conditions
circuit breakers resp. fuses.
1.8
Operation in the following environments: industry, business and
living quarters, small industry. The instruments are intended
for
operationoperating
in dry, clean environments.
Proper
conditions They must not be operated in the presence of excessive dust, humidity, nor chemical
vapours in case of danger of explosion.
Operation in the following environments: industry, business and
livingThe
quarters,
small
industry.
The instruments
intended
maximum
permissible
ambient
temperature are
during
opefor operation
in
dry,
clean
environments.
They
must
not
be the
operation is +5 °C to +40 °C. In storage or during transport
ratedtemperature
in the presence
excessive
humidity,
chemical
limitsof
are:
–20 °C todust,
+70 °C.
In case ofnor
exposure
to
low temperature
or if condensation
is suspected, the instrument
vapours
in case of danger
of explosion.
must be left to stabilize for at least 2 hrs prior to operation.
The maximum permissible ambient temperature during opeprinciple the instrument may be used in any position, however
rationIn is
+5 °C to +40 °C. In storage or during transport the
sufficient ventilation must be ensured. Operation for extended
temperature
limits are: –20 °C to +70 °C. In case of exposure to
periods of time requires the horizontal or tilted (handle) position.
low temperature or if condensation is suspected, the instrument
mustNominal
be left to
stabilize forare
at valid
leastafter
2 hrs
to operation.
specifications
30 prior
minutes
warm-up at
23 deg. C. Specifications without tolerances are typical values
taken ofthe
average
production
In principle
instrument
mayunits.
be used in any position, however
sufficient ventilation must be ensured. Operation for extended
1.9of time
Warranty
and
periods
requires
therepair
horizontal or tilted (handle) position.
HAMEG instruments are subjected to a rigorous quality control.
Nominal
are
valid after
warm-up
Priorspecifications
to shipment each
instrument
will30
beminutes
burnt in for
10 hours. at
23 deg.
C.
Specifications
without
tolerances
are
typical
values
Intermittent operation will produce nearly all early failures.
takenAfter
of average
production
units.
burn in, a
final functional
and quality test is performed to
1.9
check all operating modes and fulfilment of specifications. The
latter is performed with test equipment traceable to national
measurement
Warranty standards.
and Repair
Statutory warranty regulations apply in the country where the
Our instruments are subject to strict quality controls. Prior to
HAMEG product was purchased. In case of complaints please
leaving
the manufacturing
site, each
undergoes a
contact
the dealer who supplied
yourinstrument
HAMEG product.
10-hour burn-in test. This is followed by extensive functional
quality testing to examine all operating modes and to guarantee
compliance with the specified technical data. The testing is
performed with testing equipment that is calibrated to national
standards. The statutory warranty provisions shall be governed
by the laws of the country in which the product was purchased.
In case of any complaints, please contact your supplier.
return material authorization (rmA):
insulation resistance measurement, leakage current measurePrior to returning an instrument to HAMEG ask for a RMA
ment,either
functional
test).(http://www.hameg.com)
This helps ensure theorcontinued
safety
number
by internet
fax. If
youof
dothe
notproduct.
have an original shipping carton, you may obtain one
by calling the HAMEG service dept (+49 (0) 6182 800 500) or by
sending
an email to
[email protected]
The
product
may only be opened by authorized
and qualified personnel. Prior to working on the
product or before the product is opened, it must be
1.10 maintenance
disconnected from the AC supply network. Otherwise,
personnel
besure
exposed
to the risk of an
Before
cleaning
pleasewill
make
the instrument
electricoffshock.
is switched
and disconnected from all power
supplies.
Clean
the outer case using a dust brush or a soft, lint-free dust
1.10Maintenance
cloth at regular intervals.
Before cleaning please make sure the instrument
no part of the instrument should be cleaned by the
is switched off and disconnected from all power
use of cleaning agents (as f.e. alcohol) as they may
supplies.
adversely
affect the labeling, the plastic or lacquered surfaces.
Clean the outer case using a dust brush or a soft, lint-free dust
at can
regular
intervals.
Thecloth
display
be cleaned
using water or a glass cleaner (but
not with alcohol or other cleaning agents). Thereafter wipe the
surfaces with
a dry
cloth.
No instrument
fluid may enter
the instrument.
No
part
of the
should
be cleaned by the
Do not use other
agents
as they(as
may
adversely
affect
usecleaning
of cleaning
agents
f.e.
alcohol)
as they may
the labels, plastic or lacquered surfaces.
adversely affect the labeling, the plastic or lacquered surfaces.
1.11 mains voltage
The display can be cleaned using water or a glass cleaner (but
A main
voltage
of 115 or
V and
230cleaning
V can be chosen.
Please
check wipe the
not with
alcohol
other
agents).
Thereafter
whether
the mains
used corresponds
with
the voltage
surfaces
with avoltage
dry cloth.
No fluid may
enter
the instrument.
indicated
the other
mains voltage
selector
onas
thethey
rear may
panel.adversely
If not,
Do notbyuse
cleaning
agents
affect
thethe
voltage
has plastic
to be changed.
labels,
or lacquered surfaces.
1.11
Mains
1.12
line
fuse voltage
main voltage
115 V line
andfuses:
230 VT can be
TheAinstrument
has 2 of
internal
0.2chosen.
A. In case Please
of a blown
fuse the
instrument
check
whether
the mains
hasvoltage
to be sent
in for
repair. A change
the voltage
used
corresponds
withofthe
lineindicated
fuse by thebycustomer
is not
permitted.
the mains
voltage
selector on
the rear panel. If not, the voltage has to be
changed.
1.13
Power switch
1.12 the
Line
fuse
Normally
power
switch on the rear panel of the instrument
should be stay in “ON“ position. If using the Standby-button on
theThe
frontinstrument
panel, only the
controls
and the
display
areTturned
has
2 internal
line
fuses:
0.2 A.off.
In case of a
Theblown
instrument
itselfs
stays turned
onto
asbe
long
as itinisfor
connected
fuse the
instrument
has
sent
repair. A change
to the
supply
voltage.
This
hascustomer
the advantage
thatpermitted.
the instrument
of the
line
fuse by
the
is not
is immediately functional after turn-on. Also the reference
voltage source will remain energized, so any drift after turn-on
Poweralso
switch
will1.13
be eliminated,
its long term drift will be substantially
improved. To switch-off the instrument completely, the power
Normally
the power
switch
the rear panel of the instrument
switch
on the back
panel has
to beon
operated.
should be stay in “ON“ position. If using the Standby-button on
the front panel, only the controls and the display are turned off.
if the
instrument
is left
unattended
for some
time,
the
The
instrument
itselfs
stays turned
on as
long
aspower
it is connected
switch
on supply
the rearvoltage.
panel has
to be
operated.
(Because
of safety
to the
This
has
the advantage
that
the instrument
reasons!)
is immediately functional after turn-on. Also the reference
voltage source will remain energized, so any drift after turn-on
will be eliminated, also its long term drift will be substantially
improved. To switch-off the instrument completely, the power
39
change
without notice
switch on the back panel Subject
has totobe
operated.
If the instrument is left unattended for some time, the power
switch on the rear panel has to be operated. (Because of safety
reasons!)
Subject to change without notice
39
C o n t r o l e l e m e n t s 2
3 4
5
27
1
6
7
8
9
10 11
12 13
14 15
16 17
19 20
18 21
22 23
24
25
26
17 MIN – min. value during a test series
2 Control elements
1 Display – 16 digit display
2 POWER – Stand by / ON
18 MENU – Call of the menu, acceptance of values entered
19 ESC – Leaving the menu without acceptance of the values
entered
3 HOLD DISPLAY – storage of the displayed value
4 ZERO – 0-compensation of the measuring section
5 RM/LOCAL-pushbutton – Return to manual mode
6 VDC – Measurement of DC voltage
20 – down: Switching to a higher range and scrolling down
the menu
21 AUTO – Activation/Deactivation of the auto range function
22 ENTER – Special function: Parameter selection in the logger
menu
7 ADC – Measurement of DC current
23 8 VAC – Measurement of AC voltage with AC coupling
24 V SENSE – Input for measurements of voltage, frequency,
resistance, temperature
9 A AC – Measurement of AC current
10 VAC+DC – Measurement of AC voltage with DC coupling
11 Ω – Measurement of resistance, 2- and 4-wire
12 FREQ./PERIOD – Frequency and period measurement with
– up: Switching to a lower range and scrolling up the menu
25 LO – Ground connection for inputs 24 and 26
26 A SOURCE – Input for current measurement
27 FUSE – 1 A / 250 V (FF) Measuring circuit fuse
VAC
13 δPT – Measurement of temperature using a PT-sensor,
Rear panel
14 28 Power receptacle with power switch
2- and 4-wire
– Diode test / Continuity test
15 δTH – Measurement of temperature using a thermocouple,
2-wire
16 MAX – max. value during a test series
29
40
Subject to change without notice
29 USB/RS-232 Interface
Option: HO880 IEEE-488 (GPIB); installed Scanner Card in
the HM8112-3
30 Voltage selector (115 V / 230 V)
28
30
M e a s u r e m e n t P r i n c i p l e s a n d B a s i c s
3 Measurement Principles and Basics
What does „measure“ mean:
The reproducible comparison of an unknown with a known
reference and the display of the result as a multiple of the
unit of the reference.
3.1 Display of measuring ranges
There are various methods to describe the display of a multimeter. The simplest one consists of just specifying the number
of available digits. The measuring range of a Digital Multimeter,
in short DMM, thus indicates how many steps the display can
show. Some examples will be the best method to describe the
definition of the range of display.
Measuring result 1:
1 0 V
10V
Display 1:
1 0,0 0 0 0 0
1 0,0 0 0 0 0
Measuring result 2:
1 2,5 0 0 0 0 V
1 2,5 0 0 0 0 V
Display 2:
1 2,5 0 0 0 0
1 2,5 0 0 0 0
Measuring result 3:
1 2,6 0 0 0 0 V
1 2,6 0 0 0 0 V
Display 3:
1 2,6 0 0 0 0
1 2,6 0 0 0
DMM no. 1 with 2,000,000 digits is able to display up to 1,999,999,
the DMM no. 2 with 1,250,001 digits can only display up to
1,250,000. .DMM no. 1 is hence specified with an „overrange
of 100 %“. In contrast DMM no. 2 has an overrange of 25 %. If
DMM no. 2 had a range of display of 1,400,000 digits, it would
have an overrange of 40 %.
A 6-digit, a 6½-digit and a 6¾-digit DMM will be used for the
explanation.
6-digit DMM
6½-digit DMM
6¾-digit DMM
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0000000
Range
of the display:
to toto
Change of decades
The measuring range of a DMM thus is given by the
full range minus overrange.
Example: 6½-digit DMM with 1,250,001 digits:
Full range:
– Overrange:
Measurement range:
12,50000 V
2,50000 V
10,00000 V
9 9 9 9 9 9
1999999
3999999
3.3 Resolution of a measuring range
1.0 0 0.0 0 0 digit
2.0 0 0.0 0 0 digit
4.0 0 0.0 0 0 digit
The resolution of a digital measuring instrument is equal to the
least significant digit of the display. The digitized measurement
value is hence quantized. In contrast to this, the resolution of an
analog measuring instrument is given by the smallest change
discernible by the viewer. With analog measurement each
measurement value corresponds to a unique display.
Availabe number
of digits:
The „6“ indicates the number of digits which are always shown in
the display. The fraction ½ resp. ¾ indicates at which number in
the highest digit the range will be switched to the next (change
of decades). The switchover to the next higher range will cause
a loss of one digit in the display, hence also the resolution will
be reduced by one digit.
In the following an example will be given for the switching of
the number of digits of the display when the range is switched.:
Measuring result 1: 1 0 V
1 0 V
10V
Display 1:
1 0,0 0 0 0 0
1 0,0 0 0 0 0
Measuring result 2: 2 0 V
1 0,0 0 0
2 0 V
20V
Display 2:
2 0,0 0 0 0
2 0,0 0 0 0 0
2 0,0 0 0
Change of decades
Measuring result 3: 3 9,9 9 9 9 9 V
3 9,9 9 9 9 9 V
3 9,9 9 9 9 9 V
Display 3:
3 9,9 9 9 9
3 9,9 9 9 9 9
Measuring result 4: 4 0 V
3 9,9 9 9
4 0V
40V
Display 4:
4 0,0 0 0 0
4 0,0 0 0 0
4 0,0 0 0
Change of decades
The display of the measurement range of 6½ digits
is only possible at a measuring time of 60s.
The resolution of a DMM depends on the number
of available digits and is the reciprocal value of the
number of digits (without the overrange).
Example: 6½-digit DMM with 1.2 0 0.0 0 0 digit
The overrange amounts to 200,000 digits, hence the
resolution follows:
1
= 0,000001
1.200.000 – 200.000
this is equivalent to 0.0001 % of full range.
A DMM has a resolution of 0.1 V in the 100 V range. If a voltage
of 100.05 V is to be measured, the DMM can display either 100.0
V or 100.1 V (disregarding all other measurement uncertainties). The DMM can never measure more accurately than the
resolution allows which is here 0.1 %.
3.2Overranging
3.4 Measurement accuracy
In the previous example our 6½ – digit DMM had a range of the
display of 2,000,000 digits. The switching of decades took place
when in the first digit the number 1 changed to 2. Another 6½ –
digit DMM may have a range of display of 1,250,001 digits. Here,
the switching of decades also happens in the highest digit, but
whenever the 3rd digit changes from 5 to 6.
The measurement accuracy of a digital measuring instrument
is by its nature principally limited by its resolution. The theoretical maximum accuracy of a measurement and also the least
significant display digit are defined by the smallest quantizing
step (LSB = least sigificant bit) of the analog/digital converter.
6½-digits DMM1
6½-digits DMM2
Display range:
0 0 0 0 0 0 0
0000000
to
to
1999999
1250000
Measuring points:
2.0 0 0.0 0 0 digit
1.2 5 0 0 0 1 digit
The following factors influence the accuracy of a DMM:
– Active and passive component tolerances and their temperature dependence
– Stability of the reference voltage of the DMM
– Properties of the a/d converter
Subject to change without notice
41
M e a s u r e m e n t P r i n c i p l e s a n d B a s i c s Z(Vin)
Z(Vin)
Ideal function of
the a/d converter
Ideal function of
the a/d converter
0110
0110
0101
0101
0100
The slope of the function of the
a/d converter is affected by
amplification error
0100
Function of the a/d converter
is displaced by offset error
0011
0010
0011
0010
0001
0001
V in
Ue
V in
Fig. 2: A/D converter amplification error
Bild 1:
32:A/D
A/D-Wandler
differentielle
Nichtlinearit‰t
Fig.
converter
offset error
Z(Vin)
Z(Vin)
0110
Ideal function of
the a/d converter
(linear)
0110
Ideal function of
the a/d converter
(linear)
0101
0101
Actual from
interval Vin
at 0110
0100
Ideal from interval Vin at 0110
0011
0001
0100
0011
0010
0010
Nonlinearity of the
a/d converter
Max. deviation of the nonlinear
slope curve of the a/d converter
to the ideal linear function
0001
Nonlinearity of the
a/d converter
Vin
Vin
V in
V in
Fig. 4: A/D converter integral nonlinearity
Fig. 3: A/D converter differential nonlinearity
Offset errors of the A/D converter
The input amplifier of the DMM is not properly adjusted and
shows an offset. This offset causes an offset error in the a/d
conversion. (Fig. 1)
Slope error (amplification factor error) of the A/D converter
The input amplifier’s amplification factor is temperaturedependent, or the amplification factor was maladjusted. Hence
the slope of the function differs from the ideal value. (Fig. 2).
Differential nonlinearity of the A/D converter
The quantizing steps of the a/d converter are unequal in size
and differ from the ideal theoretical value. The differential
nonlinearity indicates how much each voltage interval (actual)
differs from the ideal voltage interval (ideal, 1 LSB)) ΔVin (Fig.
3) when the analog voltage Vin is being converted.
Differential linearity error = k x ΔVin; k= factor, describing the relationship ΔVin (actual) to ΔVin (ideal)
42
Subject to change without notice
Linearity error (integral nonlinearity) of the A/D converter
Due to the individual differential linearity errors and their sum
a maximum error between the ideal conversion characteristic
and the actual one will accrue. The linearity error specifies the
maximum distance between the two functions (Fig. 4).
A/D conversion methods
In the following, the Single Slope, the Dual Slope and the Multiple Slope methods will be described. These sawtooth converters
are based on the same principle: conversion of the input voltage
into a proportional time span.
Name: Single Slope
M e a s u r e m e n t P r i n c i p l e s a n d B a s i c s
3.5 Single-Slope A/D conversion
input voltage will yield a lower slope and a lower ramp voltage
(see Vr2). As the reference voltage which is connected to the
integrator at t2 is constant, the downward slope is constant,
hence the time for disharging the integration capacitor differs.
It takes more time to discharge the higer ramp voltage Vr1 than
for discharging the smaller ramp voltage Vr2. The input voltage
Vin can thus be determined from the respective discharge time
span Δt2 = t3 – t2 and the constant reference voltage.
V
Vin = Vref
r
V
Advantages:
The accuracy is no longer dependent on the accuracy of the RC
of the integrator, nor on the counter frequency. all 3 must only
be constant during a complete cycle Δt1 + Δt2. If their values
change over time, this will only affect the slopes of both ramps.
If the slope of the upward ramp becomes higher, a higher ramp
voltage Vr will be reached. But the downward slope will also be
steeper such that the ramp will cross 0 V at the same point in
time t3 as before.
0V
t1
t
t2
Vr
Fig. 5: Single-Slope
The simplest method is the single slope conversion. A sawtooth
is generated by integrating a reference voltage Vref. There are
two comparators, one compares the ramp with 0 V, the second
with the unknown input voltage Vin. As soon as the ramp crosses 0 V, a counter is started which is stopped when the second
comparator switches at Vin. The accumulated count is proportional to the input voltage Vin. The disadvantage is the limited
accuracy as it is directly affected by R and C of the integrator.
t1 = const.
*
V r1
t2
V r1
0V
t
t3
3.6 Dual-Slope A/D conversion
t1
t2
t3
Vr
t1 = const.
V r1
Fig. 7: Dual Slope: Change of time constant by component drift
t2
As this type of converter does not measure the instantaneous
value of the input voltage but its average during the upintegration time Δt1, high frequency ac voltages are attenuated. If the
frequency of the superimposed ac voltage is equal to 1/Δt1 or a
multiple thereof, this frequency will be completely suppressed.
If Δt1 is made equal to the line frequency or multiples thereof,
hum interference will be rejected.
V r2
0V
t
t3
t1
t2
t3
Fig. 6: Dual-Slope principle
With the dual slope method the accuracy is not dependent
on R and C of the integrator, both and the counter frequency
must only be constant during a complete conversion cycle. The
measurement starts at time t1: a counter is started while the
input voltage Vin is integrated. The integration stops when the
counter reaches its maximum count, the integration time Δt1
is thus constant, the input voltage is disconnected from the
integrator. Now the reference voltage Vref which is of opposite
polarity is connected to the integrator. At time t2 the counter
starts to count again. The ramp changes its polarity and runs
towards 0 V. The counter stops at t3 when the ramp reaches 0 V.
The time span Δt2 = t3 – t2 is proportional to the input voltage.
If the input voltage was high, a higher ramp potential will result at the end of Δt1 as if the input voltage was small. A small
3.7
Multi-Slope A/D conversion
The Multiple Slope method is based on the Dual Slope method.
Several measurements are performed with the Dual Slope
method, their results are averaged. This calculated value wil
Vr
#Vidt
Auto-Zero
#Vrefdt
Auto-Zero
V r1
V r1
0V
t
t0
Phase 1
t1
Phase 2
t2
Phase 3
4 5
Phase 1
t3 t4 t5/0
t1
Fig. 8: Multi-Slope
Subject to change without notice
43
M e a s u r e m e n t P r i n c i p l e s a n d B a s i c s then be displayed. The number of measurements for averaging
decides how well interference will be suppressed. Because the
input voltage is continuously being integrated upwards and
then the reference voltage downwards, three further steps are
necessary. In the following the individual steps for converting
one measurement value are described. For averaging a number
of measurement results is required.
Phase 1: Autozero – constant time span Δt1
The duration of the autozero phase is, in general, identical to
the integration time of the input voltage Vin. This is to ensure
that all errors to be expected will be caught. The errors caused
by the offsets of the comparators and the integrator will be
compensated by adding a definite offset (which is mostly stored
on a separate capacitor).
Phase 2: Integration of the input voltage Vin
Constant time span Δt1.
Phase 3: Integration of the reference voltage Vref
Δt2 depends on the amplitude of the ramp voltage Vr at time t2.
The duration of this time span must be measured with great
accuracy, because the digital value of the input voltage will be
determined from this time span.
Phase 4: Overshoot Δt3
Due to delays in the integrator and the control signals (e.g. by
a microcontroller) an overshoot is generated. The integrator
capacitor charges in negative direction. This charge is eliminated in phase 5.
Phase 5: Integrator Output Zero Δt4
The charge caused by the integrator overshoot will be
discharged.
3.8 Accuracy specifications
The accuracy specifications of multimeters consist of diverse
numbers and units.
The measurement deviation is specified as:
± (xx % of measurement + xx % of range) at a temperature
of xx °C ± xx % ; this will apply for a time span of (xx hours, xx
days, xx years)
Example: Measuring range 10 V:
± (0.004% of rdg + 0,001% of f.s.) valid for 24 h at 23 ±1 °C
The temperature coefficient specifies the deviation per degree
C valid in a specified temperature range.
Example: Measuring range 10 V:
± (0.001% of rdg /°C) within a temperature range of (10 ... 21°C).
The long term stability indicates the irreversible drift of the
instrument for a given time span. Standard time intervals are:
30 days, 90 days, 1 year, 2 years.
Example: Long term stability better than 3µV for 90 days at
23 ±2 °C.
The short term stability indicates how far a measuring instrument is useful for comparative measurements with other
measuring instruments. This is valid for a short time span within
a limited temperature range.
Example: Short term stability better than 0.02 µV within 24 h
at 23 ±1 °C.
44
Subject to change without notice
To be calculated:
The possible total deviation at 16 °C in the 10 V
range.within a time span of 14 hrs. The measureHINT ment result shown is 6.000000 V?
Calculation:
± (0.004% of 6.0 V + 0.001% of 10 V)
for 24h at 23 ±1 °
Result: 0.00034 V.
± (0.001% of 6.0 V / °C) x ΔT
within a temperature range of (10 ... 21 °C)
with ΔT = (23-1 °C) – 16 °C = 6 °C
Result: 0.00036 V
The possible total deviation is equal
to the sum and amounts to 0.00070 V.
D C m e a s u r e m e n t s
4 DC measurements
4.1 Input resistance for dc measurements
In order to profit from the high linearity of the conversion method, the input resistance is extremely high for input voltages
up to 1 V (> 1 GΩ). In this range, the instrument still allows precise measurements with a maximum of 1 ppm load error with
measuring objects with an internal resistance of 1 kΩ.
In the ranges 10 V, 100 V, 1000 V an internal resistance of 100 Ω, with 100,000 digits resolution, will
already cause an error of one digit.
The values of the input resistance and the maximum number of
available digits in the various ranges are given in the following
table; the maximum number of digits is valid with an integration
time of 1 or 10s.
Range
MaximumMaximum
number of inputMaximum
digits
resistanceresolution
100 mV
1 V
10 V
100 V 600 V 1 200 000 1 GΩ100 nV
1 200 000 1 GΩ 1 µV
1 200 000
10 MΩ 10 µV
1 200 000
10 MΩ100 µV
1 600 000
10 MΩ 1 mV
The influence of the source resistance is shown in the following
figure.
Rs
is achieved. Due to the integration the positive and negative
portions of the hum from the line will cancel. The interference
from the line thus can be almost completely eliminated. The
Multifunctionmeter HM8112-3 achieves a series mode rejection
of > 100 dB for 50/60 Hz ± 5 %.
4.3 Common mode rejection
Common mode rejection is the ability of a measuring instrument
to only display the desired difference signal between the „HI“ and
„LO“ input terminals while suppressing any signals referenced
to to ground common to both input terminals as far as possible.
In an ideal system there would be no error; in practice stray
capacitances, isolation resistances and ohmic unsymmetries
convert part the common mode signal to series mode.
4.4 Thermal voltages
One of the most frequent causes of dc measurement errors
at low levels are thermoelectric voltages. They are generated
at the contact junctions between two different metals which
are at the same temperature or differring temperatures. The
drawing shows the various points in a measurement circuit
which are possible sources of thermoelectric voltages; those
may be at an external contact junction (contact 1/2) but also
within the terminals of the measuring instrument. Hence it is
necessary to make sure that junctions are either made of the
same material or at least to use materials which generate only
very small thermoelectric voltages when brought in contact.
contact 1
at T1
DMM
Material 1
Material 2
Vs
Vs
Ri
V Vm
V
Material 1
contact 2
at T2
Ri =
Rs =
Vs =
Max. Input resistance of the DMM
(10 MΩ oder >1 GΩ)
Source resistance of the measurement object
Voltage of the measurement object
The error in % of a measurement comes about as follows:
100 x Rs
Error (%) = ——————
Rs + Ri
Example:
Ri ≥1 GΩ; Rs = 10 kΩ,
measurement error = 0,001% (10 ppm)
The often used unit ppm for errors can be calculated: error in (%) x 10,000.
4.2 Series mode rejection
One of the main advantages of an integrating measuring method is the high series mode rejection of ac components (e.g.
interference from the line) which are superimposed on the
signal voltage. For frequencies for which the integration time
is a multiple of their period theoretically an infinite suppression
DMM
contact 3
(HI connector)
Vm
Material 2
contact 4
(LO connector)
The table below shows the different thermoelectric voltages für
diverse material combinations.
Contact materials
Cu - Cu
Cu - Ag (Silver)
Cu - Au (Gold)
Cu - Sn (Tin)
Thermoelectric voltage (appr.)
<0,3 µV/°C
0,4 µV/°C
0,4 µV/°C
2-4 µV/°C; depending on the composition
If, e.g. the material no. 1 is a silver conductor and
the material no. 2 a copper cable, a temperature
difference of only 1 degree will generate already a
thermoelectric voltage of 400 nV. This would cause
a ±40 digit error in the smallest range and 7½
digits resolution (10 nV sensitivity). For 6½ digits
of resolution the error would thus amount to ± 4
digits. With the HM8112-3, 6½ digits resolution ,
the influence of this level of thermoelectric voltage
would affect the last digit.
Subject to change without notice
45
R e s i s t a n c e M e a s u r e m e n t 4.5 Interference by magnetic fields
5.2 Four-wire resistance measurement
If the measuring cables are in the vicinity of ac magnetic fields,
a series mode interference signal will be induced. Such a source
of interference may be a cable carrying high mains frequency
currents or a transformer. Twisted pairs of measuring cables
will minimize the pick-up of magnetic interference in the vicinity
of a magnetic field. Measuring cables should not float around
freely nor should they be moved during a measurement, because this may also cause erroneous measurements. A greater
distance to the interfering field or shielding are further means
to minimize interference.
In order to prevent the measuring problems caused by the cable
resistances, the 4-wire circuit is used for all small resistors. In
a 4-wire measurement circuit also a current from a precision
current source flows through the resistor R. The voltage drop
across R is taken off directly by two more cables and measured,
and this voltage drop is strictly proportional to the resistance
value only.
DMM
RL
R
5 Resistance Measurement
5.1 Two-wire resistance measurement
A current from a current generator flows through the DUT
and the measuring cables’ RL. The voltage drop across R is
measured. But there is also a small voltage drop across the
measuring cables. This is why it is necessary, especially when
measuring small resistances ( < 1 kΩ) to carefully compensate
for the measuring cables’ resistances and thermoelectric voltages by using the offset correction feature. This is performed by
connecting both measuring cables to one side od the DUT, i.e.
shorting them, then the button ZERO 4 should be pushed.
This eliminates the sources of error like cable resistance, contact resistance, and thermoelectric voltages at the junctions of
dissimilar metals.
If no offset correction was performed, a value for R will be displayed which consists of the sum of all resistances within the
measurement circuit, the result will hence be too high by the
amount of cable and other resistances.
RL
DMM
V
Um
Im
RL
In practice, usually cables of 1 m length are used which have
a resistance of 10 .. 20 mΩ. If the resistor to be measured is
100 Ω, this will cause an error of 0.04 %. With small resistances,
especially in the 100 Ω range, the cable resistance thus becomes remarkable. In these ranges 4-wire measurements are
recommended.
46
Subject to change without notice
RL1
V
Um
Im
RL
The HM8112-3 measures resistances by injecting currents,
2 and 4 wire circuits are possible. A current from a precision
current generator is sent through the resistor R, the voltage
drop is measured.
R
RL1
The „outer“ connections SOURCE of the 4-wire resistance
terminals are the ones which force the measuring current via
the cables with their resistances RL through the resistor to be
measured. The „inner“ measuring cables with their resistances
RL1 are connected to the V-SENSE- INPUT of the measuring
instrument which has a high input resistance, hence the voltage
drop across RL1 is neglegible.
In both the 2-wire and 4-wire circuits shielded cables
should be used for the measurement of large resistances (> 100 kΩ), the screen should be connected
to ground in order to prevent interference from
other voltage sources (like mains frequency hum).
The cables should also have a high insulation resistance (e.g. Teflon insulation), otherwise leakage
current problems could arise, caused by the parallel connection of the DUT, R, and the insulation
resistance.
It is also advantageous to select a longer integration time > 1s in order to suppress interference by
the longer integration of the measuring signal.
5.3 Power dissipation of the resistors
A source of error, often overlooked when measuring resistive
sensors (e.g. temperatur sensors), is the power dissipation in
the resistors to be measured and their ensuing self-heating.
Especially with sensors with a high temperature coefficient the
measuring result can be adversely affected. The influence of
this source of error can be reduced by proper range selection.
The following table lists the power dissipation at full scale in
the various ranges.
Range
Measuring current
Power dissipation
at full scale reading
100 Ω 1 mA
100 µW
1 kΩ 1 mA 1 mW
10 kΩ
100 µA
100 µW
100 kΩ 10 µA 10 µW
1 MΩ 1 µA 1 µW
10 MΩ 100 mA
100 mW
Überblick
eweiligen
Anzeige
nnung als
ür Wechnordnung
mung. Die
s weniger
einfachen
sich
durch
des
der Spannungsoder Stromwerte.
sich
durch Gleichrichtung
Gleichrichtung
des Signals.
Signals. Der
Der Gleichrichtwert
Gleichrichtwert wird
wird
berechnet
berechnet durch
durch das
das Integral
Integral über
über eine
eine Periode
Periode von
von Beträgen
Beträgen
der
û Spannungsder
Spannungs- oder
oder Stromwerte.
Stromwerte.
Das Multimeter HM8112-3 misst eine Wechselspannung als
Wechselspannungsmessung
Echteffektivwert
mit oder ohne Gleichanteil. Eine für Wechselspannungsmessungen zu empfehlende Messanordnung
Wechselspannungsmessung
Wechselspannungsmessung
besteht aus einem
Zwei-Leiter-Kabel mit Abschirmung. Die
Das
Multimeter
HM8112-3
misst
eine Wechselspannung
als
Abschirmung sollte
mit Erde
verbunden
sein. Etwas weniger
Echteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
WechAbschirmung erreicht man bei Verwendung eines einfachen
Das
Multimeter
misst
eine
als
selspannungsmessungen
empfehlende
Messanordnung
Multimeter HM8112-3
HM8112-3 zu
misst
eine Wechselspannung
Wechselspannung
als
Koaxialkabels.
6Das
AC
measurement
Echteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
Wechbesteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
Echteffektivwert
mit
oder
ohne
Gleichanteil.
Eine
für
WechIm 100 V und 600-V-Bereich ist bei höheren Frequenzen
selspannungsmessungen
zu
empfehlende
Messanordnung
Abschirmung
sein.
Etwas
selspannungsmessungen
zu verbunden
empfehlende
Messanordnung
(100
V-Bereichsollte
über mit
100 Erde
kHz,
600-V-Bereich
über
10 weniger
kHz) zu
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
Abschirmung
erreicht
man
bei
Verwendung
eines einfachen
besteht
aus
einem
Zwei-Leiter-Kabel
mit
Abschirmung.
Die
beachten, dass die angelegte Wechselspannung
nicht das
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Koaxialkabels.
The
multimeter
HM8112-3
measures
the
true
rms
value
of
ac
Abschirmung
sollte
mit
Erde
verbunden
sein.
Etwas
weniger
Spannungs-Frequenz-Produkt (Volt-Herz-Produkt) 10.000.000
Abschirmung
man
Verwendung
eines
einfachen
Im 100
V und
600-V-Bereich
ist
bei höheren
Frequenzen
voltages
with
or erreicht
without
the
component.
A recommended
Abschirmung
erreicht
mandcbei
bei
Verwendung
eines
einfachen
VHz
übersteigt.
Koaxialkabels.
(100 V-Bereich
100 of
kHz,
600-V-Bereichshielded
über 10cable.
kHz) zu
measuring
set-upüber
consists
a two-conductor
Koaxialkabels.
Im
100
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
The
screen
should
be
connected
to
ground.
A
simple
coaxial
Im
100 V
VDas
und
600-V-Bereich
ist
bei
höheren
Frequenzen
Spannungs-Frequenz-Produkt gibt an wie groß
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
cable
will
provide
somewhat
less
shielding.
Please
watch
out
(100
V-Bereich
über
100
kHz,
600-V-Bereich
über
10
kHz)
zu
die maximale Frequenz einer angelegten Wechselbeachten,
dass
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
VHz
that
in übersteigt.
the spannung
100
anddie
600 V
ranges,
at
higher
frequencies
(100 V
beachten,
dass
die
angelegte
Wechselspannung
nicht
das
sein darf. Die Wechselspannung wird als
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
range:
> 100 kHz,
600 V range:
> 10 kHz),
maximum
Spannungs-Frequenz-Produkt
(Volt-Herz-Produkt)
10.000.000
Effektivwert
angegeben.
Fürthe
diespecified
Bezeichnung
SpanVHz
übersteigt.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie groß
Volt
x Hertz
–
product
of
10,000,000
VHz
is
not
exceeded.
VHz
übersteigt.
nungs-Frequenz-Produkt werden oftmals auch
die
die maximale
Frequenz
eineroder
angelegten
Wechsel3 Messgrundlagen
Messgrundlagen
Namen
Effektivwertprodukt
Volt-Hertz-ProMessgrundlagen
Messgrundlagen
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt
an
wie
groß
spannung
sein
darf.
Wechselspannung
wirdgroß
als
The
voltage
x frequency
product
indicates
the
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
gibt an
wie
dukt
verwendet.
DasDie
Spannungs-Frequenz-Produkt
die
maximale
Frequenz
einer
angelegten
WechselEffektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
Spanmaximum
permissible
frequency
of
an
applied
die
maximale
Frequenz
einer
angelegten
Wechselwird bestimmt durch die Eingangsimpedanz des
sein
darf.
Die Wechselspannung
wird
als
nungs-Frequenz-Produkt
werden
oftmals
auch
acspannung
voltage. The
ac
voltage’s
rms value
is meant.
spannung
seinund
darf.
Wechselspannung
wird die
als
Messgerätes
dieDie
Anstiegsgeschwindigkeit
Effektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
SpanNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-ProApart
from
voltage
x
frequency-product
also
the
Effektivwert
angegeben.
Für
die
Bezeichnung
Span(slew
rate)
des Eingangsverstärkers.
Wird die slew
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichenoftmals
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Verwendete
und
Zeichen
nungs-Frequenz-Produkt
werden
auch
die
dukt Abkürzungen
verwendet.
Das
Spannungs-Frequenz-Produkt
designations
rms value
product
andoftmals
Volts x Hertznungs-Frequenz-Produkt
werden
auch
die
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
W Wirkleistung
Wirkleistung
P
W
P
W W
Wirkleistung
Wirkleistung
P
P
W
Wirkleistung
P
Namen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-Prowird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
product
are
customary.
The
voltage
x
frequencyNamen
Effektivwertprodukt
oder
Volt-Hertz-Prodas
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
VA
VA
Scheinleistung
Scheinleistung
S
S
VA
SS Spannungs-Frequenz-Produkt
Scheinleistung
S
VA VA Scheinleistung
Scheinleistung
dukt
verwendet.
Messgerätes
undDas
die Spannungs-Frequenz-Produkt
Anstiegsgeschwindigkeit
product
is determined
by
the inputDie
impedance
of
dukt
verwendet.
Das
das
Messergebnis
verfälscht.
zum EingangsvarBlindleistung
Blindleistung
Q
var
QQistQdie
Blindleistung
varvar
Blindleistung
wird
bestimmt
durch
Eingangsimpedanz
des
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
the
measuring
instrument
and
the
slew
rate
of
the
wird
bestimmt
durch
die
Eingangsimpedanz
des
widerstand parallel liegende Eingangskapazität
Messgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
input
amplifier.
If
the
slew
rate
of
the
input
ampliMessgerätes
und
die
Anstiegsgeschwindigkeit
bildet
einen
Tiefpass
und belastet bei höheren
u(t)u(t)
u(t)Spannung
Spannung
Spannung
Momentanwert
Momentanwert
u(t)
Momentanwert
Spannung
Momentanwert
u(t)
Spannung
Momentanwert
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die
slew
dasisAusgangssignal
des Verstärkers
verzerrt
fier
exceeded,
its
output
signal will
distorted,
(slew
rate)
des
Eingangsverstärkers.
Wird
die und
slew
Frequenzen
das
Eingangssignal,
wasbe
ebenfalls
das
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Spannung
quadratischer
Mittelwert
u²(t)u²(t)
Spannung
quadratischer
Mittelwert
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
das
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
Eingangsthe
measurement
result
will
be
false.
The
input
rate
des
Eingangsverstärkers
überschritten,
wird
Messergebnis
beeinflusst.
IÛI Spannung
Spannung
Gleichrichtwert
IÛI
Gleichrichtwert
IÛI IÛI
Spannung
Spannung
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
IÛI
Spannung
Gleichrichtwert
TiPP
das
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
capacitance
which
is in
parallel
with the
input redas
Ausgangssignal
des
Verstärkers
verzerrt
und
Ueff
Spannung
Effektivwert
U
Effektivwert
Ueff
Spannung
Spannung
Effektivwert
Effektivwert
effSpannung
effU
U
Spannung
Effektivwert
eff
das
Messergebnis
ist
verfälscht.
Eingangsbildet
einen
Tiefpass
und
belastet
beizum
höheren
sistance
constitutes
a low
pass
andDie
loads
the
input
das
Messergebnis
ist
verfälscht.
Die
zum
EingangsSpannung
Spitzenwert
ûû ûû Spannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
Spannung
Spitzenwert
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
Frequenzen
das
Eingangssignal,
was
das
signal
at higher
frequencies
which
alsoebenfalls
influences
widerstand
parallel
liegende
Eingangskapazität
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
Messergebnis
beeinfl
usst.
the
measurement
result.
bildet
einen
Tiefpass
und
belastet
bei
höheren
Strom
Effektivwert
ITiPP
Effektivwert
Strom
Strom
Effektivwert
Effektivwert
eff Strom
eff IIeff
IIeff
Strom
Effektivwert
eff
Frequenzen
das
was
Frequenzen
das Eingangssignal,
Eingangssignal,
was ebenfalls
ebenfalls das
das
Abkürzungen
und Zeichen
Strom
Spitzenwert
îVerwendete
Spitzenwert
Strom
Strom
Spitzenwert
Spitzenwert
îî îî Strom
Strom
Spitzenwert
Messergebnis
beeinfl
usst.
Messergebnis
beeinflusst.
TiPP
TiPP
U
Spannung Momentanwert
A C m e a s u r e m e n t s
û
û
0
t
û
0
IuI
0
0
t
t
tt
0
t
IuI einer sinusförmigen Wechselspannung u(t) = û sin ωt ist
t
Bei
der Gleichrichtwert das 2/π -fache (0,637fache) des ScheitelIuI
IuI
wertes.
M
sssesegsgsrsrsug
dd
M
ulnlnaaddgglleaean
geenn tt
gn
MeeM
ugnrnru
T
einer sinusförmigen
Wechselspannung
u(t) = û sin ωt
IuIBeiI_
t ist
1
2
IuI = —
Iû sin ωtI dt = —
û = 0,637û
der Gleichrichtwert
das 2/π -fache
(0,637fache) des Scheitelπ
T
0
Effektivwert
Effektivwert
3.3
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=
sin
ist
wertes.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)entspricht
=û
ûentspricht
sin ωt
ωtdem
istdem
DerDer
Der
quadratische
quadratische
Mittelwert
Mittelwert
x²(t)x²(t)
x²(t)
eines
eines
Signals
Signals
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
dem
quadratische
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Der
quadratische
Mittelwert
x²(t)
eines
Signals
entspricht
demdem
der
Gleichrichtwert
das
2/π
-fache
(0,637fache)
des
ScheitelFor
a
sinusoidal
signal
v(t)
=
v
sin
ωt
the
rectified
value
is
equal
der
Gleichrichtwert
das
2/π
-fache
(0,637fache)
des
Scheitelp
T quadrierten
Effektivwert
I_
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
Mittelwert
des
Signals.
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
1of the
2
to wertes.
2/πIuI
(0.637)
value.
wertes.
= —
Iûpeak
sin ωtI
dt = — û = 0,637û
π
T
0
T
T
_ __ 2 11T 11T T 2
_
21(t)
2| (t)
I_quadratische
DerI_
Signals entspricht dem
x(t)
=2 —
—
—xx(t)
· 2dt
dt
dteines
=T= Mittelwert
—
||x²(t)
·· dt
2
(t)2xx
(t)
(t)2x|x
(t)
x
=
·
1
2
IuI
—
=
00 ωtI
IuI =
= des
— quadrierten
Iû00TTsin
sin
ωtI dt
dt
=—
—û
û =
= 0,637û
0,637û
TT Iû
Mittelwert
Signals.
∫
∫
∫ ∫∫
∫
0
TT 0
Effektivwert
ππ
Wird
aus
dem
dem
quadratischen
quadratischen
Mittelwert
Mittelwert
die die
die Wurzel
Wurzel
gezogen,
Wird
aus
dem
quadratischen
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
Wird
ausaus
dem
Mittelwert
Wurzel
gezogen,
gezogen,
Wird
aus
dem
Mittelwert
die
Wurzel
gezogen,
T quadratischen
_Wird
1der quadratischen
2sich
2
ergibt
ergibt
sich
der
Effektivwert
Effektivwert
desSignals
des
Signals
Signals
Xeff
xergibt
= sich
—
∫
x(t)Effektivwert
| · dt des
ergibt
der
Effektivwert
XXeff
der
des
Signals
eff
(t) sich
effXXeff
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
Effektivwert
Der Root-mean-square
quadratische
x²(t) eines Signals entspricht dem
6.4
Effektivwert
T 0 Mittelwertvalue
T
TT TSignals.
Mittelwert
des
quadrierten
1
1
1
2
2| · dt
1
2
Wird aus
dem
die Wurzel gezogen,
= quadratischen
xxeff
== Mittelwert
— —
· 2Mittelwert
dt
| ·eines
dt Signals
eff
eff
(t)
xxeff
=
—
∫—xx(t)(t)0∫∫x|x|ax²(t)
·(t)
dt
Der
quadratische
entspricht
dem
The
quadratic
average
signal
is Signals
equal
the average
Der
x²(t)
eines
dem
T x²(t)
00TT 0of
T Mittelwert
_quadratische
ergibt
sich
der
Effektivwert
des
Signals
Xeff toentspricht
1
2
2
Mittelwert
des
quadrierten
Signals.
of Mittelwert
thexsignal
squared
des
quadrierten
Signals.
=
—
∫
x
|
·
dt
(t)
(t)
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei GleichGleichBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wie
bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
bei
BeiBei
Wechselspannungssignalen
möchte
man
wiewie
bei GleichGleichT 0
_
1 TT 2Tdie
_spannungssignalen
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
2|die
1
spannungssignalen
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
spannungssignalen
die
selben
selben
Formeln
Formeln
zur
zur
Berechnung
Berechnung
vonvon
spannungssignalen
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
2
1
x
=
—
∫
x
·
dt
eff
2
—
∫quadratischen
x
· dt
Wird
Mittelwert die Wurzel gezogen,
(t)
(t)2| (t)
xWiderstand,
—
xLeistung,
dt etc
(t)aus= dem
0(t) | · etc
Widerstand,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
TT Leistung,
00 T Leistung,
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnWiderstand,
verwenden.
verwenden.
Wegen
Wegen
der
der
wechselnden
wechselnden
Widerstand,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
ergibt sich der Effektivwert des Signals Xeff
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Root
den
Momentangrößen
Effektivwert
(engl.
RMS
–– Root
Momentangrößen
wird
Effektivwert
(engl.
„RMS“
–– Root
Momentangrößen
wird
derder
Effektivwert
(engl.
„RMS“
Root
aus
dem
Mittelwert
die
gezogen,
ByWird
taking
rootquadratischen
of this the root-mean-square
value
isGleichobWird
austhe
dem
quadratischen
Mittelwert
die Wurzel
Wurzel
gezogen,
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsiMean
Square)
definiert.
Der
Effektivwert
eines
WechselMean
Mean
Square)
defi
defi
niert.
niert.
Der
Der
Effektivwert
Effektivwert
eines
eines
WechselsiWechselsiT
Square)
Mean
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
Wechselsiergibt
sich
der 1Effektivwert
Effektivwert
des Signals
Signals X
Xeff
tained
Xrms
ergibt
sich
der
des
2| · dt
eff
xgnals
=. erzeugt
—
∫den
xdie
spannungssignalen,
selben
Formeln
zurentsprechend
Berechnung
von
efferzeugt
(t)selben
gnals
erzeugt
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
signals
erzeugt
den
selben
Effekt
ein ein
entsprechend
großes
gnals
erzeugt
den
selben
Effekt
Effekt
wiewie
entsprechend
großes
großes
gnals
den
großes
Tden
0 selben Effekt wie
Widerstand,
Leistung,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
T
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
Gleichsignal.
T
Gleichsignal.
1
1
xxrms
—
∫xx(t)(t)22||der
·· dt
eff
Momentangrößen
=
—
dtEffektivwert (engl. „RMS“ – Root
(t)
eff =
TT 00 wird
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte man,
wieWechselsigbei Gleich6.1
Basics
of
AC
measurements
²
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
U
Spannung
quadratischer
Mittelwert
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Wechselspanϕ
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U
und
I
(t)
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
mitmit
einer
Wechselspannung
j
Phasenverschiebung
(Phi)
zwischen
U
und
I
Beispiel:
Beispiel:
Eine
Eine
Glühlampe,
Glühlampe,
versorgt
versorgt
mit
mit
einer
einer
WechselspanWechselspanϕ
ϕ
Phasenverschiebung
Phasenverschiebung
(Phi)
(Phi)
zwischen
zwischen
U
und
U
und
I
I
Beispiel:
Eine
Glühlampe,
versorgt
einer
Wechselspanϕ
Phasenverschiebung (Phi) zwischen U und I
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
It
is
desirable
to
use
the
same
formulas
for
the
calculation
of
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
IUI
Spannung
Gleichrichtwert
nung
von
230
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
von
230
V
cos
j
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genaunung
nung
von
von
230
230
V
V
cos
cos
ϕ
ϕ
Leistungsfaktor
Leistungsfaktor
bei
bei
sinusförmigen
sinusförmigen
Größen
Größen
,
nimmt
,
nimmt
die
die
gleiche
gleiche
Leistung
Leistung
auf
auf
und
und
leuchtet
leuchtet
eff
eff
eff
eff
nung
von
230
V
cos
ϕ
Leistungsfaktor
bei
sinusförmigen
Größen
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
eff
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichWiderstand,
Leistung,
etcrms
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Verwendete
Abkürzungen
und Zeichen
resistance,
power
etc. The
value
of an
ac
signal
generates
Abbreviations
and
symbols
used
Wechselspannungsmessung
Grundlagen
Bei
Wechselspannungssignalen
möchte
man,
wie
bei
GleichGleichsignal.
U
Spannung
Effektivwert
PF Leistungsfaktor
Leistungsfaktor
(power
factor)
beinichtsinusförmigen
nichtsinusförmigen so
genauso
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleicheff PF
PF
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
mitversorgt
einer
Gleichspannung
PF
Leistungsfaktor
Leistungsfaktor
(power
(power
factor)
factor)
bei bei
nichtsinusförmigen
genauso
genauso
hell,
hell,
wie
wie
eineeine
Glühlampe
Glühlampe
versorgt
mit
mit
einer
einer
GleichGleichPF
Leistungsfaktor
(power
factor)
bei
nichtsinusförmigen
genauso
hell,
wie
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichselben
Formeln
zur
Berechnung
von
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
„RMS“
– Root
U
Spannung Spitzenwert
Momentanwert
thespannungssignalen,
same effect
as
a eine
dcdie
signal
of the
same(engl.
value
(with
purely
V(t)û
(t)
instantaneous
value
spannungssignalen,
die
selben
Formeln
zur
Berechnung
von
Spannung
Größen
spannung
von
230
Größen
von
230
VDCvon
. Leistung,
Größen
Größen
spannung
spannung
von
von
230230
VDC
.VDC
DCV
DC..
Größen
spannung
230
V
.
²
²
Widerstand,
etc
verwenden.
Wegen
der
wechselnden
Verwendete
Abkürzungen
und
Zeichen
Mean Square)
definiert.
Effektivwert
eines
WechselsigU (t) quadratic
Spannung
quadratischer
Mittelwert
resistive
loads).Leistung,
V (t)IVerwendete
average
Widerstand,
etc Der
verwenden.
Wegen
der wechselnden
Abkürzungen
und Zeichen
Beispiel:
Strom
Effektivwert
eff
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
–
Root
Spannung
Momentanwert
(t)
nals erzeugt
den selben
Effekt
wie einWechselspannung
entsprechend
großes
IUI
Gleichrichtwert
IVIîU
rectified
value
Momentangrößen
wird
der
Effektivwert
(engl.
„RMS“
– sin
Root
U
Spannung
Momentanwert
(t)
Eine
Glühlampe,
versorgt
mit
einer
Strom
Spitzenwert
Arithmetischer
Arithmetischer
Mittelwert
Mittelwert
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)
=sin
ωt ist
ist
3.1
Arithmetischer
Mittelwert
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
==Wechselsigûû =sin
wt
ist
Mittelwert
BeiBei
einer
einer
sinusförmigen
sinusförmigen
Wechselspannung
u(t)u(t)
ûû sin
ωtvon
ist
ωt
²² Arithmetischer
Wechselspannung
Arithmetischer
Bei
einer
sinusförmigen
u(t)
ωt
ist
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
U
Spannung
quadratischer
Gleichsignal.
Effektivwert
Example:
Vrms
(t)
root-mean-square
value Mittelwert
Mean
Square)
defi
niert.
Der
Effektivwert
eines
WechselsigU
SpannungMittelwert
quadratischer
Mittelwert
eff
(t)
230
V
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelT
eff
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
Scheitelder
der
Effektivwert
Effektivwert
das
das
1/√2-fache
1/√2-fache
(0,707-fache)
(0,707-fache)
des
des
ScheitelScheitel_
_
T
T
_
der
Effektivwert
das
1/√2-fache
(0,707-fache)
des
ScheitelT
_
1
nals
erzeugt
den
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
IUI
Spannung
Gleichrichtwert
1
1
û
Spitzenwert
1== of
Anhell,
incandescent
bulb
on ac
230 V
v IUI
peak
value
consumes
the same
nals
erzeugt
selben
Effekt
wie
ein
entsprechend
großes
Spannung
rms
=—
—
—
∫Gleichrichtwert
x(t)
dt
dt
—
∫∫||xx··(t)(t)dt
||·· dt
(t)
(t) xx(t)
(t)
wie eineden
Glühlampe
versorgt
mit
einer
Gleichspannung
xx(t)
=
xvoltage
wertes.
wertes.
wertes.
wertes.
wertes.
Gleichsignal.
U
Spannung
TTEffektivwert
00
Beispiel:
Ieff
Strom
TTEffektivwert
Irms
energy
andVis .asBei
bright
as sinusförmigen
the same bulb on
DC. For a sinueff
rms
value
of00Mittelwert
current
Gleichsignal.
U
Spannung
Effektivwert
eff
von
230
Arithmetischer
einer
Wechselspannung
DC
TTωt the
Spannung
Eine=voltage
Glühlampe,
versorgt
mit2rms
einer
Wechselspannung
von
î
Strom
Spitzenwert
soidal
v11pTTsin
i û
peak
value
ofSpitzenwert
current
value
= 0.707 of
û
Spannung
Spitzenwert
ûûis 1/√2 (0,707fache)
û
2 dt
11=der
u(t)
ûU
sin=
ωtv(t)
ist
Effektivwert
1/2-fache
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist Beispiel:
Der
arithmetische
eines
periodischen
Signals
ist
Der
Der
arithmetische
Mittelwert
Mittelwert
eines
eines
periodischen
periodischen
Signals
Signals
ist ist
—
—
∫
(û
∫
sin
(ûsin
ωt)
sin2ωt)
ωt)
dt2das
—
—
0,707û
0,707û
U
=U
=—
—
∫
(û
dt
==und
—
== 0,707û
U
=
T Mittelwert
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signals
ist
_ arithmetische
(û
sin
ωt)
dt
==auf
—
==2 0,707û
IIDer
Strom
Effektivwert
eff
230
V
,
nimmt
die
gleiche
Leistung
leuchtet
genauso
1 Effektivwert
the
peak
Beispiel:
Strom
eff value.
T
T
0
eff
2
2
T
0
0
2
T
0
des Scheitelwertes.
x(t)gemittelte
= —Wert
∫xWert
| · aller
dt
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
dieinnerhalb
innerhalb
einer Eine
(t)aller
der
gemittelte
Funktionswerte,
die
einer
derder
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
Funktionswerte,
dieinnerhalb
die
innerhalb
einer
einer
gemittelte
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
Glühlampe,
versorgt
mit
von
îîder
Strom
T Wert
0Spitzenwert
hell, wie
eine Glühlampe
mitWechselspannung
einer Gleichspannung
Glühlampe,
versorgtversorgt
mit einer
einer
Wechselspannung
von
Strom
Spitzenwert
Periode
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht Eine
Periode
TTTvorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
Periode
Periode
vorkommen.
TTvorkommen.
DerDer
Mittelwert
Mittelwert
eines
eines
Signals
Signals
entspricht
entspricht
Periode
vorkommen.
Der
Mittelwert
eines
Signals
entspricht
230
V230
, nimmt
nimmt
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
eff
T einer
von
V
Arithmetischer
Mittelwert
.
Bei
sinusförmigen
Wechselspannung
6.2
Arithmetic
average
value
230
V
,
die
gleiche
Leistung
auf
und
leuchtet
genauso
DC
eff
û
1
Der
arithmetische
Mittelwert eines periodischen Signals ist
dem
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
dem
dem
Gleichanteil.
Gleichanteil.
dem
Gleichanteil.
—
∫ (ûdersinEffektivwert
ωt)2versorgt
dt = —
0,707û
hell,
eine
mit= einer
Gleichspannung
u(t)U=wie
û=sin
ist
das
(0,707fache)
hell,
wie
eine
Glühlampe
versorgt
einer
Gleichspannung
T aller Funktionswerte, die innerhalb einer
2 mit1/2-fache
Tωt 0Glühlampe
_
der gemittelte
Wert
1
von
230
V
Arithmetischer
.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
DC
des
Scheitelwertes.
x(t) = — ∫xMittelwert
|
·
dt
von
230
V
Arithmetischer
Mittelwert
.
Bei
einer
sinusförmigen
Wechselspannung
(t)
DC
– der
Istder
der
Mittelwert
liegt
einreines
reines
Wechselsignal
vor. u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/2-fache (0,707fache)
––– Ist
Mittelwert
== 00 =
,,=liegt
Wechselsignal
–Ist
Ist
der
Ist
Mittelwert
liegt
00,,liegt
ein ein
reines
Wechselsignal
vor.vor.
TMittelwert
0
der
Mittelwert
ein
reines
Wechselsignal
vor.
2222 u
u(t) = û sin ωt ist der Effektivwert das 1/2-facheuu
(0,707fache)
T
(t)
(t)
u
(t)
u22(t)
T
(t)
_ Für
1
–_
Für
Gleichgrößen
istder
der
Mittelwert
Augenblickswert.
––– Für
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
= Augenblickswert.
Augenblickswert.
–Für
Für
Gleichgrößen
Gleichgrößen
ist
der
ist
Mittelwert
Mittelwert
==Augenblickswert.
T
1
Gleichgrößen
û
des
Scheitelwertes.
x
=
—
∫
x
|
·
dt
1
(t)
(t)
16arithmetic
Der
arithmetische
Mittelwert
eines
periodischen
Signalsisist
The
average
or
mean
value
of
a
periodic
signal
2 dt = —
des
Scheitelwertes.
x
=
—
x
|
·
dt
(t)
(t)
—
∫
(û
sin
ωt)
=
0,707û
U
=
Änderungen
vorbehalten
TT 00
– Für
Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichan––– Für
Mischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichan–Für
Für
Mischsignale
Mischsignale
entspricht
entspricht
derder
Mittelwert
Mittelwert
dem
dem
GleichanGleichanMischsignale
entspricht
der
Mittelwert
dem
Gleichan2
T 0
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
dieoccur
innerhalb
einer
theder
average
of all
values
of the
function
which
during
a
T
teil
teil
teil
teil
û
teil
1
Der arithmetische
arithmetische
Mittelwert
eines periodischen
periodischen
Signals ist
ist
û = 0,707û
1 ∫T(û sin ωt)22 dt = —
period
T.
The
mean
of
a
signal
is
identical
to
its
dc
component.
Der
Mittelwert
eines
Signals
—
U
=
v2 (t)
= —
Ueff
Periode
T vorkommen.
DerFunktionswerte,
Mittelwert einesdie
Signals
entspricht
U
U
eff
Ueff
effU
eff
22 = 0,707û
TT 00 (û sin ωt) dt = —
der
gemittelte
Wert
aller
innerhalb
einer
If the
mean
is
zero,
it
is
a
pure
ac
signal.
For
DC,
the
mean
is
der
gemittelte
Wert
aller
Funktionswerte,
die
innerhalb
einer
dem
Gleichanteil.
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
3.2
Gleichrichtwert
16 Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
vorbehalten value. With mixed signals the mean
equal
toÄnderungen
the
instantaneous
Ist der
Mittelwert
0T, liegt
ein reines Wechselsignal vor.
I_ I_
I_ 1 =11
00 00
T TT
ttt tt
I_
is Für
the
dc
component.
Vrms 0
16
Gleichgrößen
ist
der
Mittelwert
IxI
=
—
∫
Ix
I ·· dt
dt = Augenblickswert .
IxI
IxI
=
—
=
—
∫
Ix
∫
Ix
I
·
I
dt
(t)
(t)
(t)
(t)
16 Änderungen
(t)vorbehalten
(t)dt
—
·
(t)
(t)
Änderungen vorbehalten
T
0TT 00
T
0
Für Mischsignale entspricht der Mittelwert dem Gleichanteil
u(t)
u(t)
u(t)u(t)
u(t)
DerDer
Der
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
ist
das
ist
das
arithmetische
arithmetische
Mittel
Mittel
der
der
Beträge
Beträge
Der
Gleichrichtwert
istist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
der
Gleichrichtwert
ist
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
0
Der
Gleichrichtwert
das
arithmetische
Mittel
der
Beträge
t
6.3
Rectified
value
Gleichrichtwert
der
Augenblickswerte.
Die
Beträge
der
Augenblickswerte
erAugenblickswerte.
Die Beträge
der
Augenblickswerte
ergeben
Augenblickswerte.
Beträge
Augenblickswerte
derder
Augenblickswerte.
DieDie
Beträge
derder
Augenblickswerte
er- ergeben
sich
durch
Gleichrichtung
des
Signals.
Der
Gleichrichtsich
durch
Gleichrichtung
des Signals.
DerSignals.
Gleichrichtwert
wird
geben
geben
sichsich
durch
durch
Gleichrichtung
Gleichrichtung
desdes
Signals.
DerDer
GleichrichtGleichrichtv(t)
geben
sich
durch
des
Signals.
Der
GleichrichtT Gleichrichtung
I_
1 berechnet
wert
wert
wird
wird
berechnet
durch
durch
das
das
Integral
Integral
über
über
eine
eine
Periode
Periode
vonvon
von 3.4
Formfaktor
Formfaktor
berechnet
durch
das
Integral
über
eine
Periode
von
Beträgen
Formfaktor
IxI
=wird
—
∫
Ix
· dtdurch
wert
berechnet
das
Integral
über
eine
Periode
Formfaktor
(t)
(t)I durch
wert
wird
berechnet
das
Integral
über
eine
Periode
von
Formfaktor
T 0deroder
Beträgen
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
der
SpannungsStromwerte.
Wird
der
vom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mit
dem
Beträgen
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
dem
Beträgen
derder
Spannungsoder
Stromwerte.
Wird
derder
vomvom
Messgerät
ermittelte
Gleichrichtwert
mitmit
dem
6.5
Form
factor
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
Formfaktor
Formfaktor
desdes
Messsignals
Messsignals
multipliziert
multipliziert
ergibt
ergibt
sichsich
derder
Formfaktor
des
Messsignals
multipliziert
ergibt
sich
der
The
value isist
the
arithmetic
average
of der
theBeträge
absoluteder
ûrecitified
Der
Gleichrichtwert
das
arithmetische
Mittel
Effektivwert
Effektivwert
desSignals.
des
Signals.
Signals.
Der
Der
Formfaktor
Formfaktor
eines
eines
Signals
Signals
ermitermitûû
ûû
Effektivwert
des
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermittelt
Effektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermitEffektivwert
des
Signals.
Der
Formfaktor
eines
Signals
ermitvalues
of the instantaneous
values.
absolute values
are
The form factor multiplied by the rectified value equals the rms
Augenblickswerte.
Die Beträge
der The
Augenblickswerte
ergeben
telt
sich
nach
folgender
Formel:
sich
nach
folgender
Formel:
sich
nach
folgender
Formel:
telttelt
sich
nach
folgender
Formel:
derived
by
rectification
of
the
signal.
The
rectified
value
is
calvalue. The form factor is derived by:
sich durch Gleichrichtung des Signals. Der Gleichrichtwert wird
Effektivwert
Effektivwert
Effektivwert
Ueff
eff
culated
by integration
the absolute
values
of thevon
voltage
or
Effektivwert
UU
effU
eff
= Effektivwert
——————————
——
=——————————
——————————
=V——
——
==eff
——
berechnet
durch dasofIntegral
über eine
Periode
Beträgen
== ——
—
——
—————
FF F
=F
rms
value
000 00over a
rms
IûI=——————————
IûI Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
Gleichrichtwert
current
period.
IûI
Gleichrichtwert
F
=
——
IûI
IûI
Gleichrichtwert
IûI
der Spannungs- oder Stromwerte.
rectified value
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
der
BeiBei
reinen
reinen
sinusförmigen
sinusförmigen
Wechselgrößen
Wechselgrößen
beträgt
beträgt
Bei
reinen
sinusförmigen
Wechselgrößen
beträgt
For
a
sine
wave
the
form factor
is:
û
derder
der
Formfaktor:
Formfaktor:
TiPP
Formfaktor:
ttt tt TiPP
Formfaktor:
TiPPTiPP
der
Formfaktor:
π ππ
pπ ——
——
——
1,11
1,11
== 1,11
——
1,11
——
=== 1,11
2
2 2222 22
IuI
IuI
IuI IuI
IuI
000 00
0
t
tt
Crestfaktor
3.5
Crestfaktor
Crestfaktor
Crestfaktor
tt Der
Der
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
DerDer
Crestfaktor
Crestfaktor
(auch
(auch
Scheitelfaktor
Scheitelfaktor
genannt)
genannt)
beschreibt
beschreibt
umum
47um
Der
Crestfaktor
(auch
Scheitelfaktor
genannt)
beschreibt
um
Subject to change
without
notice
welchen
welchen
Faktor
Faktor
dieAmplitude
Amplitude
dieAmplitude
Amplitude
Spitzenwert)
Spitzenwert)
eines
eines
Signals
Signals
grögröwelchen
Faktor
die
(Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
((Spitzenwert)
eines
Signals
gröwelchen
Faktor
die
Amplitude
((Spitzenwert)
eines
Signals
größer
istder
alsder
der
Effektivwert.
Erwichtig
istwichtig
wichtig
beider
der
Messung
von
ßer
ist
Effektivwert.
Er
bei
Messung
von
ist
als
Effektivwert.
Er
ist
bei
Messung
ßerßer
ist als
als
der
Effektivwert.
Erist
ist
wichtig
beider
der
Messung
vonvon
A C m e a s u r e m e n t s 6.6 Crest factor
CrestForm
factorfactor
C F
Form factors
The crest factor is derived by dividing the peak value by the rms
value of a signal. It is very important for the correct measurement of pulse signals and a vital specification of a measuring
instrument.
2
π = 1,11
2 2
2
π
= 1,11
2 2
û peak value
C
= ——=——————————
Vrms
rms value
For sinusoidal signals the crest factor is
√2 = 1.414
If the maximum permissible crest factor of a measuring instrument is exceeded, the result will be
inaccurate because the measuring instrument will
be overdriven.
The accuracy of the rms calculation depends on the crest factor,
it deteriorates with increasing crest factor. The specification of
the maximum crest factor relates to the full scale value (see
specifications). If a range is not used up to full scale, the crest
factor may be higher (e.g. 230V measured in the 500V range.)
See figure form factors.
2
π
2
= 1,57
3
2
= 1,15
3
6.7 DC and AC currents
Current measurements are performed in the HM8112-3 by
using precision shunts. The voltage drop across the shunt is
measured. Due to the resistance of conductors and cables RL
a total load voltage VB accrues which may lead to false measurement results.
Rs
DMM
RL
7 Temperature measurement
In the international SI system of units the Kelvin (K) was defined as the basic unit for temperature measurements. Degree
Centigrade (°C) is a lawful unit, derived from the SI units, and
internationally accepted. In the USA, temperatures are still
mostly given in degrees Fahrenheit (°F).
Vs
R
V
Absolute temperatures are mostly in degrees Centigrade (°C). Relative temperatures or temperature
differences are given in Kelvin (K).
Kelvin (K)
Fig.: Principle of the current measurement using shunts
VS = Source voltage
RS = resistance of the source
VB = Burden voltage R = Shunt inside the multimeter
RL = Resistance of conductors and cables
The measurement error in % follows from:
Error (%) = 100 x VB
—————–
VS
Centigrade (°C)
0 K
255,38 K
273,15 K
373,15 K
Conversion table:
°C to K: T[K] =
°K to °C: T[°C] =
°C to °F: T[°F] =
°F to °C: T[°C] =
-273,15 °C
-17,77 °C 0 °C
100 °C
Fahrenheit (°F)
459,67 °F
0 °F
32 °F
212 °F
T[°C] +273,15 K
T[K] –273,15 K
9/5 x (T[°C] +32 °F
5/9 x (T[°F] –32 °F)
Abbreviations and symbols:
T[K] temperature given in [K]
T[°C] temperature given in degrees Centigrade [°C]
T[°F] temperature given in degrees Fahrenheit [°F]
7.1 Temperature sensors
The temperature sensors used most are the NiCr – Ni thermocouple (K-type) and the platinum sensor PT100. The characteristics of the temperature sensors are defined in the norms
only for a limited range. Outside this range there are no reliable
values. If the measuring range of the temperature sensors is
exceeded, the HM8112-3 hence indicates „Overrange“.
48
Subject to change without notice
T e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t
7.2 Platinum temperature sensor PT100
The platinum temperature sensor PT 100 is a resistance sensor.
Due to the stability of the resistance over time and because it
stands up well against aggressive media, platinum is a good resistive material for temperature sensors. A change in temperature causes a change in the resistance. The nominal value R0 is:
R0 = 100 Ω at T0 = 0 °C
The temperature range for the PT100 extends from –200 °C
bis +850 °C.
There are more PT resistance sensors like PT10,
PT25, PT500, PT1000. The nominal resistance
values at To = 0 °C are here: 10, 25, 500 and 1000 Ω
respectively. The types PT10, PT25, PT500 can not
be used with the HM8112-3.
7.3 Temperature measurement with the PT100 /
PT1000
Measurement voltage with Imeas ≅ 0
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
Measurement current IPT100 = const
SOURCE
SENSE
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω,ϑ
PT100
LO
max.
250Vrms
CAT II
The most used and most accurate method of temperature
measurement is in a 4-wire circuit. From the SOURCE 26 terminals of the measuring instrument a constant current flows
to the PT100. The change of PT100 resistance depends on the
change of temperature at the PT100. A change of temperature
also causes a change of the resistance of the connecting cables
RL. As the measuring voltage is directly taken from the PT100
and applied to SENSE 24 , and because the input resistance of
the input amplifier is very high, a neglegible current will flow in
the SENSE cables (Imeas appr. 0). Hence the voltage drop across
the SENSE cables caused by the current in them does not (or
only to a neglegible extent) influence the measurement. Also
any change of resistance RL in the SENSE cables has hardly any
influence. As the measuring voltage is taken from the PT100
at the ends of the SOURCE cables, only the resistance of the
PT100 is measured. Any change of resistance of the SOURCE
cables has no influence on the measurement.
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
7.4 NiCr-Ni thermocouple (K-Type)
The application range of a NiCr – Ni thermocouple of the K type
is from –270 °C bis +1,300 °C.
As the name implies, the themocouple delivers a voltage. This
temperature-dependent voltage is generated at the contact
junction of two dissimilar metals. It is called contact or thermal
voltage. Due to the steady thermal movement of the electrons
in the metal’s lattice; some electrons at the surface can leave
the lattice. This requires energy to break loose from the lattice
and surmount the bonding forces. If now two metals are joined
which have different bonding forces, electrons will leave the
metal with the lower bonding forces and flow to the one with
the higher bonding forces. If two such junctions are arranged
in a circuit, and if both junctions are at different temperatures,
a current will flow.
Temperature measurement with the NiCr – Ni thernocouple:
– The NiCr wire and the Ni wire are connected by junctions
at both ends.
– The junction 1 (KS1) , in our case, is assumed to have the
higher temperature with respect to junction 2 (KS2).
– Due to thermal movement at junction 1, electrons will break
loose in the NiCr wire from the metal lattice.
– The electrons will flow to the Ni wire and constitute the drift
current I1drift.
– The drift current I1drift flows through the junction 2 (KS2)
and there constitutes the diffusion current Idiffusion.
– At the junction 2 (KS2), due to the thermal movement, also
a drift current I2drift is generated.
–I2drift opposes the drift current I1drift at junction 1 (KS1).
–I2drift also causes a diffusion current at junction 1 (KS1).
– The total current Itherm follows from the addition of the
currents, observing their polarities: Itherm = I1drift + I2drift
– If the temperature at junction 1 (KS1) is lower than that
at junction 2 (KS2), the direction of current flow Itherm will
reverse.
Contact junction KS1
Temperature TKS2 >TKS1
Elektrons in
the metal’s
lattice
Idrift
Wire Ni
–1,9 mV/100K
RL
A
SOURCE
SENSE
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
dependence of the cables, thermoelectric voltages and the
voltage drop across the cable resistances influence the PT100
measurement.
,
max.
250Vrms
LO
Measurement voltage
UPT100
PT100
Wire NiCr
+2,2 mV/100K
Itherm
I1drift
I2drift
CAT II
RL
If utmost accuracy is not required, a 2-wire measurement setup may suffice. Due to the fact that the measurement point
with the PT100 and the measuring instrument are mostly at
different temperatures, a temperature change of the cables to
the PT100 causes a change of resistance RL. This temperature
Idiffusion
KS2
Contact junction KS2
Temperature TKS2 <TKS1
Subject to change without notice
49
T e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n t – If the temperatures at both junctions are identical, the
currents I1drift and I2drift will cancel.
7.5Reference
junction
The measurement
junction 1 is connected to the measurement system by
socalled extension
wires which are
made of the same
materials that form
junction 1. As a rule,
the signal has to be sent over quite a distance, therefore the
extension wires have to be contacted to regular copper wires.
These contacts form a pair of junctions which constitute junction 2. In order to guarantee a decent accuracy, those contact
terminals are mounted on a socalled isothermal metal block
with a temperature sensor; a standard regulation circuit keeps
the block on 0 °C.
In order to characterize the various metals and
their thermoelectric properties, the temperature
dependence of the metals with respect to platinum was determined and recorded in the thermoelectric voltage table, which gives the voltage
in mV/100 K relative to platinum and for the cold
junction at 0 °C.
Thermoelectric voltage table
Cold junction reference temperature 0 °C
Measuring temperature 100 °C, in [mV/100 K]
PlatinumNickel
(Pt) (Ni)
0,0
-1,2 ...-1, 94
Copper Iron
Ni-Cr
(Cu)(Fe)(CrNi)
+0,75
+1,88
+2,2
Sensing element
Copper cable
NiCr wire
Temperature
TMeas
Vtherm
Ni wire
Copper cable
TRef = const
Isothermal block
Reference junction KS2
TRef = const
Mesurement
location
KS1
If the junction 2 (KS2) is considered as the reference and kept on
a constant temperature, the other junction 1 (KS1) may be used
for temperature measurement. The thermal voltage is proportional to the temperature difference between both junctions:
Itherm proportional to ΔT = TKS1 – TKS2
(Seebeck effect)
50
Subject to change without notice
An early auxiliary method used melting ice to keep the block
temperature constant; this works quite well, with a deviation
of < 1 mK, until all the ice is gone. In practice, this is quite
cumbersome. Who would like to carry a bowl of water and an
ice block around? And this only to just check the temperature
of an oven in the production line. In order to save the customer
from pushing a cart with all the utensils necessary for creating
a reference junction including a refrigerator, most measuring
instruments feature an internal reference junction. All that is
needed is the thermocouple and the appropriate measuring
instrument – the HM8112-3. Thermocouples are less expensive than platinum sensors; in industrial applications there
are often hundreds which are connected to the measuring
instrument via a scanner.
I n t r o d u c t i o n t o t h e o p e r a t i o n o f t h e H M 8 1 1 2 - 3
8 Concept of the HM8112-3
8.1Reference
The integrated AD converter has to be connected to a reference.
The characteristics of this reference determine the long term
stability of the instrument. The reference of HM8112-3 is therefore a high precision reference device.
8.2 Integrated AD converters
Converters applying the multi slope method are used for AD
conversion.
8.3 Moving average
be calculated from the frequency. This combined measurement
of the number of zero points and of the period of a signal allows
the measurement of very small as well as very high frequencies
within a reasonable time. Applying of a DC voltage results in a
frequency displayed of 0 Hz.
As the period is calculated from the measured frequency division by zero will be made. Therefore the instrument will display
„INF“ if the period of a DC voltage is measured („INF“ = infinity).
RMS rectifier
The AC voltage is measured by a high precision RMS rectifier
device. This device gauges a DC voltage proportional to the
applied AC voltage. This DC voltage is equivalent to the true
RMS value of the AC voltage.
Measurement of the crest factor
For crest factors exceeding 7 an AC voltage or current measurement will be incorrect due to the true RMS converter.
9 Introduction to the operation of the HM8112-3
Especially before the first operation please pay attention to the
following points:
– The line voltage, indicated on the rear panel of the instrument must correspond to the line voltage used.
– Operation is only allowed from 3 terminal connectors with
a safety ground connection or via isolation transformers of
class 2.
– No visible damage to the instrument.
– No damage to the line power cord.
– No loose parts in the instrument.
Factory settings
The value determined by the AD converter could be displayed
without prior computations, also the average calculated from
n – values could be shown. First of all 1 to n values will be
logged. Averaging over these values will be done, and subsequently this average will be displayed. After 120 values the
next value n+1 will be quantified by the AD converter. The primary measured value 1 will be abolished and a new average
will be calculated from the remaining values ( 2 to n) and from
the new value n+1. This has the advantage that peaks and interferences will be smoothed.
The following values are set by default:
– The measurement range is
– The sampling rate amounts to – The function „1:Filter“ is
– The temperature is displayed in
– The selected temperature sensor is
– The data logger is
– The RS-232 interface is
10 VDC
100 ms
OFF
°C
PT100
OFF
OFF
8.4 Measurement of alternating values
Frequency, period
Frequency and period are both measured by a pulse-counting
circuit. Time base is 1 second. The first falling edge triggers
the measurement and starts the counter. For one second
every falling edge will trigger a counting pulse. After expiry of
this term the measurement circuit will wait for the next zero
point. Hence the signal’s period is measured. The time will be
measured until the next zero point occurs. The measurement
result determines the frequency of the signal and the period will
Subject to change without notice
51
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y 2
3 4
5
1
6
7
8
27
9
10 11
12 13
14 15
16 17
2 Bezeichnung der Bedienelemente
10 Control elements and displays
1
DisPlAy – 16-stelliges Display
2
PoWer – Stand-By / EIN
10.1 General functions
3 HolD DisPlAy – angezeigter Wert im Diplay speichern
1 Display
4 Zero
– Nullabgleich
der Messstrecke
16
digit display
for displaying
measurement results, menu
selection and menu items.
5 rm/locAl-taste –
Fernbedienung über Interface ausschalten
2 POWER
Button
activating standby-function. The controls and the
6 VDc –for
Gleichspannungs-Messung
display are turned off. The instrument itself stays turned on
as
it is connected to the supply voltage. This has the
7 long
ADc –as
Gleichstrom-Messung
advantage that the instrument is immediately functional after
8 VAc – Wechselspannungs-Messung
mit AC-Kopplung
turn-on.
Also the reference voltage source
will remain energized, so any drift after turn-on will be eliminated, also its long
9 AAc
– Wechselstrom-Messung
term
drift
will be substantially improved.
To switch-off the instrument completely, the line switch on the
10 VAc+Dc – Wechselspannungs-Messung mit DC-Kopplung
back panel has to be operated.
11 Ω – Widerstandsmessung, 2- und 4-Draht
3 HOLD
“Freezing“
of the displayed
measured
value.
FreQ./PerioD
– Frequenz
und Periodendauer
mit VAC
12
By pressing one of the function selection buttons 6 to 15 or
δPt 18
- Temperaturmessung
13
MENU
the HOLD function is mit
left.PT-Messfühler,
2- und 4-Draht
4 ZERO
- Dioden14
Zero for DC
voltage,/ Durchgangsprüfung
DC current, 4-wire-resistance and 2-wireresistance measurements. The ZERO function is not provided
15 δtH – Temperaturmessung mit Thermoelement, 2-Draht
for AC voltage and AC current measurements. Both cables
have
to be
shorted and
the ZERO
buttoneiner
has Messreihe
to be pressed.
mAX
– maximaler
Messwert
während
16
This results in elimination of the resistances of the measurement
cables,
resistances
and thermal
voltages
at the junction
min
– minimaler
Messwert
während
einer Messreihe
17
of different metals.
29
Compensation values remain, even after turn-off the instrument. They have to be redetermined if necessary.
The ZERO button is deactivated in the measuring
functions δPT for PT sensors or δTH for thermocouples.
Zero adjustment with temperature measurement
1. With regard to the type of temperature sensor one the following measurement ranges must be chosen:
PT100Ω 2 wire / Ω 4 wire
1 kΩ range
PT1000Ω 2 wire / Ω 4 wire
10 kΩ range
Thermocouple VDC
100 mV range
52
Bezeichnung der Bedienelemente
Subject to change without notice
19 20
18 21
22 23
24
25
26
18 menu – Auswahl Menüsystem, Übernahme von Menüpunkt
/ Parameter
Whether 2-wire- or 4-wire-measurement has to be selected
depends
on the PT
sensor
used. zu überneh19 esc
– Verlassen
destemperature
Menüsystems
ohne Werte
2. men
Short the temperature sensor.
3. The ZERO button 4 is to be pressed to compensate for
20 influences
– Abwärts:
Messbereichstaste
Scrollfunktion im
within
the measurementund
circuit.
4. Menü
After compensation jump to the adequate temperature
measurement function by pressing ZERO 4
21 Auto – Umschalten manuelle / automatische Messbereichswahl
Some measurement instruments offer an „auto
matic zero function“. This function regularly interrupts the measurement and shorts the input. Then
Logger-Menü
a partial 0-adjustment is made.
The HM8112-3
has no auto zero
function, becau23
– Aufwärts:
Messbereichstaste
und Scrollfunktion
im
se
the
zero
adjustment
of
the
complete
measureMenü
ment circuit is very important.
24 V sense – Eingang für Spannungs-, Frequenz-, Widerstands-, Temperaturmessung
5 LOCAL
25
lo – Bezugsmasse
für interface
Messungto the HM8112-3 the instruBy sending
a command via
ment is set to the remote mode. Remote control is switched off
26 A source – Eingang für Strommessung
by pressing button LOCAL. The instrument returns to manual
mode and can be operated from the front panel.
27 Fuse – Messkreissicherung 1 A / 250 V (superflink)
22 enter – Sonderfunktion: Auswahl der Parameter im
10.2 Buttons for the various measurement functions
geräterückseite
If the measurement function is changed, the HM8112-3 assumes
theKaltgeräteeinbaustecker
sampling rate selected, unless
a sampling rate between 10 s
28
mit Netzschalter
and 60 s is chosen. Then changing the measuring function will
set usB/rs-232
the samplingschnittstelle
rate automatically to 1 s.
29
Option: HO880 IEEE-488 (GPIB), eingebauter MessstellenTheumschalter
buttons offering
more functions are illuminated. Natuim HM8112-3S
rally, other measuring functions can be called up by pressing
30
netzspannungswahlschalter
(115 V bzw. 230 V)
unlighted
buttons.
The terminals are illuminated, too, and indicate the terminals
30
to be used with the corresponding functions.28
Voltage Measurement
6 VDC
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
+
Direct or
alternating voltage
–
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω, ϑ
LO
max.
250V rms
CAT II
Änderungen vorbehalten
9
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y
Direct voltage measurement up to 600 V. No auto range function
in 100 mV and 1 V ranges.
Frequency and period
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
8 VAC
A
SOURCE
SENSE
Alternating voltage measurement up to 600 V, true RMS without the DC component. 100mV range is not possible. In AC a
capacitor is inserted. The input impedance of the HM8112-3 is
Ri = 10 MΩ.
+
HI
Direct or
alternating voltage
max. max.
850 850
Vpk Vpk
–
Ω, ϑ
LO
max.
250V rms
10 VAC+DC
Alternating voltage measurement up to 600 V, true RMS with
DC component. Direct coupling of the circuit to the instrument
and using of the same high precision input divider like VDC. The
input impedance of the HM8112-3 is 10 GΩ in 100 mV range,
10 MΩ in the other ranges.
Current measurement
Direct current
measurement.
Auto range function up to and
including
the range 1 A
V
A
SOURCE
SENSE
+
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Direct or alternating current
Ω, ϑ
–
LO
max.
250V rms
12 FREQ./PERIOD
Switching between frequency and period measurement by repeatedly pressing this button. At measurement of DC voltage
the display shows “0 Hz“ for frequency and “INF“ for period
measurement (INF = infinity). As the period is calculated from
the measured frequency it is a division by zero.
There is no auto range function for frequency and
period measurements. That means the range of
the VAC measurement is taken. Is necessary to
measure the alternating voltage in VAC first and
afterwards call up the FREQ./PERIOD function.
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
7 ADC
CAT II
CAT II
9 AAC+DC
Alternating current measurement, true RMS with DC component. Auto range function over the entire range of 1 A.
Resistance measurement
Switching between 2 wire and 4 wire measurement by repeatly
pressing Ω-button 11 . This is shown in the display by „2w“ for
2 wire and by „4w“ for 4 wire measurement. Additionally the
terminals to be used are illuminated. For exact measurements
it is necessary to null any offsets by pressing ZERO 4 .
Temperature measurement
Switching between 2-wire and 4-wire measurement by repeatedly pressing δPT-button 13 . This is indicated in the display by
„2w“ for 2-wire and by “4w“ for 4-wire measurement. Additionally the terminals to be used are illuminated. For compensation of
the wiring resistance at 2-wire measurements 100 mΩ is stored
by default. This value can be changed via interface.
For exact measurements it is necessary to calibrate the measurement section with ZERO 4 . This
calibration is done for PT sensors by resistance
measurement or for thermocouples by voltage
measurement but not by temperature measurement (see ZERO 4 ).
13 δPT with 4-wire-temperature measurement
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
11 Ω 2-wire
resistance
measurement
For compensation
of the wiring resistance with 2-wire
measurements
100 m Ω is stored by
default. This value
can be changed via
the interface.
V
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
+
A
SOURCE
SENSE
resistance
measurement
+
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω, ϑ
(Sense)
–
max. max.
850 850
Vpk Vpk
HI
+
LO
–
(Source)
CAT II
–
LO
Power
input
Ω, ϑ
max.
250V rms
2-wire
max.
250V rms
A
SOURCE
SENSE
Voltage
measurement
4-wire-temperature measurement with PT100
CAT II
Measuring method:
4 wire resistance measurement with linearisation according to EN60751 for PT100 and PT1000.
11 Ω 4-wire resistance
measurement
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
Voltage
measurement
A
SOURCE
SENSE
+
(Sense)
–
Resistance measurement
4-wire
Power
input
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Temperature sensor:
PT100, PT1000 resistance sensors
(Source)
Ω, ϑ
max.
250V rms
+
LO
CAT II
–
Display range:
Celsius:
Fahrenheit:
Test current:
Test voltage
(open circuit):
Display scale
–200 °C to +800 °C
–328 °F to +1472 °F
PT100
PT1000
Resolution
0.01 °C
0.01 °F
1 mA
100 µA
2.5 V
Subject to change without notice
53
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y Measurement
period:
Delay:
Calibration:
Linearisation:
100 ms to 60 s
100 ms (after change of function or range)
with resistance measurement standard
PT100 1 kΩ range
PT1000
10 kΩ range
according to EN60751
10.3 Continuity test
14
Continuity and diode test
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
13 δPT with 2-wire-temperature measurement
Limited accuracy of measured values for 2-wire-temperature
measurement with platinum temperature sensors PT100 or
PT1000.
max. max.
850 850
Vpk Vpk
V
A
SOURCE
Power
input
+
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω, ϑ
(Source)
–
LO
max.
250V rms
CAT II
Adjustment of measuring section with PT sensor
PT sensors have an output resistance which is mostly referred
in the data sheet. Often the data sheet is lost but the sensor is
still there. In HM8112-3 a value of 100 mΩ is stored by default.
But some PT sensors have an integrated series resistance
(e.g. 10 mΩ). For an optimal adjusted measuring section the
exact output resistance must be known. This applies for 4-wire
measurement but especially for 2-wire measurements. Via
interface the default value stored ex factory can be aligned.
Values between 0 mΩ and 100 mΩ are possible.
Determination of the output resistance
The PT100 or PT1000 sensor has to be immersed in an ice
bath. At 0 °C the sensor has a resistance of 100Ω and 1000Ω
respectively. The resistance of the temperature sensor is taken
by a resistance measurement. The output resistance is the
difference between the measured value and the specified value.
15 δTH temperature measurement with thermocouples
FUSE
1A
F250V
max. INPUT
600V rms / 1A rms
V
A
SOURCE
SENSE
+
thermocouples
–
HI
max. max.
850 850
Vpk Vpk
Ω, ϑ
max.
250V rms
LO
CAT II
Measuring method: Voltage measurement in 100 mV range with linearisation according to EN60584.
Display range:
Thermocouples
Range up to °C
J- Type (Fe-CuNi)
–210 to +1200
K – Type (NiCr-Ni)
–270 to +1372
Resolution:
0.1 °C / °F
Measurement period: 100 ms to 60 s
Delay:
100 ms (after change of function)
Display:
Dimension °C or °F
Linearisation:
according to EN60584
54
Subject to change without notice
LO
–
Continuity
test
CAT II
FUSE
1A
F250V
SENSE
+
Ω, ϑ
max.
250V rms
max. INPUT
600V rms / 1A rms
HI
Continuity test:
Activating of the loudspeaker for measured values between
0 Ω (short-circuit) and approx. 10 Ω.
Diode test:
Test voltage approx. 2.5 V
Test current 1 mA constant
Max. forward voltage 1.2 V, otherwise “Overflow VDC“ is displayed.
The test unit must be at zero potential during continuity test.
10.4 Max / Min values
16 MAX / 17 MIN
The maximum or minimum measured value is displayed. As
this is possible in every measurement function, a system can
be controlled with respect to min/max values. There is no time
limitation, e.g. for activating this function for one year, the
minimum or maximum value measured during this year will
be displayed. This function is deactivated by pushing the keys
MAX 16 or MIN 17 again. Changing the measurement function
will deactivate this function, too.
10.5 Range selection
Manual range selection
The range can be selected manually by pressing
20 and
23 .
Switch to a lower range. The auto range function will be
deactivated.
Switch to a higher range. The auto range function will be
deactivated.
If the applied measurement value exceeds the range, the display
will show „Overflow“.
21 AUTO
With button AUTO the auto range function can be activated.
This function is selectable for voltage, current and resistance
measurements.
As the autorange function is activated a higher range will be
selected after the measured value exceeds 90% of full scale. The
HM8112-3 will change to a lower range, if the value falls below
10% of full scale. If the signal applied exceeds the specified
limits of the instrument in the autorange function, the display
shows “overflow“.
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y
The autorange function is to be used with care.
For measurements on high impedance source and
measurement voltages in the range (90%) of full
scale 1 V, changing to a higher range is possible
with activated AUTO function. The HM8112-3 has
an input impedance of 10MΩ in the 10 V range
instead of 1 GΩ in the 1 V range. By loading a high
impedance source of several 100 MΩ with by input
impedance of 10 MΩ the measurement result will
be errouneous.
10.6 Menu structure / Menu prompting
value of 100 ms will be preset. Removal of the line voltage will
not save a selected value.
If the measurement function is changed, the HM8112-3 assumes
the default sampling rate, unless a sampling rate between 10 s
and 60 s is chosen. Then changing the measuring function sets
the sampling rate automatically to 1 s.
Example: The sampling rate for VDC is set to 60 s. Then the function ADC is selected. The instrument will reduce the sampling
rate automatically to 1 s. The new sampling rate applies to all
functions. If a sampling rate greater than 1 s is needed, it has
to be selected after every change of function.
A sampling rate of 60 s means:
The HM8112-3 integrates the input voltage and the
the reference voltage over a period of 60 s. After
expiry of this time the value calculated will be
displayed by 6½ digits.
From every measurement function the menu can be entered by
pressing MENU 18 . Within the menu, every button which can be
used is illuminated. The menu can be always left by pressing
ESC 19 without acceptance of entered values.
Call of the menu by MENU 18 .
20 and
23 . The menu item is
Choice of menu item with
opened with MENU or branch to the next menu level. Selection
of parameters shown with and . Acceptance of parameters
changed with MENU . If the menu is left, the instrument will
return to the last measurement function.
1:Filter
Selection of the number of values taken for averaging. In case
of selection of a number greater than 1, the selected number
will be taken for averaging. By calculating a new averaged value,
the first measured value will be discarded and the mean value
will be computed.
19 ESC
Leaving the menu. Return to the last measuring function without
acceptance of the value entered.
OFF
2
4
8
16
20
Rotating menu prompting. Jump to the next menu item with
every key operation. On reaching the last menu item the display
continues with the first menu item.
23
Rotating menu prompting. Jump to the previous menu item with
every key operation. On reaching the first menu item the display
will roll over and continue with the last menu item.
22 ENTER
Use this button only in the logger menu „6:Logger.“ Switching
to the next buffered value by every key operation or acceptance
of an input.
If the scanner card (HO112) is activated, the individual measuring points will select with a push on
the ENTER button.
10.7 Menu structure and function
The menu will be accessed by pressing MENU 18 . It branches
to the submenues described below.
0:Time
The time intervals between the measurements are adjustable
from 0.01 s to 60 s. That means, a reading is taken every 0.01 s
or only every 60 s.
The sampling rate can assume the following values:
10 ms
(only via interface)
50 ms
(only via interface)
100 ms
(default setting after switch-on)
500 ms
1s
10 s
60 s
That means, for example, that every 500 ms a measurement is
taken and the value is updated in the display. After switch-on a
(default setting after switch-on)
2:Temp
In this menu item the dimension for the temperature measurement is selected.
° C
Degrees Celsius
° F
Degrees Fahrenheit
The dimensions selected last will be saved even if the mains
will be turned off.
3: Sensor
Here the temperature sensor used is selected.
After switch on of the HM8112-3 and selection of the menu item
“3:Sensor“, if a measurement function other than temperature
measurement was set, PT 100 as temperature sensor is selected by default. If the thermocouple is chosen the HM8112-3 is
in measurement function δTH 15 .
Also the instrument will return to the measurement function
δPT 13 after selection of the PT-sensor. The sensor type selected last will be stored in the instrument even if the main voltage
is turned off.
– K–type: thermocouples NiCr-Ni (default setting after switchon)
– J–type: thermocouples Fe-CuNi
– PT1000: platinum resistance sensor with R0 = 1000 Ω
– PT100: platinum resistance sensor with R0 = 100 Ω (default
setting after switch-on)
Comp
For measurements with thermocouples a reference with a known
temperature must be defined. This reference temperature is
provided to the HM8112-3. Therfore three methods are possible:
1st: Comp Ext/Ice
An external temperature test point acts as a reference, e.g. an
ice bath or another reference thermocouple with a temperature
Subject to change without notice
55
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y Overview of menu structure – part 1
Call of the menu by:
MENU
Special function in the
Logger-Menu
ENTER
see next page
Selection of menu with:
Opening menu with:
MENU
Choose parameter:
Assuming parameter
and closing the menu:
MENU
Selection of sampling rate
default
0: Time
60s
10s
1s
500ms
100ms
MENU
MENU
default
Filter: Number of values for averaging
1: Filter
16
8
4
2
Off
MENU
MENU
default
Temperature: Selection of dimension
2: Temp
MENU
°F
°C
MENU
last setting
Choice temperature sensor (PT100 / PT100, Fe - CuNi, NiCr - Ni)
3: Sensor
K
J
PT1000
PT100
Comp
MENU
MENU
default
Fixing the reference for the thermocouple
Comp
MENU
Specification of an external ice bath, PT sensor or 23 °C as reference
Comp PT-Front
MENU
Using a PT sensor for reference point
measurement
-PT
Selection of
2- or 4-wire measurement
Comp Ext/Ice
Comp PT-Front
Comp 23°C/°F
MENU
MENU
Acceptance of the displayed value
for reference
General information
Selection
4: Info
56
MENU
Subject to change without notice
Version
Cal Date
Ser-Nr
Display
default
MENU
Version 070404
CalL Date 170504
Ser-Nr 00007104
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y
Overview of menu structure – part 2
Math-Menu
5: Math
➡
➡
MENU
Off
Lo Limit
Hi Limit
Offset
➡
MENU
default
Starting / Stopping the data logger, dumping the test series
6: LOGGER
➡
MENU
➡
➡
Start
Stop
Dump
Dump
➡
MENU
➡
00000
➡
ENTER
Dumping the test series
ENTER
ENTER
ENTER
by
MENU
➡
MENU
default
➡
➡
Wert1 00001
➡
➡
Wertn 0000n
or
Wert2 00002
Storage End
ESC
leaving menu
Interface: selecting the baud rate
7: Com
➡
MENU
➡
Rs19200
Rs9600
Off
➡
MENU
last setting
Calibration
8: Cal
This area is protected by password
Scanner, choice of the channel
9: Mux
➡
MENU
➡
empty
Chanal 1
....
Chanal 8
of 0° C, connected with the closed end to the measuring point,
and the reference put into the ice bath. The closed end of the
thermocouples can be connected with standard measurement
cables to the terminals of the HM8112-3.
2nd: Comp PT-Front
The temperature measured with a platinum sensor is the reference for the measurement used with the thermocouples. If
several thermocouples will be attached to the HM8112-3 via a
scanner, the use of the ice bath would be necessary for each
thermocouple. To overcome this, the ambient temperature or
even a source with a constant temperature is taken as the reference (e.g. ice bath, heated reference). If “PT-Front“ is seleced
by pressing MENU 18 the function δPT will be activated. Now
2- or 4-wire measurement can be chosen. Then the reference
temperature is measured with a platinum sensor and assumed
by confirmation with button MENU 18 . In case of 2-wire measurement the PT-sensor can stay connected to the thermocouple.
➡
MENU
default
For 4-wire measurement it has to be disconnected and replaced
by the connection of the thermocouple.
3rd: Comp 23° C/ °F
A temperature of 23° C is specified as reference. For measurements of high temperatures the resulting measurement error
can be neglected, unless the open end of the thermocouple
is on the level of the ambient temperature. The ambient temperature should be about 23° C.
4:Info
In this menu item all instrument information is available:
Version:
Display of revision number of the software
Ser-Nr:
Display of the intrument’s serial number
Cal date:
Display of the date of the last calibration.
5: Mathematics
Analysis of different characteristics of the measured values
Subject to change without notice
57
C o n t r o l e l e m e n t s a n d d i s p l a y OFF The menu item 5:Math is off.
Lo Limit Lower limit.
If the measured value is smaller than the Lo Limit value an acoustic warning sounds and
“Lo limit is displayed.
Hi Limit Higher limit.
If the measured value is greater than Hi Limit value an acoustic
warning occurs and „Hi limit“ 2
1
is displayed.
Offset An offset value can be set for all measurement functions 6 to 15
a) Apply the offset value to the terminals.
b) Choose menu item 5:Math.
23 .
c) Select submenu „Offset“ by pressing
d) Open the submenu with MENU 18 , the offset value applied will be displayed.
e) Accept the offset by pressing MENU 18 .
f) Return to measurement function, the display shows 0,00…., , the dimension and „Os“.
g) Now you can connect the value to be measured. It is compared the calibrated value and the deviation is displayed.
In3order
offset:
4 5 to delete
6
7 the
8 stored
9
10
11 12 13 14 15
16 17
a) Choose menu item 5:Math.
23 .
b) Select submenu „Off“ by pressing
c) Accept by pressing MENU 18 , return to 2 Bezeichnung
der Bedienelemente
measurement
function, the measured value is displayed without offset.
or d) select another measurement function.
1 DisPlAy –The
16-stelliges
Display
offset value
will not be stored when the measurement function is changed.
2 PoWer – Stand-By / EIN
6:Logger
3 HolD DisPlAy – angezeigter Wert im Diplay speichern
Analysis of different characteristics of the measured values
4 Zero – Nullabgleich der Messstrecke
Start The test series is started. According to the 5 rm/locAl-taste
selected– sampling rate in „0:Time“ every xx Fernbedienung
über
Interface
second
a reading
is ausschalten
taken and stored.
Stop The test series is stopped.
6 VDc – Gleichspannungs-Messung
Dump
The test series is shown on the display. Each time
button ENTER 22 is pressed the next value of the
7 ADc – Gleichstrom-Messung
stored test series is displayed.
8 VAc – Wechselspannungs-Messung mit AC-Kopplung
7:COM
In
the baud rate can be chosen. Either 9600 baud or
9 this
AAcmenu
– Wechselstrom-Messung
19200 baud are available. The remaining interface parameters
– Wechselspannungs-Messung mit DC-Kopplung
10 VAc+Dc
cannot
be changed.
2- und 4-Draht
11 Ω – Widerstandsmessung,
Interface
parameters (adjustable)
Rs Off
The interface is switched off
12 FreQ./PerioD – Frequenz und Periodendauer mit VAC
Rs19200
19,200 baud
Rs9600
9,600 baud mit PT-Messfühler,
13 δPt - Temperaturmessung
2- und 4-Draht
Interface parameters (not selectable)
N
parity bit
- Dioden-no
/ Durchgangsprüfung
14
8
8 data bits
mit Thermoelement, 2-Draht
15 δtH – Temperaturmessung
1
1 stop bit
Xon-XoffXon-Xoff
16 mAX – maximaler Messwert während einer Messreihe
Every transmission of a character takes 1 ms. Selecting a sampling rate of 0.01 sec requires a baud
rate of 19 200.
29
17 min – minimaler Messwert während einer Messreihe
8:Cal
This menu is saved by password. In order to guarantee exact
measurements the HM8112-3 is calibrated. Calibration may only
be done with adequate precision reference sources. For this
purpose the password can be orderd at HAMEG GmbH (Phone.:
(+49) 06182-800-500 or via E-Mail: [email protected]).
58
Subject to change without notice
Attention:
After receiving the password any warranty claims of HAMEG
GmbH concerning the compliance with the technical specifications of the instrument become void.
Bezeichnung der Bedienelemente
9:Mux
For the future implementation of a scanner/test point switch.
27
10.8Measurement
inputs
19 20
18 21
22 23
24
25
26
18 menu
– Auswahl
Menüsystem,
Übernahme
von Menüpunkt
For
connection
measurement
signals
the HM8112-3
features 4
/ Parameter
safety
connectors on the front panel. Depending on the measurement function chosen, the active terminals will be illuminated.
19 esc – Verlassen des Menüsystems ohne Werte zu übernehmen
The terminals on the front panel are safety connec-tors and
the regulations und
haveScrollfunktion
to be observed.im
20
– Abwärts:
Messbereichstaste
Menü
If connecting dangerous voltages to the input termi24 and 26 allmanuelle
relevant safety
regulations
are to
21 Autonals
– Umschalten
/ automatische
Messbebe observed.
reichswahl
DC voltage must be floating!
22 enter
– Sonderfunktion:
Auswahl
der
im
AC voltage
must be floating
by use
of Parameter
a safety isolaLogger-Menü
ting transformer.
– Attention!
Aufwärts: Messbereichstaste und Scrollfunktion im
MenüVoltages exceeding one of the following values are
regarded potentially dangerous or even lethal:
24 V sense
– Eingang für Spannungs-, Frequenz-, Wider1st
30 Vrms
stands-,
Temperaturmessung
2nd
42.4 Vpeak
rd
3
60
VDC
25 lo – Bezugsmasse
für Messung
23
Connecting
higherfür
voltages
is only allowed by skilled
26 A source
– Eingang
Strommessung
personnel who are familiar with the dangers incur-
27 Fusered.
– Messkreissicherung
A / 250 V (superflink)
The relevant safety 1regulations
are to be strictly
observed!
geräterückseite
24 V/SENSE (4mm safety sockets)
Connection of measuring cables for:
28 voltage
Kaltgeräteeinbaustecker
mit Netzschalter
–
measurement
– frequency measurement
29 usB/rs-232 schnittstelle
–
4 wire resistance measurement (SENSE)
Option: HO880
– continuity
test IEEE-488 (GPIB), eingebauter Messstellenumschalter im
HM8112-3S by a thermocouple
– temperature
measurement
–
4 wire temperature measurement by a P-temperature
30 netzspannungswahlschalter (115 V bzw. 230 V)
sensor (SENSE)
28
30
The maximum voltage between HI and LO case
(ground) must not exceed 850 V-peak or 600 VDC.
The maximum voltage between LO and case
(ground) may not exceed 250 Vrms!
S c a n n e r C a r d H O 1 1 2
26 A/SOURCE (4mm safety socket)
Connection of measuring cables for:
– current measurement, max. 1 ampere
– 2 wire resistance measurement
– 4 wire resistance measurement (SOURCE)
– 4 wire temperature measurement by a PT-temperature
sensor (SOURCE)
– continuity test up to 10 Ω
The maximum current may amount to 1 Aeff!
25 LOW (4mm safety connectors)
Ground connection for inputs 24 and 26 . Both connectors are
high-impedance DC-isolated.
27 Fuse in the current measuring circuit
The shunt is fuse-protected. The fuse (FF) is located in a fuse
holder. The measuring circuit is designed for a maximum allowable measurement current of 1 ampere.
Replacement of the fuse is only allowed, after the
instrument was disconnected from the mains!
A repair of a defective fuse or bypassing the fuse is
very dangerous and absolutely prohibited!
11 Scanner Card HO112 (option)
Miscellaneous:
With built-in Scanner Card HO112 voltage measurements are only
possible up to 100 V. That means that the 600 V range of the voltage
measurement functions is automatically inactive.
Pin 1 is the ground connection. Channel BP is used to supply the
other channels with current, e.g. for suppling sensors, LEDs etc.
Commands:
03A0 all channels are off
03A1 channel 1 active
03A2 channel 2 active
03A3 channel 3 active
03A4 channel 4 active
03A5 channel 5 active
03A6 channel 6 active
03A7 channel 7 active
03A8 channel 8 active
03A9 front channel
active
Pin assignment:
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
AHI
VHI
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
19
10.9 Replacement of the measuring circuit fuse
37
ALO
The measuring circuit fuse 27 is accessible from the front panel.
A replacement of the fuse is only allowed, if no voltage is applied
to the measuring connectors! Therefore all terminals V/SENSE
24 , ground 25 and A/SOURCE 26 should be disconnected. The
cover of the fuse holder has to be turned ccw with a screw driver
having a suitable blade. As the cover can be turned it has to be
pushed by the srew driver into the fuse holder. The cover with
the fuse can then be easily taken out. Replace the defective fuse
by a new fuse of the same type having the same trip current. A
repair of a damaged fuse or the use of other means for bypassing
the fuse is very dangerous and absolutely prohibited! Damages
incurred will void the warranty.
10.10Rear Panel
28 Power receptacle with power switch
Power receptacle for connecting the line cord with according
to DIN49457.
36
VLO
BP
35
ALO
34
VLO
33
ALO
CH1
32
VLO
CH2
31
ALO
30
VLO
29
ALO
CH3
28
VLO
CH4
27
ALO
26
VLO
CH5
25
ALO
24
VLO
CH6
23
ALO
22
VLO
21
ALO
CH7
20
VLO
CH8
Specifications
Channels:
8 (4-wire)
Switching:
bistable, floating relais
Thermal voltage:
typ. 500 nV, max. 1µV*)
Max. voltage between 2 contacts: 125 Vpk
Max. measuring voltage: 125 Vpk - also V/Ω-input Volt-Hertz-Product:
≤ 1 x 106 V · Hz
Max. switching current:
1 Aeff
Max.contact resistance: approx. 1 Ω (each wire)
Life time:
2 x 108 switches (0.1 A; 10 VDC)
Insulating resistance:
3 GΩ **)
Capacity:
>100 pF, between contacts
Switching delay:
20 ms
Measurement delay:
between 50 ms and 300 ms
*) max. 1µV after a warm-up of 1.5 h
**) at rel. humidity < 60 %
29 Interface
The USB/RS-232 interface is located at the rear panel of the
HM8112-3. The interface of HM8112-3 can receive data (commands) from an external device (PC) or send data (measurement
values and parameters). The following option is available: HO880
IEEE-488 (GPIB). In order to avoid the warranty seal broken we
recommend the installation ex factory.
30 Voltage selector
Choice of mains voltage (115 V / 230 V).
29
28
30
Subject to change without notice
59
R e m o t e O p e r a t i o n 12 Remote Operation
The Dual Interface USB/RS-232 HO820 and the GPIB interface
HO880 are electrically isolated from the measuring circuit.
The instrument is programmable by a PC. Functions and ranges
can be selected and measurement values stored in the instrument can be read out. The respective drivers are available on
the enclosed Product CD or can be downloaded at http://www.
hameg.com.
The HM8112-3 is connected to another instrument
by a 1:1 interface cable. It is recommended to use a
9 to 25 pin standard adapter if a PC with a 25 pin
COM port is connected.
Interface parameters RS-232
Settings: No parity bit, 8 data bits, one stop bit, Xon-Xoff
Baudrate: The communication is carried out with 9600 baud.
USB interface
You do not have to change the configuration. If required, the
baud rate can be changed. Connect the HM8112-3 with your PC
using a USB cable and install the USB drivers like described in
the manual of the USB interface HO820.
GPIB interface
It is necessary to change the GPIB adress of the function generator to the desired value. The adress is changed at the interface
on the back panel. Connect the HM8112-3 with your PC using a
GPIB cable and set the baud rate to 9600 baud.
Notes concerning some commands:
0000…0004 Measurement of DC voltage, ranges 100 mV to 600 V
0010…0014 True RMS with DC
0016…0019 True RMS without DC
02C3…02C5 This message is sent after a change of function or range
02F0…02F3 Request of the instrument’s data
By pressing button „LOCAL“ the instrument returns to manual mode.
13.2 Command reference
Group 0 controls all measurement functions. If a measurement
time > 1s was selected, it will be set to 1 s after any change of
function. A change of range will not affect the measurement time
selected. A change of function or range will, however, always
cause a fresh selection of filters.
Function 0 to 5:
This parameter selects the range, autoranging will be disabled.
Parameter 9 (no change) will retain the previous range selection.
Function 1:
Parameters 0 to 4 select DC coupling, 6 to 9 AC coupling.
Function 8:
FREQ VAC requires a valid parameter 1 or 2. During frequency
measurement the voltage measurement will be disabled, hence
also autoranging. The range previously selected in the function
VAC will be retained.
Function B:
Diode test with parameter 9.
13 Data communication
13.1 Layout of commands
A command consists of 5 ASCII characters:
1.
2.
3.
4.
5.
Character: 0
Character: Command category (0, 1, 2 or E)
Character: Function between 0 and F
Character: Parameter between 0 and F
Character: Terminator, either CR or LF
– all commands end with CR or LF
– the character set includes figures 0 – 9, characters A – F
and CR, LF
– the characters can be entered as upper case or lower case
letters
– Figures 2, 3 and 4 received after 0 are interpreted as a
control command. After a command has been transmitted
a delay of at least 35 ms must be observed, then the next
command can be sent.
– A transmission of invalid commands is answered with 02D0
in case of wrong length of the command or void command
category, with 02D1 for group 1, with 02D2 for group 2 and
with 02DE for group E. This helps debugging the controller
program. The error message is transmitted immediately
after occurrence.
60
Subject to change without notice
Function C:
Continuity test with parameter 6 (Rthreshold = 10 Ω).
Functions D and E:
2- or 4-wire-temperature measurements require parameter
3 for PT100 or 5 for PT1000.
Function F:
Temperature measurement with thermocouple, requires parameter 1 for type J or 2 for type K.
Group 1 controls the measurement functions of the instrument.
Function 0 (Autorange):
– Parameter 0 turns autoranging off.
– Parameter 1 turns autoranging on.
– Parameter 8 selects the next higher range until the highest
is reached.
– Parameter 9 selects the next lower range until the lowest
is reached.
Function 1 (Meas – Time):
– Parameter 1 to 7 select the measurement time from 10
ms to 60 s. The measurement results are available at the
interface with the measurement time chosen.
– Parameter 8 selects the next higher measurement time
until the longest is reached.
– Parameter 9 selets the next lower measurement time until
the shortest is reached.
D a t a C o m m u n i c a t i o n
Function 4 (Math Program):
– Parameter 0 turns the math function off. Autoranging is
disabled. If desired autoranging must be turned on by the
command 0101. If the Min/Max function is turned off on the
keyboard autoranging will be automatically chosen.
– Parameters 1 to 3 select one of the math functions OFFSET,
HIGH LIMIT, LOW LIMIT; the last result sent will be automatically taken as the reference value. If the HIGh LIMIT or
LOW LIMIT is reached a continuous beep will be sounded,
the interface will transmit 999999.9.
– Parameters 7 and 8 turns the Min/Max function on, autoranging will be disabled.
– Parameter 0 turns the buffer off.
– Parameter 1 turns the buffer on.
– Parameter 2 will cause transmission of all results in the
buffer.After the last result was sent the message 01A6
(buffer empty) will be transmitted.
– Parameter 3 issues the oldest result in the buffer memory. After transmission of the last result the message 01A6
(buffer empty) will be transmitted.
– Parameter 4 erases the buffer. This is necessary after any
change of function or range as it is no longer possible to
identify function or/and range of each result. The same holds
for other changes of parameters like measurement time,
filter etc.
– Parameter 5 will erase the buffer automatically after any
command of group 0 and the commands 0108 or 0109. The
command 01A4 will disable this function.
– Paraneter 6 will inform that the buffer is empty.
Function 6 defines the trigger modes.
– Parameter 0 selects autotrigger. This means that each new
result will be automatically transmitted after the measurement time (011X) selected has elapsed.
– Parameter 1 selects single trigger. Each command 0161
triggers just one measurement. Buffer operation and storage of results will not be affected. Single trigger operation
will not cause any storage of results either in the buffer or
in the results memory.
Function B (record no.)
– Parameters 1 to F select a result memory which then may
be read by Storage Dump (0192) or Storage Single Dump
(0193). The function 01BX will send an information about
the header of the memory selected using the form 0XX for
function and range and 011X for the measurement time. In
case a memory selected is empty 0196 will be transmitted.
The instrument will automatically number the memories
starting with 1.
Function 7 (Zero) activates zero adjustment.
– Parameter 1 causes the next result to be taken as zero
reference and to be stored in the E2PROM non-volatile
memory.
Function C (Temp Comp) defines the reference compensation
method in case of temperature measurement with thermocouples.
– Parameter 0 compensates for the reference joint at 0 degrees C.
– Parameter 1 (23 degr. C) assumes a reference joint temperature of 23 degr. C.
– Parameter 2 (FRONT) takes the last temperature measurement result from a PT100 or PT1000 measurement
(2- or 4-wire) and uses it for compensation. When using a
2-wire-sensor a PT sensor and a thermocouple may be
connected simultaneously thus allowing switching back
and forth.
Function 2 (Filter length) inserts a continuously averaging filter.
– Parameter 0 turns the filter off.
– Parameter 1 to 4 select the number of measurement results
averaged (2,4,8,16).
Function 8 (Result) defines the format of the results.
– Parameters 4 and 5 alternate between degrees C and F in
the temperature measurement modes.
Function 9 (Storage) controls the results memory. Single
trigger (0161) or buffer (01A1) modes will not affect the
memory. The results memory may be written to and read
independently.
– Parameter 0 stops the storage of results.
– Parameter 1 starts the storage. Locations are used starting
from 1 always using the next free one up to a maximum of
15. The memory header contains the function, the range,
and the measurement time.
– Parameter 2 causes the transmission of all results contained in a memory which first must be selected by the
command 01BX. This transmission will not be interrupted
by any new results. If a memory shall be read several times
it has to be selected each time by the command 01BX.
– Parameter 3 will cause transmission of the next result
(starting with the first one) of a memory which first must
be selected by the command 01BX. This command allows
to control the speed of result transmission.
– Parameter 4 will erase the complete result memory.
– Parameters 5 to 7 are status informations. 0195 signals the
end of result transmission from a memory. 0196 signals
that a memory selected by 01BX is empty. 0197 signals that
either all 32,000 locations or all 15 records are occupied.
Function A (Buffer) controls the result buffer. Results will not
any more be transmitted automatically, instead they are
stored in a ring buffer which holds the last 15 results. Unless the results are fetched by the commands 01A2 or 01A3
the oldest result will be overwritten. In case the autostatus
function is selected the transmission of status information
will be inhibited, this information will be lost (see commands
02C4 and 02C5). Without a command from the controlling
unit the instrument will not transmit any information.
Function F (Test):
– Parameter 1 causes a RAM test which does not destroy any
data. The test result will be transmitted either with 01F4
(RAM GOOD) or 01F5 (RAM FAIL).
Group 2 selects the interface modes and diverse information.
Using a IEEE interface (HO880) the baud rate has to be set to
9600 baud.
Function 2 (Com) will be stored in the E2PROM (default value
9600).
– Parameter 0 turns transmission off.
– Parameter 3 selects 9600 Baud and turns the transmission
on.
– Parameter 4 selects 19200 Baud and turns the trans-mission on. This baud rate is mandatory for 10 ms measurement
time and transmission.
Function C (Message) delivers instrument status information.
– Parameter 2 will transmit the complete instrument status.
In turn information of groups 0 and 11 to 15 will be transmitted. The status informations 0197, 0198, and 01A6 will
be transmitted if they were activated. The command 02C2
will cause the transmission of the following informations:
Subject to change without notice
61
D a t a C o m m u n i c a t i o n Answers:
PARAMETER:
00XX Measurement functions
0-6, 9 Ranges and sensors
010X Autoranging
0,1
Off or On
011X Measurement time 1-7
10 ms to 60 s
012X Filter length
0-4
Off, 2 to 16
014X Math program
0-3, 7, 8Off, Offset, High Limit, Low Limit, Max, Min.
016X Trigger mode
0,1
single or auto
018X Temp. Selection 4,5
degree C or F
019X Results memory
0,1
Off or On
019X Results memory
7
Full
019X Results memory
8
Single result storage
01AX Results buffer
0,1
Off or On
01AX Results buffer
5
Autoclear selected
01CX Temp. compensation 0,1,2 External, 23 degr. C, PT temperature
measurement
– Parameter 3 disables the auto status function (02D4) and
the continuous status function (02D5).
– Parameter 4 turns the auto status function (02D4) on. The
continuous status function (02D5) will be disabled if active.
If commands are sent via the interface all commands of
groups 0 and 1 will be echoed immediately, asynchronously
to the measurements. If commands are received which are
not implemented 02DX will be sent (helpful when looking
for errors in the control program). The following informations will be issued immediately after any keyboard operation or in case of, e.g., result memory full, auto range:
00XX, 0100, 0101, 0111-7, 0140, 0147, 0148, 0182-5, 0190,
0191, 0198, 01C1, 01C2.
– Parameter 5 turns the continuous status function on. The
auto status function, if active, will be disabled. After each
result obtained the actual function and range will be transmitted in the format 00XX, followed by the transmission of
the measurement time in the format 011X. Any information
of group 1 caused by a status change of the instrument will
be stored and transmitted in place of the measurement
time synchronously with the next result. In case there will
be more than one group 1 information caused by a keyboard
operation or by the instrument’s control program (e.g. result
memory full, auto range) within the same measurement cycle those informations will overwrite each other. Only the last
information will be transmitted with the next result. Range
or function changes via the keyboard may cause several
group 1 informations. Hence only the status of the auto
range function will be transmitted, messages concerning
changes of the functions Max/Min or the result memory will
be suppressed. (this does not apply to commands received
via the interface). These status changes may be taken from
the following table:
Change of range
Change of function
Max/Min
restart
off
Result memory
off
off
Full information about the instrument status may be received by the command 02C2.
The auto status function has this format:
+/-X.XXXXXX
Result with sign
0XX
Function and range
1XX
Group 1 information
The following group 1 informations are transmitted: 0100,
0101, 0111-7, 0120-4, 0140-4, 0140-143, 0147, 0148, 0184-5,
0190, 0191, 0198, 01C0-1C2.
62
Subject to change without notice
If buffer operation is active (01A1) the auto status function
will remain active, function, range, and group 1 information
will be be stored in the ring buffer together with the results.
The description of the auto status function remains valid in
full. Any commands of groups 0 and 1 will be echoed after
their execution. These echoes may be used for handshaking
obviating any waiting times.
Function F (data) provides instrument information.
– Parameter 0 issues the 6 digit software revision number
XXXXXX.
– Parameter 1 issues the last calibration date in the format
DDMMYY
- Parameter 2 issues the serial number.
- Parameter 3 issues the milliohms of the cable resistance
compensation in case of 2-wire PT100- (PT1000-) temperature measurements.
2nd
0
2
1
0
Character Group
1st
0,1mA
100Ohm
3 IAC
4 OHM 2WIRE
-
C Continuity
D SensorRTD2WIRE
E SensorRTD4WIRE
F SensorTH
-
2 ComRS232
LENGTH
REVISION
F Info-dataread
-
OFF
D ERROR
C MESSAGE
-
EXT/ICE
C SensorComp
Subject to change without notice
LASTCAL
GROUP1
-
-
RAM
23°C
1
ON
OFF
START
STOP
-
SINGLE
OFFSET
2
10ms
ON
J
-
-
-
-
FREQ
1kOhm
1kOhm
1mA
1mA
1V-DC
ZERO
-
F TEST
1
1V
-
B RECORDNR.
A BUFFER
9 Storage
8 Temp
7 ZERO
OFF
AUTO
6 TRIGGER
CONT
4 Math
2 Filter
1 MEAS-Time
OFF
-
B Diodetest
0 AUTO-RANGE
-
8 FREQ/PERIODVAC
100Ohm
0,1mA
2 IDC
5 OHM 4WIRE
100mV-DC
1 VAC
0
100mV
0 VDC
Function
3rd Character
2
SER NUM
GROUP2
STATEDUMP
-
-
FRONT
2
DUMP
DUMP
-
-
-
HIGHLIMIT
4
50ms
-
K
-
-
-
-
PERIOD
10kOhm
10kOhm
10mA
10mA
10V-DC
10V
LEADRES
-
STATEOFF
9600
-
-
3
SINGLEDUMP
SINGLEDUMP
-
-
-
LOWLIMIT
8
100ms
-
-
Pt100
Pt100
-
-
-
100kOhm
100kOhm
100mA
100mA
100V-DC
100V
3
4
-
-
AUTOSTATE
19200
RAMGOOD
-
4
CLEAR
CLEAR
°C
-
-
-
16
500ms
-
-
-
-
-
-
-
1MOhm
1MOhm
1A
1A
600V-DC
-
-
CONTSTATE
-
RAMFAIL
-
5
AUTOCLEAR
REC.END
°F
-
-
-
-
1s
-
-
Pt1000
Pt1000
-
-
-
10MOhm
10MOhm
-
-
-
-
5
PARAMETER
600V
4th Character
-
-
-
-
-
-
1V-AC
-
6
-
-
-
-
-
-
6
BUF.EMPTY
REC.EMPTY
-
-
-
-
-
10s
-
-
-
-
10 Ohm
Survey of the commands for HM8112-3
-
-
-
-
-
-
8
-
STORFULL
-
-
-
MAX
-
60s
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
10V-AC
-
7
-
-->E
-
-
-
-
-->
-
-
-
-
-
MIN
-
UP
UP
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
100V-AC
-
8
9
-
GROUPE
-
-
-
-
F
-
-
-
-
-
-
-
DOWN
DOWN
-
-
-
-
No Change
-
NoChange
NoChange
NoChange
NoChange
600V-AC
NoChange
LF
or
CR
Character
5th
The commands have to be transmitted as characters or a numeric string in ASCII format. Characters may be lower or upper key. Each command must use CR (Chr (13) corresponds 0x0D)
or LF (Chr (10) corresponds 0x0A) as its end.
14 Listing of commands
L i s t i n g o f c o m m a n d s
63
© 2015 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
Mühldorfstr. 15, 81671 München, Germany
Phone: +49 89 41 29 - 0
Fax: +49 89 41 29 12 164
E-mail: [email protected]
Internet: www.rohde-schwarz.com
Customer Support: www.customersupport.rohde-schwarz.com
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